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Insbesondere für Lichtausstrahlung dienende elektrische Entladungsröhre
mit einer oder mehreren Hauptglühelektroden und Hilfselektroden In elektrischen
Entladungsröhren mit Metalldampffüllung stößt man häufig auf den Nachteil, daß der
Metalldampf in den hinter den Elektroden liegenden Röhrenteilen kondensiert. Die
Temperatur dieser Teile bleibt nämlich häufig niedriger als die des Röhrenteiles,
in dem sich die Entladungserscheinungen abspielen und der Metalldampf sich an der
Entladung beteiligt. Der Dampfdruck wird dann durch diese niedrigere Temperatur
bedingt, und das verdampfbare Metall setzt sich in diesen Teilen hinter den Elektroden
ab, was auch dann erfolgt, wenn dieses Metall ursprünglich nicht in diesen Teilen
angebracht worden ist. Dieser Nachteil macht sich namentlich bemerkbar, wenn die
Entladungsröhre Dampf eines schwerflüchtigen Metalles (dessen Dampfdruck bei 2oo°
C niedriger als i mm ist) enthält. Zur Erzielung eines. hinreichend hohen Dampfdruckes
müssen diese Röhren derart erhitzt werden, daß die Temperatur der kältesten Stelle
des Entladungsraumes dem erforderlichen Dampfdruck entspricht. Wenn hinter den Elektroden
Teile liegen, die in bezug auf den übrigen Röhrenteil eine niedrigere Temperatur
erlangen, so hat eine derartige Beheizung der Röhre zur Folge, daß die hinter den
Elektroden liegenden Teile diese zur Erzielung des gewünschten Dampfdruckes erforderliche
Temperatur erhalten, der übrige Röhrenteil aber stark überhitzt wird. Dies bedeutet
nicht nur einen größeren Energieaufwand, sondern auch eine Schwächung der Entladungsröhre,
und die Röhrenwand wird durch den Metalldampf in stärkerem Maße angegriffen.
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Diese Nachteile können dadurch behoben werden, daß die kälteren Röhrenteile
hinter den Elektroden (d. h. die von der Entladungsstrecke aus gesehen hinter den
Elektroden liegenden Teile) von der Entladungsstrecke abgeschlossen werden. Es ist
z. B. bekannt, in Natriumdampfentladungsröhren einen Schirm zwischen dem Entladungsraum
und den während des Betriebes eine niedrigere Temperatur erlangenden Stellen anzuordnen.
Eine solche Stelle kann z. B. rings um ein die Elektroden tragendes Füßchen vorhanden
sein. Auch können die Elektroden ganz dicht an die Röhrenenden, also dicht an die
Einschmelzstellen der Stromzuführungsdrähte herangerückt werden. Bei der höheren
Temperatur, welche diese Einschmelzungen dann erhalten, kann aber unter Umständen
der Nachteil von Elektrolyse des Glases eintreten, wodurch die Gefahr entsteht,
daß die Einschmelzungen undicht werden.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre mit
einer oder mehreren
Häuptglühelektroden und zwischen diesen und
den benachbarten Röhrenenden angeordneten Hilfselektroden, Gasfüllung und Dampf
schwerflüchtigen Metalles und b zweckt die besagten Nachteile in einfach' Weise
zu beheben.
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Bei einer solchen Entladungsröhre dient gemäß der Erfindung die Hilfselektrode
während des Betriebes als Anöde für eine zwischen der Glühelektrode als Kathode
und der Hilfselektrode erfolgende Hilfsentladung, gleichzeitig ist der Druck der
Gasfüllung (bei Zimmertemperatur) in an sich bekannter Weise größer als 2 mm (Quecksilbersäule.
