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Elektrische Hochdruckentladüngsröhre mit Gas- und Dampffüllung, insbesondere
Quecksilberdampf, und aktivierten Elektroden Gegenstand der Erfindung ist eine Hochdruckentladun@gsröhre
für Beleuchtungszwecke oder für Ultraviolettstrahl-ung mit GasgrundfÜllung, beispielsweise
aus Argon bestehend, und mit einem verdampfbaren Metall, z. B. Quecksilber oider
Kadmium, in,dessen Dämpfen,die Entladung zwischen zwei festen aktivierten Elektroden;
vor sich geht.
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Bei den bisherigen, Röhren ;dieser-Art wurden entweder besonders geheizte
oder,durch die Entladung aufgeheizte Elektroden verwendet. Röhren mit
be-
sonders 'geheizten Elektroden kamen wenig in G@bra:uch infolge ihrer Kompliziertheit,
Neigung zu Störungen, geringer Dauerhaftigkeit und einer un-'befriedigenden Gesamtleistung,
besonders was %den Gesamtstromverbrauch betrifft.. Daher gelangten Entlad,ungsröhren
m-it .stark aktivierten, durch die eigene Entledung sich aufheizenden Elektroden
zu stärkerer Verbreiterung. Um die Wirkung dieser Röhren zu vergrößern, mußten ihre
Form und Größe so gewühlt werden, daß ihre Klemmenspannung beim Brennen idiee niedrigste
Spannung überstieg, welche sich kurze Zeit nach dem Zünden der Lampe einstellt.
Beei solchen Röhren wurde ein bedeutender Teil der elektrischen Energie zum Aufwärmen
der E.ntlardungs.rö#hre und zur Erhaltung der Wärme verbraucht. Zwecks Verminderung,der
Wärmeverluste war es notwendig, die Röhren durch verschiedene Vorrichtungen- zu
isolieren, z. B. durch Dewarsche Gefäße, was jedoch )das Ganze nur komplizierte.
In
vielen Fällen war es überhaupt nicht möglich, die Röhrenenden,
an :denen die Elektroden angebracht sind, wä(rmetechni:sch zu isolieren, und es
war nötig, bei den Elektroden eine Aktivierung mit stärkerem Spannungsgefälle anzuwenden.
Aber auch solche Maßnahmen -genügten nicht restlos. Außerdem war es notwendig, kleine
und schwache Elektroden zu wählen, damit sie leicht glühend wurden; dies brachte
aber :den Nachteil ihrer großen Empfindlichkeit und Neigung zu Störungen mit sich.
Da die Röhre nach der Zündung eine sehr niedrige Klemmenspannung hat, maßte man
eine mehr als doppelte Stromstärkebelastunggegenüber jener bei Betrieih anwenden,
um überhaupt (die verlangte Erwärmun g der Röhre zu erlangen. Unter diesen Umständen
war der Wirkungsgrad ider Lampe verhältnismäßigkleinund der Phasenfaktor (Kosinus,rp)
bewegte sich um o,5. Endlich war die Röhre empfindlich gegen Ungleichmäßigkeiten
der Netzspannung, und - bei noch ziemlich !bedeutender Stromstärkebelastung der
Röhre hörte die Entladung auf, undi die Röhret verlosch.
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Diese Nachteile werden bei der elektrischen Hochdruckentladungs.röhre
mit Gas- und Dampffüllung, insbesondere Queck:s.iliberdampf, und aktivierten Elektroden
gemäß der Erfindung (dadurch vermieden, tdaß die ohne Erwärmung zündende Entladungsröhre
mit Elektroden von solcher Masse und Oberfläche versehen-ist, daß sie sich nicht
:direkt durch die Entladungswärme aufheizen, sondern mittelbar selbsttätig mach
Zündung des Lichtbogens durch eine an sich . bekannte Widerstandsheizung erwärmt
wenden, die stets. .in Reihe mit (der Entladungsstrecke geschaltet und so. ;stark
ist, idaß sich im Betrieb .Hochdruck in der Röhre ausbildet. Die erfindungsgemäße
Hoahdnuckentlädungsröhre umterschei@det sich daher von den bekannten Entladungsröhren
:dadurch, daß die Elektroden nicht unmittelbar durch ,die Entladung aufgeheizt wenden,
sondern daß .die Aufheizung mittelbar nach der Zündung :des Lichtbogens (durch einen
mit den Entliatdungss:trecken in Reihe geschalteten Heiz(wnderstand erfolgt. Wind
@die Röhre gezündet, kann die Elektrode infolge ihrer bedeutenden Masse und O:berfliäche
nicht gehörig glühend werden, weil der untere Teil der Elektrode die Wärme ableitet.
Bei Zündung geht aber der Strom auch (durch dien mit der Röhre in Reihe geschalteten
Heizwiderstand, hindurch, und ,durch die darin entstehende Wärme wird die Elektrode
mittelbar geheizt. Durch die Erwärnnung der Elektrode erhöht sich die Entladung
in der Röhre, und es kommt. dann auch die erhöhte Eigenwärme der Entladung zur Geltung,
idie sich mit der Wärme :der mittelbaren Heizung addiert.
