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Elektrische Leuchte.
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Leuchten der erfindungsgemässen Art sind verhältnismässig einfach und billig herzustellen, da sie zum Unterschied von den bekannten zusammengesetzten Leuchten nur eine Entladungsröhre enthalten. Hiefür wird zweckmässig eine Quecksilberdampfröhre mit im Betrieb hohem Quecksilber- dampfdruck (höher als 2 Atm. ) benutzt. Diese Röhren können in sehr kleinen Abmessungen hergestellt werden, so dass auch die Abmessungen des Kolbens klein bleiben.
Die auf dem Markt erhältlichen Entladungsröhren werden mit besonderen Vorschaltimpedanzen benutzt, so dass sie nicht ohne weiteres in einer Anlage für gewöhnliche Glühlampen verwendet werden können. Bei der erfindungsgemässen Leuchte befindet sich der als Vorschaltwiderstand benützte Glühdraht innerhalb der Leuchte selbst. Da die Glühelektroden der Entladungsröhre nicht durch einen besonderen Glühstrom, sondern durch die Entladung geheizt werden, hat die Röhre und demzufolge die Reihenschaltung von Röhre und Glühdraht nur zwei Stromzuführungen. Der Kolben kann somit mit einem für Glühlampen üblichen Schrauben-oder Bajonettsockel versehen werden. Die Leuchte kann eine Glühlampe ersetzen, ohne dass die Schaltung der Anlage geändert zu werden braucht.
Der lumineszierende Kolben als Lichtquelle macht die Leuchte praktisch nicht komplizierter, da der lumineszierende Stoff sieh in oder auf dem Kolben befindet, welcher gleichzeitig zum Schutz der Entladungsröhre dient und die Wand des Raumes bildet, in dem der Glühdraht glüht. Dieser Raum kann evakuiert oder mit einer Gasfüllung versehen sein, die indifferent gegenüber dem Glühdraht und auch gegenüber dem lumineszierenden Material sein muss. Überdies braucht der lumineszierende Stoff
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keine gesonderte Zufuhr elektrischer Energie, da er durch die kürzeren von der Entladungsröhre ausgesandte Strahlen angeregt wird.
Die von dem Glühdraht ausgesandten infraroten Strahlen können den Wirkungsgrad des lumineszierenden Stoffes günstig beeinflussen, indem sie das Zurückfallen der angeregten Zentren des lumineszierenden Stoffes in den normalen Zustand beschleunigen.
Da bei Entladungsröhren die Brennspannung bekanntlich nach der Zündung erheblich ansteigt, entsteht die Gefahr, dass der Glühdraht während der Anheizperiode der Entladungsröhre überlastet wird. Es werden daher zweckmässig gleich im Kolben selbst Mittel vorgesehen, um dieser Überlastung des Glühdrahtes vorzubeugen. Man kann z. B. in Reihe mit dem beim normalen Betrieb benutzten Glühdraht einen Widerstand schalten, der in Reihe mit der Entladungsröhre und dem Glühdraht liegt, jedoch, nachdem die Brennspannul1g der Entladungsröhre bis zu einem gewissen Wert gestiegen ist, kurzgeschlossen wird.
Dieser Kurzschluss kann vorteilhafterweise mittels eines Bimetall-
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möglich, in Reihe mit dem Glühdraht einen Widerstand zu schalten, der in kaltem Zustand einen grösseren Widerstand hat als bei der Betriebstemperatur. Eine solche Ausführung hat den Vorteil, dass kein Schalter innerhalb der Leuchte nötig ist.
Die emndungsgemäi. ie Leuchte enthält drei Lichtquellen, weil es durch geeignete Kombination von drei Lichtquellen verschiedener Farbe möglich ist, Licht eines jeden Farbeindruckes zu erhalten.
Intensität und Farbe der drei Komponenten-Entladungsröhre, Glühdraht und lumineszierender Stoff-werden vorzugsweise derart gewählt, dass der Farbpunkt des summierten Lichtes im Weissfelde des Farbendreieckes gelegen ist. Bekanntlich entspricht jede Lichtfarbe einem bestimmten Punkt im Farbendreieck. Fig. 1 der Zeichnung stellt dieses Farbendreieck gemäss dem vom L C. I.-1931 (Inter- national eommission in Illumination) festgesetzten System dar. In der Mitte dieses Dreieckes liegt der Punkt, der das weisse Licht angibt. In der Nähe dieses Punktes liegen Punkte, die Farbeindrücken entsprechen, welche nur wenig vom Weiss abweichen.
