DE909373C - Einrichtung mit Gasentladungsgefaess, insbesondere fuer Beleuchtungszwecke - Google Patents

Einrichtung mit Gasentladungsgefaess, insbesondere fuer Beleuchtungszwecke

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DE909373C
DE909373C DEN1132D DEN0001132D DE909373C DE 909373 C DE909373 C DE 909373C DE N1132 D DEN1132 D DE N1132D DE N0001132 D DEN0001132 D DE N0001132D DE 909373 C DE909373 C DE 909373C
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Ing Karl Nowak
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/16Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies
    • H05B41/20Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch
    • H05B41/22Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps having an auxiliary starting electrode
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    • H01J17/56Thermionic-cathode tubes with one cathode and one anode having one or more control electrodes for preventing and then permitting ignition, but thereafter having no control
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Description

  • Einrichtung mit Gasentladungsgefäß, insbesondere für Beleuchtungszwecke Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit elektrischem Gasentladungsgefäß, bei welcher mittels relativ negativer Elektrode die Brennspannung der Gasentladung verändert werden kann, insbesondere für Beleuchtungszwecke od. dgl., und besteht darin, daß der Beeinflussungselektrode ein derart von der Belastung des Gefäßes abhängiges, mit steigendem Strom negativer werdendes Potential erteilt ist, daß sich eine steigende Charakteristik ergibt, derzufolge ein Stabilisierungswiderstand od. dgl. im Entladungsstromkreis praktisch ganz oder zu wesentlichem Teil überflüssig ist.
  • Entladungsgefäße mit selbständiger oder halbselbständiger Gasentladung, insbesondere mit lichtbogenartigem Charakter, besitzen einen negativen inneren Widerstand, d. h. die Spannung an der Gasentladungsstrecke steigt mit dem Strom nicht an, sondern bleibt entweder im Bereich verschiedener Ströme annähernd konstant oder fällt sogar mit steigendem Strom ab. Diese Erscheinung ist für viele Zwecke unerwünscht, insbesondere bei Gasentladungsgefäßen für Beleuchtungszwecke od. dgl., welche dadurch nur mit relativ hohen Vorschaltwiderständen oder Strombegrenzungsdrosseln usw. betrieben werden können, was einen Energieverlust bedingt. Dieser Übelstand wird durch die Erfindung vermieden, welche es überdies gestattet, Entladungsgefäße mit an sich geringeren Brennspannungen der Gasentladung für direkten Anschluß an höhere Betriebsspannungen unter Vermeidung von äußeren Zusatzgliedern zu bauen.
  • Es ist bekannt, durch Anwendung einer mit anomal hohem Kathodenfall betriebenen Glimmentladungskathode für Gasentladungsgefäße eine steigende Charakteristik zu erzielen. Eine ähnliche Wirkung soll dadurch erreicht werden können, daß eine oder mehrere Entladungseinengungen durch Verjüngungen. Diaphragmen, Gewebe usw. im Entladungsweg vorgesehen werden. Solche Einengungen erschweren jedoch im Verhältnis zu ihrer brennspannungserhöhenden Wirkung relativ stark das Zünden des Entladungsgefäßes, und soweit es sich um Gewebeeinengungen od. dgl. handelt, erfolgt nur bei relativ geringen Gasdrücken, größeren Durchtrittsflächen und mäßigen negativen Potentialen keine Zusammenziehung der Entladung auf eines oder wenige Gewebelöcher. Ein Steuereinfluß mittels solcher Einengungen war bekanntlich unmöglich, da etwaige Potentialschwankungen derselben unwirksam blieben (v g1. z. B. A. G 1 a s e r, Ztschr. techn. Phys., 1932, Nr. ii, S. 549 ff). Übrigens haben sich solche Maßnahmen wie vorgenannt in der Praxis auch nicht bewährt, und bekanntlich benötigen stromstarke Gasentladungen auch bei Anwendung von Einengungen, wie etwa bei Leuchtröhren, in der Regel wesentliche Vorschaltwiderstände (vgl. z. B. »Die Lichttechnik«, Heft v. 5. April 1936, S. 5). Beim Gegenstand vorliegender Erfindung hingegen handelt es sich um keine mechanische Einengung der Entladung, sondern die Beeinflussungselektrode wirkt hier als richtiges elektrisches Steuerorgan ähnlich dem Gitter einer Hochv akuumröhre; es ist die Zündungsbehinderung nur gering, da das negative Potential des Beeinflussungsgitters erst nach Zündung seinen Wert erreicht, und die Beherrschung hoher Stromdichten möglich. Eine stetige Entladungsbeeinflussung ist ebenso wie das auf Grund derselben gemäß vorliegender Erfindung dabei zum Zweck der Erzielung einer steigenden Charakteristik stromstarker Gasentladungen anzuwendende belastungsabhängige, mit steigendem Strom negativer werdende Potential des beeinflussenden Steuergitters bisher nicht bekannt geworden.
