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Iloehdruekmetalldampflampe.
Ein'bekannter Übelstand der Metalldampflampen mit festen Elektroden ist, dass sich an ihrem
Glaskolben an den Stellen, die nahe zu den Elektroden liegen, eine Schwärzung zeigt. Mit Rücksicht auf diese Erscheinung war man bisher bestrebt, die Metalldampflampen so auszubilden, dass diejenigen
Teile des Ballons, die mit Rücksicht auf die Lichtausstrahlung in erster Linie in Betracht kommen, nach
Möglichkeit von dieser Schwärzung verschont bleiben sollen. Dies hat man entweder dadurch erreicht, dass die Elektroden in getrennten Kammern untergebracht worden sind oder aber man hat die Dimensionen der Entladungsröhre derart gewählt, dass die geschwärzten Stellen auf die ganze, mit Rücksicht auf die Strahlung in Betracht kommende Oberfläche bezogen, verhältnismässig klein sind.
Dies führt zu grossen Dimensionen, so dass die Herstellung insbesondere bei Metalldampflampen, in denen beim
Betrieb der Dampfdruck wesentlich höher ist als 1 Atm., aus Festigkeitsgründen mit Schwierigkeiten verbunden ist. Die an erster Stelle erwähnte Methode, u. zw. das Anordnen von Elektroden im Inneren von getrennten Kammern, hat hingegen die Zündspannung der Lampen erhöht, so dass zur Zündung bei normaler Netzspannung getrennte Zündvorrichtungen nötig sind, sogar die Anwendung dieser Lampen bei niedrigerer Betriebsspannung als 220 Volt unmöglich gemacht ist. Im allgemeinen muss man bei Lampen, bei denen die Entladung in einem verhältnismässig engen Raum, z.
B. in einem röhrenförmigen Ballon vor sieh geht, mit einer Erhöhung der Zündspannung weit über die Betriebsspannungen rechnen. Die Ursache hiefür ist in den elektrostatischen Ladungen zu suchen, die sich in der Nähe der Elektroden an den Wänden des Entladungsraumes anhäufen. Die Verwendung getrennter Zündvorrichtungen bewirkt eine Verteuerung der Betriebs-und Gestehungskosten.
Ein gemeinsamer Fehler der bisher erwähnten Lampen ist, dass sowohl das Unterbringen der Elektroden in getrennten Kammern als auch die grösseren Abmessungen die Kühlflächen der Lampe vergrössern, so dass der zum ökonomischen Betrieb und zur günstigen Färbung des Lichtes nötige hohe Dampfdruck erst bei grösseren Einheiten (etwa bei 50 Watt) zu erreichen ist.
Die Gegenstand der Erfindung bildende Hochdruckmetalldampflampe behebt alle diese Übelstände dadurch, dass die Anordnung der Elektroden und die des Entladungsraumes derart ist, dass einerseits trotz hohen Dampfdruckes die Verwendung von getrennten Zündvorrichtungen nicht nötig ist, da die Wandladungen die Zündung nicht behindern, anderseits die Oberfläche, bezogen auf den Rauminhalt, den Festigkeitsrücksichten in entsprechender Weise Rechnung trägt.
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass für Lampen kleinster Abmessung Elektroden, die gegen die Ballonwand bzw. gegenüber dem Glaskolben abgeschirmt sind, ein Mittel bieten, um die Schwärzung zu verhindern, u. zw. schon durch die Abschirmung der Elektroden gegenüber der Ballonwand bzw. gegenüber dem Glaskolben, wobei der hohe Dampfdruck aber mit ein Mittel ist, welches der Schwärzung entgegenwirkt. Für Lampen von einer Grösse, für welche eine abgeschirmte Elektrode schon einen verhältnismässig grossen Teil der Lampenwand abschirmt, wird daher durch die Verwendung wenigstens einer solchen Elektrode eine Wirkung erreicht, durch welche solehe kleine Hochdrucklampen praktisch mit Erfolg brauchbar gemacht werden können.
Eine Hochdrucklampe gemäss der Erfindung enthält mindestens eine aus zwei Teilen bestehende Elektrode, von welchen der eine Teil aktiviert ist oder mit aktivem Material- mit einem Material von kleiner Elektronenaustrittsarbeit-
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überzogen ist und vom andern, nicht aktivierten und von der Entladung direkt geheizten Teil der Elektrode lediglich durch Wärmeleitung oder Strahlung bzw. Wärmeleitung und Strahlung geheizt wird, wobei der aktivierte Teil der Elektrode in Richtung der Ballonwand auf einen verhältnismässig grossen Teil der Ballonwand abgeschirmt ist.
Die Anordnung ist gemäss der Erfindung so getroffen, dass der aktivierte Teil mindestens einer Elektrode in Richtung der Ballonwand durch einen zweckmässig metallischen Teil derart abgeschirmt ist, dass die Elektronen ungehindert in den Entladungsraum treten können, die die Schwärzung verursachenden Materialteilchen jedoch am Austritt verhindert werden. Zweckmässig ist eine Ausführungform der abgeschirmten Elektrode derart, dass sie als ein an einem Ende abgeschlossener zylinderiseher Hohlkörper aus Metall ausgebildet ist, in dessen Inneren sich das aktive Material befindet.
