Schalter mit elektrischer Gasentladung, insbesondere zum Zünden elektrischer Gasentladungageräte Die Erfindung betrifft einen Schalter mit elektrischer Gasentladung, insbesondere zum Zünden elektrischer Gasentladungsgeräte, wie Leuchtstofflampen.
Derartige Schalter enthalten bekanntlich einen dicht abgeschlossenen Kolben mit einer ionisierbaren Gasfüllung, in den Kolben des Sehalters reichende Zuleitungen, zwei Haupt elektroden und mindestens eine Hilfselek trode, wobei die Zuleitungen je an eine der IIauptelektroden angeschlossen sind. Minde stens eine der Hauptelektroden ist dabei als Bimetallelektrode ausgebildet und schliesst bzw. unterbricht durch Erwärmung mittels einer Gasentladung bzw. durch Abkühlung einen elektrischen Kontakt mit der andern I3auptelektrode.
Bei den bisher bekannten Glimmschaltern dieser Art wird die zur Betätigung der als Bimetallelektrode ausgebildeten Hauptelek trode erforderliche Wärme durch eine Glimm- entladung in einem Gas oder Gasgemisch erzeugt. Die der Wärme der Glimmentladung ausgesetzte Bimetallelektrode wird erhitzt, verbiegt sich und kommt bei einer vorbestimm ten Temperatur mit der als Gegenelektrode wirkenden andern Hauptelektrode in Berüh rung. Durch diese Berührung wird die Glimm entladung unterbrochen, wodurch dann auch die-@@ärmeentwieklimg aufgehoben wird.
Die Bimetallel.ektrode kühlt sich nun rasch ab, so dass eine Trennung der Hauptelektroden erfolgt.
Bei Anwendung derartiger Schalter z. B. als Zünder für Leuchtstofflampen hat die Berührung der Hauptelektroden des Sehalters die Schliessung des Heizstromkreises der Glühkathoden der Leuchtstofflampe zur Folge. Die Schliessung des Kathodenheizstromkreises löst einen Strom während. eines bestimmten Zeitabschnittes aus, durch den die Kathoden auf eine zum Zünden der Leiuchtstofflämpe erforderliche Temperatur vorgewärmt werden sollen. Nach Ablauf dieses Zeitabschnittes trennen sich die Hauptelektroden des Zünders voneinander, wodurch der Heizstromkreis der Kathoden unterbrochen wird.
Dies hat bei Anordnung eines Ballastes einen Spannungs stoss zur Folge, der dann die Entladung in. der Leuchtstofflampe selbst auslöst.
Die Kontäktzeitdauer bei den meisten der bisher bekannten Glimmzündern ist jedoch wesentlich geringer, als es für die Erwärmung der Glühkathoden der Leuchtatofflampe auf die erforderliche Temperatur notwendig ist, so dass der oben beschriebene Einschaltvorgang sich mehrmals wiederholt, bis die Lampe brennt. Dies bedeutet eine entsprechende An zahl von Spannungsstössen an den Kathoden der Leuchtstofflampe, was unnötige Beansprü- chungen der Kathoden und eine Verkürzung der Lebensdauer der Lampe zur Folge hat.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Schalters mit elektrischer Gasentladung, bei dem. die obenerwähnten Nachteile der bisher bekannten Glimmschalter behoben sind und insbesondere die Lebens dauer der betätigten Gasentladungsgeräte durch Verringerung der Anzahl der erfolg losen Einschaltvorgänge erhöht wird. Weiter setzt sich die Erfindung zur Aufgabe, das Flackern von elektrischen Gasentladungslam- pen bei ihrem Anlassen zu vermindern bzw. zu beseitigen und schädliche Beanspruchungen der Kathoden von elektrischen Gasentladungs- geräten, insbesondere von Leuchtstofflampen, zu vermeiden.
Die Erfindung geht von einer Konstruk tion eines Schalters mit elektrischer Gasent ladung aus, insbesondere zum Zünden elek trischer Gasentladungsgeräte, bei welchem ein dicht abgeschlossener Kolben mit einer ioni- sierbaren Gasfüllung, in den Kolben des Schalters reichende Zuleitungen, zwei Haupt elektroden, an die die Zuleitiuigen angeschlos sen sind, mindestens eine der Hauptelektroden als Bimetallelektrode ausgebildet ist und durch Erwärmung mittels einer Gasentladung bzw. durch Abkühlung mit der andern Haupt elektrode einen elektrischen Kontakt schliesst bzw.
