Elektrische Leuchtröhre. Elektrische Leuchtröhren mit beliebigen Füllungen aus Edelgasen, unedlen Gasen, Gemischen dieser Gase untereinander und auch mit Metalldämpfen, werden meist mit ausschliesslich an der Röhrenspannung liegen den Elektroden aus üblichen Metallen des Handels, vornehmlich Eisen, Nickel oder Aluminium, ausgerüstet. Da derartige Elek troden eine sehr geringe Elektrodenemission besitzen, so mussten sie, um eine hinreichende Stromdichte der Entladung erreichen zu kön nen, verhältnismässig grosse Oberflächen er halten.
Aus diesem Grunde wurde daher in Praxis meist von hohlen Blechelektroden Ge brauch gemacht, die in an den Enden der Leuchtröhre vorgesehenen Rohrerweiterungen, in den sogenannten Elektrodengefässen, unter- ,o"ebracht wurden.
Es ist nun zwar bei Verstärkerröhren und Gleichrichtern bekannt, auch mit sehr kleinen Elektroden eine hohe Elektronenemission zu erzielen. In diesem Falle wird jedoch entweder von Wolframelektroden, die durch An legen eines besondern Heizstromes auf hohe Weissglut erhitzt werden, oder aber auch von mit einer Oxydschicht überzogenen Elek troden Gebrauch gemacht, deren Oxyd schiebt, da sie im kalten Zustande nicht stromleitend ist, durch Wirkung einer um sie herumgelegten oder in sie eingelegten, gleichzeitig als Träger dienenden Heizdraht wicklung ständig besonders erhitzt werden musste.
Für die meist an Hochspannung betriebe nen elektrischen Leuchtröhren wurden derar tige fremd geheizte Elektroden jedoch meist schon allein deswegen nicht benutzt, weil die Vorsehung der besonderen ständig einge schalteten Heizstromkreise in den Hochspan nungsbetrieb der Leuchtröhren noch eine weitere Verwicklung hineingetragen hätte. Im besonderen aber auch noch deswegen nicht, weil bei der höheren Strombelastung in elek trischen Leuchtröhren die oxydische Schicht leicht abblätterte.
Die Erfindung bezweckt nun, bei elektri schen Leuchtröhren nicht nur ohne ständig eingeschalteten Heizstromkreis und mit viel kleineren Elektroden als den üblichen Metall blechelektroden auszukommen, sondern ausser dem auch Stromdichten erreichen zu können, die sonst nur bei aussergewöhnlich grossen praktisch nicht verwendbaren Metallblechelek- troden hätten erzielt werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass die Elektroden erfindungsgemäss aus einem Gemisch von Metall und nichtmetallischen Substanzen von hohem Emissionsvermögen bestehen, wobei der Anteil der letzteren überwiegt. Zweck mässig bestehen die Elektroden hierbei aus einem fein verteilten, gepressten und gegebe nenfalls auch gesinterten Gemisch von Metall und Oxyden.
In diesem Fall sind die im Elektrodenkörper fein verteilten nichtmetalli schen Substanzen, insbesondere Oxyde, an den andern metallischen Bestandteil des Elek- trodenkörpers durch die Pressung und Sinte- rung oder gegebenenfalls auch nur durch Pressung so fest gebunden, dass trotz ver hältnismässig geringer Mengen an metallischem Zusatzstoff bei Stro,neinschaltung kein Über hitzen beziehungsweise schädlichesVerdampfen der Teilchen der nichtmetallischen Substanzen eintreten kann.
Wird bei Leuchtröhren der beschriebenen Art der Strom eingeschaltet, so werden das fein verteilte Metall des Elek- trodenkörpers und damit auch das Oxyd oder die Oxyde sofort genügend, etwa bis zur Rot glut, erhitzt, und die Elektroden, das heisst die in diesem enthaltenen Oxyde senden dabei in so erheblichem Masse Elektronen in die Entladungsbahn, dass die Stromdichte der Entladung erheblich gesteigert werden kann.