  • Ausführungsbeispiele der Einrichtungen nach der Erfindung sind in den Fig. i bis io der Zeichnung schematisch dargestellt. ES zeigt Fig. i ein Prinzipschema der erfindungsgemäßen Anordnung und Schaltung zur Aufnahme der Charakteristik, Fig. 2 ein Schaubild mit verschiedenen Kennkurven (Charakteristiken) ; Fig.3, 4 und 8 zeigen die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips an Entladungsgefäßen' für Beleuchtungszwecke od. dgl., Fig. 5 bis 7 Details hierzu, Fig. 9 und io die Anwendung für zusätzlich gesteuerte Gasentladungsgefäße, In der Fig. i bezeichnet 33 ein Gasentladungsgefäß, in welchem eine Steuerelektrode, zweckmäßig ein engmaschiges Gitter, in den kathodischen Entladungsteilen, insbesondere im negativen Glimmlicht oder Faradayschen Dunkelraum der Entladung, vorzugsweise nahe einer Glühkathode, angeordnet ist. Mit Hilfe einer solchen Steuerelektrode kann die Brennspannung, der innere Widerstand, der Gasentladung verändert werden, zu welchem Zweck dieser Elektrode ein gegenüber dem Potential des umgebenden Entladungsraumes negatives Potential erteilt wird. Gemäß Fig. I liegt nun in der Kathodenleitung des Gasentladungsgefäßes 33 ein Widerstand R, und der an diesem Widerstandsglied auftretende Spannungsabfall wird der Steuerelektrode des Gefäßes zugeführt, indem dieselbe an den negativen Teil dieses Widerstandes angeschlossen ist. Eine Zunahme des durch das Gefäß 33 und damit gemäß der getroffenen Schaltung auch durch den Widerstand R -fließenden Stromes wirkt daher unter Vermittlung der Steuerelektrode im Sinne einer Erhöhung der Brennspannung des Gefäßes, während die Erscheinungen in der Gasentladung an sich eher im Sinne einer Verminderung oder unveränderten Beibehaltung der Brennspannung mit steigendem Strom wirken (negativer Widerstand). Die Größe des Widerstandes R wird nun im Sinne der Erfindung derart gewählt, daß die negative Charakteristik der Gasentladungsstrecke aufgehoben wird, d. h. die Spannung an der Entladungsstrecke mit dem Strom ansteigt.
  • Nach Fig. i liegt parallel zum Entladungsgefäß 33 noch ein Spannungsmesser E, im Stromkreis des Gefäßes noch ein Strommesser I und ein Regelwiderstand 34. Diese Hilfsapparate dienen zur Aufnahme der Charakteristik der Anordnung.
