DE961274C - Elektrische Entladungslampen mit Gas- und/oder Metalldampffuellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Lampen mit Entladung in einem Gas oder Metalldampf, insbesondere auf Entladungslampen mit Fluoreszenzschirm oder Leuchtstofflampen, und im besonderen auf Mittel zur Zündung solcher Entladungslampen.

Bekanntlich ist das Problem der Zündung von Entladungslampen ein komplexes Problem, und zwar sowohl was die Arbeitsweise der Lampe betrifft als auch hinsichtlich der Hilfseinrichtung ihrer Ausrüstung.

Wenn man eine gute Zündung erreichen will, muß man nämlich unter Beachtung der dazu erforderlichen Bedingungen, insbesondere der Bedingungen, die sich auf die zugeführte Spannung in Abhängigkeit von dem Elektrodenabstand und dem Druck des Füllgases im Innern der Lampe beziehen, auch den Bedingungen für die Haltbarkeit der Lampe, insbesondere der Elektroden und der Hilfsausrüstung, Rechnung tragen. Es ist auch erwünscht, diesen verschiedenen Forderungen mittels einer Anlage zu genügen, die möglichst wirtschaftlich ist.

Man hat schon verschiedene Verfahren zur Zündung der Entladungslampen vorgeschlagen, die mehr oder weniger befriedigen. Unter diesen kann man unterscheiden

a) diejenigen, die in einer Vorwärmung der Lampenelektroden bestehen,

b) diejenigen, bei denen durch Resonanzwirkung eine elektrische Überspannung zwischen den Lampenelektroden erzeugt wird,

c) diejenigen,bei denen eine Hilfsentladung zwischen sogenannten, auf einem geeigneten Potential gehaltenen Hilfselektroden und den Hauptelektroden der Lampe gezündet wird.

Wenn die Entladungslampe mit Hilfselektroden ausgestattet ist, kann man eine Hilfs-Zündausrüstung verwirklichen, die im Prinzip aus zwei, vorzugsweise an eine einzige Speisequelle geschalteten Kreisen, von denen der eine die Hauptelektroden, der andere die Hilfselektroden unter Spannung setzt, aus einer in den Kreis der Hauptelektroden geschalteten Stabilisierungsausrüstung und aus Impedanzen besteht, die in dem Kreis der Hilfselektroden angeordnet sind,

ίο um diese aus dem Kreis der Hauptelektroden zu speisen. Diese Impedanzen können durch Resonanz mit der Grundkomponente oder einer beliebigen harmonischen Komponente des Kreises, der die Hauptelektroden der Lampe unter Spannung setzt,

eine Überspannung hervorbringen, die ausreicht, um eine Hilfsentladung zu zünden. Diese Hilfsentladung bewirkt dann die Zündung der Entladung im Innern der Lampe zwischen den Hauptelektroden.

Wenn man die Arbeitsweise der Lampe betrachtet, erfolgt die Entladung zwischen den Hauptelektroden in zwei Zeiten:

a) Wenn die Hauptelektroden kalt sind, werden sie zur thermionischen Emission zunächst durch eine Gasentladung mit den Hilfselektroden gebracht. Die verminderte Abmessung der Hauptelektroden oder ihres den Hilfselektroden am nächsten liegenden Teiles hat eine erste schnelle Temperaturerhöhung der Hauptelektroden oder dieses Teiles bis auf einen Wert zur Folge, der für die thermionische Emission nützlich ist;

b) durch die so erzeugte Emission von Elektronen bringt die Elektrisierung des Gases oder des Metalldampfes in dem Hauptkreis ihrerseits die Zündung der Entladung in Abhängigkeit von der Anzahl der von den Hauptelektroden emittierten Elektronen hervor. Die Temperatur erhöht sich fortschreitend unter der Wirkung des Stoßes der in dem Potentialabfall des Kathodenraumes beschleunigten positiven Ionen bis auf den Wert, der durch die von der elektrischen Stabilisierungsausrüstung der Lampe überwachte Intensität begrenzt ist.

Nach der Zündung der elektrischen Entladung zwischen den Hauptelektroden könnte man die Hilfswege unterdrücken, und zwar sowohl um ihren elektrischen Verbrauch zum Verschwinden zu bringen als auch um die kathodische Zerstäubung zu vermeiden. Wie die Erfahrung zeigt, bildet eine solche Zerstäubung nach den Hauptelektroden hin auf diesen einen Niederschlag, der so erheblich werden kann, daß er die thermionische Emission abdeckt, schwächt und schließlich zum Verschwinden bringt und so die Lebensdauer der Entladungslampe bedeutend herabsetzt.