-unterbricht, und mindestens eine Hilfs elektrode vorgesehen ist, die mit einer Haupt elektrode mittels wenigstens einem Ende der art thermisch und elektrisch verbunden ist, dass höchstens ein Teil des Schalterstromes durch die Hilfselektrode fliesst und die Ab kühlung der Bimetallhauptelektrode durch die in der Hilfselektrode entwickelte Wärme ver zögert und dadurch die Zeitdauer des Kon taktes der Hauptelektroden vergrössert wird.
Die Erfindung besteht hierbei darin, dass die Hilfselektrode derart ausgebildet ist, dass sie durch die an ihr vor dem Kontaktschliessen der Hauptelektroden durch die zwischen der Hilfselektrode und einer der Hauptelektro den auftretende Bogenentladung entwickelte Wärme auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher- ist als die Temperatur mindestens der ihr zugeordneten Hauptelektrode. Da durch werden die oben erwähnten Nachteile vermieden, so dass bei Verwendung des erfin dungsgemässen Schalters ein Flackern rler Leuchtstofflampen vermieden und deren Le bensdauer erhöht wird.
Die die Abkühlung der Bimetallelektrode verzögernde Wirkung der Hilfselektrode ist durch mindestens eines ihrer Kennzeichen: Abmessungen, Materialeigenschaften und Emissionsfähigkeit der Oberfläche bestimmt. Auf diese Weise kann die Temperatur der Hilfselektrode und dadurch auch die Zeitver zögerung des Schalters den erforderlichen Werten entsprechend eingestellt werden. Die Temperatur der Hilfselektrode wird zweck mässig so gewählt, dass ihr grösster Wert mindestens 600 C beträgt.
Die Erfindung wird an Hand der Zeich nung erläutert, in welcher einige beispiels weise Ausführungsformen des erfindungs gemässen Schalters dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt ein als Zünder ausgebildetes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Schalters mit Zeitverzögerung, eingeschaltet in einen an sich bekannten Stromkreis für Leuchtstofflampen, wobei der Kolben des Zünders in Schnitt dargestellt ist.
Die Fig. 2 bis 5 zeigen Schnitte von wei teren Ausführungsbeispielen.
Gleiche Bezugsnummern weisen auf ähn liche Einzelheiten hin.
Der in Fig. 1 dargestellte Zünder weist einen dicht abgeschlossenen Kolben 10 mit einer ionisierbaren Gasfüllung, z. B. Argon, auf, wobei der Kolben 10 durch einen Sockel 1.1 abgeschlossen ist. Im Sockel 11 sind zwei Zuleitungen 12 und 13 eingeschmolzen, wel che in den Kolben 10 reichen. Der Zünder weist zwei Haupelektroden 14 und 15 auf. Die Hauptelektrode 14 ist eine Stabelektrode, die z. B. aus Nickel besteht. Die andere Haupt elektrode 15 ist als eine Bimetallelektrode aus gebildet und z. B. aus Eisen und einer Eisen nickellegierung in an sich bekannter Weise zusammengestellt.
Die Bimetallelektrode 15 ist derart angeordnet, dass sie auf Einwirkung von Wärme gegen die andere Hauptelektrode 14 bewegt und mit dieser in Berührung ge bracht wird. Bei Abkühlung der Bimetall elektrode 15 wird die Berührung der beiden Hauptelektroden 14 und 15 aufgehoben. Der Zünder ist ferner mit einer .Hilfselektrode 16 versehen, die z. B. aus Wolfram besteht und mit der Bimetallhauptelektrode 15 elektrisch unmittelbar, das heisst ohne Zwischenschal tung von z. B. Widerständen verbunden ist. Eines ihrer Enden ist an die Hauptelektrode angeschlossen. Das andere Ende der Hilfs elektrode 16 ist im Sockel 11 des Zünders ge haltert. Die Zuleitungen 12 bzw. 13 sind mit je einer der Hauptelektroden 14 bzw. 15 ver bunden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hilfselektrode 16 so ausgebildet, dass ihr Querschnitt geringer, z. B. um mindestens 50 '/o, ihre Länge jedoch grösser ist als die entsprechenden Masse der Bimetallhauptelek- trode 15. Auf diese Weise wird die Hilfs elektrode 16 bei gleicher Wärmewirkung einer Glimmentladung auf eine höhere Temperatur gebracht als die Bimetallhauptelektrode 15. Diese Envärmiing findet statt, wenn eine Spannung an die Hauptelektroden 14 und 15 gelegt und dadurch eine Glimmentladung zwischen ihnen herbeigeführt wird.
