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Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre mit einer Gasgrundfüllung und einem Zusatz eines verdampfbaren Metalls, zweckmässig Quecksilber. Solche Röhren sind verschiedentlich für Beleuchtungs-und Strahlungszwecke vorgeschlagen worden. Im letzten Falle werden besonders die von einer Quecksilberdampfentladung erzeugten ultravioletten Strahlen ausgenutzt.
Einer der hauptsächlichsten Nachteile dieser Röhren ist, dass sie eine relativ hohe Zündspannung benötigen und gleichzeitig eine niedrige Brennspannung haben. Die Röhren haben nämlich in ihrem Verwendungsgebiet eine negative Stromspannungscharakteristik, d. h. die Spannung zwischen den Elektroden nimmt mit zunehmendem Strom ab. Es ist schwierig, unter diesen Bedingungen einen ökonomischen Betrieb zu ermöglichen, denn nur ein Bruchteil der aufgewendeten Energie wird in der Röhre selbst verwertet, während der Rest dieser Energie in Vorschaltwiderständen verlorengeht. Bei Leuchtröhren ist Einzelzündung und Hintereinanderschaltung mehrerer Röhren empfohlen worden.
Die dazu benötigte Schaltung kompliziert jedoch die Vorrichtung, worin die Röhren verwendet werden, und kommt in den Fällen, dass nur eine Röhre benutzt wird, was z. B. fast immer bei Ultraviolettstrahlern der Fall ist, gar nicht in Frage.
Gemäss der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch vermieden, dass die Röhre bei Verwendung von aktivierten Glühelektroden mit einer so hohen Wattbelastung betrieben wird, dass infolge des zu entwickelnden hohen Metalldampfdruckes der Spannungsabfall in der Entladungsstrecke nach der Zündung derart über die Erstbrennspannung hinaussteigt, dass die Entladung mit positiver Charak- teristik als sogenannte Hoehdruekentladung vor sich geht. Die Verwendung von aktivierten Elektroden macht die Zündspannung in Zusammenwirkung mit der vorhandenen Gasgrundfüllung relativ niedrig.
Bei der Inbetriebsetzung stellt der Spannungsabfall in der Entladungsstrecke sich zuerst auf die Erst- brennspannung ein, die weit unterhalb der Zündspannung gelegen ist. Nach einiger Zeit nimmt der Span- nungsabfall in der Entladungsstrecke zu und steigt öfters um ein Mehrfaches über die Erstbrennspannung hinaus. Sobald der Metalldampfpartialdruck über eine bestimmte Grenze hinaus gestiegen ist, wird die Stromspannungscharakteristik positiv, d. h. der Spannungsabfall nimmt bei steigendem Strom zu. Der
Teil der aufgewendeten Spannung, der in der Röhre ausgenutzt wird, ist einerseits infolge der durch die aktivierten Elektroden herabgesetzten Zündspannung, anderseits infolge des erhöhten Spannungsabfalles in der Entladungsstrecke erheblich grösser als bei den früher verwendeten Röhren, wodurch ein mehr ökonomischer Betrieb ermöglicht wird.
Der stark erhöhte Spannungsabfall ist nämlich nützlicher Spannungsabfall insofern, als ihm eine stärkere Emission von Strahlungsenergie entspricht. Es zeigt sich sogar, dass diese überproportional zunimmt. Bei Verwendung von Quecksilber werden die Röhren zweck- mässig mit Partialdrücke von 100 mm Quecksilbersäule und mehr betrieben. Es zeigt sich dann, dass der Spannungsabfall von vorübergehend 50 Volt auf 100 Volt und sogar 150 Volt hinaufgeht.
An sich sind zwar bereits elektrische Entladungsröhren mit zu starker Elektronenemission aktivierten Glühelektroden und ferner auch schon elektrische Entladungsröhren, in denen eine Hoehdruck- entladung vor sich geht, bekannt. Die ersterwähnten Röhren besitzen jedoch zufolge niedrigen Dampf- druckes ebenfalls nur eine negative Stromspannungscharakteristik und eine schlechte Ökonomie der
Lichterzeugung, wozu noch kommt, dass derartige Entladungsröhren mit Glühelektroden und Nieder- druck gegen Schwankungen der Netzspannung besonders empfindlich sind. Die zweiterwähnten Röhren,
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die bisher stets mit kalten, meist flüssigen Elektroden ausgestattet wurden, brennen sehr unruhig, weil die Ansatzpunkte der Entladung an beiden Elektroden sprunghaft hin-und herwandern.
