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Elektrische Hoch- und Höchstdruckmetalldampfentladungsröhre Die modernen
elektrischen Hoch- oder Höchstdruckentladungs.rähren für Leucht-und/oder Ultraviolettstrahlzwecke
mit festen entladungsgeheizten, vorzugsweise aktivierten Elektroden besitzen. den
Nachteil einer unerwünscht hohen Einfbrennzeit. Dies ist darin begründet, daß der
anfängliche Energieumsatz in der Röhre gering ist. Besonders gering ist er bei den.
Höchs tdrucklampen, weil hier die Elektroden einten sehr geringen Abstand voneinander
haben.
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Es sind schon: elektrische Hoch- und Höchstdruckmetalldampfentladungsröhren
für Betriebsdrücke von r bis etwa 5o Atm. für Leucht- und/oder Ultravioletttstrahlangszwecke
bekannt mit zwei festen., durch die Entladung selbst aufgeheizten und einander parallel
geschalteten Elektrodenpaaren. Das eine Paar wird gebildet durch Hilfselektroden,
zwischen denen beim Zünden der Röhre eine Entladung übergeht. Das andere Paar stellt
die Hauptelektroden dar, die die Betriebsentladung führen. Die Hilfselektroden sind
in diesem Fall aktivierte Elektroden. Die Hauptelektroden; haben keine Aktivierung.
Der gegenseitige Abstand der Hilfselektroden. ist größer als der, der Hauptelektroden.
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Bei dieser bekannten Röhrenausgestaltung ist beim Zünden ein längerer
Lichtbogen in der Röhre, nämlich der zwischen den Hilfselektroden
übergehende,
vorhanden als nachher beim Dauerbetrieb. Dieser verlängerte Lichtbogen erzeugt mehr
Wärme, als wenn die Entladung von Beginn an zwischen den dicht benachbarten Elektroden
übergehen würde. Hierdurch wird die Einbrennzeit der Röhre erh@ebtich verkürzt.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei elektrischen Hoch-
und Höchstdruckmetalldampfentladungsröhren für Betriebsdrücke von . i bis etwa 5o
Atm. für Leuchturid/oder Ultraviolettstrahlungsz.wecke mit zwei festen, durch die
Entladung selbst aufgeheizten und einander parallel geschalteten Elektrodenpaaren,
von denen das die beiden Hilfselektroden bildende Paar einen gräßeren Abstand hat
als das die Hauptelektroden bildende andere Paar, im Röhreninnern in Reihenschaltung
mit jeder Hauptelektrode zwischen ihr und ihrer Verbindungsstelle mit der zugehörigen
Hilfselektrode je ein Wärmeschalter angeordnet ist, welcher die Hauptelektroden
erst dann einschaltet, wenn die Röhre ihre zum Dauerbetrieb erforderliche Endtemperatur
ganz oder nahezu ganz erreicht hat. Zunächst geht also zwischen den einen großen
Abstand aufweisenden Hilfselektroden eine Entladung über. Einige Zeit nach dem Einschalten,
z. B. nach q. bis 8 Minuten, treten dann die Hauptelektroden selbsttätig an die
Stelle der Hilfselektroden, Diese Umschaltung wird durch Wärmeschalter, wie Bimetallrela.is,
vorgenommen, welche auf die Röhrentemperatur ansprechen und! welche im Stromkreis
jeder Hauptelektrode angeordnet sind und damit das zweite Elektrodenpaar an Spannung
legen, nachdem dieses, im kalten Zustand und während der ersten Brenndauer der Röhre
durch die Bimetallschalter von der Spannung abgeschaltet ist.