Da die Hilfselektrode 16 dieselbe Spannung aufweist wie die Bimetallhauptelektrode 15, tritt eine Glimmentladung auch zwischen der Hilfselek trode 16 und ihrer Gegenelektrode, das heisst beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Hauptelektrode 14 parallel zur Glimment ladung zwischen den beiden Hauptelektroden 14 und 15 auf. Infolge der Glimmentladung zwischen der Stabelektrode 1.4 und der Hilfs elektrode 16 fliesst ein Strom in der Hilfs elektrode 16, der diese zusätzlich erwärmt.
Da die Hilfselektrode 16 aus Wolfram besteht, begünstigt sie die Emission von Elektronen mindestens im Verhältnis zur Hauptelektrode 1.5, so dass nach einer gewissen Zeit die Glimmentladung zwischen der Hilfselektrode 16 und der Gegenelektrode 14 in eine Bogen entladung übergeht, wodurch der Widerstand der Strecke zwischen der Hilfselektrode 16 und der Gegenelektrode 14 wesentlich gerin- ger wird als der Widerstand der Strecke zwi schen den beiden Hauptelektroden 14 und 15. Demzufolge geht ein zunehmender Anteil der Energie der Gasentladung über die Hilfselek trode 16, wobei die Glimmentladung zwischen den beiden Hauptelektroden 14 und 15 all mählich abnimmt.
Der zunehmende Energie fluss bewirkt eine wesentliche Menge an Joule- wärme in der Hilfselektrode 16, wodurch die letztere auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher ist als die der Hauptelektroden 14 und 15 und insbesondere der Bimetallhaupt- elektrode 15. Durch die Erwärmung der Bi metallhauptelektrode 15 wird diese gegen die die Gegenelektrode bildende Hauptelektrode 14 verbogen. Ihre quergerichtete Bewegung wird durch jene Wärmemenge gefördert, die von der Hilfselektrode 16 durch Leitung und/ oder Konvektion und/oder Strahlung zu ihr gelangt.
Während dieser quergerichteten Be wegung der Bimetallhauptelektrode 15 erreicht ihr freies Ende die die Gegenelektrode bil dende Hauptelektrode 14, wodurch ein elek trischer Kontakt zwischen den beiden Haupt elektroden 14 und 15 zustande kommt und ihre Spannungen einander gleich werden. Die Glimmentladung zwischen den beiden Haupt elektroden 14 und 15 erlischt somit vollstän dig.
Da die .Hilfselektrode 16 dieselbe Span nung aufweist wie die Bimetallhauptelektrode 15, wird auch die Bogenentladung zwischen der Hilfselektrode 16 und der die Gegenelek trode bildenden Hauptelektrode 14 erlöschen: Somit würde die Abkühlung der Bimetall hauptelektrode 15 und ihre Entfernung von der die Gegenelektrode bildenden Hauptelek trode 14 unverzüglich einsetzen, wenn die in der Hilfselektrode 16 bei einer erhöhten Tem peratur gegenwärtige Wärmemenge nicht eine weitere Erhöhung der - Temperatur der Bi metallhauptelektrode 1.5 bewirkte, wodurch die letztere in ihrer mit der Gegenelektrode 14 kontaktschliessenden Lage gehalten wird.
Die Dauer der Berührung zwischen den bei den Hauptelektroden 14 und 15 ist somit offensichtlich verlängert find ihre gegenseitige Trennung verzögert, wie dies durch die Erfin dung bezweckt wird. Beim dargestellten - Ausführungsbeispiel ist die Hilfselektrode 16 durch einen Wendel gebildet. Sie kann aber auch unter anderem- durch einen einfachen Faden, einen Doppel wendel, eine Platte, ein Band; ein Netz oder ein Gewebe gebildet sein.
