DE853615C - Der Lichtaussendung dienende elektrische Entladungsroehre - Google Patents

Description

• Der Lichtaussendung dienende elektrische Entladungsröhre Vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtstoffröhre, die insbesondere größere Leistungen aufnehmen soll unter Aufrechterhaltung einer guten Ökonomie und ohne deswegen unhandlich, insbesondere zu lang zu werden. Wenn man eine übliche Standardleuchtstoffröhre von i in Länge für größere Leistungen bauen will, so muß man, wenn man die Ökonomie aufrechterhalten will, den Querschnitt der Entladungsbahn vergrößern. Dieses jedoch, ebenso wie die größeren Betriebsströme, bewirken ein starkes Absinken des Voltgradienten, was den angestrebten Zweck praktisch zunichte macht. Man müßte kompensatorisch die Röhre erheblich verlängern, was sich mit Rücksicht auf viele Verwendungszwecke verbietet und sie in jedem Falle unhandlich macht. Die üblichen Mehrfachanordnungen von Leuchtstoff röhren sind ein teuerer Ausweg. Sie verbieten sich geradezu, sobald man noch grö-Z-, ßere Leistungen, die nicht mehr mit zwei bis drei Röhren zu bewältigen sind, unterbringen will; z. B. brauchte man, um 5oo Watt entsprechend 2000 bis 22oo Dekalumen vorzusehen, zwölf Röhren zu -4oWatt oder fünf Röhren zu iooWatt,wobei letztere bereits nicht so ökonomisch sind bzw. verhältnismäßig große Drosseln benötigen. Nach vorliegender Erfindung wird eine Leuchtstoff röhre geschaffen, bei der ohne weiteres derartige Leistungen in einer einheitlichen Röhre unter günstigen Betriebsbedingungen und bei Längen, die einen Meter nicht zu übersteigen brauchen, untergebracht werden. Die Erfindung ermöglicht es weiterhin, lichtstarke und ökonomische Leuchtstoffsoffittenlampen zu bauen bis herunter zu Längen von nur 40 cm und mit Drosseln und Vorschaltwiderständen, die nur ein Drittel bis zur Hälfte der Spannung aufnehmen und deren Verbrauch dementsprechend gering ist. Die Erfindung ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet und sei an Hand einer Abbildung, die jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, weiter erläutert.
• In der Abbildung stellt i das etwa 14 bis 35 cm dicke Hüllgefäß dar, das beiderseits Sockel 2 und 3 mit je einem, zwei oder drei Kontaktstiften 4, 4 ... aufweist. Beiderseits sind gedrungene, sog. Quetschfüße 5 und 6 eingeschmolzen, die die Elektroden 7 und 8 tragen. In dem Hüllgefäß ist nun eine weitere Röhre 9 von 6 bis 8 cm Durchmesser axial angeordnet. Ihr Durchmesser beträgt im allgemeinen 4o bis 6o% des Durchmessers des äußeren Hüllgefäßes; ist daher derDurchmesser des Hüllgefäßes i 18 bis 30 cm, so ist derjenige des inneren Gefäßes 9 8 bis 16 cm. In diesem Falle wird nicht nur das äußere Hüllgefäß i, sondern auch das eingebaute innere Gefäß als gestreckte Ampulle geblasen und nicht mehr gezogen. Das Innenrohr weist in seinem Lumen einen verhältnismäßig losen Stopfen io aus Glaswolle auf, der einen Durchgang der Entladung verhindert. Als Ampulle kann es einseitig geschlossen bleiben. Das Innenrohr ist nun umgeben von einem flachen, über die Innenkante schraubenförmig gebogenen Band i i, das sowohl dem Innenrohr wie dem Außenrohr entladungsdicht anliegt. Zweckmäßigerweise wird das Band auf dem Innenrohrg aufgewickelt, gegebenenfalls aufgesintert oder aufgeklebt. Die Oberfläche von Rohr sowie von Band wird mit Leuchtstoffen bestäubt und die soweit vorbereitete Anordnung in das ebenfalls mit Leuchtstoffen auf seiner Innenfläche versehene Hüllgefäß i entsprechend der von dem Band gebildeten Schraubenlinie sauber hineingedreht-, so daß der Leuchtstoff nur entlang der Berührungslinie von Band und Hülle entfernt wird. Selbstverständlich kann man das Auskleiden mit Leuchtstoff en auch entsprechend einem üblichen Tauchverfahren oder mittels eingeführter Düse vornehmen. Das Band besteht für die hier in erster Linie ins Auge gefaßten großen Abmessungen zweckmäßigerweise aus schraubenförmig geformtem Band, aus papierartig ausgebreiteten und verfestigten Glasfasern. Sonst kann auch für kleinere Lampen ein Glasband zweckmäßigerweise mit einem Randbesatz aus Glaswolle oder Glasfaserkordel aufgezogen oder überzogen sein.