Während bisher bei einem mit Neon von 3 bis 5 mm Druck gefüllten Leuchtrohr von 1 m Länge und 22 mm Durchmesser die Strombelastung nicht über 50 bis 100 Milli- ampere, das heisst etwa 1 Milliampere für 1 qcm Oberfläche der Elektrode, hinaus ge steigert werden konnte, lässt sich nunmehr unter Verwendung der vorliegenden Elektro den die gleiche Leuchtröhre mit mehreren Ampere Stromstärke belasten. Die Stromdichte und Helligkeit der Röhre wird dadurch er heblich gesteigert.
Als Metall kann der Elektrodenkörper eberrsowohl schwer schmelzbare Metalle, wie Wolfram oder Molybdän, als auch ein ge wöhnliches Metall des Handels, wie Eisen oder Nickel, enthalten. Als nichtmetallische Substanz kommen zum Beispiel dig Oxyde oder Silikate von Alkalien, Erdalkalien oder seltenen Erden, also beispielsweise die Oxyde oder Silikate von Kalium, Natrium, Cäsium, Rubidium, Kalzium, Barium, Strontium, Tho- rium, Zer, Lanthan, Didym in Frage.
Die Herstellung der neuen Elektroden kann beispielsweise derart erfolgen, dass die metallischen und nichtmetallischen Stoffe im pulverförmigen Zustande innig gemischt wer den. Ein solches Gemisch kann zum Beispiel 33j/3 % Wolfram und 661/,3 /o Bariumoxyd und Kalziumoxyd enthalten. Dann wird das Gemisch in die gewünschte Elektrodengestalt gepresst, beispielsweise in Gestalt von klei nen Zylindern von 10 bis 15 mm Länge und 5 mm Dicke, und hierauf zweckmässig noch durch Sintern verfestigt.
Die mit derartigen Elektroden versehenen Zuführungen werden dann in der üblichen Weise in die beiden Enden einer mit Gasen, Dämpfen oder einem Gasdampfgemisch gefüllten Leuchtröhre in der üblichen Weise luftdicht eingeschmolzen. Die Elektroden haben bei einer Gebrauchslänge der Leuchtröhre von 1 bis 3 m und einem Rohrdurchmesser von 15 bis 22 mm eine Länge von 10 nirn und eine Dicke von 5 mm. Bei dieser Dicke kann ein solcher Elektro- denkörper sogar in Röhren von 10 mm Durch messer bequem untergebracht und ohne Ge fahr des Schmelzens bis auf 10 Ampere be lastet werden.
Soll die mit den neuen Elektroden aus gestattete Leuchtröhre an verhältnismässig niedrigen Spannungen, beispielsweise 220 Volt und darunter betrieben werden, so können gegebenenfalls, wie an sich bekannt, die Elek troden durch kurzzeitige Einschaltung einer feizdrahtwicklung oder durch eine vorüber ehende Spannungserhöhung des Betriebs ;romes etwas vorgeheizt werden, um die ündung zu erleichtern.
Auch in diesem Falle erden jedoch die Elektroden während des gentlichen Leuchtröhrenbetriebes ausschliess- ch durch die angelegte Röhrenspannung am Mühen erhalten und zur Elektronenaussen- ung veranlasst, so dass auch bei niedrigen pannungen eine grosse Stromdichte erziel- tr ist.
Electric tube. Electric fluorescent tubes with any fillings of noble gases, base gases, mixtures of these gases with one another and also with metal vapors, are usually equipped with electrodes made of common metals, primarily iron, nickel or aluminum, which are exclusively connected to the tube voltage. Since such electrodes have a very low electrode emission, they had to hold relatively large surfaces in order to be able to achieve a sufficient current density of the discharge.
For this reason, hollow sheet-metal electrodes were usually used in practice, which were placed in tube extensions provided at the ends of the fluorescent tube, in the so-called electrode vessels.
