Elektrische Lampe. Es ist bekannt, dass das von Gasentla- dungsröhren (worunter hier nicht nur Ent ladungsröhren verstanden werden, deren Fül lung aus mindestens einem Gas besteht, son dern auch Röhren, die mit einem Dampf oder einem Gas-Dampfgemisch versehen sind) ausgestrahlte Licht eine spektrale Zusam mensetzung aufweist, die- erheblich vom Son nenspektrum abweicht: es ist farbiger Na tur, wodurch die Anwendungsgebiete dieser Röhren erheblich beschränkt sind.
Man hat schon vorgeschlagen, zwei oder mehr Lichtquellen, die Licht verschiedener Farbe ausstrahlen, derart einander zuzuord nen, dass das von den Lichtquellen ausge sandte Licht gemischt wird. Durch geeig nete Wahl der Farbe und der Intensität des Lichtes der einzelnen Lichtquellen kann man in weitem Umfange den Farbeindruck des gemischten Lichtes regeln. Mehrere dieser Kombinationsleuchtkörper haben jedoch den Nachteil eines komplizierten Aufbaues, so dass die grossen Herstellungskosten und auch die Schwierigkeiten, die bei der Installation und beim Betrieb auftreten, die praktische Anwendung sehr hemmen.
Die Erfindung befasst sich mit elektri schen Lampen, die drei verschiedene Licht quellen enthalten, und ermöglicht einen ein fachen Aufbau dieser Lampe, der die Ver wendung so einfach macht wie die Benut zung gewöhnlicher Glühlampen, während jene gewünschte Mischfarbe in einfacher Weise erreicht werden kann.
Die erfindungsgemässe Lampe ist gekenn zeichnet durch die Kombination einer mit durch die Entladung geheizten Glühelektro- den versehenen Gasentladungsröhre, eines mit dieser Röhre in Reihe geschalteten und die Vorschaltimpedanz dieser Röhre bilden den Glühdrahtes und eines die Röhre und den Glühdraht einschliessenden lumineszie renden Kolbens, der die Wand des Raumes bildet, in dem der Glühdraht glühen kann. Der lumineszierende Stoff kann sowohl auf als in dem Material des Kolbens angebracht sein.
Diese Kombinationslampe lässt sich ver hältnismässig einfach und billig herstellen. Sie braucht nämlich nicht, wie schon be kannte Kombinationsleuchtkörper, zwei oder mehr Entladungsröhren, sondern nur eine Entladungsröhre zu enthalten. Hierfür wird zweckmässig eine Quecksilberdampfentla- dungsröhre mit im Betrieb sehr hohem Queck silberdampfdruck (höher als 2 Atm.) be nutzt. Diese Röhren können in sehr kleinen Abmessungen hergestellt werden, so dass auch die Abmessungen des Kolbens klein bleiben können.
Die auf dem Markt erhältlichen Gas entladungslampen werden mit besonderen Vorschaltimpedanzen benutzt, so dass diese Lampen nicht ohne weiteres in einer Glüh lampenanlage benutzt. werden können. Bei der erfindungsgemässen Lampe befindet. sich der als Vorschaltwiderstand benutzte Glüh- draht innerhalb der Lampe selbst.
Da die Glühelektroden der Entladungsröhre nicht durch einen besonderen Glühstrom, sondern durch die Entladung geheizt werden, be nötigt die Röhre und demzufolge die Reihen- schaltung von Röhre und Glühdraht nur zwei Stromzuführungen, so dass der Kolben nur zwei Kontakte zu haben braucht. Der Kolben kann somit mit einem für Glühlam pen üblichen Schrauben- oder Bajonettsockel versehen sein. Die Lampe kann eine<B>Glüh-</B> lampe ersetzen, ohne dass die Schaltung der Anlage geändert zu werden braucht.
In der erfindungsgemässen Lampe bildet die Gasentladungsröhre eine Lichtquelle. Der gleichzeitig als Vorschaltimpedanz benutzte Glühdraht bildet die zweite Lichtquelle. Als dritte Lichtquelle fungiert der lumineszie rende Kolben. Die letzte Lichtquelle macht die Lampe praktisch nicht komplizierter, da der lumineszierende Stoff in oder auf dem Material des auch andern Zwecken dienen den Kolbens angebracht ist. Der Kolben dient nämlich auch zum Schutz der Ent ladungsröhre und bildet gleichzeitig die Wand des Raumes, in dem der Glühdraht glüht.
