Langgestreckte leuchtende Entladungsröhre. Die Erfindung betrifft eine langgestreckte leuchtende Entladungsröhre mit Gasfüllung und Elektroden an jedem Ende, die durch eine äussere Energiequelle geheizt werden sollen.
Der Erfindungsgegenstand kenn zeichnet sich dadurch, dass jede Elektrode wenigstens an ihrer Oberfläche eine Substanz von höherer Thermo-Elektronenaussende- fähigkeit als reines Wolfram aufweist, zu dem Zwecke, beim Betrieb der Röhre, ohne übermässige Erhitzung der Elektroden und bei dementsprechend erhöhter Lebensdauer derselben, eine negative Raumladung um die Elektrode herum durch Aussendung von Elektronen seitens der genannten. Substanz zu schaffen, welche Raumladung den Poten tialabfall zwischen Elektrode und leuchten der Gasmasse und damit das Bombardement der Elektrode mit positiven Ionen stark her absetzt, und damit die Möglichkeit einer er heblichen Steigerung der Leistung,
bezie hungsweise Erhöhung der Betriebslebens dauer der Röhre schafft. Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes.
Fig. 1 zeigt eine Entladungsröhre gemäss der Erfindung zusammen mit einer Betriebs anlage; Fig. 2 veranschaulicht einen Röhrenend- teil mit der heissen Elektrode und der diese umgebenden Raumladung; Fig. 3 veranschaulicht die Verteilung des Lichtes in der Nähe jener Elektrode; Fig. 4 betrifft eine andere Ausführungs form der Entladungsröhre.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrich tung enthält die röhrenartig langgestreckte Umhüllung G der Entladungsröhre ein ver dünntes inertes Gas, beispielsweise Neon, un ter einem Druck von etwa 4 bis 10 mm Quecksilbersäule. In den erweiterten End- teilen 7 der Röhre sind Glühfäden-Elektro- den 8 angeordnet, die zwischen Zuführungs leitungen 9, 10, 11 und 12 angeordnet sind, von denen jedes Paar durch einen Kniff 18 hindurchgeht.
Zwei der Stromleitungen, bei spielsweise die Leitungen 9 und 11, sind an die Enden der eine hohe Spannung liefernden sekundären @ÄTicklung 15 eines Transforma tors 16 angeschlossen, dessen primäre Wick lung 17 mit einem Wechselstromanschluss der üblichen normalen Spannung verbunden ist.
Die Stromquelle von hoher Spannung ist hier in der üblichen Weise als ein Trans formator veranschaulicht, es ist aber zu be achten, dass bei derselben die Wirkungen des sogenannten negativen Widerstandes der Röhre zu berücksichtigen sind. Zu diesem Zwecke kann ein Streuungstransformator oder eine geeignete, in den Stromkreis ein geschlossene Reaktanz benutzt werden.
Um das Bombardement der Kathode durch positive Ionen, die aus dem mittleren Abschnitt der Röhre kommen, zu verhindern, ohne dass die Elektroden auf eine zu hohe Temperatur gebracht werden müssten, sollen gemäss der Erfindung die genannten Ionen vor dem Auftreffen auf die als Kathode wirkende Elektrode neutralisiert werden. Zu diesem Behufe weisen die Elektroden in den Enderweiterungen der Röhre mindestens in ihrer Oberfläche eine Substanz von hoher Thermo-Elektronenaussendefähigkeit auf. Die ausgesandten Elektronen sollen auf die posi tiven Ionen treffen und sie neutralisieren, be vor diese positiven Ionen die Elektroden treffen und bei letzteren die Erscheinung der Kathodenzerstäubung veranlassen können.
