DE896681C - Elektrische Kathodenglimmlichtroehre zur Konstanthaltung von Spannungen - Google Patents

Elektrische Kathodenglimmlichtroehre zur Konstanthaltung von Spannungen

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DE896681C
DE896681C DEP3142D DEP0003142D DE896681C DE 896681 C DE896681 C DE 896681C DE P3142 D DEP3142 D DE P3142D DE P0003142 D DEP0003142 D DE P0003142D DE 896681 C DE896681 C DE 896681C
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DE
Germany
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cathode
discharge
glow
tube according
current
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DEP3142D
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English (en)
Inventor
Heinz Brauer
Carl Dr Deimel
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/02Details
    • H01J17/04Electrodes; Screens
    • H01J17/06Cathodes
    • H01J17/066Cold cathodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0064Tubes with cold main electrodes (including cold cathodes)
    • H01J2893/0065Electrode systems
    • H01J2893/0066Construction, material, support, protection and temperature regulation of electrodes; Electrode cups

Landscapes

  • Discharge Lamp (AREA)

Description

  • Elektrische Kathodenglimmlichtröhre zur Konstanthaltung von Spannungen Die Erfindung bezieht sich .auf elektrische, zur Kons.tanthaltung von Spannungen dienende Kathodenglimmlichtröhren, bei denen in Gasen oder Gasdampfgemischen zwischen Blechelektroden eines durch denn Vorschaltwid'erstand strombegrenzte Glimmentladung mit weitgehend konstanter Brennspannung aufrechterhalten wird.
  • Die bisher bekanntgewordenen und in der Praxis eingeführten, mit Blechkathoden aus Eisen, Nickel oder Nickeleisen versehenen Kathodengl.imml:ichtröhren d'teseir Art arbeiten im Gebiet des normalen Kathodenfalles mit verhältnismäßig niedrigen Stromdichten in .der Größenordnung von etwa i mA je Quadratmeter Kathodenoberfläche, weil sich immer wieder gezeigt hat, daß nach vollkommener Bedeckung der ganzen Kathodenoberfläche mit der Glimmschicht eine weitere Erhöhung der Stromdichte mit Eintritt des anomalen Kathodenfalles bald ein starkes Ansteigen der Brennspannung zur Folge hat und die Entladung leicht in einem: punktförmig auf der Kathode ansetzenden Lichtbogen, umschlägt. Diesel Gefahren sind um so größer, je höher bei einer gegebenen Stromstärke die Betriebstemperatur der Blechkathode liegt. Aus diesem Grund ist die neuere Forschung auf die Entwicklung von Bauformen gerichtet, die eine möglichst gute Wärmeableitung von der B@lechkatho,de gewährleisten. Es ist beispieilsweise durch die Einführung von gleichzeitig als Kathodei dienenden Motallkollben mit guter Wärmeableitung nach außen und durch Anwendung rohrförmiger, eine Seho,rnsteinwirkung herb:eifühxemdeir Entladungsgefäße gelungen, die Stromdichte, die bei den normalen handelsüblichen Typen auf den Bereich von etwa o,5 bis 3 mA begrenzt ist, auf Werte von 4 bis 7 mA zu erhöhen. _ Die Erfindung schlägt einen vom bisherigen vollkommen abweichenden Weg ein. Sie geht von der Erkenntnis aus, daß sieh unter bestimmten Voraussetzungen auch eine Kathod'englimmlichtröfire mit über einen, weiten. Stromstärkenb:ereich konstanter Brennspannung verwirklichen läßt, bei der die Stromdichte de bis jetzt angewendeten Werte um ein bis zwei Ze#hnerpotenzen überschreitet. Während man bisher ängstlich darauf bedacht war, die Kathodenbleehtemperatur in Betrieb möglichst gering zu halten: und einiges roo°` C nicht übersteigern, zu lassen" kommt es bei der neuen Kathodenglimmlichtröhre umgekehrt gerade darauf an, hohe