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Entladungslampe.
Wenn man einen evakuierten Hohlraum, der ein verdünntes Gas oder einen verdäninten Dampf enthält, in ein Hoehfrequenzfeld bringt, so zeigt es sich, dass oberhalb gewisser Spannungswerte im Innern des Gases eine leuchtende Entladung auftritt. Die zur Aufrechterhaltung der Hochfrequenzgasentladung erforderliche Spannung ist innerhalb eines gewissen Frequenzbereiches um so niedriger, je höher die
Frequenz gewählt wird. Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, dass insbesondere in dem Bereich von 106-1011 Hz ein sehr bedeutender Abfall der Brennspannung eintritt-Bei Frequenzen über 108 tritt ein weiterer Abfall nicht mehr in diesem Masse in Erscheinung, aber die Brennapannung ist an sieh schon sehr niedrig.
Man kann nun eine derartige Gasentladung mit grossem Vorteil als Lichtquelle benutzen. Die Hochfrequenzgasentladung stellt eine gleichmässige ununterbrochene Strahlung dar, welche nicht nur von grosser Intensität, sondern auch frei von den Schwankungen ist, die beispielsweise der Wechsel- strom bei der Erhitzung punktförmiger Lichtquellen hervorruft.
Ein ganz besonderer Vorteil liegt darin, dass man die Lichtquelle, sofern man auf die weiter unten besprochene Regulierung verzichtet, aus einer einfachen Glasröhre herstellen kann, welche evakuiert ist und in die keinerlei Elektroden eingeführt werden müssen. Das Hoehfrequenzfeld kann durch eine
Spule oder durch Elektroden hergestellt werden, welche ausserhalb des Gefässes liegen. Dadurch wird die Herstellung eines derartigen Leuchtkörpers ausserordentlich vereinfacht, weil man keinerlei Fremd- körper in das Glasgefatss einzuführen hat. Es ist mitunter zweckmässig, innerhalb des Gebietes zu arbeiten, in welchem bei Steigerung der Frequenz ein beträchtlicher Spannungsabfall eintritt.
Anderseits kann es auch erwünscht sein, die Frequenz so zu wählen, dass von vornherein eine sehr niedrige Brennspannung in Frage kommt, die im wesentlichen auch bei einer Steigerung der Frequenz sich nicht ändert.
Die Intensität der Strahlung kann in einfacher Weise reguliert werden. Wenn man in das Vakuum- gefäss, welches unter der Einwirkung der Hochfrequenz steht, zwei Elektroden einführt, die als Träger einer Hilfsspannung verwendet werden, so kann man auf diese Weise dem Hochfrequenzfeld Elektronen entziehen. Beispielsweise wird an die beiden Elektroden der Plus-bzw. Minuspol einer Gleichspannung angelegt. Es zeigt sich, dass die Brennspannung zur Aufrechterhaltung der Hochfrequenzentladung um so höher gewählt werden muss, je mehr Elektronen durch die Hilfsentladung dem Hochfrequenzfeld entzogen werden. Bei gleichbleibender Brennspannung wird die Liehtintensität der Hochfrequenzgl8- entladung aber um so geringer, je mehr Elektronen durch die Hilfsentladung abgeführt werden.
Diese Erscheinungen beruhen wahrscheinlich darauf, dass die angelegte Hochfrequenz die im Gas- raum vorhandenen Elektronen in Pendelung versetzt. Die Elektronen erreichen auf diese Weise immer höhere Werte an kinetischer Energie, bis sie in die Lage kommen, ihrerseits beim Zusammenstoss mit
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werden. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die Lichtintensität der Hochfrequenzentladung mit Hilfe der Gleiehstromhilfsentladung zu steuern.
Da die Steuerung der Lichtintensität auf dem angegebenen Wege ein reiner Elektronenvorgang ist, erfolgt die Steuerung praktisch trägheitslos. Die Modulation der Lichtintensität folgt daher in engstem Anschluss der Variation der Hilfsspannung.
Ebenso wie es weiter oben beschrieben worden ist, kann man auch bei Anwendung der Steuerung mindestens eine der beiden Hoehfrequenzelektroden ausserhalb des Gasentladungsgefässes anordnen, indem bei den in Frage kommenden Hochfrequenzen die Ankopplung der Elektroden an die Gasentladung im Innern des Vakuumgefässes entweder kapazitiv oder induktiv geschehen kann. Beispielsweise lässt sich die Einrichtung so treffen, dass die Gasentladung zwischen zwei an Atmosphäre befindlichen Platten eines Kondensators oder innerhalb des Feldraumes einer Hochfrequenzspule stattfindet.
