AT95479B

AT95479B - Elektrische Glühlampe.

Info

Publication number: AT95479B
Authority: AT
Inventors: Franz Dr Skaupy
Original assignee: Franz Dr Skaupy
Priority date: 1920-12-04
Filing date: 1921-10-31
Publication date: 1923-12-27

Description

Elektrische Glühlampe.

Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Glühlampe, in welcher durchsichtige, möglichst trübunafreie, vorzugsweise im Spektralgebiet der auszusendenden Strahlen gefärbte Körper zum Leuchten gebracht werden. Da sie selbst meistens nicht genügend stromleitend sind, werden sie mit einem metallischen Leiter, welcher als Träger der Stromleitung dient und die Stromwärme auf den durchsichtigen Hauptteil des Leuchtkörpers überträgt, gut wärmeleitend verbunden. Diese Verbindung erfolgt zweckmässig in der Weise, dass der metallische Leiter in Form eines dünnen schmalen Belages auf den durch-
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Leiter röhrenförmig ausgebildet ist, auch auf seiner inneren Oberfläche.

Da metallische Leiter eine ver- hältnismässig unökonomische Strahlung besitzen, welche sieh über alle Teile des Spektrums erstreckt. u. zw. auch über die unerwünschten Teile desselben, muss seine strahlende Oberfläche so klein als möglich gehalten werden, damit seine Strahlung neben der des durchsichtigen, gefärbten Teiles des Leuchtkörpers möglichst wenig in das Gewicht fällt und er im wesentlichen nur der Stromleitung und der Wärme- übertragung dient, also die Hauptmenge der Strahlung vom durchsichtigen Teile ausgeht. Damit er allen Teilen des letzteren möglichst gleichmässig Wärme zuführen kann, soll er von keinem Teil des durchsichtigen Leuchtkörpers allzu weit abstehen.

Dies wird am besten dadurch erreicht, dass der metallische Leiter in Gestalt einer schmalen Schraubenlinie auf dem durchsichtigen Teil aufgebracht ist, deren Achse zweckmässig mit der des Hauptkörpers übereinstimmt.

Es ist nun zwar an sich bekannt, nichtmetallische, undurchsichtige Körper, die im kalten Zustande elektrisch wenig oder gar nicht leitend sind, mit einem metallischen Leiter von möglichst geringer, strahlender Oberfläche zur Übertragung der Stromwärme in gut wärmeleitende Verbindung zu bringen. Bei diesen Lampen liegt nun aber ebenso wie bei solchen Lampen, bei denen undurchsichtige, metallische oder undurchsichtige, nichtmetallische, z. B. oxydische Leuchtkörper verwendet werden, die Hauptstrahlung bei den gebräuchlichen Temperaturen zum grössten Teile in dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums, wodurch der grösste Teil der aufgeweiteten Energie zur Erzeugung von Strahlen unerwünschter Wellenlänge verbraucht wird.

Lampen nach der Erfindung zeigen eine reine oder fast reine Selektivstrahlung, welche um so ökonomischer ist, je weniger die verwendete Leuchtsubstanz im unerwünschten Teile des Spektrums absorbiert und infolgedessen auch emittiert und je geringer die strahlende Oberfläche des metallischen, die Stromwärme zuführenden Leiters ist. Im Prinzip wäre es also möglich, eine fast absolut ökonomische Lampe zu schaffen, welche fast die gesamte aufgewendete elektrische Energie in Strahlung gewünschter Wellenlänge, d. h. (von speziellen Fällen abgesehen, in welchen unsichtbares, z. B. ultraviolettes Licht erzeugt werden soll) in sichtbares Licht umsetzt.

Die in der Natur vorhandenen oder chemisch herstellbaren durchsichtigen Körper kommen dem erstrebten Ideal nur mehr oder weniger nahe, da sie einerseits auch im unerwünschten Spektralgebiet emittieren, anderseits Trübungen, Einschlüsse u. dgl. enthalten, welche eine, wenn auch schwache, der schwarzen Strahlung spektralähnliche Strahlung aussenden. Nichtsdestoweniger lassen sich Substanzen finden, welche von diesem Übelstand genügend frei sind und eine befriedigende Lichtausbeute geben. besonders dann, wenn diese Substanzen durch Zusatz geringer Mengen anders gefärbter Substanzen eine geeignete Färbung erhalten.

Die färbenden Substanzen müssen, um die Durchsichtigkeit nicht zu vernichten, in fester Lösung oder isomorpher Mischung oder in hochdispersem kolloidalem Zustand in der durchsichtigen Grundsubstanz, vorzugsweise in deren Oberfläche, vorhanden-oder auf deren Oberfläche aufgebracht sein.

