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Einrichtung zur Verbesserung des roten Lichtes bei der Neonbeleuchtung.
Das von den Neonröhren gelieferte Licht enthält immer zu viele rote Strahlen, um in vielen Fällen ohne weiteres zu Beleuchtungszwecken Verwendung finden zu können. Es ist daher vorteilhaft, dasselbe mit Hilfe des von mit Quecksilberdampf erfüllten Röhren gelieferten Lichtes, welches im Gegenteil zu wenig rote, dafür aber zu viele grüne und violette Strahlen enthält, zu verbessern. Nun werden aber die gewöhnlichen Quecksilberdampfröhren nur durch Gleichstrom betätigt, während die Neonröhren hochgespannten Wechselstrom brauchen.
Man hat jedoch festgestellt, dass, wenn man einige Tropfen Quecksilber in die Neonröhre eingeführt hat, beim Betrieb mit Wechselstrom die infolge des Stromdurchganges entwickelte Wärme sehr bald das Quecksilber zum Verdampfen bringt, das dann bald die ganze Röhre mit dessen eigentümlichem Licht erfüllt, wobei die Neonstrahlen ganz verschwinden. Die Strahlen der so hergestellten, korrigierenden Röhren ergänzen auf diese Weise die roten Strahlen der Neonröhren und ergeben als Resultat ein wesentlich verbessertes Licht. Nach der Erfindung werden nun eine gewöhnliche Neonröhre und eine mit Quecksilberdampf korrigierte Röhre zu einer Leuchtkörpergruppe vereinigt.
Um aber eine möglichst bedeutende Verbesserung zu ergeben, müssen die roten und die blauen Strahlen in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Man hat gefunden, dass, wenn das gewöhnliche Neonrohr mit rotem Licht und das mit Quecksilberdampf korrigierte Rohr mit blauem Licht gleichen Durchmesser haben und von demselben Strom durchflossen werden, das blaue Rohr etwa doppelt so lang als das rote sein muss, um eine gute Verbesserung zu ergeben.
Eine günstige Anordnung für eine Leuchtkörpergruppe nach der Erfindung wird daher (nach Fig. I) darin bestehen, ein gerades Neonrohr A innerhalb der Schenkel B, C eines U-förmig gebogenen, mit Quecksilber korrigierten Neonrohres anzuordnen und beide Röhren von demselben Strom durchströmen zu lassen, oder allgemein eine Länge des Neonrohres von zwei etwa gleich langen Blaulichtröhren gleichen Durchmessers einrahmen zu lassen, z. B. wie in Fig. 2 ein rotes Oval A innerhalb und zwischen zwei blauen Ovalen B und C, und hintereinander geschaltet.
Diese Anordnung weist aber den Nachteil auf, dass drei nebeneinander liegende Längen von Leuchtkörpern vorhanden sind, was die Anlage verteuert, und zudem das erzielte Licht nicht tadellos ist, indem es ziemlich ausgesprochen einen malvenfarbigen oder rosenfarbigen Ton annimmt. Es wäre zu wünschen, dass ein rotes Rohr durch ein einziges blaues Rohr gleicher Form korrigiert werden könnte, wobei das eine blaue Rohr soviel Licht geben müsste, als die zwei in der Anordnung nach Fig. i und 2 verwendeten Röhren. Diese Lösung ist einfach, wenn das rote und das blaue Rohr getrennt mit passendem Strom gespeist werden ; denn dann kann man den Durchmesser des zur Verbesserung dienenden blauen Rohres entsprechend wählen und ebenso den dafür nötigen Strom.
Die dazu erforderliche Einrichtung ist aber nicht so einfach, als wenn die nötige Hochspannung mittels Transformators oder Ruhmkorffspule erzeugt wird und beide Röhren, wie bei der Anordnung nach Fig. i und 2, hintereinandergeschaltet sind und von dem gleichen Strome durchflossen werden müssen.
Eine Lösung der Aufgabe wird nun auf Grund nachfolgender Erwägungen möglich sein.
Sehr vollständige Versuchsreihen haben erwiesen, dass bei gleicher Stromstärke das Pontialgefälle in Neonröhren oder Neonröhren mit Quecksilber umgekehrt proportional dem
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ihr Durchmesser ist. Andere Messreihen (Comptes rendus, 9. März 1914) haben gezeigt, dass das von solchen Röhren gelieferte Licht ziemlich genau abhängig ist von der aufgebrauchten Energie. Lässt man daher zwei Röhren von ungleichem Durchmesser vom gleichen Strom durchfliessen, so wird das engere Rohr mehr Licht liefern, weil es infolge des dafür nötigen Mehraufwandes an Spannung mehr Energie verbraucht. Und in der Tat liefert ein Rohr vom Durchmesser 1 etwa doppelt so viel Licht als ein Rohr vom Durchmesser 2, bei demselben Strom.
So ist man also imstande, die doppelte Rohrlänge mit blauem Licht, von welcher oben die Rede war, durch eine einzige Länge B (Fig. 3 und 4) eines engeren Rohres zu ersetzen, dasselbe so nahe als möglich anzuordnen und hintereinander mit dem zu verbessernden Rohr A mit rotem Licht zu schalten.