  • Das prinzipielle Verhalten der Einrichtung ist aus dem in der Fig. a dargestellten Stromspannungsdiagramm zu entnehmen. Es zeigt hier die mit Ra bezeichnete Charakteristik das bekannte Verhalten eines Gasentladungsgefäßes, etwa mit fremdgeheizter Glühkathode und lichtbogenartiger Entladung, wie es sich ergibt, wenn der Widerstand R gleich Null gemacht, z. B. kurzgeschlossen wird. Zur Aufnahme einer solchen Kennlinie wird etwa bei einer Anordnung gemäß Fig. i der Strom des Gefäßes 33 mittels eines Serienwiderstandes 34 stetig verändert. Die Charakteristik R, zeigt zuerst den bekannten, dem Strom proportionalen Spannungsanstieg, ähnlich wie in Hochvakuumröhren, bis zu dem Punkt, wo die bogenartige Gasentladung zündet und die Spannung an der Entladungsstrecke infolge weitgehender Neutralisierung der negativen Raumladungen auf den Wert der Bogenspannung zusammenbricht. Von hier an ändert sich die Spannung mit dem Strom nur mehr unwesentlich und ist im allgemeinen im Arbeitsbereich, d. h. solange die Kathode noch nicht überlastet wird, weiter mit zunehmendem Strom leicht fallend oder annähernd konstant. Wird aber nun der Widerstand R eingeschaltet, so wird durch den Spannungsabfall an demselben mit zunehmendem Strom vermittels der Beeinflussungselektrode die Brennspannung des Gefäßes 33 erhöht, und es ergeben sich je nach dem gewählten Widerstandswert von R nunmehr steigende Charakteristiken etwa der Form, wie solche im Diagramm mit R1 bis R4 bezeichnet sind. Wie ersichtlich, kann durch entsprechende Wahl der Rückwirkung der negative Widerstand der Gasentladungsstrecke in einen positiven umgewandelt werden, bei dem die Spannung ähnlich wie an einem Ohmschen Widerstand ansteigt, R3, oder sogar noch unverhältnismäßig stärker wächst, R4. Aber auch schon eine relativ leichte Steigung der Charakteristik R1 ermöglicht es, den wegen der bisherigen negativen Charakteristik der Gasentladung erforderlichen Beruhigungswiderstand im Entladungsstromkreis, der mindestens für etwa ein Drittel der Spannung (Leistung) bemessen werden mußte, weitgehend zu verringern, während derselbe natürlich bei entsprechend steigender Charakteristik ganz überflüssig ist. Letzteres ist, abgesehen vom Leistungsverlust durch das sonst erforderliche Vorschaltglied auch insofern von großer Bedeutung, als einerseits der Aufbau der Anlage dadurch bedeutend vereinfacht wird, z. B. Gasentladungslampen wie Glühlampen für direkten Netzanschluß gebaut werden können, andererseits die durch die sonst bei Wechselstrombetrieb zweckmäßig und üblicherweise verwendeten Vorschaltdrosseln oder Streutransformatoren verursachte stark induktive Belastung des Netzes (Blindleistungsentnahme, Verschlechterung des cos (p), die bei weitgehender Verwendung von Gasentladungsröhren bedenkliche Ausmaße annehmen könnte, vermieden wird. Die in der Fig.2 angegebenen Charakteristiken sind natürlich nur Beispiele, zur Erklärung der erfindungsgemäßen Funktion.
  • Die Fig. 3 zeigt eine Leuchtröhre 35 für Anschluß an ein Gleichstromnetz. Dieselbe enthält in ihren erweiterten Enden einerseits eine Anode 36, andererseits eine Glühkathode 2, um welche eine Steuerelektrode 7 angeordnet ist. Letztere erhält über einen Widerstand 37 ein von dem in der Kathodenableitung liegenden Widerstand 38 abgegriffenes negatives Potential, mit welchem der innere Widerstand und die Charakteristik der Gasentladungsstrecke veränderlich und auf den gewünschten Wert einstellbar ist. Eine solche Leuchtröhre hat zwar infolge der Einengung der Entladung, insbesondere positive Säule, im röhrenförmigen Gefäßteil eine relativ hohe Brennspannung, aber eine fallende Charakteristik, und es ist normalerweise ein Vorschaltwiderstand erforderlich, der einerseits zur Strombegrenzung dient, andererseits die Differenz der für Zündung und Betrieb notwendigen verschiedenen Spannungen zu vernichten hat. Dieser Widerstand kann infolge der erfindungsgemäßen Anordnung zweckmäßig ganz entfallen bzw. durch einen relativ sehr kleinen Widerstand 38 ersetzt werden, der zum Abgriff der Steuerspannung für die Gitterrückwirkung dient (Widerstand R in Fig. r). Vor Zündung liegt die Beeinflussungselektrode 7 (Steuergitter) der Röhre praktisch an Kathodenpotential, so daß durch dieselbe die Zündung nicht behindert und erst nach Einsetzen der Entladung die Brennspannung erhöht und die steigende Charakteristik hervorgerufen wird. Der Widerstand 37 dient nur als Sicherheitswiderstand im Steuerelektrodenkreis bzw. zur Strombegrenzung in demselben.
  • Besonders zweckmäßig ist die erfindungsgemäße Anordnung für Lampen, bei welchen die Leuchterscheinung der kathodischen Entladungsteile (negatives Glimmlicht) zur Lichtlieferung herangezogen wird (Kathodenleuchten). Diese Art von Lampen besaß bisher die Nachteile, .daß einerseits der in Licht umgesetzte Energiebetrag im Verhältnis zum Gesamtleistungsverbrauch gering war, andererseits waren dieselben infolge geringer Brennspannung für direkten Netzbetrieb ungeeignet. In diesem Falle wird nun die durch die negative Beeinflussungselektrode hervorgerufene Erhöhung der Brennspannung zur Lichterzeugung voll ausgenutzt.