Zum Unterschied von den bisherigen Inkandeszenzlampen ist es für eine ökonomische Lichtwirkung beim Gegenstand der Erfindung nicht unbedingt nötig, besonders hohe Temperaturen des Leuchtkörpers anzuwenden, da die Ökonomie der Lichterzeugung hier nicht auf der mit steigender Temperatur stattfindenden Verschiebung des Energiemaximums der Strahlung nach dem violetten Ende des Spektrums beruht. Daher lassen sich Leuchtkörper für Lampen nach der Erfindung auch aus Substanzen herstellen. welche keinen besonders hohen Grad von Temperaturbeständigkeit besitzen.

Um Strukturänderungen des Leuchtkörpers durch die hohe Temperatur, welche die Durchsichtigkeit vermindern und so die Leuchtwirkung verändern würden, wie sie bei glasigen oder kleinkristallischen Substanzen leicht auftreten, zu vermeiden, kann man nach der Erfindung den durchsichtigen Teil des Leuchtkörpers aus einem einzigen Kristall oder aus wenigen Kristallen oder Kristallstücken herstellen, ähnlich wie dies in der Glühlampentsohnik beim Wolframkristallfaden geschieht. Man wählt trübungsfreie, möglichst vom Tyndallphänomssn freie durchsichtige, gegebenenfalls durch Zusätze gefärbte Kristalle, bringt sie auf mechanischem Wege, nötigenfalls auch durch Schmelzen, in die gewünschte Form.

Zu ihrer Herstellung kann man sich mit Vorteil ähnlicher Methoden bedienen, wie sie für die Herstellung künstlicher Edelsteine, z. B. künstlichen Rubins, in Gebrauch sind. Man kann auch Pulver zu Stäbchen pressen, sie durch Erhitzen, welches zweckmässig im Vakuum erfolgt, auf genügend hohe Temperatur zur völligen Sinterung bringen, welche mit dem Auftreten der Durchsichtigkeit endet. Das Erhitzen geschieht entweder durch eine äussere Wärmequelle, z. B. im elektrischen Ofen, oder aber durch elektrische Erhitzung des Stäbchens selbst, welches entweder durch Anwärmen oder durch wälmeleitende Verbindung mit einem metallischen Leiter leitend gemacht wird. Dieser metallische Leiter kann derselbe sein wie der, welcher in der fertigen Lampe zur Übertragung der Stromwärme dient.

Wenn man das Stäbchen selbst leitend macht, kann man Substanzen beifügen, welche dessen Leitfähigkeit erhöhen und bei hoher Temperatur wieder verdampfen ; man verwendet dann zum Erhitzen zweckmässig höher frequenten Wechselstrom, insbesondere von einer Frequenz, die den Frequenzen der drahtlosen Telegraphie der Grössenordnung nach nahekommt, um elektrolytische Erscheinungen auszusehalten. Der resultierende durchsichtige Körper muss aus naheliegenden Gründen von elektrolytischer Leitung
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Zur Herstellung des undurchsichtigen Leuchtkörpers können die folgenden, in undurchsichtiger Form bereits mannigfach für Leuchtkörper vorgeschlagenen und verwendeten Substanzen dienen, nämlich : temperaturbeständige Oxyde, Nitride, Karbide, Sulfide, Fluoride, insbesondere Substanzen wie Thoriumoxyd, Seandiumoxyd, Magnesiumoxyd u. dgl., ferner die entsprechenden Nitride, auch Borstickstoff ; als färbende Substanzen kommen in Betracht beispielsweise feuerbeständige Oxyde, wie Ceriumdioxyd. insbesondereaber Substanzen, welche in dicker Schicht metallisch glänzend, in dünner Schicht aber durchsichtig und gefärbt sind, wie die Nitride des Titans oder Zirkons, manche niedrige Oxyde, z. B. die des Titans, aber auch verschiedene Metalle selbst.

Die metallischen Leiter, welche die Übertragung der Stromwärme auf die durchsichtige Substanz vermitteln, bestehen aus Metallen oder metallisch leitenden Verbindungen von hohem Schmelzpunkt, wie Wolfram, Osmium, Tantal, Graphit, Titanstickstoff. Die aus ihnen gebildeten, z. B. schraubenlinienförmigen Beläge kann man in der Weise herstellen, dass man eine kolloidale Lösung des Leiters in Form eines schmalen Streifens auf die durchsichtige Substanz aufträgt und dann zwecks Sinterung den ganzen Körper in geeigneter Atmosphäre erhitzt ; statt der kolloidalen Lösung des Leiters kann man auch die Lösung einer leicht reduzierbaren Verbindung des betreffenden Stoffes verwenden, z. B. kolloidale Wolframsäure und den Belag nachträglich durch Erhitzen in reduzierender Atmosphäre in Metall verwandeln.

