CH147277A - Elektrische Entladungsröhre. - Google Patents

Description

  Elektrische Entladungsröhre.    Die     Erfindung    betrifft eine elektrische  Entladungsröhre, besonders für Beleuch  tungszwecke, deren ausgestrahltes Licht  durch Einführung eines     verdampfbaren    Stof  fes mit anderem Spektrum verändert     werden     kann.  



  Gemäss der     Erfindung    ist zur     Änderung     des ausströmenden Lichtes eine regulierbare  Einrichtung vorgesehen, durch welche der  Zusatzdampf derart zugeführt werden kann,  dass nach Wunsch jede Lichtfarbe zwischen  den     Spektren    des Füllgases und dieses  Dampfes erzielt und beliebig lange festge  halten werden kann.  



  Als solche     Einrichtung    dient vorzugs  weise ein Quecksilberbehälter mit     Einrieh-          tung    zur     Quecksilberverdampfung.    An Stelle  von Quecksilber können auch andere Metalle  oder Kombinationen von Metallen verwendet  werden, wie zum Beispiel Cadmium,     Thallium,     Natrium oder     Calcium,    je nach der     ge-          wünschten,        Spektrumsänderung.       Eine bevorzugte Ausführungsform der  Erfindung für Beleuchtungszwecke besteht  in einer Röhre, die mit einem seltenen Gase,  beispielsweise Neon, gefüllt ist und einem  Quecksilberbehälter.

   Elektroden bewirken  die Entladung durch das seltene Gas, und  eine andere Elektrode entlädt durch das  Quecksilber, um es zu verdampfen. Wider  stände,     Induktanzen,    Kapazitäten usw. sind  vorgesehen, um die Entladungsstärke zu  regeln und ein bestimmtes Licht. zu erzielen.  



  Zum Verdampfen des Quecksilbers kön  nen an Stelle der     erwähnten    Hilfselektrode  auch andere geeignete     Einrichtungen    ver  wendet werden, welche die Hitze von Aussen  zuführen; zweckmässig ist eine durch den  Entladungsstrom gespeiste Heizspule beim  Quecksilberbehälter.  



  Wünscht     man.    ein weisses, dem Sonnen  licht ähnliches Licht zu erhalten, so führt  man der zum Beispiel mit Neon-Gas gefüll  ten Röhre eine genau bemessene Menge  Quecksilberdampf zu. Wenn die Vorrich-           tung    längere Zeit in Betrieb gehalten wer  den soll, so ist es zweckmässig, den Queck  silberverdampfer während der ganzen Be  triebszeit in der richtigen Stärke     mitarbeiten     zu lassen. Man kann jedoch auch erst die  Entladung durch die Neon-Röhre gehen las  sen und dann die notwendige Menge Queck  silberdampf auf kurze Zeit zuführen und er  hält auf diese Weise für einige Zeit ein  weisses Licht.

   Mit der Zeit erschöpft sich  das Quecksilber wahrscheinlich durch Kon  densation,     Occlusion,        Absorption    oder andere  Ursachen, und das ausstrahlende Licht  nimmt allmählich wieder die Farbe des ent  sprechenden seltenen Gases an, die im Falle  Neon vorwiegend rot ist. Wird der Queck  silberverdampfer aber so betrieben, dass  Quecksilberdampf in dem Masse seines Ver  brauches zugeführt wird, so bleibt die Farbe  des ausstrahlenden Lichtes konstant.  



  Um andere Lichtfarben zu erzielen, kön  nen andere Edelgase, wie zum Beispiel  Helium, Argon,     Xenon,    Krypton, allein oder  gemischt in Verbindung mit Quecksilber  dampf oder andern Gasen oder Metall  dämpfen benutzt werden, die andere Farben  nuancen haben.  



  Eine Röhre gemäss Erfindung kann auch  als Generator für Schwingungen äusserst  hoher Frequenz und Konstanz verwendet  werden.  



  Die folgende Beschreibung nebst Zeich  nungen geben verschiedene Ausführungsbei  spiele der Erfindung und zeigen die mit ihr  verknüpften Vorteile.  



