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Lichtquelle mit einer Gasentladungsröhre
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtquelle mit einem Gefäss, in dem in einer Gasatmosphäre eine Hochdruckentladung erzeugt wird.
Lichtquellen der oben erwähnten Art, die meistens Quecksilber und ein Zündgas, z. B. ein Edelgas oder ein Gemisch aus Edelgasen, enthalten, haben eine Entladung, die beim Betrieb dadurch eingeschnürt ist, dass der Druck im Entladungsgefäss beim vorgeschriebenen Strom und der sich daraus ergebenden hohen Temperatur stark ansteigt.
Obwohl durch den hohen Druck das Spektrum der ausgesandten Strahlung sehr breit ist, ist die Farbwiedergabe einer solchen Lichtquelle nicht ideal. Insbesondere im roten Teil des Spektrums ist die Inten- sität der ausgesandten Strahlung meistens ziemlich gering. Es hat sich gezeigt, dass diese Farbwiedergabe dadurch verbessert werden kann, dass in das Entladungsgefäss nicht nur Quecksilber, sondern auch bestimmte Metalljodide aufgenommen werden, wenn dabei nur die Bedingungen, die die Art der Entladung bestimmen, d. h. die Stromstärke, die Abmessungen des Entladungsraumes, die Quecksilbermenge und die Mengen der Jodide, derart sind, dass die Entladung infolge des auftretenden hohen Druckes eingeschnürt ist.
Eine Lichtquelle nach der Erfindung hat ein geschlossenes Gefäss, in dem eine Hochdruckentladung erzeugt wird in einer Gasatmosphäre, die ein Edelgas, Quecksilber, Thallium, Indium, Natrium und Jod enthält und ist dadurch gekennzeichnet, dass a) die Thalliummenge l, 75-6,00 Gew. -0 ; 0 der Quecksilbermenge beträgt ; b) die Indiummenge 0,10-2, 50 Gew. -0/0 der Quecksilbermenge beträgt ; c) die Natriummenge grösser ist als die heim Betrieb der Lichtquelle verdampfende Menge ; d) die Jodmenge wenigstens äquivalent der Summe der Elemente Thallium, Indium und Natrium ist ; e) die Jodmenge kleiner ist als das Äquivalent der Summe der Elemente Quecksilber, Thallium, Indium und Natrium ;
f) die Temperatur des Entladungsgefässes beim Betrieb höher ist als 600 C.
Eine Lichtquelle nach der Erfindung hat eine besonders gute Farbwiedergabe durch Anwendung der Jodide der Elemente Thallium, Indium, Natrium zusammen mit dem Quecksilber, wenn wenigstens die unter a)-f) genannten Bedingungen erfüllt werden. Ausserdem ist die Ausbeute, d. h. die Anzahl der Lumen pro Watt, besonders hoch, sie kann unter Umständen mehr als 100 Lumen pro Watt betragen, was mit einer nur Quecksilber enthaltenden Lampe nicht erzielbar ist.
Wie unter der Bedingung a) erwähnt, darf die Thalliummenge nicht grösser als 6,00 Gel.-% der Quecksilbermenge sein, da sonst die Farbe des ausgesandten Lichtes zu grün wird ; die Thalliummenge darf jedoch nicht geringer als 1, 75 Gew. -0/0 sein, da sonst die Ausbeute der Lampe zu niedrig wird.
Die Indiummenge darf nicht mehr als 2,50 Gew. -% der Quecksilbermenge betragen, da sonst die Farbe des ausgesandten Lichtes zu violett wird ; bei weniger als 0,10 Gel.-% wird die Farbe zu grün.
Wenn weniger Natrium vorhanden ist, als gemäss der Bedingung c) erforderlich ist, wird die Farbe des ausgesandten Lichtes grünlich und die Ausbeute der Lampe nimmt ab.
