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Entladungslampe für Zwecke des Tonfilms, der Bildtelegraphie, des Fernsehen usw.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtquelle zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in Lichtschwingungen, vorzugsweise zur photographischen Registrierung von Tonschwingungen für
Bildübertragung und Fernsehzwecke unter Benutzung der an sieh für diese Zwecke bekannten Leucht- erscheinung an der Anode eines Gas-oder Dampfentladungsgefässes.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Entladungsweg in seinem positiven Teil durch eine enge Blende einzuengen, um die Lichtausbeute zu erhöhen. Dabei tritt, wie sich herausgestellt hat, an der Anode Mangel an ionisierbarem Gas auf, wenn die Blendenöffnung eine gewisse Fläche, z. B. 2 mm", unterschreitet. Anderseits steigt durch Verkleinerung der Blendenöffnung die Konzentration des Lichtes, mithin dessen Ausbeute. Dieser Gewinn wird durch die dabei auftretende Verarmung an ionisierbarem Gas wieder eingeschränkt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Anordnung von Mitteln, durch welche die Verarmung an ionisierbarem Gas vor dem wirksamen Teil der Anodenfläehe ver- mindert wird. Die vorgesehenen Mittel bewirken einen rascheren Zustrom des leuchtenden Gases zu der wirksamen Stelle der Anode.
Die Lampe nach der Erfindung zeichnet sich gegenüber den bekannten Lampen dadurch aus, dass sie einen erheblich geringeren Verbrauch besitzt, d. h. dass ihre Lichtausbeute wesentlich grösser als die der bekannten Lampen ist. Um beispielsweise die Helligkeit zu erlangen, die bei der Tonfilm-
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10-12 mA bei 60 Volt Spannung erforderlich. Um den dadurch erzielten Fortschritt gegenüber dem
Bekannten darzutun, mag es genügen, darauf hinzuweisen, dass bei den bekannten Lampen, die mit kathodischem Glimmlieht arbeiten, Spannungen bis zu 900 Volt zur Anwendung kommen, bei einer Emission von etwa 36 ml. Der Leistungsbedarf der Lampe nach der Erfindung beträgt also nur etwa 2% dieser bekannten Lampen. Diese ausserordentliche Verminderung des Leistungsbedarfes vereinfacht den Verstärker und verbilligt dessen Betrieb.
Darüber hinaus ist die Haltbarkeit der Lampe ausserordentlich gesteigert, was eine Erhöhung der Betriebssicherheit und der Gleichmässigkeit der Aufnahme zur Folge hat.
Um die Verarmung an ionisierbarem Gas zu vermindern, gibt es verschiedene Mittel, welche erfindungsgemäss einzeln oder auch zusammen angewendet werden können. Eines dieser Mittel besteht darin, dass dem leuchtenden Gas ein anderes Gas mit grösserer Beweglichkeit der positiven Ionen beigemischt wird. Diese Gase bringen bei Beimischungsverhältnissen von über 15% keine Steigerung des Gewinns mehr, weil sie selbst nur schwach oder nicht leuchtend sind.
Ein anderes Mittel ist konstruktiver Art ; es besteht darin, dass Zuströmungskanäle zur Erneuerung des Gases vor der wirksamen Anodenfläehe vorgesehen werden.
Durch Wahl des leuchtenden Gases kann man das ausgestrahlte Licht der Farbempfindlichkeit des zur Aufnahme benutzten Films anpassen. Bei Filmen, welche eine hohe Empfindlichkeit für blaues und violettes Licht besitzen, wird vorteilhaft eine Stiekstoffüllung angewendet. Bei Filmen mit erhöhter Gelb-und Rotempfindlichkeit kommt für die Füllung Neon in Betracht. Je nach dem Verwendungzweçk bzw. dem gewünschten Spektralbereich können auch andere Gase oder Gasgemische verwendet werden. Alle Gase mit hoher Leuchtintensität haben verhältnismässig geringe Beweglichkeit der positiven Ionen, wodurch die erwähnte Verarmungserseheinung hervorgerufen wird.
