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Elektrische Lampe mit beim Betriebe entwickelter dletalldampffüllung,
Die Erfindung betrifft eine elektrische Lampe mit beim Betriebe entwickelter Metalldampffüllung und besteht im wesentlichen darin, dass der Dampfdruck des in der Lampengloeke beim Betriebe ent- wickelten Metalldampfes, zweckmässig Alkalimetalldampfes, durch entsprechende Einstellung der Temperatur innerhalb einer Wertgrenze gehalten wird, bei welcher zwischen stromgespeisten Elektroden durch Ionisierung des Dampfes (untere Grenze des Dampfdruckes) eine Dampfentladung mit stabiler
Charakteristik eintritt, so dass es nicht zur Bildung eines Lichtbogens kommt (obere Grenze des Dampf- druckes).
Wird beispielsweise ein in der Glocke entwickelter AlkaIimetalMampf, zweckmässig Natrium- dampf, durch Innehaltung einer Temperatur von 200 bis 300 C auf einem Druck von weniger als etwa
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der üblichen Netzspannungen, also von 110 bis 220 Volt, und bei Stromstärken von etwa 100 Milliampere und darüber, den die Glocke ausfüllenden, entwickelten Alkalimetalldampf unter Vermeidung einer Bogenentladung zum hellen Leuchten zu bringen. Durch die Entladung wird eine Zerstörung der Kathoden nicht hervorgerufen, dagegen eine hohe Leuchtwirkung bei gegenüber den bisher bekannten elektrischen
Dampflampen verbesserter Liehtausbeute erzielt, da ein grosser Teil der Energie im sichtbaren Teil des Spektrums ausgestrahlt wird.
Die Entladung im Alkalimetalldampf kann zwischen einer an der Licht- ausstrahlung teilnehmenden Glühkathode und einer dieser gegenüber angeordneten Anode oder auch im Nebenschluss zu einem einfachen unter Strom gesetzten, ebenfalls ausser dem Alkalimetalldampf mitleuchtenden Glühkörper vor sich gehen.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in den Fig. 1-3 in verschiedenen beispielsweisen
Ausführungsformen dargestellt. Fig. 4 zeigt die Schaulinie der Volt-Amperecharakteristik der Entladung in Natriumdämpfen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist in der Glocke 5 eine zweckmässig aus Wolfram bestehende
Glühkathode 6 angeordnet, deren Zuleitungen 7 und 8 in üblicher Weise in die Glocke eingeschmolzen sind. Gegenüber der Kathode ist eine plattenförmige, zweckmässig ebenfalls aus Wolfram bestehende
Anode 9 angeordnet, deren Zuleitung 10 gleichfalls in die Glocke eingeschmolzen ist. Die sorgfältig entlüftete Glocke enthält eine bestimmte Menge Alkalimetall, zweckmässig reines Natrium, das als
Natriumdampf in die Glocke eingeführt wird und in kaltem Zustand der Lampe einen die Glocke ganz oder nur zum Teil bedeckenden feinen Beschlag bildet.
Die Glocke wird beim Betriebe auf eine Temperatur von etwa 200 bis 3000 C gebracht, um durch Verdampfung eines Teiles des Natriums in der Glocke einen Dampfdruck von weniger als 0. 05 mm Quecksilbersäule zu erhalten. Dieser Dampfdruck genügt, wie festgestellt wurde, um bei üblichen Netzspannungen eine Ionisierung des Dampfes unter Vermeidung einer Bogenentladung zu erzielen. Bei geeigneter Grössen abmessung der Glocke kann allein durch die Wärmestrahlung der Glühkathode die Temperatur in diesen gewünschten Grenzen gehalten werden. Statt dessen kann die Glocke aber auch zur Erzielung oder Aufrechterhaltung der Temperatur von aussen erwärmt oder abgekühlt werden.
Ist durch Unterstromsetzen der Glühkathode der gewünscl1te Druck des entwickelten Natriumdampfes erzeugt, so tritt in der Glocke ein glänzendes Leuchten des ionisierten Natriumdampfes von der für das Natriumspektrum charakteristischen gelben Färbung auf. Kennzeichnend für dieses Leuchten ist die
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bekannt ist, in der Hauptsache beseitigt wird. Die richtige Kahodentemperatur stellt sich bei etwa einem Watt für eine Kerzenstärke ein. Bei höherer Kathodentemperatur verringert sich sowohl die gesamte
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höheren Kathodentemperatur der Bereich, über welchen die Entladung stabil ist, kleiner wird.
Die Beziehung zwischen Stromstärke und der aufgedruckten Spannung ist aus der Kurve 12 des in Fig. 4 gezeigten Schemas zu entnehmen, in welchem die Spannungen als Abszissen und die zugehörigen Stromstärken als Ordinaten aufgetragen sind. Wie die Kurve zeigt, steigt mit von Null anwachsender
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dann mit weiter wachsender Spannung innerhalb eines weiten Bereiches in der Hauptsache konstant. worauf ein weiteres Anwachsen der Stromstärke erfolgt und die Entladungscharakteristik negativ wird, wie die punktierte Linie andeutet. Von Null bis zu einem innerhalb der üblichen Netzspannungen von 110 bis 220 Volt liegenden Grenzwert 0 a ist die Entladung ohne Vorschaltwiderstand stabil, da die Stromstärke sich ohne Steigerung der aufgedrückten Spannung nicht erhöhen kann. Bei dem Grenzwert 0 a übersteigenden Spannungen wird die Entladung unstabil.
