Glimmlichtröhre mit positiver Lichtsäule. Die Erfindung betrifft eine Glimmlicht- röhre mit positiver Lichtsäule.
Es sind bereits Glimmlichtröhren mit po sitiver Lichtsäule vorgeschlagen worden, bei welchen die verdünnte Atmosphäre inner halb der Röhre aus einem Gas der Gruppe der sogenannten seltenen Gase besteht, wie Neon, Argon, Helium, Xenon oder Krypton. Jedes,dlieser Gase emittiert ein Licht von cha rakteristischer Farbe, wenn es infolge des Durchganges eines elektrischen Stromes zu Schwingungen veranlasst wird. Neon bei spielsweise emittiert in glühendem Zustand eine orangerote Farbe, Argon eine violette Farbe und Helium eine gelbliche Farbe.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, von einer Glimmlichtröhre mit positiver Lichtsäule eine blaue Farbe dadurch zu er zielen, dass man Quecksilberdampf hinein bringt. In diesem Falle dient das seltene Gas, zum Beispiel Neon, als Bahn für die nach der Kathode wandernden Ionen; dieses wird dabei wegen seines geringen Spannungsab- falles, der zur Langlebigkeit der Röhre bei trägt, vorgezogen. Eine solche Röhre ist re lativ kühl, aber bei mässigen Temperaturen reicht die Ionisierung der Gassäule aus, um das Quecksilber in verdampftem Zustand zu halten, so dass es über die ganze Röhre ver teilt wird und die Farbe vorherrscht, welche es bei der Ionisierung ausstrahlt.
Diese Farbe ist blau und maskiert das Orangerot des schwingenden Neons.
Während Neon infolge seines niedri gen Spannungsabfalls (Spannungsgradienten) ein sehr wirkungsvolles Gas ist, hat es den Nachteil, nicht genug Wärme zu entwickeln, um das Quecksilber bei niedrigen Tempera turen verdampft zu halten, und die Röhre nimmt deshalb bei kaltem Wetter leicht ein dürftiges Aussehen an, bei welchem Strei fen einer orangeroten Farbe erscheinen, die die vom Neon herrührende charakteristische Farbe ist.
Diese Streifung rührt einmal von der Abseheidung oder Kondensation von Quecksilber an diesen Punkten her, so dass nur die Neonfarbe erscheint, dann auch von der Kapillarwirkung des Neons, das heisst seiner Neigung, sich leicht von andern Be standteilen zu trennen, sobald der Unter schied im Atomgewicht zwischen den beiden zu gross ist. Natürlich trägt Quecksilber, des sen Atomgee@richt sich erheblich von demje nigen des Neons unterscheidet, zu der leich ten Trennung des Neons von dem Queck silber bei.
Die Glimmlichtröhre gemäss der Erfin dung ist nun derart beschaffen, dass sie ein Licht von charakteristischer Farbe emittiert und die Farbe im wesentlichen auch bei den niedrigen Temperaturen beibehält, denen sie bei kaltem Wetter ausgesetzt sein kann, so dass die Röhre beispielsweise für R.ekla.me- beleuchtung. Leuchtfeuer und ähnliche Be leuchtungszwecke verwendet werden kann.
Zu diesem Zwecke weist die Gasfüllun;-, der Röhre eine farbspendende Substanz auf in Form eines relativ schweren und leicht kondensierbaren Dampfes, der bei Jonisic- rung gefärbtes Licht auszusenden vermag, ein seltenes Gas von der Fähigkeit, die farb- spendende Substanz in der Dampfphase zu halten und infolge eigener Farbenaussen..
dung einen entsprechenden Hintergrund ab zugeben, und ein wärmelieferndes seltenes Cras. von hohem Spannungsgradienten.
Die Verwendung eines solchen Ga.sgerni- sches hat seine besondern Gründe. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die verschiedener: Gase der Gruppe der seltenen Gase vom. Standpunkt der Beleuchtung bei einer CTlimmlichtröhre mit positiver Lichtsäule, welche durch schwingenden Quecksilber dampf ein blaues Licht aussenden soll, ein zeln Vorzüge und Nachteile aufweisen.
Argon besitzt den Vorteil. das schwerste Gas der Gruppe zu sein; es trägt; deshalb Quecksilberdampf am leichtesten, und da es eine geringe Leitfähigkeit besitzt, sucht es die Wärme in der Röhre zu halten. Ein wei terer Vorteil besteht darin. dass das charak teristische Licht vom ionisiertem Argon von violetter Farbe ist, also von einer Farbe, welche von allen andern Gasen der Gruppe der blauen am nächsten kommt. M'enn also der Quecksilberdampf bei besonders kaltem Wetter zu Kondensation neigen sollte und Streifen der charakteristischen Argonfarbe erscheinen, ist die Abweichung in der Farbe der Röhre von dem vorgeschriebenen Blau nicht besonders wahrzunehmen.