Auch durch kathodische Zerstäubung, wie nach allen den Methoden, welche für die Herstellung dünner Metallschichten bekannt sind, lassen sich solche Beläge aufbringen.

Die Fig. 1 zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgegenstandes : ein durchsichtiges
Stäbchen 1 aus Thoriumoxyd ist mit einem schraubenlinienförmigen Belag 2 aus Wolfram oder Osmium versehen, dessen Enden mit den StromzufÜhrungen 3 und 4 des Stäbchens leitend verbunden sind. In den Zwischenräumen 5 zwischen den Schraubenwindungen ist das Stäbchen mit einem dünnen durchsichtigen Belag von Titanstickstoff bedeckt. Die Enden 6 des Leuchtkörpers sind zweckmässig verdickt, damit die Zuführungsdrähte nicht auf die gleiche Temperatur gelangen wie die wirksamen Teile des Lsuchtkörpers, weil sie sonst zu viel Energie abstrahlen.

Im übrigen können für die Verbindung der Zuführungsdrähte mit dem Leuchtkörper, beispielsweise dem metallischen Belag desselben, alle die Methoden in Anwendung kommen, die aus der Fabrikation der Nernstlampen bekannt sind.

Wenn die durchsichtige Grundsubstanz des Leuchtkörpers, welche den metallischen Leiter trägt. nicht genügend gefärbt ist oder gefärbt werden kann, können auch durchsichtige gefärbte Substanzen von makr01kopischen Dimensionen in dieselbe eingebettet oder derselben angelagert werden. In derselben Grundsubstanz können bei einer und derselben Lampe mehrere verschieden gefärbte Substanzen eingebettet sein, welche dann je nach ihrer Farbe ein verschiedenes Licht ausstrahlen. wodurch sich eigenartige Wirkungen erzielen lassen.

Je nach den chemischen Eigenschaften des verwendeten Leuchtkörpers kann derselbe in der freien Luft odr-wie dies für undurchsichtige, metallische oder undurchsichtige, nichtmetallische Leuchtkörper üblich ist-in abgeschmolzenen, evakuierten oder mit geeigneten Gasen gefüllten Gefässen zur Lichtaustrahlung gebracht werden. Als Gasfüllung wird man schlecht leitende Gase, wie Argon, oder auch Gase, welche durch ihren Partialdruck der Dissoziation der Substanz des Leuchtkörpers entgegenwirken, z. B. Stickstoff, wenn der Leuchtkörper Nitride enthält, verwenden.

Der die Stromwärme übertragende Leiter kann natürlich auch ein Draht sein, wenn er durch Einschmelzen in die durchsichtige Substanz oder durch Anpressen oder Einpressen in gut wärmeleitende Verbindung mit derselben gebracht wird.

Da die Leuchtkörper nach der Erfindung pro Flächeneinheit meist eine weit geringere Energie ausstrahlen als die bekannten Leuchtkörper von Inkandeszenzlampen, können sie in ihren Dimensionen, insbesondere in Breite und Dicke, beträchtlich grösser gehalten werden, als die bisher bekannten Leuchtkörper. Da überdies die Stromleitung nicht durch den durchsichtigen Hauptteil des Leiters, sondern durch den metallischen Leiter erfolgt, kann der erstere-wie schon für undurchsichtige Leuchtkörper vorgeschlagen-die verschiedensten Formen annehmen, leuchtende Scheiben, Kugeln, bildlich Darstellungen und Schriftzeichen aller Art können auf diese Weise verwirklicht werden, deren einzelne Teile überdies in verschiedenen Farben leuchtend gemacht werden können.

In allen Fällen strahlt die Lampe ein mildes, blendungsfreies Licht aus und nähert sich in dieser Hinsicht der sogenannten Glimmlampe.

Fig. 2 zeigt eine Lampe, bei welcher der Leuchtkörper als linsenförmige Scheibe 7 ausgebildet ist, während der stromzuführende Belag wiederum in Windungen um die Scheibe herumgelegt ist.

In Fig. 3 ist eine Lampe dargestellt, deren Glühkörper mit parallelen ; axialen, leitenden Streifen 8 belegt ist. Zwischen den Streifen kann sich eine Potentialdifferenz nicht ausbilden, so dass kein Querstrom durch die Leuchtsubstanz geht.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Glühlampe mit einem im kalten Zustande elektrisch wenig oder gar nicht leitenden Leuchtkörper, der mit einem metallischen Leiter von möglichst geringer strahlender Oberfläche zur Übertragung der Stromwärme in gut wärmeleitender Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptteil des Leuchtkörpers aus einer oder mehreren durchsichtigen, möglichst trübungsfreien, vorzugsweise nur im Spektralgebiet der auszusendenden Strahlung gefärbten Substanzen besteht.