Die Jodmenge muss die Bedingung d) erfüllen, um die genannten Elemente in Jodidform in die Ent-
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ladung zu bringen und um Schwärzung der Röhrenwand zu verhüten. Ist die Jodmenge jedoch grösser als unter der Bedingung e) erwähnt, so entsteht eine hohe Zündspannung.
Die Temperatur des Entladungsgefässes muss hoher als 6000 C sein, wie in der Bedinung f) erwähnt, weil sonst die Jodide der Metalle nicht genügend verdampfen.
Die beste Lichtausbeute und die beste Farbe wird erhalten, wenn die Thal1íummenge 3, 50-5, 50 Gel.-% und die Indiummenge 0, 50-1, 50 Gew.- der Quecksilbermenge beträgt.
Vorzugsweise wird die Quecksilbermenge derart gewählt, dass pro cm Bogenlänge 5-20 mg Quecksilber vorhanden ist, da dann bei der vorgeschriebenen elektrischen Belastung eine hohe Lichtausbeute und eine gute Farbe erhalten wird.
Es ist wichtig, den Wärmeverlust des Entladungsgefässes in einer Lichtquelle gemäss der Erfindung zu beschränken. Man will nämlich die Resonanzstrahlung der Elemente Thallium, Indium und Natrium erzeugen. Zu diesem Zweck ist eine niedrige Stromdichte in der Gasentladung erforderlich, aber zur Erzielung des hohen Druckes muss die Temperatur des Entladungsgefässes genügend hoch sein. Zu diesem Zweck kann man bei einer Lichtquelle gemäss der Erfindung das Gasentladungsgefäss in einem Aussenkolben anordnen. Der Raum zwischen dem Gasentladungsgef ss und dem Aussenkolben wird dann vorzugsweise entlüftet. Um das Vakuum zu verbessern und aufrechtzuerhalten, ist es erwünscht, in diesem Raum ein Getter. z. B. Barium, anzuordnen.
Eine weitere Herabsetzung des Wärmeverlustes kann auch dadurch erhalten werden, dass auf wenigstens einer Seite des Aussenkolbens eine ultrarotreflektierende Schicht angeordnet wird. Diese Schicht muss sich dann vorzugsweise über wenigstens die Hälfte der Oberfläche des Aussenkolbens erstrecken. Die ultrarotreflektierende Schicht besteht vorzugsweise aus leitendem Zinnoxyd, da dieses bei einer Dicke, bei welcher wenig Absorption der sichtbaren Strahlung auftritt, eine hohe Reflexion für die Ultrarotstrahlung hat. Eine solche Schicht hat dann einen Widerstand von 10 bis 100 Ohm pro Quadrat.
Die Erfindung wird an Hand einer Anzahl von Beispielen näher erläutert.
In der Zeichnung ist eine Lichtquelle gemäss der Erfindung mit einem Quarzglasentladungsgefäss 1 dargestellt. In diesem Entladungsgefäss befinden sich die Elektroden 2 und 3, die mit den Stromzuführungsdrähten4 und 5 verbunden sind. Das Entladungsgefäss ist in einem entlüfteten Glaskolben 6 angeordnet ; das Vakuum im Kolben 6 wird durch das Getter 7 verbessert und aufrechterhalten. Die Innenseite des Kolbens 6 ist mit einer dünnen aus leitendem Zinnoxyd bestehenden Schicht 8 mit einem Widerstand zwischen 30 und 60 Ohm pro Quadrat bedeckt.
An einer Lichtquelle gemäss der Erfindung sind Messungen bei verschiedenen Füllungen des Entladungsgefässes durchgeführt worden. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle angeführt.