Ein Versuch zur weiteren Steigerung der Spannung führt zu einer lichtbogenartigen Entladung, bei welcher die Stromstärke mit einer ent- sprechenden Abnahme der Spannung zwischen den Entladungselektroden steigt.
Wird die Temperatur und damit der Natriumdampfdruck gesteigert, so entspricht der kritische Punkt der Instabilität geringeren Werten der Spannung, d. h. der Betriebsbereich der Vorrichtung wird kleiner. Bei einem Natriumdampfdruck, der etwa einer Temperatur von 400 C entspricht. wird die Stromspannungscharakteristik schon bei Netzspannungen von etwa 110-125 Volt negativ und ähnlich der Charakteristik von solchen bekannten Glühkathodenröhten, die mit andern, unter verhältnismässig beträchtlichen Drucken stehenden Dämpfen oder Gasen betrieben werden. Die Vorrichtung nach Fig. 2 kann mit Vorteil als Lampe oder auch als Gleichrichter für Wechselstrom benutzt werden.
Bei der in der Fig. l dargestellten Lampe, welche abgesehen von dem eingebrachten verdampfba'en Metall baulich mit den üblichen Metaüfadenglühlampen übereinstimmt, ist in der Glocke nur ein ziekzack-
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wo sie mit dem Glühfaden in der üblichen Weise verbunden sind.
Wird die Lampe nach Fig. 1. in welche in gleicher Weise wie bei derjenigen nach Fig. 2 eine geeignete Menge Alkalimetall, zweckmässig Natrium hineingebracht ist, in der üblichen Art mit Gleichstrom oder Wechselstrom betrieben, so geht infolge des Spannungsunterschiedes, der zwischen der positiven und negativen Stromzuführung besteht, im Natriumdampf eine Entladung im Nebenschluss zum Glühkorper über, welche die ganze Glocke, genau wie in d''j Ausführungsform nach Fig. 2 mit einem glänzenden gelben Licht ausfüllt.
Die durch das in dieser Weise hervorgerufene Leuchten ausgestrahlte Lichtmenge ist auffallend gross und hängt von der Grösse der Glocke ab ; sie kann ein Vielfaches der vom Glühkörper ausgestrahlten Lichtmenge betragen.
Bei Verwendung von Wechselstrom haben die den Zuleitungsdrähten unmittelbar benachbart liegenden Glühfadenteile abwechselnd das grösste positive Potential und wirken als Anoden für die Entladung gegenüber andern mehr negativen Glühfadenteilen. Diese Teile können sich daher überhitzen, da sie sowohl als Widerstände, als auch als Anoden durch eine Glimmentladung erhitzt werden.
Beim Betriebe mit Gleichstrom gilt das nur von den in der Nähe des positiven Zuleitungsdrahtes liegenden Glühfadenstücken. Um eine Überhitzung der den Zuleitungsdrähten benachbarten Glühfadenteile zu vermeiden, werden diese Gluhfadenteile daher zweckmässig aus stärkerem Draht hergestellt.
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diese in an sich bekannter Weise eine doppelwandige Glocke besitzt, wobei der Raum zwischen den beiden Wänden zwecks Verringerung der Wärmeverluste zweckmässig entlüftet ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Lampe mit beim Betriebe entwickelter Metalldampffiillung, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfdruck des in der Lampenglocke beim Betriebe entwickelten Metalldampfes, zweckmässig Alkalimetalldampfes, durch entsprechende Einstellung der Temperatur innerhalb einer Wertgrenzc . gehalten wird, bei welcher zwischen stromgespeisten Elektroden durch Ionisierung des Dampfes (untere Grenze des Dampfdruckes) eine Dampfentladung mit stabiler Charakteristik eintritt, so dass es nicht zur Bildung eines Lichtbogens kommt (obere Grenze des Dampfdruckes).
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Electric lamp with a metal vapor filling developed in-house,
The invention relates to an electric lamp with a metal vapor filling developed during operation and essentially consists in keeping the vapor pressure of the metal vapor developed in the lamp curtain during operation, suitably alkali metal vapor, within a value limit by setting the temperature accordingly, at which between current-fed electrodes by ionization of the vapor (lower limit of the vapor pressure) a vapor discharge with more stable
Characteristic occurs so that an arc does not form (upper limit of the vapor pressure).
For example, if an alkali metal vapor, expediently sodium vapor, developed in the bell jar, by maintaining a temperature of 200 to 300 C at a pressure of less than approximately
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the usual mains voltages, i.e. from 110 to 220 volts, and with currents of about 100 milliamps and above, to bring the developed alkali metal vapor filling the bell to a bright glow while avoiding an arc discharge. The discharge does not destroy the cathodes, but a high luminous effect compared to the previously known electrical ones
Steam lamps achieve improved light yield as a large part of the energy is emitted in the visible part of the spectrum.