Claims

2. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durchsichtige Hauptteil des Leuchtkörpers zwecks Erzeugung oder Änderung seiner Färbung andere Substanzen in fester Lösung oder isomorpher Mischung oder in hochdispersem kolloidalem Zustand enthält. EMI3.1 aus einem einzigen oder wenigen Kristallen oder Kristallstücken besteht.

4. Glühlampe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der durchsichtige Hauptteil des Leuchtkörpers aus zwei oder mehreren, vorzugsweise verschieden gefärbten oder zum Teil gefärbten, zum Teil ungefärbten, miteinander in gut wärmeleitender Verbindung stehenden durchsichtigen Substanzen von zweckmässig makroskopischer Dimension besteht.

5, Glühlampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der durchsichtige Hauptteil des Leuchtkörpers die färbenden Substanzen an der Oberfläche, vorzugsweise in Gestalt eines dünnen Belages, enthält.

6. Glühlampe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durchsichtige Hauptteil des Leuchtkörpers der Hauptsache nach aus hochschmelzenden Oxyden, Nitriden, Sulfiden, Fluoriden u. dgl., von Metallen oder Metalloiden, wie z. B. Thoriumoxyd, Thoriumnitrid, Seandiumoxyd, Bornitrid und ähnlichen besteht.

7. Glühlampe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Färbung des durchsichtigen Hauptteiles des Leuchtkörpers temperaturbeständige Oxyde, Nitride u. dgl. verwendet werden, vorzugsweise aber Substanzen, welche in dickeren Schichten metallischen Glanz besitzen, in dünneren Schichten aber durchsichtig und gefärbt sind, wie die Stickstoffverbindungen des Titans, Zirkons oder gewisse andere Metalloxyde, oder endlich einzelne Metalle selbst.

8. Glühlampe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der die Stromwärme übertragende metallische Leiter in Form eines eingebetteten Drahtes oder dünnen Belages auf den durchsichtigen Teil des Leuchtkörpers, u. zw. entweder auf dessen Aussen-oder Innenfläche aufgebracht ist, vorzugsweise in der Gestalt einer Schraubenlinie.

9. Glühlampe nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsstelle zwischen der metallischen Zuleitung und dem Leuchtkörper bzw. dessen metallisch leitenden Teil durch Verdickung auf wesentlich niedrigerer Temperatur gehalten wird, als der wirksame Teil des Leuchtkörpers, um Strahlungsverluste durch die unökonomisch strahlenden Zuführungsdrähte zu vermeiden.

10. Glühlampe nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper die Gestalt beliebiger Figuren, wie Scheiben, Kugeln, Schriftzeichen usw. besitzt. <Desc/Clms Page number 4> 11. Glühlampe nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampenglocke mit schlecht leitendem Gas, z. B. Argon, gefüllt ist. EMI4.1 dass man dem Glühkörper durch mechanische Bearbeitung oder Schmelzen von Kristallen die gewünschte Form gibt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kristalle nach den zur Herstellung künstlicher Edelsteine, z. B. künstlicher Rubinen, bekannten Methoden herstellt.

15. Verfahren zur Herstellung einer Glühlampe nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die zur Erzeugung der Glühkörper benutzten Stoffe als Pulver zu Körpern bestimmter Form presst und letztere in der Hitze, zweckmässig im Vakuum, sintert, bis sie durchsichtig sind.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass man die zu sinternden Körper anwärmt, bis sie leitend werden und elektrisch erhitzt. EMI4.2 er nicht genügend leitend ist, Substanzen zusetzt, die seine Leitfähigkeit erhöhen, aber bei hoher Temperatur verdampfen.

18. Verfahren nach Anspruch 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhitzung hoher frequenter Wechselstrom benutzt wird, insbesondere von einer Frequenz ähnlich der bei der drahtlosen Telegraphie angewandten.

19. Verfahren zur Herstellung einer Glühlampe nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man den leitenden zweckmässig schraubenförmigen Belag in kolloidaler Lösung aufbringt und dann in geeigneter Atmosphäre sintert.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass man statt einer kolloidalen Lösung des Leiters die Lösung einer leicht reduzierbaren Verbindung des Leiters, z. B. kolloidale Wolframsäure aufträgt und den Belag reduziert. EMI4.3