  • Eine solche Lampe mit kathodischer Lichtemission ist in der Fig. q. schematisch dargestellt. Bei der angegebenen Bauart sind zwei gleichartige beheizte Elektroden 2 vorgesehen, welche bei Wechselstrombetrieb in der positiven und negativen Halbwelle abwechselnd als Kathode wirken. Die Kathoden 2 werden je wieder von gitterförmigen Beeinflussungselektroden 7 umgeben, welche mit den negativen Enden von in den Kathodenableitungen liegenden Widerständen R verbunden sind, d. h. die bei der Röhre gemäß Fig. 3 nur einseitig angebrachte Anordnung ist hier symmetrisch ausgeführt. Die Kathoden 2 sind mit Heizwicklungen 39 versehen, welche z. B., wie dargestellt, miteinander in Serie geschaltet und an die Stromzuführungen parallel zur Entladungsstrecke gelegt sind.
  • Nach dem Einschalten dieser Lampe werden die Kathoden 2 durch die Heizwicklungen 39 erhitzt, bis sie eine genügende Emissionstemperatur erreicht haben und die Entladung zündet. Es geht dann bei entsprechendem Gasdruck zweckmäßig zwischen den Elektroden 2 eine lichtbogenartige Gasentladung über, deren kathodische Entladungsteile (negatives Glimmlicht) intensiv leuchten, während der Abstand. der Elektroden 2 zweckmäßig so gering gewählt werden kann, daß bei dem gegebenen Gasdruck im Betrieb eine positive Säule sich nicht oder nur in geringem Maße einstellen kann. Ein solches Entladungsgefäß besitzt ohne die erfindungsgemäße Anordnung z. B. eine Brennspannung von .etwa 1q. bis 16 Volt bei einer Zündspannung von etwa 20 Volt, d. h. der Kathodenfall an den geheizten Elektroden ist gering, was zu begrüßen ist, da das Kathodenfallgebiet nicht oder nur in sehr geringer Weise zu einer Lichterzeugung beiträgt (Kathodendunkelraum).
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird nun nicht bloß nur .eine steigende Charakteristik erzielt, sondern natürlich damit auch die Brenn-Spannung der Gasstrecke (für entsprechenden Strom) erhöht, wie sich aus Fig. 2 ergibt. Es ist nun dadurch möglich, durch geeignete Wahl des Kathodenwiderstandes R die Brennspannung der Gasstrecke, die ohne die erfindungsgemäße Anordnung z. B. 15 Volt beträgt, auf bedeutend größere Werte zu erhöhen, so daß ein direkter Anschluß des Entladungsgefäßes an Speisenetze möglich wird. Dabei wird aber, wie ersichtlich, der günstige niedrige Wert des Kathodenfalles belassen, und die entstehende; durch die Steuerelektroden 7 hervorgerufene Spannungsdifferenz wird für die Leuchtwirkung ausgenutzt. Die Steuerelektrode 7 wird zu diesem Zweck vorteilhaft im negativen Glimmlicht oder insbesondere im Faradayschen Dunkelraum oder im Mittel liegenden Grenzgebiet dieser beiden kathodischen Entladungsgebilde angeordnet (bezieht sich auf. kathodische Entladungsgebilde bei offener Anschlußleitung der Steuerelektrode 7). Eine im Kathodenfallgebiet angeordnete Steuerelektrode 7 würde nur den Kathodenfall erhöhen, d. h. lichttechnisch keinen Nutzen bringen. Letztgenannte Anordnung kommt aber auch deshalb praktisch wenig in Frage, weil das Kathodenfallgebiet (Abstand Kathode bis zum Beginn des negativen Glimmlichtes) bei den praktisch verwendeten Drücken eine so geringe Ausdehnung besitzt, daß die Anordnung einer Steuerelektrode in demselben technisch auf große Schwierigkeiten stoßen würde, während der Abstand der Gitterelektroden 7 von der Kathode so z. B. einige Millimeter beträgt. Die Gitterm4schenweite der Steuerelektrode, die gleich oder kleiner als der Langmuirsche Dunkelraum um dieselbe sein soll, beträgt dabei etwa einige zehntel Millimeter, z. B. o,5 bis o,8 mm, welche für die Steilheit der Einwirkung maßgebend ist, wovon wieder die zu wählende Größe des Widerstandes R abhängt. Eine derart ausgebildete Netzlampe oll. dgl. besitzt normalerweise eine steile Stromspannungscharakteristik (vgl. z. B. R4 der Fig. 2) und ist demzufolge z. B. auch gegen Netzspannungsschwankungen weitgehend unempfindlich. Infolge der höheren Spannung und des demzufolge für gleiche Leistung geringeren Stromes können die Kathoden entsprechend-kleiner sein.