In Fig. 1 sind durch die gestrichelte Ellipse A Punkte umrahmt, die Liehtfarben darstellen, welche mit nicht allzu grosser Ungenauigkeit als weiss bezeichnet werden können. Das von der gestrichelten Ellipse umgebene Feld wird hier Weissfeld genannt. Die Stelle dieser Ellipse im Farbendreieck wird hier wie folgt definiert. Die Enden der langen Achse der Ellipse liegen auf der Kurve B, welche die Farben des vom schwarzen Körper bei verschiedenen Temperaturen ausgestrahlten Lichtes darstellt. Die Punkte C und D (das sind die Enden der langen Achse) entsprechen der Strahlung des schwarzen Körpers bei zirka 36000 bzw. 77000 C. Die Enden der kurzen Achse der Ellipse werden durch den Sättigungsgrad der durch diese Punkte dargestellten Liehtfarbe gekennzeichnet. Der Sättigungsgrad der Punkte E und G beträgt 0.20 bzw. minus 0. 25.
Wählt man die drei Komponenten der erfindungsgemässen Leuchte derart, dass die Farbpunkte dieser Komponenten so im Farbendreieck liegen, dass das durch diese Punkte gebildete Dreieck das Weissfeld umrahmt, so kann man durch geeignete Wahl der Intensität des von jeder Lichtquelle ausgesandten Lichtes den Farbpunkt des kombinierten Lichtes auf jede gewünschte Stelle des Weissfeldes legen. Es ist jedoch nicht notwendig, dass das durch die Farbpunkte der drei Komponenten gebildete Dreieck das ganze Weissfe1d umrahmt.
Auch wenn nur ein Teil des 1Veissfeldes umrahmt wird, können bereits viele Farbtonungen, welche"weiss"wirken, erreicht werden.
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vom vorzugsweise aus Wolfram bestehenden Glühdraht ausgestrahlten Lichtes ist von der Temperatur des Drahtes abhängig, die durch Dimensionierung des Drahtes eingestellt werden kann. Der Farbpunkt des von dem lumineszierenden Kolben ausgesandten Lichtes wird von der Art des lumineszierenden Stoffes bedingt.
Die Fig. 2 der Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Leuchte gemäss der Erfindung dar.
Die Entladungsröhre 1 besteht aus einem Quarzrölhrellen mit innerem bzw. äusserem Durchmesser von 4 bzw. 7 ? Km. In dieser Entladungsröhre befinden sich zwei Elektroden 2 und 3, die von der Entladung erhitzt werden und mit einem die Elektronenemission fördernden Stoff, etwa Erdalkalioxyd od. dgl., bedeckt sind. Der gegenseitige Abstand dieser Elektroden ist 8 mm. Die Entladungsröhre enthält eine Menge Argon, das z. B. bei Zimmertemperatur einen Druck von 30 mm aufweist.
Überdies befindet sich in der Röhre eine Menge Quecksilber, das beim Betrieb so stark verdampft, dass ein sehr hoher Queeksilberdampfdruek, etwa 15 Atm., entwickelt wird.
Die Entladungsröhre 1 ist von einem vollkommen geschlossenen, aus gewöhnlichem Glas bestehenden Kolben 4 umgeben, der die Form eines üblichen Glülilampenkolbens hat. Die Röhre ist mittels des Stützdrahtes , der zu gleicher Zeit die Stromzuführung zu der Elektrode 2 bildet, auf dem Füsschen 6 befestigt. Der Kolben ist mit einem Sehraubsoekel 7 versehen und ist z. B. mit Stickstoff gefüllt, der bei Zimmertemperatur einen Druck von etwa 500 mm hat.