Kathod embdechtemperaturen von, mehr als 6oo° C herbeizuführen. Bei Versuchen mit in einer Neonfüllung untergebrachten Kathoden aus sehr dünnem, extrem gereinigten Molybdänblech hat sich die überraschende Erscheinung gezeigt, daß in dem Stromstärkenbereich, der dicht unterhalb der zu einer Lichtb_ ogenbnldung führenden, Stromstärke liegt, d ;e Stromspannungskennlini.e vweitgehend waagerecht. verläuft, wobei die Glimmentladung mit großem Stromdichten von beispielsweise ioo bis 400 mA/cm2 auf einem mehr oder weniger großen zu heller Rotglut sich aufheizenden Teil der Kathodenoberfäehediffus ansetzt.
  • Diese neue Kathodenglimmlichtröhre brennt mit einer Glimmentladung, die von einem Lichtbogen mit ausgeprägter Glühemission der Elektm@den scharf unterschieden werden ruß, weil bei ihr eine wesentliche Kompensation der positiven: Raumladung nicht stattfindet, denn die praktisch fast allein durch den; Katho,d@enfall gegebene Rirenn.-spannung der neuen Röhre beträgt beispielsweise 12,5 Volt, während bei einem Lichtbogen die Spannung bis auf 2o bis 30 Volt: zusammenbricht.
  • Es hat sich ferner gezeigt, daß eine solche Kathode nglimmlichtröhre, die mit starken Strömen von beispielsweise mehreren Amp. belastbar ist und dennoch .dank der hohen Stromdichte nur kledne Abmessungen; aufweist, auch mit -extrem gut gereinigten Blechkathoden aus anderen hochschmelzenden Metallen, z. B. aus Wolfram und ferner auch in Verbindung :mit anderen bei Kathod:englimml.ichtröhren üblichen Gas- bzw. Gasdampffüllungen verwirklicht werden kann. Zur Begünstigung der Bildung von Entladungsträgern werden dabei zweckmäßig etwas höheraFüllungs.drückci als bisher üblich verwendet.
  • Auf Grund dieser Erkenntnis wird bei einer Kathodemglimmlichtröhre zur Konstanthaltüng von Spannungen nach der Erfindung eine extrem- gereinigte Blechkathode aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere aus Molybdän, verwendet, derer. Wandstärke und: Oberfläche so- klein bemessen sind, daß sich im Bebriebsstrom.stärkenbereich die Gl'unmentladung mit Stromdichten von mehr als 3-o,irnA/cm2 auf einem eine Temperatur von mehr als 6o0'° erreichenden Teil der Kathodenoberfläche ausbildet.
  • Die Wandstärke des Kathodenbleches- soll deshalb sehr klein gehalten werden, damit die Wärmeableitung gering ist und schon verhältnismäßig geringe Entladungsstromstärken imstande sind, eine Kathodenblechtemperatur von. mehr als 6oo, vorzugsweise etwa 8oo bis rooo° C herbeizuführen. Es, empfiehlt sich auch nach durch andere, insbesondere konstruktive Maßnahmen der Wärmeableitung vom Kathodenblech entgegenzuwirken, z. B. durch Vorsehung von langen und daher wenig wärmeableitenden Stromzuführungs.drähten.
  • Die meist als Formierung bezeichnete Ausheizung und dadurch Reinigung des Kathodenbleches erfolgt .im vorliegenden, F11 besonders gründlich, vonzugs@wei@se dadurch, da.ß man zwischen, den Elektroden eine -stromstarke Glimmentladung erzeugt und- diese mehrmals für eine kurze Zeit von. jeweils etwa 2o Sekunden in einen Lichtbogen mit verhältnismäßig geringer Stromstärke umschlagen läßt. Diese Formierung hat physikalisch gesehen eine durch die geringe Wandstärke des Kathodenbleches erleichterte extrem -gute Beseitigung von Fremdgasspuren und sonstigen Verunreinigungen und vielleicht .auch eine :gewisse Veränderung des Metallgefüges zur Folge, die bewirkt, .daß beim späteren Betrieb dann das Entstehen eines Lchtbogenbrennpunkteis erschwert und eine Ausbreitung der, stromdichten Glimmentladung auf eine Fläche mit geNVisser Ausdehnung begünstigt wird. Die Formierung kann bei angeschlossener Pumpe stattfinden, wird aber zweckmäßig nach Fertigstellung und Abschmelzen der Röhre vorgenommen. In letzterem Fall empfiehlt es sich, in die Entladungsröhre einen Getterkörper, insbesondere aus Tontal, einzubauen, der so angeordnet wird, daß er zum mindesten durch die Farmierungsentladung auf eine genügend hohe Temperatur von beispielsweise 400 --bis 6oo° C aufgeheizt wird und demzufolge die störenden Gasreste absoirbiert.