Als Medium, in welchem die Gasentladung vor sich gehen soll, kommt eine verdünnte Gas-oder Dampfatmosphäre in Betracht, insbesondere ein Metalldampf, beispielsweise Quecksilberdampf oder ein Edelgas oder ein Gemisch von Edelgasen untereinander oder mit Metalldämpfen.
Bisher wurde angenommen, dass die Steuerelektroden, welche zur Zuführung der Hilfsspannung dienen, von denjenigen Elektroden, die zur Zuführung der Hochfrequenz bestimmt sind, getrennt angeordnet werden. Es ist aber sehr wohl möglich, mindestens eine der Hochfrequenzelektroden als Elektrode zur Zuführung der Steuerspannung zu benutzen. Man kann auch beide Hoehfrequenzelektroden, sofern sie innerhalb des Gasentladungsgefässes eingebaut sind, als Steuerspannungselektroden benutzen.
Dazu ist lediglich erforderlich, die Zuführung der Hochfrequenz einerseits und der Modulationsfrequenz anderseits in den äusseren Stromkreis derart zu gestalten, dass die Hochfrequenz nicht im Stande ist, sich über den Sendekreis der Modulationsfrequenz und umgekehrt die Modulationsfrequenz nicht über den Sendekreis der Hochfrequenz auszudehnen. Beispielsweise kann man in den Sendekreis der Modulationsfrequenz Drosselspulen legen, welche die Frequenz abriegeln, in den Sendekreis der Hochfrequenz aber Kapazitäten, welche der Modulationsfrequenz den Durchgang versperren.
Die Ausführung der Erfindung ist in den Fig. 1-7 näher erläutert, wobei gleichzeitig die Steuerung mit in Betracht gezogen wurde. Selbstverständlich kann die Steuerung auch wegbleiben.
In Fig. l ist mit 1 die Hülle des Vakuumgeiässes bezeichnet, x sind die beiden Elektroden zur Zuführung der Hochfrequenz. 3 ist die Hochfrequenzquelle und 4 sind die beiden Elektroden zur Zuführung der Steuerspannung, welche von der Steuerspannungsquelle 5 gespeist werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel befinden sich also die Hochfrequenzelektroden im Innern des Vakuumgefässes, und getrennt von ihnen sind zwei besondere Steuerspannungselektroden vorgesehen.
In Fig. 2 ist abermals mit 1 die Wandung des Vakuumgefässes bezeichnet, 2 sind die Elektroden zur Zuführung der Hochfrequenz, die von der Hochfrequenzquelle 3 gespeist werden. An Stelle der beiden Hilfselektroden ist bloss eine Steuerspannungselektrode 4 vorgesehen, zu welcher die beiden Hochfrequenzelektroden die Gegenelektrode darstellen. Die Steuerspannungsquelle 5 ist im vorliegenden Fall mit dem Sternpunkt einer Drosselspule 6 verbunden, die parallel zur Hocbfrequenzquelle 3 liegt. Die Induktivität der Drosselspule wird derart gewählt, dass die Hochfrequenz nicht im wesentlichen Betrag über sie fliessen kann, also gezwungen ist, zwischen den beiden Elektroden 2 die Gasentladung zu betätigen.
Die von 5 gelieferte Niederfrequenz ist aber sehr wohl im Stande, die Induktivität der Drosselspule 6 zu passieren und die Gasentladung in dem Sinn zu beeinflussen, dass beispielsweise an die positive Elektrode 4 in erhöhtem Mass Elektronen aus dem Gasraum wandern und dadurch die Elektronendichte und infolge davon die emittierte Lichtintensität der Gasentladung herabzusetzen.