The discharge in the alkali metal vapor can take place between a glow cathode participating in the light emission and an anode arranged opposite it, or in a shunt to a simple electrified incandescent body that also illuminates outside of the alkali metal vapor.
In the drawing, the invention is shown in FIGS. 1-3 in various examples
Embodiments shown. Fig. 4 shows the visual line of the volt-ampere characteristic of the discharge in sodium vapors.
In the embodiment according to FIG. 2, the bell 5 is suitably made of tungsten
Arranged hot cathode 6, the leads 7 and 8 are melted in the usual way in the bell. Opposite the cathode is a plate-shaped one, suitably also made of tungsten
Arranged anode 9, the supply line 10 is also melted into the bell. The carefully vented bell contains a certain amount of alkali metal, suitably pure sodium, which is used as
Sodium vapor is introduced into the bell and when the lamp is cold it forms a fine coating which completely or only partially covers the bell.
The bell is brought to a temperature of about 200 to 3000 C during operation in order to obtain a vapor pressure of less than 0.05 mm of mercury by evaporating part of the sodium in the bell. This vapor pressure is sufficient, as has been determined, to achieve ionization of the vapor at normal mains voltages while avoiding an arc discharge. With a suitable size of the bell, the temperature can be kept within these desired limits solely by the thermal radiation of the hot cathode. Instead of this, the bell can also be heated or cooled from the outside in order to achieve or maintain the temperature.
If the desired pressure of the developed sodium vapor has been produced by applying current to the hot cathode, a brilliant glow of the ionized sodium vapor of the yellow color characteristic of the sodium spectrum appears in the bell. The characteristic of this glow is
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is known to be eliminated in the main. The correct Kahode temperature is around one watt for a candle strength. At a higher cathode temperature, both the total is reduced
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higher cathode temperature, the area over which the discharge is stable becomes smaller.
The relationship between the current intensity and the printed voltage can be seen from curve 12 of the diagram shown in FIG. 4, in which the voltages are plotted as abscissas and the associated current intensities as ordinates. As the curve shows, increases with increasing from zero
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then mainly constant over a wide range with increasing voltage. whereupon there is a further increase in the current intensity and the discharge characteristic becomes negative, as the dotted line indicates. From zero to a limit value of 0 a, which is within the usual mains voltages of 110 to 220 volts, the discharge is stable without a series resistor, since the current cannot increase without increasing the voltage applied. If the voltages exceed the limit value 0 a, the discharge becomes unstable.
An attempt to further increase the voltage leads to an arc-like discharge in which the current strength increases with a corresponding decrease in the voltage between the discharge electrodes.
If the temperature and thus the sodium vapor pressure are increased, the critical point of instability corresponds to lower values of the voltage, i.e. H. the operating range of the device becomes smaller. At a sodium vapor pressure, which corresponds approximately to a temperature of 400 C. the voltage characteristic is already negative at mains voltages of about 110-125 volts and similar to the characteristics of such known hot cathode tubes that are operated with other vapors or gases under relatively considerable pressures. The device according to FIG. 2 can be used with advantage as a lamp or as a rectifier for alternating current.
In the lamp shown in Fig. 1, which, apart from the introduced vaporizable metal, is structurally identical to the usual metal filament incandescent lamps, only a ziekzag-
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where they are connected to the filament in the usual way.
If the lamp according to FIG. 1, in which a suitable amount of alkali metal, expediently sodium, is introduced in the same way as that according to FIG. 2, is operated in the usual way with direct current or alternating current, then due to the voltage difference between the positive and negative power supply, there is a discharge in the sodium vapor in the shunt to the glow body, which fills the entire bell, exactly as in the embodiment according to FIG. 2, with a shiny yellow light.
The amount of light emitted by the glow produced in this way is strikingly large and depends on the size of the bell; it can be a multiple of the amount of light emitted by the incandescent body.
When using alternating current, the filament parts immediately adjacent to the lead wires alternately have the greatest positive potential and act as anodes for the discharge compared to other more negative filament parts. These parts can therefore overheat because they are heated by a glow discharge, both as resistors and as anodes.
When operating with direct current, this only applies to the filament pieces located in the vicinity of the positive lead wire. In order to avoid overheating of the filament parts adjacent to the lead wires, these filament parts are expediently made from thicker wire.
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this has a double-walled bell in a manner known per se, the space between the two walls being expediently vented in order to reduce heat losses.
PATENT CLAIMS:
1. Electric lamp with metal vapor filling developed at the factory, characterized in that the vapor pressure of the metal vapor developed in the lamp bell at the factory, suitably alkali metal vapor, by setting the temperature accordingly within a value limitc. is held, in which between electrified electrodes through ionization of the vapor (lower limit of the vapor pressure) a vapor discharge with stable characteristics occurs so that an arc does not occur (upper limit of the vapor pressure).