  • In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele zwei nach .der Erfindung ausgebildete Kathodengliimmlichtröhren dargestellt.
  • Fig. r und 2 zeigen eine Röhre mit Quetschfußeinschmelzung und FRg. 3 und 4 eine im -übrigen gleiche Röhre mit Scheibeneinschmelzung in Seitenansicht und- im Oberlansicht teilweise geschnitten.
  • Der vo@mugtsweise aus Hartglas bestehende Kolben z enthält bei beiden Ausführungsformen eine Neonfüllung von hoher Reinheit, deren. Druck 4o bis 6oi To.rr, vorzugsweise 45 Torr; beträgt. Die beiden sehr gründlich formiertem Elektroden 2, 3 bestehen: aus Mo@lybäänblechzylindern-von o,o5 mm Wandstärke, der Kathodenzylinder - weist einen Durchmesiser von 25 mm bei einer Höhe von 40 mm auf und umgibt den Anodenzylinder 3, - dessen Durchmnesser zo mm bei einer Höhet von 2o mm beträgt. DieStro:mzuführungen4, 5 und diegeigebenenfall,s noch vorgesehenen Stützdrähte 6 sind durch Keramikröhrchen 7 oder durch eifnen -Glasüb:erzug 8 gegenüber der Entladung abgeschirmt und verhältnismäßig lang, etwa 40 mm lang, ausgebildet, um die Wärmeabdeitung klein zu halten.
  • Die dargestellten Entladungsröhren arbeiten in einem Stro:mbelastungsbereich von etwa 250 bis i5oo mA, wobei ihre Brennspannung praktisch unverändert etwa ras Volt beträgt. Die beim Betrieb der Röhre auftretende hoch anomale Glimmentladung setzt mit hohen: Stromdichten von etwa 6o bis aoo-miA auf einem sich zu heller Rotglut aufheizenden Teil der Kathodenoberfläche an.
  • Die neue I#,athoidengli,mmlichtröhre bedeutet für die Praxis einen sprunghaften Fortschritt, weil sie bei kleinen Abmessungen bisher nicht erreichte Strombelastungen bis zu z Ampere und mehr bei sehr guter Konstanz der Brennspannung zuläßt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Kathoden:glimmlichtröhre zur Konstanthaltung von Spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung .einer extrem gereinigten Blechkathode aus hochschmelzenden Metallen;, insbesondere aus Molybdän, die Wandstärke und de Oberfläche der Kathode so klein, bemessen sind, daß seich im Betriebss.tro@mstärkenbereich die Gli.mmentla.dung mit Stromdichten von mehr als 30, mA/em2 auf cineim eine Temperatur von mehr als 6oö°` C erreichenden Teil der Kathodenoberfläche ausbildet. z. Kathodenglimanlichtröh.re nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die .Länge jedes innerhalb des Röhrengefäßes befindlichen Stro:mzuführungsdrahtes mindestens der Kathodenhöhe entspricht. 3. Kathodenglimmlichtröhre nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, d.aß in das Entl.adungsgefäß :ein Getterkörper mit eingebaut ist, .der vorzugsweise aus Tantal besteht. q.. Verifahren zur Herstellung einer elektrischen Kathodenglimmlichtröhre nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die extreme-Reinigung der Elektroden durch eine zwischen ihnen erzeugte stromstarke Glimmentladung herbeigeführt ist, die man zwischendurch jeweils für kurze Zeit in eine Li.chtbogenentladung umschlagen läßt.
DEP3142D 1944-01-26 1944-01-26 Elektrische Kathodenglimmlichtroehre zur Konstanthaltung von Spannungen Expired DE896681C (de)

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