       Fig.    1 zeigt eine Röhre, bei der die     Spek-          trumsänderung    dadurch erzielt wird, dass  man einen elektrischen Strom durch ein die  Veränderung bewirkendes Material leitet;       Fig.    2 zeigt eine ähnliche Röhre, bei der  das lichtverändernde Material durch eine  Heizspule verdampft wird,       Fig.    3 eine für Wechselstrom eingerich  tete Röhre mit einer Kathode aus Alkali  metall,       Fig.    4 eine Röhre ähnlich der für     Fig.    1,  jedoch mit einer Kathode aus     Alkalimetall,            Fig.    5 eine Röhre mit einer indirekt ge  heizten Kathode aus oxydiertem Metall,

         Fig.    6 eine Röhre ähnlich     Fig.    2, aber  mit einer Kathode aus     Alkalimetall,          Fig.    7 eine Lampe für Fernsehen,       Fig.    8 eine Röhre, die als     Oscillator    dient.  Zur näheren Erläuterung der Zeichnun  gen ist folgendes zu bemerken:       Fig.    1 veranschaulicht eine elektrische  Entladungsröhre 1, die mit seltenem Gas,  zum Beispiel Neon, gefüllt ist, und zwei  Hauptelektroden bekannter Art 2 und 3 mit  gewöhnlichen     Anschlussdrähten    hat. Der  Druck der Gasatmosphäre kann zwischen       0,1^50    mm betragen; zweckmässig ist ein  Druck von ungefähr 6 mm.

   In einem Ansatz  5 der Röhre befindet sich Quecksilber 4. Die  Hauptelektroden 2 und 3 sind durch die Lei  tungsdrähte 6 und 7 mit der Stromquelle 13  verbunden, die Gleich- oder Wechselstrom  von geeigneter Stärke liefert. In den Draht  6 ist ein Widerstand 8 eingeschaltet. Ein  Anschluss     9@    mit Widerstand 10 speist die  durch die Wand des Quecksilberbehälters 5  geführte Hilfselektrode 59, wodurch das  Quecksilber zur Verdampfung gebracht wird.  



  Man lässt einen Strom von der Quelle 13  zwischen den Elektroden 2 und 3 übergehen  und bewirkt dadurch ein Leuchten des die  Röhre füllenden seltenen Gases in einer be  stimmten Farbe. Ist das Gas zum Beispiel  Neon, so wird rotes Licht ausgestrahlt. Um  die Farbe abzuändern, wird der Widerstand  10 so eingestellt,     .dass    eine Entladung zwi  schen der Elektrode 3 und dem Quecksilber  4 stattfindet. Das bewirkt die Verdampfung  einer gewissen Menge Quecksilber. Der  Quecksilberdampf verteilt sich in der Gas  füllung der Röhre 1 und leuchtet in der  charakteristischen blauen Farbe. Durch ge  eignete Regelung des Widerstandes 10 ist es  möglich, das Quecksilberlicht gegen das von  dem seltenen Gas ausgehende Licht so abzu  stimmen, dass man ein Licht von der ge  wünschten Farbe erhält.

   So kann bei     Neon-          Füllung    durch Regelung des Widerstandes  10 ein weisses Licht erzeugt werden, weil die  blauen Quecksilberstrahlen den roten Neon-      strahlen komplementär sind. Die Wider  stände 8 und 10 dienen auch zum Ausgleich  des negativen Widerstandes. im     Gasstromweg     und sollen daher niemals völlig ausgeschaltet  werden, weil der Entladungsstrom sonst  übermässig stark werden würde. Es ist nicht  notwendig, den Quecksilberbehälter in der  durch die Abbildung veranschaulichten  Weise, anzubringen, nämlich nahe bei einer  der Hauptelektroden. Die Vorrichtung ist  auch bei anderer Stellung des Behälters wirk  sain. In der dargestellten Anordnung ist die  Impedanz seines Entladungsweges verhält  nismässig gross.

      Die in     Fig.    2 dargestellte Röhre ist     die     gleiche wie in     Fig.    1 mit dem Unterschiede,  dass die Verdampfung des Quecksilbers  nicht durch eine Hilfselektrode, sondern  durch eine um den Quecksilberbehälter ge  legte Heizspule 11 bewirkt und die Er  hitzung durch den Widerstand 12 kontrol  liert wird..  



       Fig.    3 zeigt eine für Wechselstrom ge  eignete Röhre. Der Strom kommt über einen  Transformator 14 von dem Netz 15. Eine  Verbindung 22 führt von einer     Abzapfu.ng     16 des Transformators zu einer     Alkalimetall-          elektrode    17 der Röhre. Diese Verbindung  schliesst eine     Induktanz    59 ein, die in be  kannter Weise zur Beseitigung des     Licht-          flimmerns    bei Anwendung     niedrig-frequen-          ter    Wechselströme dient.