Durch Beimischung von
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Gas mit höherer Beweglichkeit der positiven Ionen tritt infolge Mitreissens eine Beschleunigung des Umlaufs des leuchtenden Gases von geringerer Beweglichkeit ein. Geeignete Gase mit merklich grösserer lonenbeweglichkeit sind beispielsweise Wasserstoff, dessen Beweglichkeit der positiven Ionen bei den in Frage kommenden Drucken etwa die sechsfache derjenigen von Stickstoff ist und Helium. Gase die in dem Entladungsgefäss durch den Entladungsvorgang zu Zersetzungserscheinungen Anlass geben, können nicht verwendet werden.
An Stelle der Beimengung von Gasen mit höherer Beweglichkeit der positiven Ionen oder zugleich damit können gemäss der weiteren Erfindung Zirkulationsöffnungen vorgesehen werden, durch welche eine Erneuerung des Gases an der wirksamen Anodenfläche erleichtert wird. Um das Zuströmen des Gases zu dieser Fläche zu erleichtern, schliessen die Schinne, welche die Anode umhüllen, diese von dem äusseren Gasraum nicht vollständig ab. Zu diesem Zweck können sie beispielsweise mit ent- sprechenden Durchbrechungen versehen sein.
Die für die Konzentration des Entladungsvorganges erforderliche Blende bedingt eine wesentliche
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Spannungen : desgleichen wird dadurch der Entladungsvorgang an der Anode bis zu den kleinsten Strömen herab stabil.
Die Entladungsstromstärke auf der Blende wird dabei zweckmässig durch einen hohen Widerstand begrenzt. Ausserdem sind, insbesondere bei Reihenschaltung des Leuchtrohres mit einem Verstärkerrohr, Schaltungen vorteilhaft, welche diese Hilfsentladung konstant lassen.
Die Blende wird zweckmässig entsprechend abgesehirmt, um die Hilfsentladung auf den wirksamen Teil der Blendenfläche einzuschränken. Den Schirm kann man mit einem Punkt der Kathode verbinden.
Die Steuerung des Anodenlichts, z. B. durch einen elektrischen Welleustrom, kann in bekannter Weise erfolgen, z. B. ausser durch die bereits erwähnte Reihenschaltung mit einem Verstärkerrohr,
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gitter vorgesehen sein, welches beispielsweise die Kathode umschliesst und den primären Elektronenstrom steuert.
Die Lampe gemäss der Erfindung wird durch Zeichnungen erläutert, welche wesentliche Teile von Ausführungsbeispielen der Erfindung wiedergeben.
In der Fig. 1 ist 1 ein Sockel aus Isolationsmaterial, welcher einen zylindrischen oder walzen-
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der der Fassung 1 entgegengesetzten Stirnseite der Anode 2.
Die Anode 2 ist umhüllt von einem metallischen Schirm 3, der massiv sein oder auch aus einem Metallgewebe bestehen kann. Diese Hülle') hat beispielsweise ebenfalls die Form eines Zylinders ; die vordere Stirnfläche 4 dieses Zylinders wird man massiv and vorteilhafterweise zwecks Reflexion des Lichts hod) glänzend herstellen. Der zylindrische Teil J kann zur Erleichterung des Gasdurchtritts nach der Anode mit Durchbrechungen 10 versehen oder gitterförmig gestaltet sein. Über die Anode 2 und die Blende ist eine weitere Hülle J aus leitendem oder nicht leitendem Material gestellt, welche
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durchtrittes mit Durchbrechungen JO versehen sein.
Gegenüber dieser Anordnung befindet sich die Glühkathode 6, die in der Figur als ringförmiger Glühdraht dargestellt ist. Zur Heizung der Glühkathode 6 dient eine Heizbatterie 7, die auch durch einen Heiztransformator ersetzt werden kann.
Wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, können die Schirmhüllen 5 und die Glühkathode 6 unmittelbar miteinander verbunden sein, so dass sie gleiches Potential besitzen. Es kann für besondere Zwecke zwischen diesen beiden Teilen der Lampe eine entsprechende Spannung vorgesehen werden.
Die Anode 2 und die Anodenblende 3, 4 sind im Ausführungsbeispiel mit demselben Pol der Anodenstromquelle verbunden, die Blende 3, 4. jedoch über einem hochohmigen Widerstand 8, damit der Blendenstrom dessen Liehtbildung wesentlich ungünstiger als die des Anodenstroms ist, auf ein Mindestmass beschränkt wird.
