DE607025C

DE607025C - Metal vapor discharge tubes

Info

Publication number: DE607025C
Application number: DE1930607025D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Joachim Spanner
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1930-12-21
Filing date: 1930-12-21
Publication date: 1934-12-15

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
15. DEZEMBER 1934ISSUED ON
DECEMBER 15, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

607025 KLASSE 21 f GRUPPE 84607025 CLASS 21 f GROUP 84

21 f 8647.^021 f 8647. ^ 0

Osram G. m. b. H. Komm.-Ges. in Berlin*)Osram G. m. B. H. Komm.-Ges. in Berlin*)

Elektrische MetalldampfentladungsröhreMetal vapor electric discharge tube

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Dezember 1930 abPatented in the German Empire on December 21, 1930

Die Erfindung bezieht sich auf solche elektrischen Entladungsröhren, insbesondere für Beleuchtungs- und Bestrahlungszwecke, die Glühelektroden und einen im Betriebe verdampfenden . Metallbodenkörper aufweisen. Für viele Verwendungszwecke hat es sich . als äußerst vorteilhaft gezeigt, derartige Entladungsröhren einer so hohen Strombelastung zu unterwerfen, daß sich unter starker Verdampfung des Metallbodenkörpers eine Hochdruckentladung ausbildet. So gelingt es beispielsweise durch Erhöhung des Dampfdruckes einer an 220 V zündenden Leuchtröhre, ihre Brennspannung von etwa 50 V auf etwa 150 V hinaufzutreiben. Dies bedeutet eine entsprechende Steigerung der im Lichtbogen umgesetzten elektrischen Leistung und gibt die Möglichkeit, den zur Strombegrenzung stets erforderlichen Vorschaltwiderstand kleiner zu wählen.The invention relates to such electrical discharge tubes, particularly for Lighting and irradiation purposes, the glow electrodes and one evaporating in the company . Have metal bottom body. It has been used for many uses . shown to be extremely advantageous, such discharge tubes subject to such a high current load that with strong evaporation of the metal base body forms a high pressure discharge. This is how it works, for example by increasing the vapor pressure of a fluorescent tube igniting at 220 V, its burning voltage of about 50 V. up to about 150 volts. This means a corresponding increase in the im Electric arc converted electrical power and gives the option of the series resistor that is always required to limit the current to choose smaller.

Ein Nachteil derartiger Hochdruckentladungsröhren liegt darin, daß mit dem Ansteigen der Brennspannung auch die zum Zünden der Röhre in jeder Halbwelle des Wechselstromes' erforderliche Spannung, die sogenannte Wiederzündspannung, anwächst und sich mehr und mehr der Netzspannung nähert. Dies führt aber bei Schwankungen der Netzspannung leicht zu einem Aussetzen der Entladung, was wegen des dabei auftretenden Abkühlens der Glühelektrode dann zu einem längeren Erlöschen der Röhre führt. Diese zündet erst wieder, wenn sie sich so weit abgekühlt hat, daß die Erstzündspannung unterhalb der Netzspannung liegt.A disadvantage of such high pressure discharge tubes is that with the An increase in the operating voltage also causes the ignition of the tube in each half-wave of the AC current 'required voltage, the so-called re-ignition voltage, increases and closer and closer to the mains voltage. However, this leads to fluctuations the mains voltage easily leads to an interruption of the discharge, which is because of the occurring If the glow electrode cools down, the tube will go out for a longer period of time. This only ignites again when it is like that has cooled so far that the initial ignition voltage is below the mains voltage.