Der in den Raum hinter der Glühelektrode hineindringende Metalldampf wird durch
die Hilfsentladung, wenigstens teilweise, ionisiert, und der Dampf wird durch das
elektrische Feld in Form von Tonen zu der Glühkathode, also wieder in der Richtung
des Entladungsraumes, befördert. Dadurch, daß auf diese Weise von der sog. Kataphoreseerscheinüng
Gebrauch gemacht wird, wird- dem Vordringen des Metalldampfes in den hinter der
Glühelektrode liegenden Röhrenteil Einhalt getan, und es kann die Temperatur der
Einschmelzstellen niedriger als die Temperatur des Entladungsraumes gewählt werden,
wodurch die Gefahr der Elektrolyse des Glases an den Einschmelzstellen verringert
wird. Der Druckdes Gases soll hinreichend hoch, jedenfalls höher als 2 mm Quecksilbersäule,
gewählt werden, denn bei einem zu niedrigen Gasdruck hat die Katäphorese keine praktische
Wirkung, da in diesem Fall die Diffusionsgeschwindigkeit des Metalldampfes in der
Richtung des Röhrenendes zu groß ist: Die erforderliche Spannung der Hilfsanode
kann auf einfache Weise dadurch erzielt werden, daß diese Hilfsanode über einen
Widerstand mit der anderen Hauptelektrode der Entladungsröhre verbunden wird. Dieser
Widerstand dient zur Beschränkung' der Größe des Hilfsentladungsstromes. Damit dein
in das Röhrenende hineindringenden Metalldampf merklich entgegengewirkt wird, soll
die Stärke des Hilfsentladungsstromes im allgemeinen wenigstens 3% von der des Haüptentlädungstromes
gewählt werden: Bei Röhren mit zwei Glühelektroden kann man hinter jeder Glühelektrode
eine Hilfsanode anordnen und die Hilfsanoden kreuzweise über Widerstände mit den
Hauptelektroden verbinden. Die Verbindung kann sowohl in und an der Röhre als auch
gesondert von der Röhre zustande gebracht werden.
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Die Hilfsanoden erleichtern auch die Zündung der Hauptentladung. Die
Verwendung von Hilfselektroden in der Nähe der Glühelektroden einer gasgefülltenEntladungsröhre,
bei der die Hilfselektroden z. B. kreuzweise mit den Hauptelektroden verbunden sind,
ist bekannt. Bei dieser Anordnung waren die Hilfsanoden aber nicht in den hinter
den % Glühelektroden befindlichen Röhrenteilen ane j rdnet, und sie bezweckten
nicht, dem Wegundieren des Metalldampfes aus dem Ent ungsraum Einhalt zu tun. Es
ist auch be-7"#k, annt, bei einer mit einer beliebigen Füllung versehenen Leuchtröhre
mit Glühkathode zwischen dieser und dem benachbarten Röhrenende eine Zündhilfselektrode
vorzusehen. Der Abstand zwischen der Glühelektrode und der Hilfsanode wird in der
erfindungsgemäßen Röhre in der Regel größer gewählt; als im Hinblick auf das Erleichtern
der Zündung am vorteilhaftesten ist. Dieser Abstand wird zweckmäßig größer als der
Durchmesser der Entladungsröhre gemacht.
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In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung
schematisch dargestellt.
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Die U-förmig ausgebildete, insbesondere für die Lichtausstrahlung
bestimmte Entladungsröhre i ist mit zwei Glühelektroden 2 bzw. 3 versehen. Diese
Glühelektroden bestehen aus Wolframdrähten; die bifilar schraubenförmig gewickelt
und mit einem stark elektronenaüßenden Stoff, z. B. Erdalkalioxyd, versehen sind.
Die Stromzüführungsdrähte der Glühelektroden 2 und 3 sind durch die Quetschstelle
q. bzw. 5 hindurchgeführt. Die außerhalb der Röhre liegenden Teile 6 und 7 der Stromzuführungsdrähte
der Elektrode 2 sind an die Sekundärwicklung $ des Transformators 9 angeschlossen,
dessen Primärwicklung io aus der Wechselstromquelle i i gespeist wird. Ebenso sind
die Stromzuführungsdrähte 12, und 13 der Elektroden 3 an die Sekundärwicklung
14 des Transformators 15 angeschlossen, dessen Primärwicklung 16 auch aus
der Wechselstromquelle ii gespeist wird. Der Pol 17 dieser Wechselsträmquelle ist
über die Vorschaltdrosselspule 18 mit dem Stromzuführungsdraht 6 verbunden, während
der- -Pol i9 der Wechselstromquelle mit dem Stromzuführüngsdraht z2 verbunden ist.