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Sobald das Entladungsgefäß unter denn Ein.fluß der Hilfsentladung
die erforderliche Temperatur angenommen hat, wird die Umschaltung auf die Hauptelektroden
dadurch vorgenommen, daß diese durch die im Röhreninnern angeordneten Wärmeschalter
mit der Spannungsquelle verbunden werden. Durch die Entladung zwischen den Hilfselektroden
sind sie vorgeheizt, so daß sie, da auch der Dampfdruck während der Anheizperiode
bereits einen verhältnismäßig hohen Wert angenommen hat, in sehr kurzer Zeit auf
ihre Betriebstennperatur durch den nun zwischen ihnen einsetzenden Lichtbogen-Strom
aufgeheizt werden. Die Hilfsentladung geht auch bei dieser Anordnung aus, sobald
die Brennspannung zwischen den Hauptelektroden einen niedrigeren Wert hat als die
Brennspannung zwischen den Zündelektroden. Dadurch, daß bei der Anordnung nach der
Erfindung die Entstehung eines Lichtbogens zu den Hauptelektroden so lange verhindert
wird, bis die Entladungsröhre eine genügend hohe Temperatur angenommen hat, wird
die Bestäubung des Entladungsgefäßes während des Anheizvorganges der Hauptelektroden
außerordentlich herabgesetzt, da die Hauptelektroden beim Umschalten der Entladung
auf sie bereits eine sehr hohe Temperatur haben. Es tritt also eine Abkürzung der
Zeit ein, während der die Hauptelektroden mit einer niedrigeren Temperatur betrieben
werden als ihrer betriebsmäßigen Temperatur, bei der sie bekanntlich bei richtiger
Dimensionierung nur sehr wenig zerstäuben. Die j Zerstäubung der Zündelektroden
ist, verglichen mit der der Hauptelektroden, von untergeordneter Bedeutung, da sie
mit Rücksicht darauf, daß sie nur kurze Zeit im Betrieb sind, seh@r, viel kleiner
ausgebildet werden können. Sie befinden sich zudem in größerem Abstand voneinander,
so daß eine etwa von ihnen ausgehende Arstäubung gerade den Teil der Gefäßcvandung,
durch den die Strahlung des zwischen den in geringerem Abstand voneinander angeordneten
Hauptelektroden übergehenden Lichtbogens austreten, soll, nicht betrifft.
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Die Herstellung der Wärmeschalter bereitet mit Rücksicht darauf, daß
eine sehr große Zahl von Metallen bekannt ist, die die zur Erzielung eines Dampfdruckes
von mehr als io Atrn. erforderliche Temperatur von 5oo bis 7oo°' C ohne weiteres
aushalten, keirnerlei Schwierigkeit. Als Elektroden können sowohl aktivierte als
auch nichtaktivierte verwendet werden. Falls nur nichtaktivierte Elektroden verwendet
werden, wird man z,%ieckmäßigerweise die Zündelektroden sehr klein wählen, damit
sie sich in gerade so kurzer Zeit wie aktivierte Zündelektroden auf die zur Elektronenemission
erforderliche Temperatur aufheizen, die bekanntlich bei ihnen einige hundert Grad
höher liegt als bei den aktivierten, Elektroden. Eine 'Verlängerung der Aufheizung
der Zündelektroden beim übergang von aktivierten zu nichtaktivierten Zündelektroden
braucht also nicht in Kauf genommen zu werden..
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Diese hier beschriebene Erfindung ist der schon vorgeschlagenen überlegen.
Es können hierbei auch für die Dauerbrandelektroden aktivierte Elektroden verwendet
werden statt der nichtaktivierten blanken Wolframelektroden, welche leichter zerstäuben.
und auch einen höheren Kathodenfall haben als die hier verwendeten aktivierten Dauerbrandelektroden.
Ein zusätzlicher Einführungsdraht für die Hilfselektroden ist bei der Anordnung
nach der Erfindung nicht erforderlich. Diese werden vielmehr zweckmäßig im Innern
der Röhre über die Wärmeschalter
mit den Hauptelektroden. verbunden.
Es sind für die Stromzuführungen nur zwei Einführungsleiter erforderlich.