   Die beiden Haupt  enden der Sekundärspulen des Transforma  tors stehen über die Widerstände 20     bazw.          ='1    mit den gewöhnlichen Metallelektroden  18 und 19, die der Elektrode 17 gegenüber  stehen, in Verbindung. Da die Elektroden  18 und 19 verhältnismässig klein im     Ver-          Aeich    zur Elektrode 17 sind, so tritt eine       Gleichrichterwirkung    auf, indem die Ent  ladung abwechselnd zwischen den Elektroden  17 und 18     @    und den Elektroden: 17 und 19  vor sich geht.

   Die Elektrode 17 besteht aus  einem     Alkalimetall    oder einer Legierung von       Alhalimetallen,    um das     Spannungsgefälle    an  der Kathode zu verringern. Es können hier  für Natrium,     Kälidm,        Rubidium,        Caesium    oder    Legierungen dieser Metalle verwendet werden.  Als besonders geeignet hat sieh eine Legie  rung von Kalium und     Caesium    im Verhält  nis von<B>90%</B> zu<B>10%</B> erwiesen, durch die  das Kathodengefälle bis auf 55 Volt herab  gesetzt werden kann. Wenn man Kosten  sparen will, kann man Kalium allein be  nutzen.  



  Die Fläche der     Alkalimetallkathode    ist  der Stromstärke so anzupassen, dass die  Stromdichte nicht zu gross wird. zum Beispiel  3     Amp.    pro Quadrat Zoll oder weniger, so  dass grosse     Metalldampfmengen    nicht in den       Hauptladungsweg    eindringen und dessen  Spektrum nicht verdecken.  



  Wo für die Lichtveränderung an Stelle  von Quecksilber eines der genannten Metalle  oder mehrere davon verwendet werden.     rnuss     die zu deren Verdampfung benutzte     HilfseDt-          ladung    eine grössere Stromdichte haben, um  das Eindringen des Metalldampfes in den       Hauptentladungsweg    zu sichern.  



  Wenn auch der Weg zwischen den beiden  Elektroden 18 und 19 verhältnismässig kurz  ist, so ist .doch die Streuung zwischen den  Elektroden gering, weil das Kathodengefälle  einer gewöhnlichen Elektrode aus Alu  minium, Eisen oder einem andern ähnlichen  Material ungefähr einige 100 Volt beträgt.  



  Um     Quecksilberdampf    der Gasatmosphäre  zuzuführen, wird ein mit Quecksilber 24 ge  füllter Behälter 23 mit der Röhre verbun  den. Durch die Wand des Behälters führt  in das Quecksilber ein Zuleitungsdraht 25,  der über einen Anschluss 26 gespeist wird.  Die Verbindung 26 schliesst einen Wider  stand 27 ein, mit. dessen Hilfe die Menge des  entwickelten Quecksilbers ebenso geregelt  werden kann, wie bei der Vorrichtung nach       Fig.    1. Um ein Verspritzen von     Alkalimetall          der'Elektrode    17 in die Röhre 28 zu verhin  dern, wird das Metall in einem breiteren Be  hälter 29 untergebracht, in den das     Rohrende     30 mündet.

   Diese Einrichtung verhütet, dass  bei mässiger Entladungsstärke Metalldämpfe  in den     Hauptentladungsweg    eindringen.  



  Besteht eine der Elektroden aus Alkali  metäll, so ist es zweckmässig, die Röhre aus      einem gegen das     Alkalimetall    widerstands  fähigen Glas herzustellen, wie     Pyrex    oder  einem andern     Borosilikatglas.    Ein solches  Glas ermöglicht auch ohne Schaden für die  Glaswände die Anwendung höherer Tempe  raturen. Wenn andere Metalle gebraucht  werden, so kann die Röhre auch aus irgend  einem gewöhnlichen Glas bestehen, das bei  der Betriebstemperatur nicht weich wird.  



  Die in     Fig.    4 veranschaulichte Röhre ent  spricht im wesentlichen derjenigen nach       Fig.    1, ist aber besonders für schwach ge  spannten Gleichstrom eingerichtet, der von  der Stromquelle 37 geliefert wird. Die Ka  thode 31 besteht aus     Alkalimetall,    wie die  Elektrode 17 von     Fig.    3. Die Anode 32 kann  eine der bekannten Typen sein.     .Zweckmässig     wählt man einen dünnwandigen Nickel- oder  Eisenzylinder, der so bemessen ist, dass er  bei     normaler    elektrischer Entladung rot  glühend wird. Die erhitzte Nickelanode hat  ein Spannungsgefälle von nur etwa 10 Volt.

    Die ganze Einrichtung kann daher bei der  gewöhnlichen Lichtspannung von 110 bis  120 Volt Gleichstrom betrieben werden.  



