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Elektrische Edelgaslampe.
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Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Edelgaslampen mit einer oder mehreren Glühelektroden und hat ein intensives und rationelles Leuchten des Gasinhaltes solcher Lampen zum Ziel.
Bei manchen Metalldampflampen bereitet es keine besonderen Schwierigkeiten, den Metalldampf bloss durch Innehalten einer entsprechenden Temperatur und Aufdrücken einer entsprechenden Spannung zum Leuchten zu bringen ; doch besitzen diese Lampen, insbesondere jene mit Alkalimetalldampf, eine Reihe schwerwiegender, in der Natur der Metalldämpfe selbst gelegene Nachteile, wie beispielsweise das Kondensieren der Dämpfe bei Abkühlung und die chemische Einwirkung der Dämpfe auf die Glasteile, welche Nachteile es als aussichtslos erscheinen lassen, durch Vervollkommnung der Metalldampflampen eine dauernd betriebsfähige und rationelle Lichtquelle für allgemeine Beleuchtungszwecke zu erhalten.
Ein Fortschritt in dieser Richtung ist nur von der Ausbildung der elektrischen Edelgaslampen zu erwarten, da die Edelgase die erwähnten ungünstigen Eigenschaften der Metalldämpfe nicht besitzen.
Bei den bisher bekanntgewordenen Edelgaslampen mit Glühelektroden befanden sich die Elektroden je an einem Ende eines langen, zylindrischen Glasrohres, und es bestand eine Feldverteilung, welche nicht imstande war, eine die Glühelektrode umhüllende Leuchterscheinung anzuregen ; ausserdem war aber auch der Abstand des Glaswandung von der Glühelektrode zu klein, als dass sich, selbst bei günstiger Feldverteilung, eine solche Leuchterscheinung in wirksamer Weise hätte entfalten können.
Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der durch Versuche gestützten Erkenntnis, dass man eine neuartige, die Glühelektrode oder Glühelektroden umhüllende, intensive Leuchterscheinung erhält, wenn man von der eben erwähnten Lampenform abgeht und jene Hindernisse beseitigt, die einer freien Entfaltung wirksamer Leuchterscheinungen im Gas und um eine Glühelektrode herum bisher im Wege standen. Erfindungsgemäss müssen hiezu zwei Bedingungen eingehalten werden : Die das Feld bestimmenden Elektroden müssen so angeordnet sein, dass bei der Betriebsspannung der Lampe eine zur allseitigen Leuchtanregung des Gases um die betreffende Glühelektrode herum ausreichende Feld-bzw. Stromdichteverteilung entsteht.
Die Wandung des Glaskolbens muss von der Glühelektrode genügend weit entfernt sein, damit sie der Entstehung und Entfaltung der Leuchterscheinung nicht hindernd im Wege stellt.
Selbstverständlich sind die übrigen Verhältnisse und Betriebsbedingungen (Gasdruck, Betriebs- spannung usw. ) in jedem Einzelfall und je nach der Natur der Gasfüllung so zu wählen, dass eine Anregung des Gases zum Leuchten überhaupt möglich ist.
Die neuartige Leuchterscheinung besteht aus einem an die Glühelektrode unmittelbar angrenzenden, intensiven Licht (Kernlicht oder Aureole) und einer schwächer leuchtenden Aussenzone. Das Kernlicht bildet nicht wie das negative Glimmlicht kalter Elektroden eine die Elektrode bedeckende dünne Lichthaut, sondern erstreckt sich auf einen Bezirk der Gasfüllung, der sich von der geringen Dicke einer Lichthaut grössenordnungsgemäss unterscheidet.
Die Leuchtkraft der Aussenzone nimmt mit zunehmender Entfernung von der Glühelektrode ab, so dass schliesslich, falls der Glaskolben genügend gross ist, eine Grenze der Leuchterscheinung erreicht wird, wo keine oder fast keine Leuchtwirkung mehr wahrnehmbar ist und der Gasraum jenseits dieser Grenze bis zur Kolbenwandung dunkel, d. h. nicht leuchtend, bleibt.
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besondere Ausgestaltung der Erfindung-, dass man durch Anpassung der Gestalt und Abmessungen des Glaskolbens an die natürliche äussere Begrenzung der Leuchterscheinung erreichen kann, dass kein oder fast kein Dunkelraum innerhalb des Kolbens übrigbleibt, ohne dass die volle Entfaltung der Leuchterscheinung (Kernlieht + Aussenzonenlicht) gehemmt wird.
Es entspricht dann der bei vorgegebener Elektrodenanordnung und vorgegebenen Betriebsbedingungen zum, Leuchten anregbare oder angeregte Gasbereich ungefähr dem Inhalt des Glaskolbens, so dass eine maximale Ausnutzung aller Möglichkeiten der Entladung hinsichtlich der Leuchtwirkung stattfindet.