Es ist dementsprechend beim Ausfüh rungsbeispiel Vorkehrung dafür getroffen, dass ein Strom von verhältnismässig niedriger Spannung durch die Glühfäden 8 hindurch geht und sie mit hoher Temperatur zum Glü hen bringt. Ein derartiger Strom kann von einer getrennten Kraftquelle entnommen werden, beispielsweise dem üblichen nor malen Stromanschluss von 110 Volt über ge eignete besondere Transformatoren, oder von dem Transformator, der die Hochspannung liefert. In der Ausführungsform gemäss der Zeichnung sind die Leitungen 10 und 12 ent sprechend mit der sekundären Spule des Transformators 15 verbunden, so dass jeder der die r'@lühfäden einschliessenden Strom kreise eine verhältnismässig geringe Anzahl Windungen des Transformators enthält.
Diese Anzahl ist derart gewählt, dass eine Spannen; von beispielsweise 50 Volt in den Stromkreisen 11, 8, 1.2, 15' und 9, 8, 10, 15" zur Verfügung steht, um die Glühfäden zum Glühen zu bringen, während die Spannung des zwischen den Elektroden 8 durch die Röhre hindurchgehenden Stromes ungefähr 10000 Volt betragen kann.
Die Glühfäden 8 können beispielsweise aus thoriiertem Wolframdraht bestehen, oder auch aus Platin-, Nickel- oder dergleichen Drähten, die mit einem Überzug aus Metall oxyd, zum Beispiel Bariumoxyd, versehen sind. Unter diesen Umständen braucht die Fläche der Glühfäden nicht mehr das bei halfen Elektroden als nötig befundene Aus mass von 1,5 Quadratdezimeter pro Ampere zu erreichen. Die Übergangsfläche von der Elektrode auf das Gas spielt nun keine Rolle mehr, indem der Potentialabfall zwischen dem Gas und der Elektrode beträchtlich her abgesetzt ist.
Es genügt, wenn die zur Neu tralisation der positiven Ionen erforderliche Menge von ausgesandten Elektronen erzielt wird.
Will man die durch die Röhre fliessende Strommenge ändern, so ist es daher nicht er forderlich, die Grösse der Elektrode zu än dern, sondern nur die Grösse der Elektronen. aussendung. Dies kann erreicht werden, in dem man den Strom vergrössert, der dureh die thermoionisehen, beispielsweise in den Stromkreisen 11, 8, 12, 1 < 5' und 9, 8, 10, 1!5" enthaltenen Glühfäden hindurchgeht. Die Lebensdauer der Röhre ist nicht mehr eine Funktion des Elektrodenquerschnittes, son dern hängt zunächst von der Lebensdauer des Glühfadens ab, kann aber in folgender Weise noch beträchtlich erhöht werden.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, besteht die Elektrode an jedem Rohrende aus mehreren Glühfäden, so dass, wenn einer ausbrennt, ein anderer noch arbeitsfähig ist, und sofort in den Stromkreis eingeschaltet werden kann, ohne die Anordnung auseinanderzunehmen. Es sind dort drei Glühfäden 108, 208, 308 vorgesehen, die entsprechend an den Enden der Leitungen 109, 110 und 209 liegen. Die Leitungen 9 und 10 sind zuerst, wie dar gestellt, mit den Zuführungen- 109 und 110 verbunden. Der Glühfaden 208 wird so durch den durch ihn fliessenden Strom zum Glühen gebracht, während die Glühfäden 108 und 308, bei der gezeichneten Anordnung, nur schwach erwärmt werden.
Brennt der Glüh faden 208 aus und wird so die Röhre ausser Tätigkeit gesetzt, so braucht man nur die Leitung 9 von der Zuführung 109 abzutren nen und sie mit der Zuführung 209 zu ver binden und so den Strom durch den Glüh faden 108 fliessen zu lassen, worauf die Röhre wieder arbeitsfähig ist. In ähnlicher Weise kann, wenn nun der Glühfaden 108 ausbrennt, die Leitung 10 auf die Zuführung 109 übergeschaltet werden, worauf der Strom durch den Glühfaden 308 fliesst.