       Fig.    5 zeigt eine Röhre, die derjenigen  nach     Fig.    4 ähnelt, nur ist statt der     Alkäli-          metallkathode    eine indirekt     erhitzbare,    mit  Oxyd     überzogene    Kathode bekannter Kon.  struktion vorgesehen. Geeignet ist zum Bei  spiel eine Kathode 33 aus dünnem Nickel  blech mit einem Überzug aus Barium-,       Strontium-    oder     Calciumoxyd.    Diese Kathode  wird durch eine Widerstandsspule 34 er  wärmt, die von dem Transformator 35 ge  speist wird, der mit einer     Abzapfung    36  versehen ist.  



       Fig.    6 zeigt eine Röhre, die derjenigen  nach     Fig.    4 entspricht, mit dem Unterschiede  jedoch,     .dass    eine Heizspule 38 für die Ver  dampfung des Quecksilbers     vorgesehen    ist,  ähnlich     wie    in     Fig.    2.  



       Fig.    7     veranschauli-ht    eine Lampe für  Fernsehen. Die Lampe besteht aus einer  gasgefüllten Glasröhre 40 mit Plattenelek  troden 41 und 42, deren Abstand kleiner ist  als der     mittlere    freie Gasweg, wie     b,:kannt.     Die Röhre ist mit einem     inerten    gab gefüllt,    zum Beispiel mit Neon, und hat ein Ansatz  rohr 43 für Quecksilber. Beim Betrieb wird  ein weisses Licht in der bereits     besehriebanen     Weise erhalten. Die Entladung geht nicht  direkt     zwiwchen    den     beiden    Platten, weil  deren Abstand zu kurz ist, sondern verläuft  an deren Aussenflächen.  



       Fig.    8 zeigt eine Ausführungsform der  Erfindung, die geeignet ist zur Erzeugung  von Schwingungen beliebiger Frequenz. Wie  die Figur zeigt, wird hierzu eine Entla  dungsvorrichtung benutzt, die eine mit Edel  gas gefüllte Röhre 44 mit einer     Alkalimetall-          kathode    45 und einer Anode 46 aufweist.  Die Anode kann von der gleichen Art sein  wie die in     Fig.    1 beschriebene. Sie ist so  dimensioniert, dass sie bei Durchgang des  normalen Entladungsstromes durch die Röhre  auf Rotglut erhitzt wird. Der Strom für die  Entladung zwischen den beiden Elektroden  45 und 46 wird einer Stromquelle 47 ent  nommen. Mit dieser sind die Elektroden 45,  46 verbunden durch die beiden Leitungen 48  respektive 49.

   In die Leitung 49 ist ein  Regulierwiderstand 50 eingeschaltet. Eine       Quecksilberhilfsanode    51 ist in einem Neben  behälter der Röhre 44 vorgesehen und für  ihre Inbetriebsetzung durch eine Leitung 52,  in die ein Regulierwiderstand. 53 eingeschal  tet ist, mit der Stromquelle 47 verbunden.  



  Um die Frequenz der erzeugten Schwin  gungen zu regulieren, ist ein     abstimmbarer     Schwingungskreis, enthaltend eine     Induk-          tanz    54 und einen Kondensator 55, mit den  Elektroden 45 und 46 verbunden. Durch  Ändern der Kapazität des     Kondensators    55  ist es möglich, .die Frequenz der erzeugten  Schwingungen zu regulieren.  



  Die Schwingungen können in beliebiger  Weise     verwertet    werden durch Kuppeln des  betreffenden Arbeitsstromkreises 56 mit der       Induktanz    54. Schwingungen von abweichen  der Frequenz kann man erhalten, indem man  einen weiteren Schwingungskreis 57 mit den  Elektroden 45 und 51 verbindet und ihn mit  dem Arbeitsstromkreis 58 kuppelt.  



  Schwingungen mit äusserst kurzen Wel  lenlängen erzielt man durch direkte Verbin-           dung    eines geeigneten Arbeitsstromkreises  mit den Elektroden 45 und 46 ohne die Ab  stimmungseinrichtungen. Zum Beispiel er  zeugt eine     Neon-Gasröhre    dieser Art mit  einer Entladungsstrecke von etwa 46 cm  Länge Schwingungen, deren Wellenlänge un  gefähr 1 m beträgt. Die Schwingungen, die  man mit dieser Art von Generatoren erhält,  sind von äusserster Konstanz der Wellen  länge und     AmplitudQ.     