In the case of amplifier tubes and rectifiers, it is now known to achieve high electron emission even with very small electrodes. In this case, however, use is made either of tungsten electrodes, which are heated to high incandescence by applying a special heating current, or of electrodes coated with an oxide layer, the oxide of which pushes, since it is not conductive in the cold state, by action a heating wire winding placed around it or inserted into it and also serving as a carrier had to be constantly heated.
However, such externally heated electrodes were usually not used for the electric fluorescent tubes, which were mostly operated on high voltage, because the provision of the special, permanently switched on heating circuits in the high-voltage operation of the fluorescent tubes would have made a further entanglement. In particular, however, not because the oxidic layer peeled off easily with the higher current load in electric fluorescent tubes.
The aim of the invention is not only to get by with electric fluorescent tubes without a constantly switched-on heating circuit and with much smaller electrodes than the usual sheet metal electrodes, but also to be able to achieve current densities that would otherwise only have been achieved with unusually large, practically unusable sheet metal electrodes can be. This is achieved in that, according to the invention, the electrodes consist of a mixture of metal and non-metallic substances with a high emissivity, with the latter predominating. Appropriately, the electrodes consist of a finely divided, pressed and possibly also sintered mixture of metal and oxides.
In this case, the non-metallic substances finely distributed in the electrode body, in particular oxides, are so firmly bound to the other metallic component of the electrode body by pressing and sintering or possibly only by pressing that, despite relatively small amounts of metallic Additive with electricity, no overheating or harmful evaporation of the particles of non-metallic substances can occur.
If the current is switched on in fluorescent tubes of the type described, the finely divided metal of the electrode body and thus also the oxide or oxides are immediately heated sufficiently, for example until they glow red, and the electrodes, i.e. the oxides contained in them send electrons into the discharge path to such an extent that the current density of the discharge can be increased considerably.
While previously with a fluorescent tube 1 m long and 22 mm in diameter filled with neon from 3 to 5 mm pressure, the current load could not be increased beyond 50 to 100 milliamps, i.e. about 1 milliamps for 1 square cm surface of the electrode , the same fluorescent tube can now be loaded with several amps of current using the present electric. This increases the current density and brightness of the tube considerably.
As the metal, the electrode body can contain both difficult-to-melt metals, such as tungsten or molybdenum, and a common commercial metal, such as iron or nickel. Possible non-metallic substances include, for example, oxides or silicates of alkalis, alkaline earths or rare earths, for example the oxides or silicates of potassium, sodium, cesium, rubidium, calcium, barium, strontium, thorium, cerium, lanthanum, didymium .
The new electrodes can be manufactured, for example, in such a way that the metallic and non-metallic substances in the powdery state are intimately mixed. Such a mixture may contain, for example, 33 1/3% tungsten and 66 1/3/3% barium oxide and calcium oxide. Then the mixture is pressed into the desired electrode shape, for example in the form of small cylinders 10 to 15 mm long and 5 mm thick, and then suitably solidified by sintering.
The leads provided with electrodes of this type are then fused in the usual way in the usual way in airtight manner in the two ends of a fluorescent tube filled with gases, vapors or a gas / vapor mixture. The electrodes have a length of 1 to 3 m and a tube diameter of 15 to 22 mm, a length of 10 mm and a thickness of 5 mm. With this thickness, such an electrode body can even be comfortably accommodated in tubes of 10 mm diameter and loaded up to 10 amperes without the risk of melting.
If the fluorescent tube equipped with the new electrodes is to be operated at relatively low voltages, for example 220 volts and below, the electrodes can, if necessary, as is known per se, the electrodes by briefly switching on a heating wire winding or by a temporary voltage increase in the operation; romes something preheated to facilitate ignition.
In this case too, however, the electrodes are only kept busy during the normal fluorescent tube operation and are caused to emit electrons, so that a high current density is achieved even at low voltages.