Innerhalb des Kolbens 4 befindet sieh der Wolframdraht 8, der kreisförmig gebogen ist, von den Stiitzdrähten 9 getragen wird und mit der Entladungsröhre 1 in Reihe geschaltet ist, so dass er von dem Entladungsstrom durchflossen wird und zu gleicher Zeit als Vorschaltwiderstand dient. In Reihe mit der Entladungsröhre und dem Strahlungskörper 8 ist noch ein Widerstand 10 geschaltet, der bei
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Zimmertemperatur einen wesentlich höheren Widerstand aufweist als bei der Betriebstemperatur. Hiedurch wird vermieden, dass der Entladungsstrom kurz nach dem Einschalten, d. h. in der Anleiz- periode eine zu grosse Starke annimmt. Der Widerstand 10 besteht z.
B. aus einem Stab aus einem gesinterten, keramisches Material und Silizium enthaltenden Gemisch. Bei der Herstellung dieses Widerstandes kann man z. B. von Ferro-Silizium mit einem hohen Siliziumgehalt (etwa ausgehen und dieses in Pulverform bringen, wonach es mit Aluminiumsilikat und Tragant, beide in Pulverform, unter Zusatz von Wasser zu einer homogenen Masse vermischt wird. Aus dieser Masse werden dann Stäbchen gepresst, wobei gleichzeitig an den Enden der Stäbchen Graphitblöckchen eingepresst werden können, welche als Kontaktteile des Widerstandes benutzt werden können. Die Stäbchen werden getrocknet und in einer reduzierenden Gasatmosphäre derart erhitzt, dass das Material sintert.
Durch Wahl der Verhältnisse der vermischten Bestandteile und auch durch Wahl der Temperatur, bei der gesintert wird, kann man das Verhältnis der Widerstandswerte bei Zimmertemperatur und Betriebstemperatur regeln.
Parallel zu dem Widerstand 10 ist ein aus Wolfram bestehender Widerstand 11 geschaltet, der bei Stromdurchgang den Widerstand 10 aufheizt. Bei der Inbetriebnahme fliesst zuerst nahezu der ganze Strom durch den Draht 11 ; die in diesem Draht entwickelte Wärme bringt dann den Widerstand 10 auf eine höhere Temperatur, wodurch der elektrische Widerstand abnimmt.
Die Innenseite des Kolbens 4 ist mit einer lumineszierenden Schicht 12 überzogen. Diese Schicht wird von den von der Entladungsröhre 1 ausgesandten Strahlen angeregt und sendet sichtbares Licht aus. Sie besteht aus einer Mischung von durch Silber aktiviertem Zinksulfid und von durch Kupfer aktiviertem Zinkkadmiumsulfid. Das Mischungsverhältnis ist derart gewählt, dass das von diesem lumineszierenden Gemisch ausgesandte Licht einen Farbpunkt hat, der in i < ig. l mit R bezeichnet ist.
Die Leuchte wird an ein Wechselstromnetz von 220 Volt und 50 Hertz angeschlossen. Der durch die Röhre 1 fliessende Strom beträgt nach Ablauf der Anheizzeit 0.5 Amp. Die Energieaufnahme der
Entladungsröhre beträgt dann 40 Watt, wobei der Quecksilberdampfdruck dann etwa 15 Atm. be- trägt. Das von dieser Quecksi1berdampfröhre ausgesandte Licht entspricht ungefähr dem Farbpunkt K in Fig. 1.
Länge und Durchmesser des Glühdrahtes 8 sind mit Rücksicht auf im Betriebe an ihm liegende
Spannung so bemessen, dass er beim Betrieb eine Temperatur von zirka 25000 C erreicht und dann 770 Int. Lumen in sichtbarem Bereich ausstrahlt. Der Farbpunkt dieses Lichtes ist in Fig. 1 mit L bezeichnet.
Der Farbpunkt des summierten Lichtes der Quecksilberdampfröhre, des Glühdrahtes und der fluoreszierenden Schicht ist in Fig. 1 mit M angegeben. Wie ersichtlich, stellt dieser Punkt ein praktisch weisses Licht dar.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Elektrische Leuchte, gekennzeichnet durch die Kombination einer mit durch die Entladung aufgeheizten Glühelektroden versehenen Entladungsröhre. eines mit dieser Röhre in Reihe geschalteten und die Vorschaltimpedanz dieser Röhre bildenden Glühdrahtes und eines die Röhre und den Glühdraht einschliessenden lumineszierenden Kolbens, der die Wand des Raumes bildet, in dem der Glühdraht glüht.