Die Glühelektroden brauchen nicht immer mittels besonderer Heizströme beheizt zu
werden. Sie können gegebenenfalls auch durch die Entladung beheizt werden, und in
diesem Fall können die Transformatoren 9 und 15 entbehrt werden.
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Zwischen den Glühelektroden 2 bzw. g und den Quetschstellen 4 bzw.
5 sind die Hilfselektroden 2o bzw. 21 angeordnet, die z. B. aus einem Metallzylinder
aus Molybdän bestehen und auf den Quetschstellen .4 bzw: 5 befestigt sind. Die Hilfsanode
20 ist über den Widerstand 22, der z. B: einen Wert von mehreren Tausend Ohm haben
kann, an dem
Stromzuführungsdraht 12, angeschlossen, während die
Hilfselektrode 21 über den Widerstand 23 mit dem Stromzuführungsdraht 6 verbunden
ist.
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Die Röhre enthält eine Menge Edelgas, z. B. 1 m, und in eon,
unter einem Druck von io m der Röhre ist eine Menge metallisches Natrium eingebracht,
das während des Betriebes teilweise verdampft und den zum Normalbetrieb erforderlichen
Natriumdampf liefert. Beim normalen Betrieb erfolgt die eine positive Säule aufweisende
Hauptentladung zwischen den Elektroden 2 und 3, wobei letztere abwechselnd als Kathode
und als Anode wirken. Da die Hilfsanode 2o mit der Hauptelektrode 3 verbunden ist,
liegt zwischen dieser Hilfsanode und der Hauptelektrode 2 eine Wechselspannung.
Da die Hilfsanode 2o beim Betrieb kalt bleibt, wirkt der Elektrodensatz 2 bis 20
wie ein Einphasengleichrichter, bei dem zwischen diesen Elektroden nur dann eine
Entladung erfolgt, wenn die Hilfselektrode 2o ein positives Potential in bezug auf
die Elektrode 2 besitzt. Der z. B. 5 °1o des Hauptentladungsstromes betragende Hilfseutladungsstrom
hat demzufolge immer die gleiche Richtung. Diese Hilfsentladung ionisiert die aus
der Entladungsstrecke in die Hilfsentladungsstrecke hinter der Glühelektrode 2 gelangenden
Natriumatome. Die bei dieser Ionisation gebildeten Natriumionen werden durch das
elektrische Feld zu der Kathode der Hilfsentladung, d. h. zu der Glühelektrode 2,
getrieben, so daß der Natriumdampf daran verhindert wird, bis an die Quetschstelle
d. vorzudringen. Da der Hilfsentladungsstrom in jenem Halbwechsel fließt, in dem
dieElektrode 2 in bezug auf die andere Hauptelektrode 3 negativ ist, wirkt die durch
die Hilfsentladung herbeigeführteKataphorese auch der Kataphorese in der Hauptentladungsstrecke
entgegen. Diese Kataphorese in der Hauptentladungsstrecke erteilt nämlich den Natriumionen
eine Bewegung in der Richtung der momentan als Kathode wirkenden Hauptelektrode.
Die Wirkung der Hilfsentladung wird durch den verhältnismäßig großen Abstand zwischen
der Hilfselektrode und der Hauptelektrode gefördert, der größer als der Durchmesser
der Entladungsröhre ist.
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In gleicher Weise wirkt auch die Hilfsentladung zwischen der Glühelektrode
3 und der Hilfselektrode 2i, so daß auch in dieser Hilf sentladungsstrecke die darin
befindlichen Natriumatome daran gehindert werden, die Quetschstelle 5 zu erreichen.