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:Nachfolgend werden an schemätischen ZeichnungenAusführungsbeispiele
zur Durchführung der Erfindung beschrieben.
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Abb. i zeigt im Querschnitt eine Superhochdrucklam,pt, d. h. eine
Lampe, deren Metalldampfdruck im Betrieb etwa io Atm. übersteigt und welche noch
ein Edelgas als Zündgas enthält. i ist das Röhrengefäß, z. B,. aus Quarz oder quarzähnlichem
Glas, von etwa 4 cm Innenlänge, 2 und 3 sind die Hauptelektroden (z. B. Wendel von
4 mm Länge, gegenseitiger Abstand etwa 5 mm), 4 und 5 die Hilfselektroden; (z. B.
Wendel von 4 mm Länge, gegenseitiger Abstand etwa 25 mm), 6 und 7 Wärmneschallter,
z. B,. Bimetallstreifen von 5 mm: Länge, 8 und g zwei Glasperlen od. dgl., welche
die Elektroden 2 und 3 tragen. Die Elektroden beistehen z,weckniiäßigerweise gleichmäßig
aus einem metallischen Träger, wie Nickel oder Wolfram., mit Elektronenemissionsmasse,
wie Barium, zu: dernoch andere Stoffe, wie Bariumoxyd und Wolfram, hinzugesetzt
sind. Im kalten Zustand der Röhre sind die Bimetallstreifen 6 und 7 geöffnet. Einige
Zeit nach der Einschaltung der Röhre- schließen sie sich selbsttätig. Die Spannkraft
der Schalter wird so eingestellt, da,ß die Schließung nicht zu früh und nicht zu
spät erfolgt. Wird jetzt Spannung an die Röhre gelegt, so, geht zunächlst ein Entladungsstrom
von etwa 4 Amp,. zwischen 4 und 5 über. Nachdem. sich die Röhre und damit die Bimetalls;treifen
durch die so vor sich gehende Entladung genügend erwärmt haben, schließen sich die
Schalter 6 und 7, so, daß nun ein Entladungsstrom von etwa 3 Amp. zwischen 2 und:
3 vor sich geben kann. io ist ein kleiner Quecksilbertropfen, welcher im Betrieb
der Röhre restlos verdampft sein kann. Die Wandung der Röhre i ist bei dieser etwa
kugel- oder ellipsoidförmig ausgebildeten Röhre verschieden, stark ausgeführt; so
ist z. B. an der Unterseite die Wandung stärker ausgebildet als an der Oberseite.
Hierdurch wird eine gleichmäßige Innentiernperatur längs der Röhrenwandung und damit
eine schnellere Au fheizung der Röhre erzielt. Die BimetaIlischalter können so ausgebildet
sein, daß sie, nicht im gleichen Augenblick geschlossen werden. Sie können aber
auch so, z. B. durch Koppelung, miteinander verbunden sein, d;aß die Schließung
im gleichen Augenblick erfolgt. Gegebenenfalls ist nur ein Bimetallstreifen vorhanden,
welcher zwei Kontakte für die beiden Elektroden, trägt, welche an zwei entsprechende
Kontakte der Stromzuführungen gedrückt werden können,.
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Abb. a zeigt ein weiteres Beispiel zur Durchführung des Erfindungsgedankens.
Hier befinden' sich im Stromkreis zu dien Hilfse-lektroden; 4 und 5 noch zusätzliche
Widerstände i i und 12, durch welche der anfängliche Entladungsstrom hindurchfließt.
Hierdurch findet eine zusätzliche Erwärmung statt, so d;aß durch diese Maßnahme-
die Röhre besonders schnell aufgeheizt wird. Nach kurzer Zeit werden dann durch
Erwärmung und Schließung der Bimctallschalter die Elektroden 2 und: 3 an Spannung
gelegt. Die Elektroden .4 und: 5 erlöschen dann in diesem wie, im vorigen Fall.