• Wie ersichtlich, entsteht ein schraubenförmig gewundener Entladungskanal 12, der von der Elektrode 7 entlang den verschiedenen Windungen des Spiralbandes zur Elektrode 8 führt und dessen Querschnitt rechteckig ist. Im allgemeinen beträgt das Seitenverhältnis i : i. Es kann jedoch auch für verschiedene Formen bevorzugt i : 1,5 (radial zu longitudinal) betragen, wie in der Abbildung dargestellt, und sogar noch mehr. Die Abmessungen bzw. der Querschnitt des Entladungskanals sind dann 4 X 4 cm bis 5 X 7 cm, für die letzterwähnten großen Typen 7 X 7 cm bis 7,5 X 12 cm. Die Querschnitte liegen also bei mittleren Lampen bei 16 bis 35 CM2, und bei den ganz großen steigen sie bis zu 5o bis 70 CM2. Mit Rücksicht auf eine gute ökonomie hält man die spezifische Entladungsdichte möglichst bei 20 bis 50 mA/cm2. Die Betriebsströme sind 350 mA bis über 2 A, die Wattaufnahme etwa ioo bis 5oo Watt. Selbstverständlich können diese Daten nach oben oder unten überschritten werden. Sie geben nur Richtlinien für bevorzugte Abmessungen.
• Als Elektroden werden übliche vorgewärmte Drahtwendeln oder Doppelwendeln genommen, wo- bei mittels Bimetallrelais, Glimmzünder oder sonstiges Relais der Betriebsstrom vor dem Übergehen über die Wendel kurzgeschlossen wird. Bei den hier verwendeten großen Betriebsstromstärken eignen sich jedoch auch selbstzündende und selbst aufheizende Elektroden von kompakter Form, die einstielig aufgesetzt sind oder mit zwei Zuführungen lediglich der Ausheizung wegen versehen sind. Es empfiehlt sich die Anordnung von Hilfselektroden 13 und 14 in der Nähe der Hauptelektroden in Gestalt von genügend großen Blechen. In einfacher Weise können diese mittels eines gegenseitigen Verbindungsdrahtes 15, der zweckmäßigerweise in ein isolierendes Glasrohr 16 verlegt ist, miteinander verbunden sein. In der -Mitte kann ein Sicherheitswiderstand 17 angeordnet sein. Das Glasröhrchen läßt sich sehr einfach und bequem an der Innenwandung der Zentralröhreg verlegen und durch zwei auseinanderspreizende Drahtschlaufen 18 und ig in Lage haltern. Die Hilfselektroden 13 und 1,4 können auch Bimetallstreifen sein oder mit solchen ausgerüstet sein. Zusätzlich oder statt dessen kann von der einen Elektrode 7 ausgehend und bis in die Nähe der andern sich erstreckend, ein Zündfortleiter 20 von sehr hohem Widerstand verwendet werden. Dieser Zündfortleiter ist entlang dem Entladungskanal auf das Rohr 9 aufgewickelt und am Rande desselben in der Nähe der Elektrode 8 bei 21 befestigt.
• Das Innenrohr 9 kann auch in eine förmliche, einenGlühfaden enthaltende röhrenfärtnige Soffittenlampe umgewandelt sein, die entweder an beiden Seiten Quetschfüße aufweist, wobei der Strom von der entfernteren Seite über eine der Außenfläche anliegende, das Spiralband gasdicht durchsetzende isolierte Leitung zum Anfang der Röhre wieder zurückgeführt wird und die dortige Elektrode speist, oder besser nur einseitig oder an der einen Seite mit dem in die Außenhülle eingesetzten Fuß vereinigt ist. In diesen Fällen dient der Glühfaden als Vorschaltwiderstand. Es werden hochökonomisch strahlende Leuchtstoffe mit bevorzugter Ausstrahlung in Grün verwendet, wie z. B. kupferaktiviertes Zinksilicat. Die ergänzende Rot- und Gelbstrahlung liefert der Glühfaden, so daß man trotz dessen relativ niedriger Lichtausbeute eine hohe Gesamtlichtausbeute erhält.
• Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen kombinierten, z#veipoligen Röhre. In dem Außengefäß i ist ein ebenfalls zylindrisches koaxiales Innengefäß 9 untergebracht. Bei kleinen Ab- messungen ist es eine Röhre, die an dem einen Ende bei 22 steil abgezogen und zu einem Pumprohr 23 verengt ist, von welch letzterem man lediglich die abgezogene Spitze sieht. Bei größeren Lampen wird jedoch bevorzugt ein spezieller flaschenartiger Formkörper verwendet, der aus einem längeren zN-lindrischen Teil großen Durchmessers, einem daran anschließenden kürzeren Hals 24 kleineren Durchmessers, einem an diesen angesetzten oder herausgearbeiteten Teller oder Kragen 25 und einer im Halsteil seitlich angebrachten Bohrung oder ausgeblasenen Öffnung26 besteht. Ein solcher Formkörper "vird einheitlich geblasen, gegebenenfalls inklusive des entsprechend der Linie27 abgeschnittenen Tellers, oder es wird der zylindrisebe Hals nachträglich zu einem Teller ausgedrückt. In diesen Hohlkörper Wird nun ein zweckmäßigerweise be- reits vorher zu einer mechanischen Einheit zusammengesetztes System aus Glühfaden, Zuführungen, Haltern, Einschmelzdrähten usw. eingeschoben. Ein solches besteht nach Abb. 3 beispielsweise aus einer langen Glaskapillare 28 und einem langen darin verlegten Trägerdraht29, der am einen Ende eine rechtwinklige Abbiegung3o aufweist, die das eine Ende des Glühfadens 3 1 haltert, während der Draht am anderen Ende, und zwar auch noch zweckmäßigerweise innerhalb der Kapillare, eine Einschmelzstrecke 32, z. B. aus Kupfermanteldraht, aufweist. Das andere Ende des Glühfadens wird von einem den Strom rückführenden Draht 33 gehalten. Dieser seinerseits ist zweckmäßigerweise dadurch festgelegt, daß er bei 3-4 ein paarmal um die Glaskapillare geschlungen ist. Selbstverständlich kann er auch mittels eines Glassteges oder sonstwie in Lage gehaltert sein. Er setzt sich dann über die Einschmelzstrecke 34 seitwärts in den Draht 35 fort. Das System 'kommt so im Halsstück zu liegen, daß die Kapillare zweckmäßigerweise noch bis in den Hals hineinreicht, und zwar bis in die spätere Quetschzone. Sowohl die Einschmelzstrecke 32 Wie die Einschmelzstrecke 34 liegen innerhalb der Ouetschzone. Beim Einschieben wird die Fortsetzung 3.5 des Rückführdrahtes durch die Öffnung 26 von innen nach außen durchgesteckt oder durch diese herausgezogen, was unter Zuhilfenahme einer spitzen Zange ohne weiteres angängig ist. Es wird der Pumpstengel 36 in Abb. 2 eingelegt und nunmehr, wie durch die Schraffierung angedeutet, zusammengequetscht. Der Rückführdraht ist hierbei sowohl gegen das Innere des Kolbens 9 wie gegen dasjenige des Kolbens i vakuumdicht abgeschlossen. Auf das seitwärts herausragende Drahtstück 35 wird die eine Elektrode 7 aufgesetzt. Die andere Elektrode 8 wird auf dem am anderen Ende der Außenröhre befindlichen Quetschfuß 6 montiert. Zweckmißigerweise wird sie hierbei, um Länge einzusparen, wie gezeigt seitwärts abgewinkelt, was ohne weiteres angängig ist, insbesondere, da der spiralige Entladungskanal sowieso seitwärts beginnt. Der Röhrenstromkreis verläuft also vom (nicht gezeichneten) einen Sockel über den langen Trägerdraht29, durch den Faden V zurück, über den Rückführdraht seitwärts aus dem gequetschten Halstell heraus zur Elektrode 7, von da über den schraubenförmigenEntladungskanal zur Elektrode 8 und über deren Zuführungsdraht zum anderen Sockel.