Die Vorzüge dieser Anordnung sind mannigfach. Vor allem bietet sie das einfachste Mittel, das mittels Röhren erhaltene Licht zu verbessern. Das Mittel ist um so vorteilhafter, als die engere Röhre viel billiger ist und zufolge des geringeren konstanten Verlustes f1n den
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Elektroden der Wirkungsgrad höher ist. Auch ist diese Anordnung aus Sicherheitsgründen vorzuziehen, weil die beiden hintereinandergeschalteten Röhren an einem Ende miteinander verbunden bleiben und nur am anderen Ende an die Hochspannung angelegt werden, so dass man das Verlegen der Hochspannung ersparen kann. Andrerseits hat die Erfahrung gezeigt, dass das von diesen Röhren für blaues Licht bei grosser Stromdichte gelieferte Licht weniger fahl ist und das Rot des Neons viel wirksamer neutralisiert.
Endlich ist es einleuchtend, dass diese Anordnung für die feinere Nuancierung des Lichtes Vorteil bietet. Es genügt, den Durchmesser des das rote Licht korrigierenden blauen Rohres etwas grösser zu wählen, um den Anteil an blauen Lichtstrahlen herabzusetzen und ein mehr ins Rosa spielendes Licht zu erhalten, bzw. ein engeres Rohr zu wählen, um den Anteil an blauen Lichtstrahlen zu erhöhen.
Alle diese Vorteile sind Folgen der erfindungsgemässen Anordnung, welche somit darin besteht, ein Neonrohr mit einem mit Neon und Quecksilber gefüllten Rohr nahezu gleicher Länge, aber so viel kleineren Durchmessers in Reihe zu verbinden, als die zur Verbesserung nötige Lichtmenge es erfordert. Beispielsweise kann man Beleuchtungsgruppen bilden durch Vereinigung zweier gerader, nebeneinander hinlaufender gleich langer Röhren von 6 In Länge, die immer noch leicht transportabel sind. Von diesen Röhren, welche auch die Form von konzentrisch verlaufenden Kreisen oder Ovalen annehmen können, hat das eine mit Neon gefüllte 20 mm und das andere mit Neon und Quecksilber gefüllte 10 mm Innendurchmesser.
Bei Verwendung dieser Rohrgruppen empfiehlt sich folgende Anordnung : Für den gewöhnlichen Gebrauch sind die beiden Röhren einer Gruppe hintereinander an die Sekundäre eines Transformators angelegt, wobei im Niederspannungsstromkreis mit Vorteil eine Drosselspule eingeschaltet wird. Beim Anzünden leuchten die Röhren auf und nur nach und nach erscheint und entwickelt sich das blaue Licht ; die Leuchtstärke des Rohres mit Neon und Quecksilber ist, wenn das Rohr blaues Licht gibt, viel schwächer als anfänglich, als es noch rotes Licht gab. Also hat man beim Anzünden ein sehr starkes rotes Licht, das desto schwächer leuchtet, je blauer es wird, also den unangenehmen Eindruck eines erlöschenden Lichtes erweckt.
Ausserdem erheischt das Rohr, solange es als blosses Neonrohr anzusehen ist, eine viel grössere Spannung, als nachdem bereits Quecksilberdämpfe sich entwickelt haben.
Daher muss man einen Transformator von ziemlich hoher Spannung anwenden, um das sofortige Anzünden zu ermöglichen und selbst in dieser Anfangsperiode stabilen Betrieb zu
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verursacht dann einen sehr ungünstigen Belastungsfaktor, etwa von 0'5.
Um diesem bei der Gruppierung von Neonröhren und Röhren mit Neon und Quecksilber sich darbietenden Übelstand abzuhelfen, wird erfindungsgemäss folgende Anordnung getroffen : Man verwendet nur einen für den Normalbetrieb gerade ausreichenden Transformator und schliesst das rote Rohr solange kurz, bis das andere Rohr blau geworden ist, indem man aus der fortschreitenden Änderung der Stromstärke oder der Klemmenspannung Nutzen zieht und die Zeitdauer dieses Kurzschlusses auf ein richtiges Mass beschränkt. Zudem kann während des Kurzschlusses ein ohmischer Widerstand oder ein induktiver Widerstand. hinter das blaue Rohr geschaltet werden, um überstarken Strom zu vermeiden. Man erhält auf diese Weise genügend hohe Spannung, um das blaue Rohr zu zünden, ohne die schädliche anfängliche Überschreitung des roten Lichtes.
Nach einigen Sekunden, sobald der Quecksilberdampf auftritt, wird der Kurzschluss selbsttätig aufgehoben ; das Rohr mit rotem Licht entzündet sich seinerseits leicht, weil jetzt die Spannung genügt, infolge der vom blauen Rohr benötigten geringeren Spannung. Diese Anordnung ist übrigens auch anwendbar für Gruppierungen von drei Röhren gleichen Durchmessers, welche vom gleichen Strom durchflossen werden, wie dies oben erwähnt worden ist.
Eine Einrichtung, um den plötzlichen und selbsttätigen Kurzschluss des roten Rohres beim Anzünden zu bewirken, zeigt Fig.. 5. Wird der im Niederspannungsstromkreis des Transformators gelegene Schalter geschlossen, so fliesst von der Hochspannungsseite Strom für kurze Zeit durch das rote Rohr A, das blaue Rohr B, den Elektromagneten E und die Spule C. Der Anker F des Elektromagneten E wird angezogen und der Quecksilbertauchkontakt G schliesst Rohr A kurz. Die Spule C erwärmt sich und dehnt den Kern H aus, so dass dieser nach einer für das Blauwerden des Rohres B ermittelten Zeit die elektrische Verbindung mit Kontakt 1 herstellt, wodurch E kurzgeschlossen wird. Der Tauchkontakt G verlässt alsdann das Quecksilber unter dem Einfluss der Feder R und Rohr A tritt in Aktion.
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