Anderseits besitzt Argon den Nachteil, dass es sehr kühl läuft und deshalb nicht genug Wärme entwickelt wird, um das Quecksilber bei nie drigen Temperaturen verdampft zu halten.
Helium entwickelt bei der Ionisierung in einer Glimmlichtröhre mit positiver Licht säule eine erhebliche Wärme und kann des halb dazu verwendet werden. um das Quech- silber verdampft zu erhalten. Der Nachteil von Helium ist indessen der. .dass es wegen seines hohen Spannungsgradienten ein sehr unwirksames Gas ist.
Neon hat den Vorteil, dass es ein sehr wirksames Gas ist, das heisst einen kleinen Spannungsgradienten besitzt und infolgedes sen eine weniger zerstörende Wirkung auf die Elektroden der Röhre hat. Anderseits ist Neon nicht so wirksam,, das Quecksilber bei kaltem Wetter verdampft 7,u halten, -wie einige andere eGase Ader Edelgasgruppe, weil das ioni sierte Neon keine grosse Wärmemenge ent wickelt.
Auch wegen der Isapillarwirkung von Neon zerlegt sich ein Gemisch von Neon und Quecksilber leichter und ergibt die Strei fenwirkung, die man an Neon und Queck silber enthaltenen Glimmlielrtröhren mit po- sitiver Lichtsäule bei kaltem Wetter bE- obachten kann. Diese Streifenbildung nimmt die Gestalt von Bändern von der charakteri stischen Neonfarbe an oder erscheint unge fähr so in .der sonst blauen Röhre infol--,e des darin enthaltenen Quecksilbers.
Diese Neigung zur Abscheidung rührt daher, da2 ein Gemisch, welches ein Gas enthält, dessen Atomgewicht erheblich von dem Atomge- wicht von Quecksilber abweicht, bei niedri gen Temperaturen nicht so stabil ist, als ein Gemisch von Gasen bezw. Dämpfen, deren Atomgewichte annähernd gleich sind. Um eine Röhre nach der Erfindung zu erhalten, kann man die Dosierung der Fül lung der Röhre folgendermassen vornehmen: Man nimmt die erforderliche Menge Queck silber.
Es wird dann soviel Argon genom men, dass das ionisierte Gemisch eine Printer- grundfarbe erhält, falls das Quecksilber sich verdichten sollte; wobei diese Farbe sich eng der gewünschten blauen Farbe nähert.
Man nimmt eine genügende Menge von Argon, um das Quecksilber zu tragen, so dass keine Abscheidung von Quecksilberdampf von den Gasen des Gemisches bei den Temperaturen erfolgt, denen. die Gliminlichtröhre ausge setzt ist. Man setzt denn Gemisch weiterhin soviel Helium zu, dass bei der Ionisierung ge nügend Wärme entwickelt wird, um das Quecksilber bei den betreffenden Temperatu ren verdampft zu halten.
Die so gewählten Mengen von Argon und Helium sind nun nicht genügend, um den Röhreninhalt auf dem Druck zu halten, welcher erfahrungsgemäss der wirksamste Druck für den Betrieb des Röhrenlichtes ist. Es kann beispielsweise angenommen werden, dass man Argon in solcher Menge in die Röhre einbringt, dass der Druck gleich 2 mm Quecksilbersäule ist, und dass man Helium in einer Menge entsprechend einem Druck von 5 mm Quecksilbersäule zusetzt. Dieses Ge inisch würde die gewünschten Ergebnisse hinsichtlich Farbe, Grundfarbe von Argon und Stabilität ergeben; der Röhreninhalt würde aber zum grössten Teil Helium sein. Röhrenelektroden spritzen leicht in einer At mosphäre von Helium wie auch bei solchem Druck.
Um diese Nachteile zu beseitigen, wird zweckmässig der innere Druck der Röhre auf den einer langen Lebensdauer der Elek troden günstigsten, zum Beispiel 15 mm Quecksilbersäule gesteigert, indem man Neon in der Eigenschaft als Verdünnungs mittel in einer Menge entsprechend einem Druck von ungefähr 8 mm Quecksilbersäule zur Steigerung des Druckes zusetzt. Der vergrösserte Druck verhindert so nicht nur das Spritzen der Elektroden, sondern die Elektroden spritzen in einer Neonatmosphäre wegen des kleinen Spannungsgradienten von Neon auch am wenigsten.