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Durch. die Anordnung einer mittelbaren-, in Reihe geschalteten Heizung
der Elektroden gen:iälß der Erfindung wird erreicht, @daß idie Röhre sieh in kurzer
Zeit erwärmt, wobei :die Entladung und der Druck sich so erhöhen, daß eine sogenannte
Hochdruckentlaidung entsteht.. Durch Addition der Wärme aus der Entladung und aus
der mit der Röhre in Reihe geschalteten Heiizung verbessert sich die Gesamtleistung
der Röhre bedeutend; :denn .der Phasenfaktor wächst mit der :durch die Widerstandsheizung
gelieferten Wärme. Die Röhre erreicht in kurzer Zeit den Höchstwert ihrer Leistungsfähigkeit;
es ist daher eine wesentlich kleinere Anlaufstromsthrke notwendig, und die Leistungsaufnahme
in Watt sinkt .bei gleicher Leistungsfähigkeit im Vergleich mit anderen Röhren gleichfalls.
Der große Vorteil der Hochdruckentladungsröh.re gemäß ,der Erfindung besteht darin,
rdaß sie in. weiten Grenzen gegen die Ungleichmäßigkeiten (der Netzspannung unempfindlich
und praktisch von ihnen so gut wie unabhängig ist. Mit.Hinblick .auf die Heizung
(der Elektroden wird dann erreicht, daß die Entladung erst dann erlischt, wenn der
Strom unter einen viel niedrigeren Wert sinkt als bei :den bisher bekannten Röhren.
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Ein wesentlicher Vorteil ist (der, daß die Ausmaße und die Form der
Röhre nicht an die zur Hervorrufung der Entladung notwendige Belastung gebu:niden
Spinde Dieser Vorteil kommt namentlich (dann zu-r Geltung, wenn (die Röhre mit einer
Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Dampfspannung des verdampfbaren Metalls.
versehen ist, wodurch eine vollkommenere Wirtschaftlichkeit erreicht wind.
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Durch idne Anordnung-des @Heizwiderstandes wird :Qrreicht"daß idie;bisherige
Drosselspule leichter und kleiner gewählt, -unter Umständen ganz weggelassen werden
kann.
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Die Zeichnung gilbt ein Beispiel der Ausführung des Gegenstandes der
Erfindung.
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Abb. i zeigt die Entladungsröhre im Teilliä@ngsschnitt ; Abb. a und
3 zeigen in vergrößertem Maßstab die neuen Elektroden in Ansicht und Draufsicht.
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Eine Quarzröhre i in Y-Form ist an den. Enden mit verengten Teilen
2- und Ansätzen 3 für das Einschmelzen der Leiter für idie Elektroden 5 versehen.
Die Elektroden 5. sind in die verengten Teile 21 der Röhre eingesetzt. Die Röhre
ist mit ihren Enden in Öffnungen einer Schamottetafel 8 eingesetzt, in der elektrische
Heizwilders:tände ico und! io' angeordnet sind. Diese sind mit der Röhre .in Reihe
geschaltet und untereinander durch einen Leiter gi verbunden. In Abb. i ist auch
:das Schaltbild der Lampe :dargestellt, das (den Leiter i i der einen Elektrode
5 an die Widerstandsspule io angeschlossen zeigt, die wiederum mittels des Leiters
9 mit der zweiten Spule i(o' verbunden ist. Vor diese ist dann :die Drosselspule
12 geschaltet. Die zweite Elektrodenzuleitung i i' ist unmittelbar an eine Klemme
des zweipoligen Subalters 115 angeschlossen, der die Entlaidungsröhre an :die Stromquelle
schließt.
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Alb. 2 und 3 zeigen die Elektrode in; vergrößertem Maßstab. Die Elektrode
ist gegenüber den :bisher benutzten aktivierten, selbst aufheizenden, bedeutend
größer bemessen.
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Die Elektrode wird. durch Zusammenfalten von Nickelblech hergestellt
und hat sternförmigen Querschnitt, wobei die Länge der Elektrode wesentlich größer
sein kann als ihr Querschnitt. Die Bleche 5' und 5", die die Strahlen des Sternes
bilden; sind etwas voneinander entfernt, und zwischen sie ist i auf der Außenseite
der Elektrode die Aktiviermasse,
z. B. Bariumoxyd, aufgetragen.
Im Mittelpunkt ,des Sternes ist der Wolframleiter ri eingescho'ben, während vorn
die Elektrode in, die Spitze 6 aus-I#äiuf t.
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Nach Einschaltung :des Stromes entsteht in der Röhre, die mit Zündgas,
z. B. Argon, und verda@mpfbaren Metall, z. B. Quecksilber oder Kadmium und ähnlichem,
:gefüllt ist, zunächst eine Entladung im Gas. Nath Zündung des Lichtbogens beginnt
der Strom durch die Widerstandsspulen io, und, vo' ,durchzugehen, so daß :die Elektroden
5, (die sich durch die Entladung nicht oder nur unbedeutend erwärmen würden, aufgeheizt
werden. Diei Wärme :der Widerstandsheizung unterstützt und, beschleunigt (die Entwicklung
(der (Dämpfe des verdampßbaren Metalls, das sich entweder in derRöh:re selbst oder
in einem besonderen Behälter (befindet, d(eT m-it einer Einrichtung zur selbsttätigen
Regelung des Dampfdruckes versehen sein kann. Durch (die Erhitzung (der Elektroden
erhöht sich deren Emissionsfähigkeit, und, ihr Widerstand sinkt. Durch Verdampfung
des Metalls, erhöht sich der Partialdruck ider Metallidämpfe in der Röhre so, daß
in der Röhre eine Entladung entsteht, die alts Hochdruckentladung zu. kennzeichnen
isst. Der Lichtbogen zieht sich zu. einer engen. Strähne zusammen und geht nur von
den Spitzen der Elektroden. aus.