Der Querschnitt der Hilfselektrode 16 ist als ihr elektrisch leitender Querschnitt auszulegen, der im Fall eines Fadens, eines Wendels oder eines Dop pelwendels dem Querschnitt des Fadens selbst, bei einer Platte öder einem Band dem Pro dukt der Breite lind der Stärke derselben, und bei Netzen oder Geweben dem Gesamt querschnitt der das Netz oder das Gewebe bildenden Elementarfäden gleich ist.
- Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 dient der Schalter zum Anlassen einen elek trischen Gasentladungsgerätes als Zünder einer an sich bekannten Leuchtstofflampe 17, deren Kathoden finit 18 und 19 bezeichnet sind. Beide Kathoden 18 und 19 sind als Glühkathoden ausgebildet und bestehen aus Doppelwendeln, welche in an sich bekannter und deshalb nicht dargestellter Weise mit einer elektroneinittierenden Schicht überzogen sind. Die Kathoden 18 und 19 sind einerseits je an eine der Hauptelektroden 14 und 15 des Zünders und anderseits durch einen Bal last 20 und- einen Hauptschalter 21 an die Klemmen 22 und 23 eines Netzes angeschlos sen.
Die Zuführungsleitungen 12 und 13 sind durch einen Entstörkondensator 24 in an sich bekannter Weise miteinander verbunden.
Beim Schliessen des Hauptschalters 21. wird die Spannung der Klemmen 22, 23 über den Ballast 20, die Glühkathoden 18 und 1.9 der Leuchtstofflampe 17 und die Zuführungs leitungen 12 und 13 auf die Iiauptelektroden 14 und 15 des Zünders gelegt, wodurch die eingangs geschilderte Entladung zwischen den Elektroden 14, 15 und 16 bewirkt wird.
Durch Einwirkung der Wärme der Hilfselek trode 16 wird die Kontaktlage der Haupt elektroden 14 und 15 noch eine geraume Zeit aufrechterhalten, so dass die Zeitdauer der Schliessung des Heizstromkreises der Glüh kathoden 1.8 und 19 der Leuchtstofflampe 17 verlängert wird. Diese Zeitverlängerung ge- nügt, um die Glühkathoden 18 und 19 auf. eine Temperatur vorzuwärmen, bei welcher eine zur Aufrechterhaltung einer Bogenent ladung zwischen denselben genügende Menge von Elektronen emittiert wird.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 ist die Hilfselektrode 16 zur Gänze 'durch die Zuleitung 13 und durch die Bimetallhaupt- elektrode 15 gehaltert. Ausserdem ist sie zwi schen den beiden Schenkeln der U-förmigen Bimetallhauptelektrode 15 angeordnet. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform. derjenigen gemäss Fig. 1. Eine derartige An ordnung hat den Vorteil, dass die Gasent ladung zwischen der die Gegenelektrode bil denden Hauptelektrode 14 und der Hilfs elektrode 16 mindestens zum Teil die Bimetal.l- hauptelektrode 15 umgibt und dabei eine be schleunigte Erwärmung derselben bewirkt.
Mit Rücksicht darauf, dass die Hilfselektrode 16 durch die Zuleitung 13 und durch die Bi- m.etallhauptelektrode 15 gehaltert ist, erübrigt sich ein gesonderter Stift zur Halterung der Hilfselektrode 16 mittels des Sockels 14, so dass anstatt drei lediglich zwei Einschmelzun gen vorgesehen werden können.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 2 arbei tet wie folgt Beim Anlegen einer Spannung an die Hauptelektroden 14 und 15 entwickelt sich eine Glimmentladung in der obenbeschriebe- nen Weise. Die Bimetallhauptelektrode 15 wird erwärmt und gegen die als Gegenelek trode wirkende Hauptelektrode 14 verbogen. Gleichzeitig erreicht die Hilfselektrode 16 eine Temperatur, die höher ist als die der Bi metallhauptelektrode 15.
Wenn demnach die I3auptelektroden 14 und 15 in Berührung gelangen, wird die Bimetallhauptelektrode 1.5 durch die in der Hilfselektrode 16 angehäufte T@Tärmemenge weiter erwärmt, so dass eine Verlängerung der Zeitdauer der Berührung stattfindet, selbst wenn die Gasentladung be reits erloschen ist.