• Röhren nach der Erfindung können auch ohne Letichtstoffe als reine Neonröhren, insbesondere für Landebahnen von Flughäfen, lichtstarke Signallampen usw., verwendet werden. Auch in diesem Falle empfiehlt es sich jedoch, die starke kurzwellige Ultraviolettstrahlung der Neonentladung d ' urch geeignete Leuchtstoffe, z. B. Cadmiumborat, in zusätzliche Rotstrahlung umzuwandeln. Zur Erzeugung von Tageslicht, ähnlichen Lichtmischungen oder von gelbem Licht wird eine Edelgasfüllung von niedrigem Druck mit einem Zusatz von Quecksilberdampf verwendet, unter Benutzung der bierfür bekannten Leuchtstoff e.
• Röhren nach vorliegender Erfindung können, Wie alle auf engem Raume zusammengefaßten Entladungen und entsprechend gedrungen gestaltete Leuchtstofflampen, bei jeder praktisch vorkommenden Temperatur und bei beliebigen Windverhältnissen, also vor allem im ganzjährigen Außenbetrieb verwendet werden, ohne daß die Ökonornie in der Kälte usw. absinkt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Der Lichtaussendung dienende elektrische Entladungsröhre, insbesondere für große Leistungen bei verhältnismäßig kurzer Länge, gekennzeichnet durch eine beiderseits mit Zuführungen versehene und gesockelte Röhre größeren Durchmessers, durch Elektroden je an einem Ende, durch eine koaxial eingeschobene Röhre kleineren Durchmessers und annähernd gleicher Länge, durch einen ein- bzw. zweiseitigen Abschluß oder eine entladungsdichte Stopfung im Lumen der inneren Röhre, durch ein schraubenförmig über eine Kante gewundenes flaches Band zwischen beiden Röhren, durch einen hierdurch erzeugten, den Zwischenraum praktisch gänzlich einnehmenden von Elektrode zu Elektrode reichenden Entladungskanal, durch eine Füllung von Gasen und/oder Dämpfen von niedrigem Druck sowie eine Auskleidung der Entladungsbahn mit Leuchtstoffen, die im wesentlichen die Lichtaussendung bewirken.
2. 2. Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das schraubenförrnige Band auf dem Innenrohr befestigt, etwa von eigener Spannung aufgezogen, gesintert oder geklebt ist und zweckmäßigerweise mit diesem schraubend in das Außengefäß eingedreht wird. 3. Entladungsröhre nach einem der vorher-,gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als schraubenförmig unterteilende Wand ein flaches, gegebenenfalls papierdünnes über die Kante gebogenes Band aus Glasiasern, Glasgewebe oder Glas dient, dergestalt, daß der Zwischenraum praktisch ganz oder überwiegend als' Entladungsraum dient. 4. Entladungsröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zündfortleiter von hohem Widerstand und nicht gesinterter Oberfläche von einer Elektrode zur anderen auf dem Innenrohr entsprechend dem schraubenförmigen Entladungskanal aufgewickelt und in der Nähe zumindest einer Elektrode elektrisch unterbrochen ist. 5. Entladungsröhre nach einem der -vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise in der Nähe beider Elektroden Hilfselektroden vorgesehen sind, insbesondere solche, die als Bimetallstreifen ausgebildet oder mit solchen versehen sind, dergestalt, daß siekurz nach Einschalten unter Bildung eines Lichtbogens abheben, indem die Strahlung der aufglühende:i Glühwendel oder eine besondere, vomHauptstrom (oder auch von einem Hilfsstrom) durchflossene Heizwicklung die Bimetallfeder betätigt. 6. Entladungsröhre nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einstielige, kompakte, aktivierte Elektroden. 7. Leuchtstoffröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Entladung führende Wand aus einem flachen, über die eine Kante gebogenen (bzw. gewalzten) Glasfaserpapierband oder aus einem verstärkten und versteiften entsprechenden Glasgewebeband besteht oder auch etwa aus einem zweckmäßigerweise an einem oder beiden Rändern mit Glaswolle besetzten Glasband. 8. Leuchtstoffröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für Netzspannungsbetrieb von 220 Volt unter Vergrößerung des Entladungsquerschnitts auf mehr als 15 cm2 der Elektrodenabstand auf 125 CM und mehr verlängert wird. g. Leuchtstoffröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengefäß einen Durchmesser von 14 bis 30 cm, das Innengefäß einen solchen von 6 bis 15 cm, der Entladungskanal einen Querschnitt von 15 bis 75 cm2 aufweist, der Betriebsstrom 350 mA bis 2,5 A beträgt, die Wattbelastung ioo bis 5oo Watt, die spezifische Stromdichte möglichst nur 25 bis 5o mA/cM2, der Voltgradient 0,4 bis o,6 Volt/cm. io. Leuchtstoffröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Füllung von Neon oder Neonlielium ohne Quecks.ilb,erdampf, zweckmäßigerweise unter Verwendung zusätzlich rotstrahlender Leuchtstoffe, wie Cadmiumborat. i i. Leuchtstoff röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr zu einer abgeschlossenen, tillt Edelgas und/oder Stickstoff von hohem Druck gefüllten zweipoligen Röhrenlampe umgewandelt ist, wobei der darin angeordnete Glühfaden zweckiiiäßigerm!eise als Vorschaltwiderstand dient und vorzugsweise stark grün strahlende Leuchtstoffe höherer Ökonornie wie mit Kupfer aktiviertes Zinksilicat verwendet werden. 12. Leuchtstoffröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. (laß die Innenröhre einerseits einen üblichen Abschluß nebst Pumpstengel, in der Nähe des anderen Endes eine zweckmäßigerweise eingezogene und darauf unter Einlegung einer elektrischen Zuführung und eines Pumpstetigels gequetschte Stelle erhält, daß ihr Ende tellerartig ausgeweitet und mit dem Außengefäß verschmolzen ist, wobei der eine Zuführungsdraht seitwärts aus der Quetschung in den Betriebsraum der Leuchtröhre hineinreicht. 13. Leuchtstoffrähre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen flaschenartigen Formkörper (9) 111 Abb.:2 als Innengefäß und Träger der Spirale mit einem langen zylindrischen Teil größeren Durchmessers, einen daran anschließenden kürzeren Halsteil (2,4) kleineren Durchmessers, einen am Ende des Halses angebrachten Teller oder Kragen (25) sowie eine seitliche Öffnung (26) im Halsteil, wobei ein Zuführungsdraht (29) für den Glühfaden in den Hals eingelegt wird, ein Rückführungsdraht (33) vom Glühfaden durch die Öffnung gesteckt wird, dergestalt, daß er seitwärts heraustritt und darauf der Hals unter Erhitzen gequetscht wird. 14. Leuchtstoff röhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine lange Glaskapillare (28) in Abb. 3, die zweckmäßigerweise in der Nähe eines Endes gekröpft ist, einen in der Kapillare verlaufenden Draht (29), der an einem Ende seitlich abgebogen ist und das eine Fadenende hält, am anderen Ende in einen Einschmelzdrabt (32) übergeht, einem parallel zu der Kapillare gespannten, mehrfach gehalterten Glühdraht (3 1), einen Rückführungsdraht (33) nebst eingesetzter Einschmelzstrecke, der das andere Fadenende hält, zweclrn:ißigerweise durch zwei oder drei Aufwicklungen (34) an der Kapillare gelialtert ist tind in den Hals an der Stelle der späteren Quetschung eingelegt ist, wobei er mit seinem freien Ende (35) seitl ich durch die Öffnung herausgefÜhrt ist. 15. Leuchtstoffröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekeiiiizeichnet, daß das Glühfadenträglersvstem zweckmäßigerweise einheitlich und iiii ganzen durch den Halsteil in die Röhre oder Ampulle eingeschoben wird, der Rückführungsdralit durch die seitliche Öffnung durchgesteckt oder durch diese seitwärts herausgezogen wird, die entsprechend lang ausgebildete Kapillare hierbei z\N-eckiii'il.iigerweise bis in den liaisteil bzw. in die zusainmenzuquetschende Zone herausreicht und dal,1 schließlich nach Erhitzen der Hals zusammengequetscht wird. 16. Leuchtstoffröhre nacli einem odermehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laniperistroinkreis vom Innensockel über den das Innengef-U durchsetzenden langen Trägerdrallt (29). den Glühfaden (31), den Rückführdraht (33) ans dem Innengefäß heraus zur Elektrode (7) N-erlqtift. von dort aus durch den spiraligen Entladungskanal zur am anderen Ende befindlichen Elektrode (8) und von dieser durch den Quetschfuß zum dort befindlichen anderen Sockel.