Man sieht so, dass die Temperatur der Röhre überwacht und durch die Wahl der Gase innerhalb der Röhre verhindert wird, dass die Temperatur soweit fällt, dass die Ver dampfung des Quecksilbers aufgehoben wird. Wenn die tiefste Temperatur bestimmt ist, bei welcher die Röhre betrieben werden soll, können die relativen Mengen der zwei oder mehr das Gemisch bildenden Gase gewählt werden. Beispielsweise hält eine Glimmlicht- röhre, welche 30 % Neon, 70 % Helium und die erforderliche Menge Quecksilber enthält, ihre blaue Farbe bis herab zu einer Tempe ratur von -3ss C, wenn der Druck des R'tih- reninhaltes 71/2 mm Quecksilbersäule be trägt.
Die Veränderung kann durch Steige rung des Röhrendruckes auf 15 mm Queck silbersäule verzögert werden, bis die Tem peratur .auf -401 C fällt, und durch Stei gerung des Druckes in der Röhre auf 30 mm Quecksilbersäule bis zu einem Temperatur fall auf -45 C.
Beispielsweise kann der Röhreninhalt aus 30 % Neon, 70 % Helium, einer einem Druck von 1/2 mm Quecksilbersäule entsprechenden Menge Argon und: der üblichen Menge Queck silber bestehen, so dass der Röhrendruck 15 mm Quecksilbersäule beträgt. Dieses Gemisch hält die blaue Farbe, bis die Temperatur auf etwa -401 C fällt. Wenn die Mengenver hältnisse so verändert werden, dass eine einem Druck von 2 mm Quecksilbersäule entsprechende Menge Argon vorhanden ist, ändert die Röhre ihre Farbe erst bei einer Temperatur von --44' C.
Man sieht so, dass eine Glimmlichtröhre mit positiver Lichtsäule, welche eine blaue Farbe aussendet, auf sehr niedrigen Tempe raturen, und zwar solchen, die viel niedri ger sind, als es bei Verwendung eines einzi gen Gases und von Quecksilber möglich wäre, betriebsfähig gehalten und- durch eine Auswahl der Anzahl und der Menge der Gase die Temperatur festgelegt werden kann, bei welcher die Röhre ihre blaue Farbe ver liert.
Glow light tube with positive light column. The invention relates to a glow tube with a positive light column.
There have already been proposed glow tubes with a positive light column in which the dilute atmosphere within the tube consists of a gas from the group of so-called rare gases, such as neon, argon, helium, xenon or krypton. Each of these gases emits a light of a characteristic color when it is caused to vibrate as a result of the passage of an electric current. For example, when glowing, neon emits an orange-red color, argon a violet color and helium a yellowish color.
It has also already been proposed to achieve a blue color from a glow tube with a positive light column by introducing mercury vapor into it. In this case the rare gas, for example neon, serves as a path for the ions migrating towards the cathode; this is preferred because of its low voltage drop, which contributes to the longevity of the tube. Such a tube is relatively cool, but at moderate temperatures the ionization of the gas column is sufficient to keep the mercury in an evaporated state so that it is distributed over the entire tube and the color that it emits during ionization prevails.
This color is blue and masks the orange-red of the vibrating neon.
While neon is a very effective gas due to its low voltage drop (voltage gradient), it has the disadvantage of not generating enough heat to keep the mercury vaporized at low temperatures, and the tube therefore easily looks poor in cold weather at which stripe of an orange-red color appear which is the characteristic color derived from neon.
This striation is due to the separation or condensation of mercury at these points, so that only the neon color appears, and then also to the capillary action of the neon, i.e. its tendency to separate easily from other components as soon as the difference is made Atomic weight between the two is too great. Of course, mercury, whose atomic composition differs considerably from that of neon, contributes to the easy separation of neon from mercury.
The glow tube according to the invention is now designed in such a way that it emits a light of a characteristic color and essentially maintains the color even at the low temperatures to which it can be exposed in cold weather, so that the tube can be used, for example, for R.ekla. me- lighting. Beacon and similar lighting purposes can be used.
For this purpose the gas filling of the tube has a color-donating substance in the form of a relatively heavy and easily condensable vapor which, when ionized, is able to emit colored light, a rare gas with the ability to produce the color-donating substance in the vapor phase to keep and due to own colors outside ..
dung to add a corresponding background, and a rare crash that provides warmth. of high stress gradients.