Die Hilfselektrode 1.6 kann an der Bi metallhauptelektrode 15 offensichtlich auch derart angeordnet sein, dass ihr Abstand von der die Gegenelektrode bildenden Hauptelek- trode 14 grösser als derjenige der Elektrode 15 ist. Durch eine derartige Anordnung wird die Erwärmung der Bimetallhauptelektrode 15 ebenfalls gefördert.
Es ist auch möglich, die Bimetallhaupt- elektrode 15 mit einem überzog zu versehen, durch den die Austrittsarbeit der Bimetall hauptelektrode 15 grösser wird als die Aus trittsarbeit der Hilfselektrode 16. Auf diese Weise wird der Temperaturunterschied zwi schen diesen beiden Elektroden höher und die Verzögerung in der Trennung der Hauptelek troden 14 und 15 noch grösser. Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise in Fig. i dargestellt, wo z.
B. die Bimetallhauptelek- trode 15 mit. einer Goldschicht 27 versehen ist, wobei die Hilfselektrode 16 aus Wolfram oder 1VIolybdän besteht.
Das überziehen der Bimetallhauptelektrode 15 hat. den Vorteil, dass das Verhältnis der 'N\Tärmemengen der diese Elektroden beauf- schlagenden Entladungen eingestellt werden kann, wodurch auch die Verzögerung in der Trennung der Hauptelektroden beeinflusst werden kann.
Bei den oben dargestellten Ausführungs beispielen war lediglich die eine Hauptelektrode als eine Bimetallelektrode ausgebildet. Es ist jedoch möglich, beide Hauptelektroden in gleicher Weise als Bimetallelektroden auszu führen, wobei sie derart angeordnet werden, class sie sich auf Wärmewirkung aufeinander zut bewegen. Bei einer derartigen Anordnung wird der Wärmeinhalt der Hilfselektrode bei der Berührung der Hauptelektroden auf beide derselben übertragen, wodurch ihre Trennung wirkungsvoll verzögert wird.
Es ist sogar möglich, eine jede Bimetall hauptelektrode mit einer Hilfselektrode zu versehen, wodurch eine zusätzliche Verzöge rungswirkung erreicht werden kann. Eine der artige Ausführungsform ist in Fig. 4 dar gestellt, wo beide Hauptelektroden 1.4 und 15 als Bimetallelektroden ausgebildet sind und jeder der Hauptelektroden 14 bzw. 15 je eine Hilfselektrode 29 bzw. 16 zugeordnet ist.
Bei Erwärmung verbiegen sich die Bi metallhauptelektroden 14 und 15 gegenein- ander in der Weise, wie dies bezüglich- der Bimetallhauptelektrode 15 der Ausführungs form gemäss Fig. l beschrieben worden ist.
Die an sich bekannte Ausführung beider Hauptelektroden als Bimetallelektroden ist mit dem Vorteil verbunden, dass die der Be rührung der Hauptelektroden vorangehende Zeitdauer geringer sein kann. Ferner können die beiden Hauptelektroden auf eine nied rigere Temperatur erwärmt werden, wodurch. auch die erfindungsgemässe Wirkung der Hilfselektrode leichter erreicht werden kann.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Bimetallhauptelektrode 15 U-för- mig ausgebildet ist, wobei die ihr zugeordnete Hilfselektrode 16 zwischen den Schenkeln der Bimetallhau_ptelektrode 15 angeordnet ist. Die andere Hauptelektrode 7.4 ist als Stab elektrode ausgebildet und ist. ebenfalls mit einer Hilfselektrode 29 ausgestattet, welche an ihrem untern Ende vom Sockel 11 gehal tert ist. Die Bimetallhauptelektrode 15 ist hierbei der erwärmenden Wirkung beider Hilfselektroden 16 und 29 ausgesetzt; ohne dass die Hilfselektrode 29 gezwungen ist,-- der quergerichteten Bewegung der Hilfselektrode 1.6 folgen zu müssen.
Der zusätzliche Wärme-. inhalt der unbeweglichen Hilfselektrode 29 wird jedoch bei Berührung der beiden Haupt elektroden 14 und 15 ebenfalls auf die Bi metallhauptelektrode 15 übertragen, wodurch die Verzögerung der Trennung der Haupt elektroden 14 und 15 zusätzlich vergrössert wird.