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Tabelle
EMI3.1
<tb>
<tb> Hg <SEP> HgJ2 <SEP> T1J <SEP> In <SEP> NaJ <SEP> J2 <SEP> Lm/W <SEP> Farbe <SEP> des
<tb> in <SEP> mg <SEP> in <SEP> mg <SEP> in <SEP> mg <SEP> in <SEP> mg <SEP> in <SEP> mg <SEP> in <SEP> mg <SEP> Lichtes
<tb> 1 <SEP> 50 <SEP> - <SEP> 4,1 <SEP> 1,1 <SEP> 5 <SEP> 8,5 <SEP> 85,6 <SEP> rosa-weiss
<tb> 2 <SEP> 80-5, <SEP> 0 <SEP> 0,8 <SEP> 30 <SEP> 8,3 <SEP> 108,0 <SEP> weiss
<tb> 3 <SEP> 80-5, <SEP> 8 <SEP> 0,8 <SEP> 10 <SEP> 8,2 <SEP> 102,7 <SEP> weiss
<tb> 4 <SEP> 80-6, <SEP> 2 <SEP> 0,9 <SEP> 38 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 100,0 <SEP> weiss
<tb> 5 <SEP> 80-5, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 34 <SEP> 4,4 <SEP> 104,
6 <SEP> weiss
<tb> 6 <SEP> 74 <SEP> 13,5 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 27-84, <SEP> 8 <SEP> violett-weiss
<tb> 7 <SEP> 74 <SEP> 13,4 <SEP> 5,7 <SEP> 0,1 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 102, <SEP> 5 <SEP> grün-weiss
<tb> 8 <SEP> 74 <SEP> 13,6 <SEP> 5,7 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 30-105, <SEP> 0 <SEP> weiss
<tb> 9 <SEP> 64 <SEP> 13,8 <SEP> 5,8 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 13 <SEP> - <SEP> 102, <SEP> 4 <SEP> weiss
<tb> 10 <SEP> 84 <SEP> 14,5 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> 1,5 <SEP> 14 <SEP> - <SEP> 100,0 <SEP> grün-weiss
<tb> 11 <SEP> 74 <SEP> 13,3 <SEP> 5,8 <SEP> 1. <SEP> 2 <SEP> 23 <SEP> - <SEP> 102, <SEP> 8 <SEP> weiss
<tb> 12 <SEP> 84 <SEP> 13,6 <SEP> 5,4 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 24-98, <SEP> 8 <SEP> weiss
<tb>
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Die in der Tabelle erwähnten Elemente oder Verbindungen sind als solche in die Entladungsröhre gebracht.
Wie aus der Tabelle hervorgeht, ist ein Teil des Jods immer gebunden an Thallium und Na- trium eingebracht. Bei den Versuchen 6-12 ist ein Teil des Jods gebunden an Quecksilber eingebracht.
Bei den Versuchen 1-5 ist zusätzliches Jod als Element in die Röhre gebracht. In allen Fällen erfüllt die ; Gesamtjodmenge die oben erwähnten Bedingungen d) und e).
Die Belastung der Lampe betrug bei allen Versuchen etwa 600 W.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lichtquelle mit einem geschlossenen Gefäss, in dem in einer Gasatmosphäre, die ein Edelgas,
Quecksilber, Thallium, Indium, Natrium und Jod enthält, eine Hochdruckentladung erzeugt wird, da- durch gekennzeichnet, dass a) die Thalliummenge 1, 75-6,00 Gew.-" der Quecksilbermenge beträgt ; b) die Indiummenge 0,10-2, 50 Gew.-% der Quecksilbermenge beträgt ; c) die Natrium m enge grösser ist als die beim Betrieb der Lichtquelle verdampfende Menge ; d) die Jodmenge mindestens äquivalent der Summe der Elemente Thallium, Indium und Natrium ist ; e) die Jodmenge kleiner ist als das Äquivalent der Summe der Elemente Quecksilber, Thallium, In- dium und Natrium ; f) die Temperatur des Entladungsgefässes beim Betrieb höher als 6000 C ist.
2. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Thalliummenge 3, 50-5, 50 Ge\v. -0/0 der Quecksilbermenge beträgt ; b) die Indiummenge 0, 50-1,50 Gew. -010 der Quecksilbermenge beträgt.