In die Hüllen 3 und 5 sind in der Zeichnung Unterbrechungen 10 eingezeichnet, durch welche das erstrebte schnellere nachströmen des Gases zu der vorderen Stirnfläche der Anode erzielt wird,
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mit Rücksicht auf die Spiegelung und die opt6ische Anordnung, wie aus der Zeichnung erkennbar, konisch. Für runde Blendenöffnungen liegt der kleinste Öffnungsdurchmesser vorteilhafterweise unter l M ; m, weil unterhalb dieser Grössenordnung eine erhebliehe Steigerung der Lichtausbeute eintritt.
Zu dem gleichen Zweck wird der Abstand zwischen der vorderen Stirnfläche der Anode 2 und dem Teil 4 der Hülle 3, 4 kleingehalten, um ein Ausweichen des Anodenlichts in den Spaltraum zwischen Anode und Blende zu unterdrücken. Hiebei kommen Abstände unter 0#15 mm in Betracht. Das Gleiche
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gilt für den Abstand zwischen dem Teil 4 der Blende und der Hülle 5 in dem Entladungsbereich. Neben- entladungen der Anode, z. B. durch die Zirkulationsöffnungen 10, müssen unter allen Umständen vermieden werden, da der an diesen Stellen übergehende Entladungsstrom für die Lichtausbeute der Lampe verloren ist. Aus diesem Grunde muss einerseits die Schirmhülle 5 genügend umfassend gestaltet sein.
Anderseits dürfen die Zirkulationsöffnungen in der Hülle 5 und der Blende 3 nicht zu gross sein.
Da die Zirkulationsöffnungen zur Förderung der Gaszirkulation einen gewissen Querschnitt haben müssen, empfiehlt es sich, die Öffnungen in den Teilen 3 und 5 räumlich gegeneinander zu ver- setzen. In diesem Falle können sie erheblich grösser sein, weil das Feld der Anode zur Kathode dadurch erheblich an diesen Stellen geschwächt wird.
Fig. 2 zeigt ein Schaltungsbeispiel mit einem Verstärkerrohr, bei welchem Spannung und Strom an der Blende konstant bleiben. Die Anode 9 des Leuchtrohres 10'ist mit dem Verstärkerrohr 11 in
Reihe geschaltet und mit den Polen 12 einer Gleichspannungsquelle verbunden. Durch die Wechsel- spannung 13 am Gitter 14 des Verstärkerrohres erfolgt die Steuerung der Lichtemission des Leucht- rohres 9. Die Blende 15 des Leuchtrohres ist über den Widerstand 16 mit der Spannungsquelle ver- bunden. Der Hilfsentladungsvorgang an der Blende bleibt infolgedessen konstant. Dadurch wird erreicht, dass die Anode des Leuchtrohres bei kleinsten Spannungen zündet und ihre Entladung bis zu den kleinsten Strömen stabil ist.
Für jede Lampe ergibt sich ein optimaler Füllungsdruck, der unter Berücksichtigung der in dem Betrieb eintretenden Temperaturschwankungen gewählt wird. Bestimmend für die Grösse des Füllungsdruckes sind die Konstruktion der Lampe und die Mischungsverhältnisse der Füllgase. Als günstig haben sich Drucke zwischen 0-6 und 6 mm Quecksilber erwiesen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Entladungslampe zur Umwandlung elektrischer Schwingungsvorgänge, z. B. zur Erzeugung von Lichtschwankungen für Zwecke des Tonfilms, der Bildtelegraphie, des Fernsehens usw., dadurch gekennzeichnet, dass der Entladungsweg in seinem positiven Teil durch eine enge Blende, welche zwischen Anode und Kathode liegt, eingeengt ist, die unmittelbar vor der Anode angebracht sein kann, und dass zur Verminderung der vor dem wirksamen Teil der Anodenfläche eintretenden Verarmung an ionisierbarem Gas Mittel vorgesehen sind, die einen rascheren Zustrom des leuchtenden Gases zur wirksamen Anodenfläche bewirken.