Gegenstand der Erfindung ist eine besondere An-Ordnung der Hilfselektroden mit dem Zweck, die Lebensdauer der Entladungslampen zu erhöhen, indem die Zerstäubung der Hilfselektroden unterdrückt oder vermindert wird, insbesondere in dem Fall, wo die Hilfsentladungen nach Ausbildung der Hauptentladung dauernd aufrechterhalten werden.

Weiterhin bezweckt die Erfindung, die Ablagerung von festen Teilchen, welche von der verminderten Zerstäubung der Hilfselektroden herrühren, an solchen Stellen, wo sie die Lebensdauer der Lampe verkürzen würden, insbesondere an den aktiven Teilen der Hauptelektroden, zu verhindern.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Ausbildung einer Entladungslampe, die mit Hilfselektroden ausgerüstet ist und in sicherer und regelmäßiger Weise mit der Niederspannung des Netzes zündet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Ausbildung einer Entladungslampe, insbesondere einer Leuchtstofflampe, welche mit Hilfselektroden ausgerüstet ist und in welcher die Hilfsentladungen während des Betriebes der Hauptentladung dauernd aufrechterhalten werden, ohne daß dadurch die Lebensdauer der Lampe herabgesetzt wird.

Gemäß der Erfindung werden die Elektroden von Entladungslampen, ~ insbesondere Leuchtstofflampen, deren Zündung mit Hilfe von ionisierenden, die Hauptelektroden erhitzenden Hilfsentladungen bewirkt wird, in der Weise ausgebildet und angeordnet, daß

a) die Hilfselektroden aus einem Metall geringer Austrittsarbeit, wie Aluminium, Magnesium oder einer Legierung dieser Metalle oder einem Alkalimetall bestehen;

b) die Hilfselektroden solche Abmessungen erhalten, daß die Oberflächendichte des Stromes dieser Elektroden sehr gering, nämlich in der Größenordnung von 0,5 bis ι mA/cm² ist;

c) jede der Hilfselektroden auf der Seite liegt, die zu dem Weg der Hauptentlädung in bezug auf die zugehörige Hauptelektrode entgegengesetzt ist;

d) der Abstand zwischen einer Hauptelektrode und der zugehörigen Hilfselektrode sehr gering ist, nämlich kleiner als es dem Durchschlagsminimum gemäß dem Paschen'schen Gesetz entspricht, jedoch nicht so Idein ist, daß die Ausbildung einer Gasentladung verhindert ist.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind die folgenden:

a) Eine leichte Zündung der Hilfsentladung und ein hoher Hilfsstrom bei einer verhältnismäßig niedrigen Spannung zwischen einer Hauptelektrode und der zugehörigen Hilfselektrode;

b) eine verminderte Zerstäubung der Hilfselektrode durch die Bombardierung mit den positiven Ionen;

c) eine richtige Wirkungsweise der Hauptentladung, wenn die Hilfsentladungen aufrechterhalten werden, wobei die Metallteilchen, welche von der verminderten Zerstäubung der Hilfselektroden herrühren, auf die Seite der Hauptelektroden geschleudert werden, welche zu der Hauptentladung entgegengesetzt ist, d. h. an eine Stelle, wo die schädliche Wirkung des Überzugs der Hauptelektroden mit diesen Teilchen geringen Einfluß hat;

d) ein kürzerer Weg der an der Hilfsentladung beteiligten positiven Ionen in dem elektrischen Feld, somit eine geringere kinetische Energie dieser Ionen und eine geringere Zerstäubung der Hilfselektrode infolge der Bombardierung mit den Ionen.

Die nachteilige Wirkung der Zerstäubung der Hilfselektroden kann völlig unterdrückt werden, indem man zwischen einer Hauptelektrode und der züge-

hörigen Hilfselektrode gemäß einer besonderen Ausführungsform der Lampe nach der Erfindung einen Schirm aus Metall oder aus Isolierstoff anwendet, auf welchem sich die von der Zerstäubung herrührenden Teilchen ablagern.