  • Durch die Beeinflussungselektrode 7 wird eine Erhöhung des Spannungsgefälles in dem Raum zwischen derselben und der jeweiligen Anode bewirkt. Lichttechnisch wirkt sich dies nach der Erkenntnis des Erfinders derart aus, daß eine Verlängerung des Bereiches des negativen Glimmlichtes eintritt. Liegt die Steuerelektrode 7 z. B. im Faradayschen Dunkelraum der unbeeinflußten Entladung, d. h. also schon außerhalb des negativen Glimmlichtes, so wird, wenn derselben dann ein negatives Potential erteilt wird, das Glimmlicht sich entsprechend der vorgenommenen Brennspannungserhöhung über die Elektrode 7 hinaus ausdehnen und der Faradaysche Dunkelraum entsprechend weiter anodenwärts rücken, falls letzterer überhaupt noch zur Ausbildung gelangen kann, nicht wegen Platzmangels fortfällt. Somit wird die Brennspannungserhöhung rationell für die Lichterzeugung ausgenutzt. Der Absiand der Elektroden 2 wird nunmehr zweckmäßig so gewählt, daß bei abgeschalteten Beeinflussungselektroden 7 die positive Säule sich nicht mehr oder nur- in geringem :Maße ausbilden kann. Ob auch eine Änderung der Anregungsintensität und -frequenz (Lichtfarbe) durch die Steuerelektrode 7 eintritt, hängt von den gewählten Verhältnissen ab.
  • Die Erhöhung der Brennspannung der Entladungsstrecke unter Ausnutzung des zusätzlichen Spannungswertes für die Lichterzeugung bewirkt auch eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Lampe. Wird z. B. die Brennspannung von 15 Volt, von welchen der Kathodenfall von etwa io Volt ein reiner Verlust ist, auf 30 Volt erhöht, so wird damit die Lichtleistung bei gleichem Strom auf das Vierfache gesteigert, da dann nicht mehr 5 Volt, sondern 2o Volt als Spannungsgefälle für die Lichterzeugung zur Verfügung stehen. Dabei ist im vorliegenden Fall eine einheitliche Lichterregung durch das hoch wirksame negative Kathodenglimmlicht, das durch die Beeinflussungselektrode verlängert wird, gegeben.
  • Gegebenenfalls kann es, um die Elektroden 2 in der Lampe nicht direkt in einen größeren Abstand bringen zu müssen, zweckmäßig sein, zwischen denselben einen Schirm 40, z. B. aus Glas, Preßstoff oder Metallblech, anzubringen. Die Lampe hätte dann auch schon ohne Beeinflussungselektroden 7 eine höhere Brennspannung, und es wird der ganze Lampenkolben von der Leuchterscheinung erfüllt, so daß die relative Blendwirkung gering ist. Bei Ausführung des Schirmes d.o aus Metall kann derselbe über einen zweckmäßig hohen Widerstand z. B. mit einer der Elektroden 2 verbunden sein oder zweckmäßig an die Mittelanzapfung eines zwischen den Elektroden 2 liegenden bzw. an deren Stromzuführungen angeschlossenen hochohmigen Spannungsteilers geschaltet sein. Sofern nicht durch die Beeinflussungselektroden das Glimmlicht soweit erstreckt wird, wird sich dann zumeist eine positive Säule einstellen, was wegen der Erhöhung der Brennspannung und damit des Wirkungsgrades der Entladung und der unter Umständen sehr günstigen Energieumsetzung in der Leuchterscheinung der positiven Säule für viele Zwecke erwünscht sein kann, wenn diese infolge Einengung oder hoher Stromdichte intensiv leuchtet.
  • Bei Lampen für Wechselstrom mit zwei Kathoden gemäß Fig. q. kann es gegebenenfalls zwecks Erzielung einer gewünschten Spektralverteilung der Emission aber auch zweckmäßig sein, den Abstand der Elektroden so zu wählen, daß sich eine positive Säule der Entladung jeweils in dem Bereich der Entladungsbahn ausbildet, der in der anderen Halbwelle vom Glimmlicht der anderen Kathode eingenommen wird, so daß sich für das Auge ein Mischlicht aus den Leuchterscheinungen des Glimmlichtes und der positiven Säule ergibt.