In Fig. 3 stellt abermals 1 die Wandung des Vakuumgefässes und 2 die beiden Hochfrequenzelektroden dar, die im vorliegenden Fall gleichzeitig die Modulationsspannung aufnehmen. Die Hoch-
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quelle J aber über Drosselspule 6 mit den beiden Elektroden 2. Die Hochfrequenz passiert die Kapazitäten 7 ohne wesentliche Spannungsabfälle, wird aber durch die Drosselspule 6 gehindert, den Weg über die Steuerspannungsquelle J zu nehmen. Umgekehrt ist die Steuerspannungsquelle 5 in der Lage, über die Drosselspule 6 Energie zu liefern, vermag aber nicht die Kapazitäten 7 zu überqueren.
Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Elektroden 2 sowohl zur Aufrechterhaltung der Hochfrequenz, als auch zur Zufuhr der der Hochfrequenzentladung überlagerten Hilfsentladung zur Modulationder Liehtintensität zu verwenden.
In den Fig. 4 und 5 sind Fälle dargestellt, bei welchen die Hochfrequenzelektroden ausserhalb des Vakuumgefä, sses 1 sich befinden, u. zw. sind in Fig. 4 die Platten eines Kondensators, die sich an Atmosphäre befinden, mit 8 bezeichnet. Sie führen kapazitiv, d. h. vermöge des elektrischen Feldes, die Hochfrequenzenergie durch das Glas hindurch der Gasentladung zu. Die übrigen Daten der Schaltung entsprechen den früheren Ausführungsbeispielen und erklären sich von selbst. In Fig. 5 ist an Stelle des Kondensators 8 eine Hochfrequenzspule 9 vorgesehen, in deren Feldraum die Entladungsröhre eingeschoben ist.
Sowohl die Elektroden zur Zuführung der Hochfrequenz, als auch zur Zuführung der Modulationsfrequenz können auf die verschiedenste Weise ausgebildet sein. Eine besonders einfache und zweckmässige
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Anordnung zeigt Fig. 6. In ihr sind zwei Elektroden, nämlich ein Zylinder 10 und eine in der Zylinderaehse sich befindende drahtförmige Elektrode 11, dargestellt. Beide Elektroden 10 und 11 können etwa nach Fig. 3 sowohl zur Zuführung der Hochfrequenz, als auch zur Zuführung der Modulationsfrequenz dienen und in ein entsprechendes Glasgefäss eingeschlossen sein. Durch die Hochfrequenz wird in dem Ringraum zwischen 10 und 11 eine helleuchtende Gasentladung erzeugt, die in axialer Richtung als eine Lichtquelle von kleiner Fläehenausdehnung, aber höher Flächenhelligkeit erscheint.
Man kann Lichtelemente, die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellt werden, zu grösseren Flächen vereinigen, indem man sie zellenartig aneinanderschaltet. In Fig. 7 ist eine derartige Anordnung dargestellt, die von besonderem Interesse für die Zwecke des Fernsehen ist. Eine grosse Zahl von Blechstreifen 12 ist derartig ineinandergeschoben, dass eine schachbrettförmige Anordnung von Zellen entsteht.
In der Achse jeder Zelle befindet sich ähnlich der Anordnung in Fig. 6 eine weitere Elektrode 11. Legt man nun zwischen die unter sieh leitend verbundenen Blechstreifen 12 und die Stäbe 11 Hochfrequenz, so erhält man ein über die ganze Fläche gleichmässig leuchtendes Quadrat. Wird nun, ähnlich wie in Fig. 3 dargestellt, jeder Zelle eine individuelle Emissionsspannung zwischen 11 und der Zellenwand 12 zugeteilt, so ist es offenbar möglich, durch geeignete Wahl der Modulationsspannung jeder Zelle eine besondere Lichtintensität zu geben und damit eine Reflexion von zeitlich veränderlichen Bildern zu erzeugen, wie dies für die Zwecke der Bildübertragung und des Fernsehens erwünscht ist.
Weitere An- wendungsmöglichkeiten sowohl für einfache, wie für zusammengesetzte Lichtquellen bilden Licht- telegraphie und Lichttelephonie mit hohen Trägerfrequenzen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Als Lichtquelle, vorzugsweise von grosser Intensität, dienende Entladungslampe, bei der ein evakuierter Hohlraum, der von einer lichtdurchlässigen Substanz umschlossen ist und eine geringe Menge von Gasen oder Dämpfen enthält, einem Hochfrequenzfeld von so hoher Spannung ausgesetzt wird, dass eine leuchtende Gasentladung entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsintensität der Lichtquelle durch einen Hilfsstromkreis gesteuert wird.