. Die geheizte Elektrode der vorliegenden Entladungsröhre ist im Gegensatz zur kalten Elektrode, die sonst in bekannten Röhren dieser Art verwendet wird, von einer nega tiven Raumladung umgeben. Dies ist in Fi g. 2 veranschaulicht. Es werden Elektro nen 20 durch den glühenden Faden 8 erzeugt und nach dem mittleren Abschnitt der Röhre ausgesandt, wo sie auf die positiven Ionen 21, die sich gegen die Kathode hin bewegen, beispielsweise bei 2,2 treffen und sie neutra lisieren.
Auf diese' Weise wird das Bom bardement der Kathode durch die positiven Ionen wenn nicht ganz beseitigt, so doch stark reduziert und das Niederschlagen des inerten Grases verhindert, das sonst die Le- bensdauer der Röhre verkürzen würde, so dass auch hierdurch die Lebensdauer der Röhre erhöht wird.
Bei Verwendung heisser Elektroden ist die Verteilung des Lichtes in deren Nähe etwa so beschaffen, wie es in Fig. 3 dar gestellt ist. ITnmittelbar an der Kathode 8 befindet sich der Crooke'sche dunkle Raum 23, derselbe wie bei der kalten Kathode der bekannten Claude-Röhre (siehe amerik. Pa tent Nr.1125476). Der Crooke'sche dunkle Raum 23 der heissen Kathode ist aber viel mals grösser in seiner Ausdehnung als der der kalten Kathode. Es fehlt ferner voll kommen ein negatives Glühen um die heisse Kathode,
und es findet sich auch kein Faraday'scher dunkler Raum, so dass sich die positive Säule 121 in unmittelbarer Nähe des Crooke'schen dunklen Raumes 23 befin det, aber in einem weiteren Abstand von der Kathode beginnt, abhängig von der Ge schwindigkeit der von den Glühfäden aus gesandten Elektronen. Diese hängt von der Emissionskraft und der Betriebstemperatur des Glühfadens ab.
Bei der Herstellung der Röhre wird der Glühfaden 8 an die durch den Kniff 18 hin durchgeführten Einfübrungsdrähte befestigt und der Kniff in einen Rohrteil 7 montiert, im wesentlichen ebenso wie bei der Herstel lung von CTlühfädenlampen. Auf Wunsch kann ein sogenannter "Getter" oder Absor- her, das heisst ein die Reste störender Gase aufnehmender Stoff, so wie es oft bei der Herstellung von Glühfädenlampen geschieht. an den Glühfaden befestigt werden, um da@ Reinhalten des Röhreninhaltes zu unter stützen.
Die Endteile 7 können dann in der üblichen Weise an dem Röhrenmittelteil () angeschmolzen werden. Die Röhre kann nun mit einer Pumpe der üblichen Art verbunden werden, um sie luftleer zu machen; dabei kann die Röhre beispielsweise in einem Ofer, erhitzt werden, um die von den Wänden der Röhre aufgenommenen Gase zu entfernen.
Gleichzeitig unterstützt der Cretter oder Absorber das Luftleermachen der Röhre, wie es bei der Herstellung von thermoionischen Einrichtungen mit heisser Kathode üblich ist. Wie zu beachten ist, besteht im Betrieb keine Gelegenheit, bei welcher aus den Elektroden absorbierte Gase entbunden 'würden.. Die Röhre kann dann mit Neon oder einem an dern seltenen Gas gefüllt werden, das in folge der Verwendung des Getters oder Ab sorbers nicht vorher gereinigt zu werden braucht.
Es ist daher ersichtlich, dass eine Gas entladungsröhre geschaffen worden ist, in der die Elektroden klein und doch zweckentspre chend sind und die sich vollkommen für die hier in Betracht kommenden Beleuchtungs zwecke eignet. Die Röhre kann stets bei dem Druck betrieben werden, bei welchem die (,rwünschtesten Verhältnisse auftreten, ohne Rocksicht auf die Schaffung einer Gas reserve. Der Druck spielt für die Lebens flauer der Röhre keine Rolle mehr; man kann nun den Druck anwenden, der beispielsweise die geringste Energie oder die geringste Spannung zum Betriebe der Röhre erfordert.