  • Das Entladungsgefäß gemäß Fig. q. kann, wie ersichtlich, mit zweipoligem Schraubsockel wie eine übliche Glühlampe ausgeführt und auch so verwendet werden. In einer Anschlußleitung kann gegebenenfalls noch ein Widerstand 41 oll. dgl. vorgesehen sein, welcher als Sicherheitswiderstand oder zur Verminderung der Spannung an den Heizwicklungen 39, d. h. Verminderung der Kathodenfremdheizung durch die einsetzende Entladung, dient. Lampen dieser Art können gegebenenfalls für direkten Anschluß an Netze von i io, 220 Volt usw. Gleich- oder Wechselspannung gebaut werden. Die Beeinflussungselektrode (Steuergitter) kann zweckmäßig, wie in der Figur angedeutet, kastenförmig ausgeführt, d. h. allseitig geschlossen sein, aber gegebenenfalls auch an den Stirnseiten der längsgestreckten Kathode, wo kein emittierender i Belag vorhanden ist, offen sein. Die Fig. 5 bis 7 zeigen gegenüber der Darstellung nach Fig, q. veränderte Anschlüsse der Beeinflussungselektrode 7. Nach Fig. 5 ist die Heizungswicklung 39 gemeinsam mit der Kathodenleitung an den oberen Anschluß des Widerstandes R1 gelegt, so daß an demselben ein nicht nur vom Kathodenstrom abhängiges, sondern auch vom Heizstrom abhängiges negatives Potential für die Beeinflussungelektrode 7 erzeugt wird. Diese Schaltung kann dann zweckmäßig sein, wenn das Entladungsgefäß an relativ sehr hohe Spannungen angeschlossen werden soll und sich dadurch bei einer Anordnung gemäß Fig. q. eine unerwünscht steile Charakteristik ergeben sollte. Durch das dann vorhandene negative Ruhepotential der Beeinflussungselektrode 7 wird allerdings die Zündung der Entladungsstrecke erschwert, was jedoch gegebenenfalls auch durch Anbringung positiver, z. B. über einen hohen Widerstand mit der Gegenelektrode (Anode) verbundener Hilfselektroden wieder wettgemacht werden kann.
  • Eine weitere Ausbildung dieser Anordnung zeigt die Fig. 6. Hier sind zwei Widerstände R und R, vorgesehen, von welchen R nur vom Strom der Kathode 2, R, von diesem und dem Strom der Heizwicklung 39 durchflossen wird. Das Verhältnis von Ruhe- und Arbeitsspannung der Beeinflussungselektrode ist hier mittels der genannten Widerstände wählbar.
  • Es kann dabei in beiden Fällen äußerst zweckmäßig sein, den Widerstand R, als Glühdraht, insbesondere als Eisendraht, auszubilden, der etwa bei Einsetzen des Entladungsstromes der Kathode 2 seine größte relative Spannungssteigerung erfährt (bekannt von den Eisen-Wasserstoff-Widerständen her, wo dieser Bereich der Regelbereich ist), so daß also idie Steilheit der Charakteristik auch hierdurch beeinflußt werden kann.
  • Falls aber das Entladungsgefäß an geringe Spannung angeschlossen und eine steile Stromspannungscharakteristik erhalten soll, so kann gegebenenfalls auch eine zusätzliche positive Vorspannung für die Beeinflussungselektrode vorgesehen werden, indem etwa in der Fig. 6 die Anschlüsse der Ableitungen von Kathode 2 und Beeinflussungselektrode 7 an den Polen des Widerstandes R1 vertauscht werden. In diesem Fall kann es dann zweckmäßig sein, den Widerstand R, aus einem Material zu verfertigen, das mit steigender Temperatur seinen Widerstand vermindert, z. B. Uranoxyd, Siliziumkarbid od. dgl.
  • Gegebenenfalls können die Verhältnisse (Gittermaschenweite und Widerstand E) auch so gewählt werden, daß bei Änderungen der Speisespannung, zumindest innerhalb gewisser Grenzen, der Strom sich überhaupt nicht oder zumindest nicht wesentlich ändert (senkrechte Charakteristik). Eine solche Anordnung kann gegebenenfalls auch zur Konstanthaltung (Stabilisierung) von Strömen bzw. von an Serienwiderständen abgegriffenen Spannungen verwendet werden.