Auch ist der Kathodenfall und damit die Zünd-und Brennspannung derartiger Röhren höher als bei erfindungsgemäss ausgebildeten Röhren ; infolgedessen sind letztere ersteren hinsichtlich der Ökonomie überlegen.
Die Entwicklung des hohen Metalldampfdruckes kann mit Vorteil dadurch gefördert werden, dass die Röhre derart gebogen wird, dass das Metall sich an einer zwischen den Elektrodenenden gelegenen Stelle ansammelt. Dieses Metall kommt dabei mit der Entladung in Berührung, so dass die Erhitzung des Metalls durch die Entladung erleichtert wird.
Da mit Hinsicht auf das Unterbringen der aktivierten Elektroden die Röhrenenden oft etwas geräumiger gehalten werden müssen und die in diesen Enden entwickelte Wärme infolge des elektronenaktiven Zustandes der Elektroden und des damit verknüpften geringen Spannungsabfalls vor diesen Elektroden gering sein kann, besteht bisweilen die Gefahr, dass der an der Entladung beteiligte Metalldampf zu stark in den Elektrodenenden kondensiert, wodurch ein genügendes Ansteigen des Metalldampfdruckes in der Röhre verhindert werden kann. Um diese Erscheinung zu beseitigen, ist es zweckmässig, ganz im Gegensatz zu den gewöhnlichen Quecksilberdampflampen, die Elektrodenenden der Röhre wärmedicht, z. B. in Asbest, einzuschliessen.
Hiedurch kann der Zustand eintreten, dass in diesen Elektrodenenden keine Kondensation des Metalldampfes, sondern eine Verdampfung des Metalls stattfindet.
In diesem Falle wird die Entladungsröhre vorzugsweise derart gebogen, dass das Metall ständig zu den Elektrodenenden zurückfliesst und sich dort ansammelt.
Es müssen unter Umständen aktivierte Elektroden verwendet werden, die ausserordentlich widerstandsfähig und trotzdem hochaktiv sind, so dass eine Zerstörung durch punktförmiges Ansetzen der Entladung nicht stattfindet. Die Elektroden können z. B. elektronenemittierende Stoffe mit einer unter 3 Volt liegenden Austrittsarbeit enthalten, die mit andern Substanzen, wie Aluminiumoxyd, Zirkoniumoxyd, Nickeloxyd oder Bariumaluminat, gemischt sein können. Die Elektroden können mit der aktiven Substanz überzogen sein, aber es ist auch möglich, diese Substanzen dem Elektrodenkörper einzuverleiben.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
In Fig. 1 bedeutet 1 eine Entladungsröhre, vorzugsweise aus Quarz, mit Edelgasfüllung und zwei aktivierten Elektroden 2 und 2'. Die Edelgasfüllung besteht z. B. aus Argon mit einem Druck von 2 mm.
Quecksilbersäule. Die Röhre ist etwas gebogen, und an der Knickstelle. 3 befindet sich ein Quecksilbervorrat, durch dessen Verdampfung bei genügender Belastung der Röhre erreicht wird, dass der Spannungsabfall in der Röhre mit steigender Belastung zunimmt.
Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Form, bei der die Röhre 1 nach oben gebogen ist, so dass das an den Wänden kondensierte Quecksilber ständig zu den Elektrodenenden an die Stellen. 3 und 3' zurÜckfliesst.
Die die Elektroden 2 und 2'einschliessenden Enden der Röhre sind mit wärmeisolierendem Stoff 4 und 4', z. B. Asbest, umkleidet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Entladungsröhre, insbesondere für Beleuchtungs-und Strahlungszwecke mit Gasgrundfüllung und Zusatz eines verdampfbaren Metalls, vorzugsweise Quecksilber, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Verwendung von aktivierten, vorzugsweise sich selbst aufheizenden Glühelektroden mit einer so hohen Wattbelastung betrieben wird, dass infolge des sich entwickelnden hohen Metalldampfdruekes der Spannungsabfall in der Entladungsstrecke nach der Zündung die Erstbrennspannung derart übersteigt, dass die Entladung mit positiver Charakteristik als sogenannte Hochdruckentladung vor sich geht.