  Es ist bekannt, dass gewöhnliche Licht  röhren, die -mit seltenem Gas gefüllt sind,  zur Erzielung einer genügenden Lebensdauer  nur     mit        verhältnismässig    kleiner Stromdichte  betrieben werden. Demgegenüber arbeiten  die beschriebenen Röhren mit einer hohen  Stromdichte, ohne dass es zu einer übermässi  gen Erwärmung kommt und sonstige Nach  teile von Bedeutung entstehen. So kann zum  Beispiel bei Anwendung einer     Alkalimetall-          kathode    und heisser Anode     eine    Röhre von  18 Zoll Länge und 1 Zoll lichter Weiter mit  einer Entladung von 6     Amp.    bei 220 Volt  betrieben werden.

   Selbst bei dieser verhält  nismässig hohen Stromdichte hat die Röhre  eine Lebensdauer von 3000-7000     Stunden.     



  Benutzt man Neongas und eine     Queck-          silberhilfselektrode    in der angegebenen  Weise, so kann man die Farben des Lichtes  von Neon-Rot über weiss bis zur charakte  ristischen Quecksilberfarbe spielen lassen.  Die Wirkung der Röhre gemäss     Erfindung     ist     ausserordentlch    hoch. So ergeben Neon  gas mit Quecksilberdampf ein weisses Licht  bei nur ungefähr 0,2 Watt pro sphärischer  Kerzenstärke. Entsprechend dieser hohen  Wirkung ist die erzeugte Wärme     gering.     



  Die neuen Röhren arbeiten, namentlich  bei Verwendung von "Gleichstrom, so gut wie  geräuschlos. Sie sind daher von besonderem  Wert in allen Fällen, wo ein weisses, ruhiges  und verhältnismässig kühles Licht von hoher  Intensität gebraucht wird, zum Beispiel bei  Tonfilmaufnahmen. Die auftretenden Schwin  gungen haben so kurze Wellenlänge, dass sie  bei gewöhnlichen Verstärkungsanlagen nicht  stören.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Eine gasgefüllte elektrische Entladungs röhre, deren ausgestrahltes Licht durch Zu führung eines verdampfbaren Stoffes mit an derem Spektrum verändert werden kann, ge kennzeichnet durch eine regulierbare Ein richtung, durch welche der Zusatzdampf der art zugeführt werden kann, dass nach Wunsch jede Lichtfarbe zwischen den Spek tren des Füllgases und dieses Dampfes er zielt und beliebig lange festgehalten werden kann. UNTERANSPRüCHE 1. Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Edelgas gefüllt ist. 2. Elektrische Entladungsröhre nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Neon gefüllt ist. 3.

   Elektrische Entladungsröhre nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Füllgas ein einatomiges Gas mit anderem Spektrum zugeführt wird. 4. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Füllgas Quecksilberdampf zuge führt wird. 5. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Behälter versehen ist, aus dem das einatomige Gas im Ausmasse seines Verbrauches frei gemacht wird. 6. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des aus dem Behälter frei gemachten Dampfes mit Hilfe einer Hilfselektrode in Verbindung mit einem einstellbaren Widerstand reguliert wer den kann. 7.

   Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des aus dem Behälter freige machten Dampfes mit Hilfe einer Heiz- spule in Verbindung mit einem einstell baren Widerstand reguliert werden kann. B. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter für den Stoff sich ausser halb des direkten Entladungsweges be findet. 9. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 8, gekennzeichnet durch solche Bemessung der von einem dünnen Nik- kelzylinder gebildeten Anode, -dass sie durch die Entladung auf Rotglut er wärmt wird. 10.

   Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Kathodenmetall mit kleinem Kathoden fall. 11. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 10, gekennzeichnet durch Ka lium als Kathodenmetall. 12. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Legierung der Metalle Natrium, Kalium, Rubidium und Caesium als Kathoden metall. 18. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Legierung von 90% Kalium und 10% Caesium als Kathodenmetall. 14.

   Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode in einem Behälterangeord net ist, der weiter ist als die eigentliche Entladungsröhre und in den die letztere ein Stück weit von oben hineingeführt ist. 15. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Oxydkathode. 16. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Hilfselektrode als Anode geschaltet und in der Nähe der Hauptanode ange ordnet ist. 17. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 5, gekennzeichnet durch zwei Anoden und Wechsels.tromspeisung in Gleichrichterschaltung. 18.

   Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 16, als Schwingungsgenerator, gekennzeichnet durch einen abstimm- baren, zwischen Hauptanode und Ka thode geschalteten Schwingungskreis. 19. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 16, als Schwingungsgenerator, gekennzeichnet durch einen abstimm- baren, zwischen Hilfsanode und Kathode geschalteten Schwingungskreis.