  • Die Fig.7 zeigt schließlich eine Schaltung, wo ein eingebauter Widerstand zum Teil als Kathodenwiderstand R, zum Teil als Vorschaltwiderstand 42 für die Heizwicklung 39 verwendet Wird.
  • In allen Fällen kann der Kathodenwiderstand R bzw. R1 auch zur Aufheizung der Elektroden :2 herangezogen werden.
  • Fig. 8 zeigt eine Anordnung mit Leuchtröhre gemäß Fig. 3, jedoch für Wechselstrombetrieb. Ebenso wie nach Fig. q. ist hier die Wechselstromausführung zweckmäßig symmetrisch mit zwei Kathoden gebaut, und es wäre somit die in Fig. 3 rechts dargestellte Anordnung auch bei der zweiten Kathode anzubringen. Hier werden jedoch statt Widerständen 38 bzw. R Drosselspulen (Transformatoren) 43 verwendet, welche je eine Sekundärwicklung zur Erzeugung eines negativen Potentials für die zur Beeinflussung der Charakteristik bzw. auch Erhöhung der Brennspannung dienende Beeinflussungselektrode besitzen.
  • Die Fig. 9 zeigt die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung für zusätzlich gesteuerte Entladungsgefäße. Die Röhre 44 besitzt hier zwei Steuerelektroden, wobei an eine derselben die Steuerspannung ES gelegt ist, während die andere an den negativen Pol eines in der Kathodenableitung liegenden Widerstandes R gelegt ist. Es kann somit infolge Erzielung einer steigenden Charakteristik mit geringen Widerständen im Anodenkreis gearbeitet werden. Diese Schaltung ist u. a. beispielsweise zweckmäßig, wenn das Gefäß 44 eine steuerbare Lichtquelle für Lichttelefonie, Fernsehen od. dgl. ist.
  • Eine ähnliche Anordnung zeigt auch noch die Fig. 1o. Hier hat das Entladungsgefäß 45 nur eine Steuerelektrode, welche gleichzeitig sowohl zur Steuerung des Entladungsstromes der Gasentladung als auch zur Beeinflussung von deren Charakteristik verwendet wird. Die dargestellte Schaltung mit Widerstand R in der Kathodenleitung und Parallelkondensator 46 ist für Hochvakuumröhren zur Gewinnung einer negativen Gittervorspannung an sich bekannt. Hier erfüllt dieselbe aber, wie ersichtlich, einen völlig anderen Zweck; denn erstens ist für die Steuerelektrode bei der Steuerung einer Gasentladung keine äußere negative Vorspannung erforderlich, und zweitens ist das Problem der Veränderung der Charakteristik von einer fallenden in eine steigende bei Hochvakuumröhren nicht gegeben. Für :diese Schaltung wird .daher bei Verwendung in Verbindung mit einem Entladungsgefäß mit selbständiger oder halbselbständiger, insbesondere lichtbogenartiger Gasentladung und Steuerung ebenfalls ein Schutz beansprucht.
  • Die erfindungsgemäßen Entladungsgefäße arbeiten zweckmäßig mit Niederdruckentladungen, so daß die kathodischen Entladungsgebilde eine entsprechende Ausdehnung besitzen, was wegen sicherer Wirkung der Beeinflussungselektroden und bei Lichterzeugung mittels negativen Glimmlichtes wegen größerer Ausdehnung und Wirksamkeit derselben vorteilhaft ist. Es wird etwa eine Füllung aus einem oder mehreren Edelgasen oder anderen elektropositiven Gasen, wie Stickstoff, C 02, Wasserstoff od. dgl., mit einem Druck von einigen Millimeiern Quecksilbersäule verwendet oder an deren Stelle oder in Kombination damit auch Dämpfe, insbesondere Metalldämpfe, z. B. Quecksilberdampf, etwa mit einem Druck von etwa einem tausendstel bis einigen hundertstel Millimetern Hg (oder gegebenenfalls auch mehr) im Betriebszustand, der von einem in das Entladungsgefäß eingebrachten Quecksilbertropfen oder einem Amalgam entwickelt wird.