Abb. ι bis io der Zeichnung zeigen Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung von Elektroden. In allen Abbildungen bezeichnet ι den Fuß einer Entladungslampe, 2 die Umkleidung der Stromeinführungen, 3 die Hauptelektrode, 4 die Stromzuführungen der Hauptelektrode, 5 die Hilfselektrode und 6 die Stromzuführung der Hilfselektrode.

Abb. ι und 2 zeigen schematisch einen Axialschnitt bzw. einen Grundriß der Hilfselektrode, die aus mehreren, mit einem gewissen gegenseitigen Abstand übereinander angeordneten Ringscheiben besteht.
Bei der in Abb. 3 und 4 dargestellten Variante zeigt die Hilfselektrode die Form eines Zylinders mit einer gewellten Seitenwand, in deren Achse die Hauptelektrode liegt.

Bei der in Abb. 5 und 6 gezeigten Variante besitzt die Hilfselektrode die Form eines Zylinders, der an der Innenwand mit Rippen 7 versehen ist, und in dessen Achse die Hauptelektrode liegt.

Bei der in Abb. 7 in einem Axialschnitt schematisch dargestellten Variante ist außer einer Hilfselektrode ähnlich der der Abb. 1 und über dieser ein, gegebenenfalls an Spannung gelegter, Metallschirm 8 vorgesehen, der die zerstäubten Teilchen abfangen und neutralisieren soll und mit einer Stromzuführung 9 verbunden ist. Dieser Schirm hat bei dem gewählten Beispiel die Form einer Ringscheibe mit im wesentlichen den gleichen Abmessungen wie die der Hilfselektrode 5. Der Metallschirm 8 kann, wie bei der Variante nach Abb. 8, ersetzt werden durch einen Schirm 10 aus Isolierstoff, z. B. aus Glimmer oder Steatit, der ebenfalls auf der Bahn der zerstäubten Teilchen angeordnet ist.

Abb. 9 zeigt schematisch in einem Axialschnitt eine Anordnung, bei welcher die Hilfselektrode 5 durch einen Zylinder mit äußeren ringförmigen Rippen gebildet wird und außerdem eine die Hauptelektrode 3 bedeckende Kappe 11 besitzt.

Abb. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, bei welcher ein Metallschirm zwischen der Hilfselektrode und der Hauptelektrode vorgesehen ist. Die Hilfselektrode 5 besteht in diesem Falle aus ringförmigen Scheiben wie in Abb. i, während die Hauptelektrode aus zwei koaxialen Wendern 12 und 13 mit verschiedenen Durchmessern besteht. Die innere Wendel 12 bildet die eigentliche Hauptelektrode, welche zur Elektronenemission dient, und kann zu diesem Zweck mit emittierenden Stoffen überzogen sein. Die äußere Wendel 13 bildet den Schutzschirm für die Wendel 12 und dient zur Aufnahme der Ablagerung von Metallteilchen, die von der verminderten Zerstäubung der Hilfselektrode 5 herrühren.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Entladungslampe mit Gas- und/ oder Metalldampffüllung, bei der die Zündung mit Hufe von Hilfsentladungen zwischen den Hauptelektroden und den auf der der Hauptentladungsstrecke abgewendeten Seite der Hauptelektroden angeordneten, großflächigen Hilfselektroden bewirkt wird, insbesondere Leuchtstofflampe dieser Bauart, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden einen Abstand von den benachbarten Hauptelektroden haben, der kleiner ist, als es dem Durchschlagsminimum gemäß dem Paschen'schen Gesetz entspricht, jedoch nicht so klein ist, daß die Ausbildung einer Gasentladung verhindert ist, sowie aus einem Metall mit geringer Austrittsarbeit, z. B. aus Aluminium, Magnesium, oder einem Alkalimetall, bestehen und solche Abmessungen haben, daß die Oberflächendichte des Stromes der Hilfsentladung in der Größenordnung von 0,5 bis ι mA/cm² ist.

2. Lampe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schirm im Wege der Hilfsentladungsstrecke.

3. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm ein isolierter oder auf geeignetem Potential befindlicher Metallschirm ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 721503, 694 562, 118;

Buch von Oranje »Gasentladungslampen«, 1943; Philips technische Bibliothek, S. 114, 115, 117;

»Handbuch für Experimentalphysik«, Bd. XIII, Teil 3, S. 318;

Buch von Dr. Uyterhoeven »Elektrische Gasentladungslampen«, Berlin, 1938, Springer-Verlag, S. 88.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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