Die Erfindung bezweckt, einen sicheren Betrieb von Hochdruckentladungsröhren zu erreichen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine Metalldampfentladungsröhre, die mehr als zwei vorzugsweise durch die Entladung aufgeheizte, elektronenemittierende Stoffe besitzende Glühelektroden aufweist, mit phasenverschobenen Strömen oder Mehrphasenstrom derart betrieben, daß unter Herstellung einer Hochdruckentladung jede oder mindestens eine der Glühelektroden durch zwei oder mehrere: Phasenströme belastet wird.The aim of the invention is to ensure the safe operation of high-pressure discharge tubes reach. For this purpose, according to the invention, a metal vapor discharge tube which more than two electron-emitting ones, preferably heated by the discharge Has substances possessing glow electrodes, with phase-shifted currents or multiphase currents operated in such a way that each or at least one of the glow electrodes by producing a high pressure discharge two or more: phase currents is loaded.

Die mit zwei oder mehreren Phasenströmen belasteten Glühelektroden werden durch die längere Erhitzungszeit und durch die Einwirkung der Hochdruckentladung besonders heiß, so daß sie sich auch weniger leicht schädlich abkühlen können. Eine heißere Elektrode sendet andererseits auch erheblich mehr Elektronen in die Entladungsbahn als eine weniger heiße Elektrode. Da nunmehr die Entladungsbahn in jeder Halbwelle des Wechselstromes besonders gut ionisiert wird, so kann naturgemäß auch sicherer eine Wiederzündung bei vorübergehend niedrigererThe glow electrodes loaded with two or more phase currents are through the longer heating time and especially due to the effect of the high pressure discharge hot, so that they can also cool down less easily. A hotter one On the other hand, the electrode sends considerably more electrons into the discharge path than a less hot electrode. Since now the discharge path in each half-wave of the Alternating current is ionized particularly well, so can naturally also be safer Reignition at temporarily lower

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr. Hans Joachim Spantier in Berlin.Dr. Hans Joachim Spantier in Berlin.

Netzspannung eintreten. Dies gibt sogar noch die Möglichkeit, die Röhre gefahrlos mit etwas höherer Wiederzündspannung als bisher üblich und damit auch mit höherer Brennspannung und besserer Ökonomie zu betreiben. Mains voltage occur. This even gives the possibility of using the tube safely slightly higher re-ignition voltage than previously usual and thus also with a higher operating voltage and operate better economics.

Es ist zwar bereits bekannt, elektrische Gasentladungsröhren, deren Füllung unter dem üblichen geringen Druck von einigen ίο Millimeter Quecksilber steht, mit phasenverschobenen Strömen oder Mehrphasenstrom zu betreiben, und zwar auch bei solchen Entladungsröhren, die eine mindestens bis zur Zündung fremd geheizte Glühelektrode aufweisen. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um die Erhöhung der Betriebssicherheit und Ökonomie von Hochdruckentladungsröhren, sondern nur um die Verminderung der sich beim Betrieb von Entladungsröhren an Einphasenwechselstrom einstellenden Flackererscheinung.Although it is already known, electric gas discharge tubes, the filling below the usual low pressure of a few ίο millimeters of mercury, with phase-shifted To operate currents or multiphase current, including those discharge tubes that have at least up to have externally heated glow electrode for ignition. But this is what it is not about increasing the operational safety and economy of high pressure discharge tubes, but only about the reduction of the one-phase alternating current that occurs when discharge tubes are operated Flicker phenomenon.

Auf der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele von nach der Erfindung ausgebildeten Hochdruckleuchtröhren schematisch dargestellt, und zwar in den Abb. 1 und 2 dreiarmige Röhren für Drehstrombetrieb und in den Abb. 3 und 4 zweiarmige Röhren für den Anschluß an Einphasenwechselstrom.In the drawing there are four exemplary embodiments designed according to the invention High-pressure fluorescent tubes are shown schematically in Figs. 1 and 2 three-armed tubes for three-phase operation and in Figs. 3 and 4 two-armed tubes for the connection to single-phase alternating current.