Selbstverständlich kann diese günstigste Anpassung von Kolben und Leuchtbereich statt durch Veränderung der Kolbengrösse bei unveränderten sonstigen Verhältnissen auch durch Veränderung der Elektrodenanordnung oder irgendwelcher den Leuchtbereich beeinflussender Betriebsfaktoren bei unverändertem Kolbeninhalt erreicht werden.
Die erfindungsgemässen Lampen können sowohl'für Gleichstrom-als auch für Wechselstrombetrieb gebaut werden. Bei Gleichstrom wird man für gewöhnlich nur eine einzige Glühelektrode (als Kathode) verwenden, während man bei Wechselstrom beide Elektroden als Glühelektroden ausbilden wird. Die Figuren der Zeichnung zeigen beispielsweise Ausführungsformen solcher Lampen und veranschaulichen in schematischer Weise die verschiedenen Intensitätszonen der neuartigen Leuchterscheinung, wobei Fig. 1 und Fig. 2 Ansicht und Draufsicht einer Wechselstromlampe, Fig. 3 und Fig. 4 Ansicht und Draufsicht einer Gleichstromlampe sind.
Die Edelgaslampen der Figuren besitzen einen kugelförmigen oder kugelähnlichen Glaskolben e und symmetrische Anordnung der Elektroden (a, b in Fig. 1 und 2 ; c, d in Fig. 3 und 4), wobei die Elektroden in einer Mittelebene vom Mittelpunkt der Kugel gleich weit entfernt liegen. Die Elektronen emittierenden Glühelektroden (in Fig. 1 und 2 beide Elektroden, b, in Fig. 3 und 4 die Kathode c) sind Glühröhrchen, die von Heizdrähten durchsetzt sind, also sogenannte"innenbeheizte"Glühelektroden.
Wie aus den Figuren unmittelbar ersichtlich, entspricht der Aufbau der Lampe den erfindungsgemäss vorgeschriebenen Bedingungen : Die feldbestimmenden Elektroden sind so gestaltet und angeordnet, dass rund um jede Glühelektrode eine Feldverteilung entsteht, die zur Anregung einer die Glühelektrode umhüllenden Leuchterscheinung ausreicht. Der Lampenkolben ist von jeder Glühelektrode genügend weit entfernt, um das Entstehen und die freie Entfaltung der Leuchterscheinung nicht zu verhindern.
Der Charakter der neuartigen Leuchterscheinung ist in den Figuren durch gestrichelte Linien angedeutet. Um jede Glühelektrode herum bildet sich ein Bereich f intensiven Leuchtens, das Kernlicht, und diese Bereiche selbst sind von einer schwächer leuchtenden Aussenzone oder Schale umschlossen, deren Leuchtgrenze durch die gestrichelte Linie g angedeutet ist und beispielsweise einen ungefähr kugelförmigen Bezirk einschliesst, dessen Durchmesser in einem besonderen Fall das Dreifache des Elektrodenabstandes beträgt. Wird nun der Durchmesser des Kolbens so gewählt, dass die Kolbenwandung e ungefähr mit der Leuchtgrenze g zusammenfällt, so wird der ganze Gasraum zur Leuchtwirkung beitragen, und die Leuchterscheinung wird bei den vorgegebenen Betriebsbedingungen ihr grösstes Ausmass erreicht haben.
Wird der Durchmesser des Kolbens grösser als dieser optimale Wert gewählt, so verbleibt zwischen Kolbenwandung und äusserer Leuchtgrenze ein nichtleuchtender Gasraum im Innern des Kolbens.
Unterschreitet der Kolbendurchmesser den optimalen Wert, so leuchtet zwar der ganze Gasinhalt des Kolbens, das räumliche Ausmass der Leuchterscheinung sinkt aber unter den maximalen Wert, den es bei freier Ausbreitung hätte erreichen können. In dem obengenannten Beispiel ist also der optimale Wert des Kolbendurchmessers ungefähr das Dreifache des gegenseitigen Elektrodenabstandes. Der mögliche Elektrodenabstand hängt von der Beschaffenheit der Lampe ab ; er kann beispielsweise 50 mm betragen, und dann soll der kugelförmige Kolben nicht mehr, aber auch nicht weniger als ungefähr 150 mm betragen, wenn die Lampe trotz maximaler Ausbreitung der Leuchterscheinung voll leuchten soll.
- Es ist klar, dass die Kugelform des Kolbens nur ein Beispiel ist und durch andere Formen ersetzt werden kann, auch durch die zylindrische Form, wenn nur die Bauart den- erfindungsgemässen Bedingungen für die freie Entfaltung der Leuchterscheinung entspricht. Die Lichtverteilung wird selbstverständlich auch von der Gestalt der Lampe abhängen. Beim Entwurf der Lampe wird man vorteilhafterweise von der Annahme eines unter den gegebenen Verhältnissen möglichen Elektrodenabstandes ausgehen.
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