  • Die Maßnahmen der Erfindung können einzeln, in Kombination untereinander sowie auch in nunmehr für den Fachmann geläufigen Abänderungen zur Anwendung gelangen.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung mit Gasentladungsgefäß, bei welcher mittels relativ negativer Elektrode die Brennspannung (der innere Widerstand) einer Gasentladung, insbesondere auch lichtbogenartigen Charakters, verändert werden kann, insbesondere für Beleuchtungszwecke od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß dein als Beeinflussungselektrode wirkenden Steuergitter ein derart von der Belastung des Gefäßes abhängiges, mit steigendem Strom negativer werdendes Potential erteilt ist, daß sich eine steigende Charakteristik ergibt, derzufölge ein Stabilisierungswiderstand 9d. dgl. im Entladungsstromkreis praktisch ganz oder zu wesentlichem Teil überflüssig ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse (Maschenweite der Beeinflussungselektrode 7 und Kathodenwiderstand R) derart gewählt sind, daß der negative Widerstand der Gäsentladungsstrecke in einen positiven umgewandelt ist (z. B. R3 und R4 der Fig. 2) .
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, däß dieselbe an Lampen verwendet wird, bei welchen die Leuchterscheinung der kathodischen Entladungsteile (negatives Glimmlicht), insbesondere bei ganz oder größtenteils unterdrückter positiver Säule, zur Lichterzeugung dient, so daß eine durch die Beeinflussungselektrode (7) hervorgerufene Brennspannungserhöhung der Entladungsstrecke für die Lichterzeugung ausgenutzt wird (Fig. 4).
  4. 4.. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussungselektrode (7) im äußeren Ende des negativen Glimmlichtes oder insbesondere im Faradayschen Dunkelraum oder dem mittelliegenden Grenzgebiet dieser beiden kathodischen Entladungsteile der noch unbeeinflußten Entladung angeordnet ist, so daß bei Anschaltung der Beeinflussungselektrode der Bereich des negativen Glimmlichtes anodenseitig erweitert wird.
  5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 4 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse derart gestaltet sind, daß die Spannung an der Gasentladungsstrecke mit steigendem Strom stärker zunimmt, als dies dem Ohmschen Gesetz nach bei reellen Widerständen der Fall ist, so daß die Anordnung für Netzspannungsschwankungen od. dgl. weitgehend unempfindlich ist (vgl. insbesondere Charakteristik R4 der Fig. 2).
  6. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 5 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kathodenleitung des Entladungsgefäßes ein Widerstand (R) liegt, an dessen negativen Teil die Beeinflussungselektrode (7) angeschlossen ist.
  7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 6 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis der Beeinflussungselektrode eines mit Wechselstrom betriebenen Gasentladungsgefäßes ein Widerstand eingeschaltet ist, der den in der einen Phase, in welcher die Beeinflussungselektrode ebenso wie ihre zugehörige Kathode positiv wird, in die Beeinflussungselektrode einfließenden Strom weitgehend begrenzt (Fig.8).
  8. 8. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 7 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse (Gittermaschenweite und Widerstand R) so gewählt sind, daß in weiten Grenzen der Entladungsstrom unabhängig von der Spannung an der Entladungsstrecke konstant oder nahezu konstant bleibt (senkrechte Charakteristik) und die Einrichtung zur Stromstabilisierung für Verbraucher verwendet wird.
  9. 9. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 8 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß für Steuerung und Charakteristikv erbesserung verschiedene Gitter benutzt werden, so daß die Charakteristikverbesserung nicht verstärkungsvermindernd wirken kann (Fig. 9). To.
  10. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 9 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ohmscher Kathodenwiderstand (R) in Verbindung mit einem Parallelkondensator (46) verwendet wird, so daß für langsame Stromschwankungen eine Verbesserung der Charakteristik im Sinne einer Steigungserhöhung derselben gegeben ist, für raschere Stromänderungen (Steuerfrequenzen) jedoch der verstärkungs-.erhöhende negative Widerstand er Gasentladungsstrecke gewahrt ist (Fig. io). i i.
  11. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis To oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite der gitterförmigen Beeinflussungselektrode einige zehntel Millimeter beträgt, insbesondere zwischen o,5 und o,8 mm liegt.
  12. 12. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis i i oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, däß der Abstand von Beeinflussungselektrode und Kathode einige Millimeter beträgt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 3365o6.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2613216A1 (de) * 1975-04-01 1976-10-14 Philips Nv Vorrichtung mit einer gas- und/oder dampfentladungslampe

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE336506C (de) * 1915-12-25 1921-05-03 Julius Pintsch Akt Ges Elektrische Glimmlichtlampe mit anormalem Kathodenfall

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