There are special reasons for using such a gas mixture. It has been shown that the different: gases of the group of rare gases from. Viewpoint of the lighting in a CTlimmlichtröhre with a positive light column, which is supposed to emit a blue light by vibrating mercury vapor, have individual advantages and disadvantages.
Argon has the advantage. being the heaviest gas in the group; it carries; therefore mercury vapor is the easiest, and since it has a low conductivity, it tries to keep the heat in the tube. Another advantage is that. that the characteristic light of ionized argon is of a violet color, that is, of a color which of all other gases in the group comes closest to the blue. So if the mercury vapor should tend to condense in particularly cold weather and stripes of the characteristic argon color appear, the deviation in the color of the tube from the prescribed blue is not particularly noticeable.
On the other hand, argon has the disadvantage that it runs very cool and therefore not enough heat is developed to keep the mercury evaporated at low temperatures.
When ionized in a glow tube with a positive light column, helium develops considerable heat and can therefore be used for this purpose. to keep the quech silver evaporated. The disadvantage of helium, however, is this. .that it is a very ineffective gas because of its high voltage gradient.
Neon has the advantage that it is a very effective gas, i.e. it has a small voltage gradient and consequently has a less damaging effect on the electrodes of the tube. On the other hand, neon is not as effective, the mercury evaporates in cold weather 7, like some other eGases in the noble gas group, because the ionized neon does not develop a large amount of heat.
Also because of the isapillary effect of neon, a mixture of neon and mercury breaks down more easily and results in the strip effect that can be observed on glowing tubes containing neon and mercury with a positive column of light in cold weather. This formation of stripes takes the form of ribbons of the characteristic neon color or appears roughly in the same way in the otherwise blue tube as a result of the mercury it contains.
This tendency to separation arises from the fact that a mixture which contains a gas whose atomic weight differs considerably from the atomic weight of mercury is not as stable at low temperatures as a mixture of gases or gas. Vapors whose atomic weights are approximately the same. In order to obtain a tube according to the invention, the metering of the filling of the tube can be carried out as follows: Take the required amount of mercury.
So much argon is then taken that the ionized mixture is given a printer base color if the mercury should condense; this color closely approximating the desired blue color.
A sufficient amount of argon is used to carry the mercury so that there is no separation of mercury vapor from the gases of the mixture at the temperatures required. the glow tube is exposed. So much helium is still added to the mixture that sufficient heat is developed during ionization to keep the mercury evaporated at the relevant temperatures.
The quantities of argon and helium selected in this way are not sufficient to keep the tube contents at the pressure which, according to experience, is the most effective pressure for operating the tube light. For example, it can be assumed that argon is introduced into the tube in such an amount that the pressure is equal to 2 mm of mercury and that helium is added in an amount corresponding to a pressure of 5 mm of mercury. This mixture would give the desired results in terms of color, base color of argon and stability; the main part of the tube would be helium. Tube electrodes easily splash in an atmosphere of helium as well as under such pressure.
In order to eliminate these disadvantages, the internal pressure of the tube is expediently increased to the electrode that is most favorable for a long life of the elec- trodes, for example 15 mm of mercury, by using neon in the property as a diluent in an amount corresponding to a pressure of approximately 8 mm of mercury to increase the pressure. The increased pressure not only prevents the electrodes from splashing, but also the electrodes splash the least in a neon atmosphere because of the small voltage gradient of neon.
You can see that the temperature of the tube is monitored and the choice of gases inside the tube prevents the temperature from falling so far that the evaporation of the mercury is canceled. Once the lowest temperature at which the tube is to be operated is determined, the relative amounts of the two or more gases forming the mixture can be selected. For example, a glow tube, which contains 30% neon, 70% helium and the required amount of mercury, keeps its blue color down to a temperature of -3ss C if the pressure of the tube contents is 71/2 mm of mercury be wears.
The change can be delayed by increasing the tube pressure to 15 mm mercury column until the temperature falls to -401 C, and by increasing the pressure in the tube to 30 mm mercury column until the temperature falls to -45 C.
For example, the tube contents can consist of 30% neon, 70% helium, an amount of argon corresponding to a pressure of 1/2 mm of mercury and: the usual amount of mercury, so that the tube pressure is 15 mm of mercury. This mixture will keep the blue color until the temperature drops to around -401C. If the proportions are changed so that an amount of argon corresponding to a pressure of 2 mm of mercury is present, the tube only changes its color at a temperature of --44 ° C.
It can be seen that a glow tube with a positive light column, which emits a blue color, is kept operational and at very low temperatures, namely those that are much lower than would be possible using a single gas and mercury - The temperature at which the tube loses its blue color can be determined by selecting the number and amount of gases.