Die Leuchtröhre nach Abb. 1 besitzt eine übliche Edelgasgrundfüllung, etwa Argon, und besteht aus den drei parallelen Röhrenarmen i, 2, 3, die sich am unteren Ende vereinigen und drei miteinander in Verbindung stehende Entladungsräume bilden. Unterhalb der Vereinigungsstelle der Röhrenarme befindet sich ein Vorratsbehälter 4, der das im Betriebe verdampfende Metall, beispielsweise Quecksilber, aufnimmt und zweckmäßig von einer wärmeisolierenden Hülle S umschlossen ist. Sowohl im oberen freien Ende jedes der drei Röhrenarme 1, 2, 3 als auch im Vorratsbehälter 4 ist jeweils eine durch die Entladung aufgeheizte, mit stark elektronenemittierenden Stoffen versehene Glühelektrode 6, 7, 8, 9 angeordnet. Die zu den Elektroden 6, 7, 8 führenden Stromleitungen 10, 11, 12 werden an die drei Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossen, dessen Nullleiter mit der zur Elektrode 9 führenden Stromzuleitung 13 in Verbindung steht. Die dargestellte Leuchtröhre arbeitet auch bei einer der Netzspannung weitgehend angenäherten hohen Brennspannung noch betriebssicher, da die Glühelektrode 9 in jedem Zeitpunkt mindestens von zwei der drei in Stern geschalteten Phasenströmen gleichzeitig belastet ist und dadurch immer in hoher Glut gehalten wird.The fluorescent tube according to Fig. 1 has a normal inert gas basic filling, such as argon, and consists of the three parallel tube arms i, 2, 3, which unite at the lower end and form three communicating discharge spaces. Below the junction of the tube arms is a storage container 4, which is in the Establishments vaporizing metal, such as mercury, absorbs and expediently from a heat insulating cover S is enclosed. Both in the upper free end of each of the three tube arms 1, 2, 3 as well as in the storage container 4 is each one by the discharge heated glow electrode with strong electron-emitting substances 6, 7, 8, 9 arranged. The power lines 10, 11, 12 leading to the electrodes 6, 7, 8 are connected to the three phases of one Three-phase network connected, the neutral conductor with the leading to the electrode 9 Power line 13 is in connection. The fluorescent tube shown also works at a high operating voltage that is largely approximated to the mains voltage is still operationally reliable, because the glow electrode 9 at any point in time of at least two of the three star-connected phase currents at the same time is burdened and is therefore always kept in high embers.

Die Leuchtröhre nach Abb. 2 ist für ein Drehstromnetz ohne Nulleiter bestimmt und unterscheidet sich von der in Abb. I dargestellten Röhret nur dadurch, daß die an den Nulleiter anzuschließende Elektrode 9 und der Vorratsbehälter 4 der Abb. 1 fehlen.. Der Metallvorrat sammelt sich bei dieser Röhre nach Abb. 2 in einer kleinen, das Vorratsgefäß ersetzenden Ausbuchtung 14 an der tiefsten Stelle der Leuchtröhre. Der Phasenfolge des Drehstromnetzes entsprechend bilden sich aufeinanderfolgende und einander überlappende Lichtbogen zwischen den Elektroden 6 und 7, dann 7 und 8 und endlich 8 und 6. Dabei führt jeder der drei Lichtbogen durch zwei hintereinandergeschaltete Rohrarme. Jede der drei Elektroden 6, 7, 8 wird bei dieser Ausführungsform mit den drei in Dreieckschaltung arbeitenden Phasenströmen belastet, so daß wiederum eine besonders starke Aufheizung der Glühelektroden zustande kommt.The fluorescent tube according to Fig. 2 is intended for a three-phase network without a neutral conductor and differs from the tube shown in Fig. I only in that the The electrode 9 to be connected to the neutral conductor and the storage container 4 in FIG. 1 are missing Metal supply collects in this tube according to Fig. 2 in a small bulge 14 replacing the supply vessel on the deepest point of the fluorescent tube. Form according to the phase sequence of the three-phase network successive and overlapping arcs between the electrodes 6 and 7, then 7 and 8 and finally 8 and 6. Each of the three arcs leads by two tubular arms connected in series. Each of the three electrodes 6, 7, 8 is in this embodiment with the three phase currents operating in delta connection loaded, so that in turn a particularly strong heating of the glow electrodes comes about comes.