Die Wirkungsweise ist folgende : Die Entladungslampe wird durch Wechselstrom geheizt dies bedeutet, dass jede Elektrode in einem Augenblick Kathode und in einem andern Augenblick Anode sein muss ; die Rolle der Kathode spielt jeweils der aktivierte Teil der Elektrode. Nun muss dieser so stark erhitzt werden, dass die Temperatur für eine Elektronenemission hinreicht, aber ein die Schwärzung verursachendes Verdampfen des Elektrodenmaterials noch nicht eintreten darf. Zweckmässigerweise muss also die Anordnung der Elektroden derart sein, dass die Elektrode, die in einem gegebenen Augenblick die Rolle der Anode spielt, an jedem Teil von den Elektronen getroffen werden soll, der nicht mit dem aktivierenden, verhältnismässig flüchtigen Material überzogen ist.
Dies kann durch die aufeinander bezogene Anordnung der Elektroden oder aber durch ihre Konstruktion erreicht werden, u. zw. derart, dass die Elektroden mit ihrem nicht aktivierten Teil einander zugewendet sind und/oder dass der nicht aktivierte metallische Teil den aktivierten Teil mit einem gewissen Abstand umgibt, wobei der metallische Teil ermöglicht, dass die Elektronen zwar ungehindert in den Entladung : ; raum treten können, die die Schwärzung verursachenden Materialteilehen jedoch am Austritt verhindert werden.
Durch die Erfindung ist die Herstellung von Hochdruckmetalldampflampen ermöglicht, bei welchen die grösste Abmessung des Ballons sogar kleiner als 20 mm, die kleinste Abmessung aber grösser als der Abstand der Elektroden ist, u. zw. zweckmässig solche Lampen mit kugelförmigem oder annähernd kugelförmigem Entladungsraum bzw. einem Entladungsraum, der in beiden Dimensionen gleich oder ungefähr gleich ist.
Es ist zweckmässig, dass bei einer Lampe mit 10 Watt Leistung, deren Lichtausbeute einen Wert von 35 bis 40 Lumen-Watt erreicht, der vorzugsweise kugelförmige Entladungsraum einen inneren Durchmesser von 5 bis 6 mm und einen äusseren Durchmesser von 7 bis g men besitzt. Der Elektrodenabstand dieser Lampe für eine Netzspannung von 110 Volt beträgt etwa 2 mm. Eine solche Lampe kann z. B. mit Elektroden ausgebildet werden, die aus zwei Wolframstäben von etwa 0'5 mm Durchmesser bestehen, die mit Bariumoxyd überzogen sind, wobei die Elektroden mit einer Wolframwendel umgeben sind, deren innerer Durchmesser etwa 1 mm beträgt und der aus einem Draht von O'l Mm Durchmesser mit einer Ganghöhe von etwa 0'3 mm gewickelt wurde. Der Bariumüberzug kann durch Zersetzung einer kataphoretiseh aufgetragenen Bariumcarbonatschicht hergestellt werden.
Die Zündung der Lampe nach Beendigung des bei den Elektronenröhren üblichen Formierungsprozesses erfolgt schon bei einer Spannung von 110 Volt Wechselstrom ohne Hilfsvorrichtungen. Zur Begrenzung des Entladungsstromes muss eine entsprechende Drosselspule verwendet werden. Die Lampe ist zwecks Verminderung der thermischen Verluste in einem evakuierten durchsichtigen Ballon montiert.
Verschiedene Elektrodenausführungen der erfindungsgemässen Lampe sind in den Zeichnungen dargestellt.
In Fig. l ist 1 der Kolben aus schwersehmelzbarem Spezialglas.
Die beiden Stromzuführungen 2 und 2'sind in den Kolben eingeschmolzen und bestehen beispielsweise aus Molybdän. Die Elektroden 3 und 3'bestehen z. B. aus Wolframspiralen, welche auf die mit aktivem Material überzogenen Zylinder 4 und 4'od. dgl. gewickelt sind. Im Kolben befindet sich Edelgas von 25mm Quecksilbersäuledruck und ein Tropfen Quecksilber J.
Fig. 2 stellt eine Ausführungsform der Elektroden dar, bei welcher der aktive Teil in Richtung der Kolbenwand abgeschirmt ist, wodurch eine noch wirksamere Verhütung der Schwärzung erzielt werden kann. 2 bedeutet die Stromzuführung. Mit 6 ist ein die Abschirmung bewirkender, metallischer Hohlzylinder bezeichnet, welcher an einem Ende offen ist. Im Innern desselben befindet sich das aktive Material 7.
In Fig. 3 ist das Stäbchen 8 mit aktivem Material überzogen. 9 ist ein metallischer Hohlzylinder, welcher dem Zylinder 6 nach Fig. 2 entspricht.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher das Stäbchen 10 mit aktivem Material überzogen ist. Die Abschirmung erfolgt durch die Wolframspirale 11, welche an einer das Stäbchen 10 unmittelbar umgebenden Spirale 12 aufliegt.
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