Die Leuchtröhre nach Abb. 3 eignet sich für den Anschluß an ein Einphasenwechselstromnetz und besitzt nur zwei parallele Rohrarme 15 und 16. Auch hier ist unterhalb der Vereinigungsstelle der Rohrarme ein Vorratsbehälter 4 vorgesehen, der den verdampfenden Metallvorrat aufnimmt. Der eine Pol des Wechselstromnetzes wird über die Stromzuführung-17 mit der Glühelektrode 18 verbunden. Der zweite Pol führt einerseits über den Ohmschen Widerstand 19 zur Elektrode 20 und andererseits über die Drosselspule 21 zur Elektrode 22. Statt des Ohmschen Widerstandes 19 oder der Drossel 21 kann selbstverständlich auch ein anderer Widerstand, z. B. ein kapazitiver Widerstand, gewählt werden; wesentlich ist nur, daß durch die Widerstände die parallel geschalteten Ströme durch die beiden Rohrarme 15 und 16 gegeneinander zeitlich verschoben werden. Infolge einer solchen Phasenverschiebung wird die Elektrode 18 von beiden Phasenströmen praktisch unterbrechungslos belastet und dadurch ständig kräftig erhitzt.The fluorescent tube according to Fig. 3 is suitable for connection to a single-phase alternating current network and has only two parallel tube arms 15 and 16. Here, too, is below the junction of the pipe arms a storage container 4 is provided, the evaporating Takes up metal supply. One pole of the alternating current network is connected to the glow electrode 18 via the power supply 17 tied together. The second pole leads on the one hand through the ohmic resistor 19 to the electrode 20 and on the other hand via the choke coil 21 to the electrode 22. Instead of the ohmic Resistance 19 or the throttle 21 can of course also be another Resistance, e.g. B. a capacitive resistor can be selected; it is only essential that through the resistances are the currents connected in parallel through the two pipe arms 15 and 16 are shifted in time against each other. As a result of such a phase shift the electrode 18 is loaded practically without interruption by both phase currents and thus constantly heated vigorously.

Die Leuchtröhre nach Abb. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Abb. 3 nur insofern, als die beiden Rohrarme 15 und 16 nicht erst in Nähe der Elektrode 18, sondern bereits in beträchtlichem Abstande von dieser sich vereinigen. Es entsteht dadurch ein der Elektoode 18 vorgelagertes, beiden Phasenströmen gemeinsames Rohrstück 23.The fluorescent tube according to Fig. 4 differs from the one according to Fig. 3 only in that than the two tube arms 15 and 16 not only unite in the vicinity of the electrode 18, but already at a considerable distance therefrom. This creates a two phase currents upstream of the electrical device 18 common pipe section 23.

Selbstverständlich können die Rohrarme der Gefäße auch anders als dargestellt, beispielsweise sternförmig, verlaufen. Je nach der dem Verwendungszweck angepaßten gewünschten Strahlung der Leuchtröhre wird das Röhrengefäß aus Quarz oder hochschmelzendem Borosilikatglas hergestellt. Zur Unterstützung der Zündung können die bekannten Zündwandstreifen oder Zünddrähte zu Hilfe genommen werden.Of course, the tube arms of the vessels can also be different from what is shown, for example star-shaped, run. Depending on the desired radiation of the fluorescent tube adapted to the intended use the tubular vessel made of quartz or high-melting borosilicate glass. For support the known ignition wall strips or ignition wires can be used as an aid for ignition.

Claims

Claim:

Electric metal vapor discharge tubes, especially for lighting and irradiation purposes, characterized in that it is more when operated with phase-shifted currents or with multi-phase current than two electron-emitting ones, preferably heated by the discharge Having substances possessing electrodes, each or at least one of which is so loaded by two or more phase currents that a high pressure charge adjusts.

For this purpose ι sheet of drawings