Dieser Raum kann evakuiert oder mit einer Gasfüllung versehen sein, die in different gegenüber dem Glühdraht und auch gegenüber dem lumineszierenden Material ist. Überdies braucht der lumineszierende Stoff keine besondere Zufuhr elektrischer Energie. Der lumineszierende Stoff wird nämlich durch die kürzeren, von der Ent ladungsröhre ausgesandten Strahlen ange regt. Diese dritte Lichtquelle kann also den beiden andern in äusserst einfacher Weise hinzugesetzt werden.
Die von dem Glühdraht ausgesandten, in fraroten Strahlen können den Wirkungsgrad des lumineszierenden Stoffes günstig beein flussen, indem sie das Zurückfallen der an geregten Zentren des lumineszierenden Stof fes in den normalen Zustand beschleuniaxen.
Besteht die Entladungsröhre au! einer Hochdruckdampf - Entladungsröhre, deren Brennspannung bekanntlich nach der Zün dung erheblich ansteigt, wodurch die Gefahr entsteht, dass der Glühdraht während der Anheizperiode der Entladungsröhre über lastet wird, so werden zweckmässig innerhalb des Kolbens Mittel vorgesehen, um dieser Überlastung des Glühdrahtes vorzubeugen.
Man kann zum Beispiel in Reihe mit den beim normalen Betrieb benutzten Glühdraht einen Widerstand schalten, der beim Zünden der Entladungsröhre in Reihe mit der Ent ladungsröhre und dem Glühdraht liegt, je doch kurzgeschlossen wird, nachdem die Brennspannung der Entladungsröhre bis zu einem gewissen Wert gestiegen ist. Dieser Kurzschluss kann vorteilhaft mittels eines Bimetallschalters geschehen, der von der in der Entladungsröhre erzeugten Wärme ge heizt wird.
Auch ist es möglich, in Reihe mit dem Glühdraht einen Widerstand zu schalten, der in kaltem Zustand einen grö sseren Widerstand hat als bei der Betriebs- temperatur. Diese Ausführung zeigt den Vorteil, dass sie keinen Schalter innerhalb der Lampe braucht.
Die erfindungsgemässe Lampe enthält drei Lichtquellen, weil es durch geeignete Kombination von drei Lichtquellen verschie- dener Farbe möglich ist, Licht eines jeden Farbeindruckes zu erhalten. Die Entladungs röhre, der Glühdraht und der lumineszie rende Stoff werden vorzugsweise derart ge wählt, dass der Farbpunkt des kombinierten Lichtes im Weissfelde des Farbendreieckes gelegen ist. Bekanntlich entspricht jede Lichtfarbe einem bestimmten Punkt im Far bendreieck. Fig. 1 der Zeichnung stellt dieses Farbendreieck gemäss dem von der I. C. I.-1931 (International Commission in Illumination) festgelegten Systems dar.
In der Mitte dieses Dreieckes liegt der Punkt, der das weisse Licht angibt. In der Nähe dieses Punktes liegen Punkte, die Farbein drücken entsprechen, welche nur wenig vorn Weiss abweichen. In Fig. 1 sind durch die gestrichelte Ellipse A Punkte umrahmt, die Lichtfarbe darstellen, welche man mit nicht allzugrosser Ungenauigkeit als weiss be zeichnen kann. Das von der gestrichelten Ellipse umgebene Feld wird hier Weissfeld genannt. Die Stellung dieser Ellipse im Far bendreieck wird hier wie folgt definiert: Die 2#ndeu der langen Achse der Ellipse liegen auf der Kurve B, welche die Farben des vom schwarzen Körper bei verschiedenen Tem peraturen ausgestrahlten Lichtes darstellt.
Die Punkte C und D (das heisst die Enden der langen Ellipsenage) entsprechen der ,Strahlung des schwarzen Körpers bei 3900 bezw. <B>8000'</B> Kelvin. Die Enden der kurzen Axe der Ellipse werden durch den Sätti gungsgrad der durch diese Punkte darge stellten Lichtfarbe gekennzeichnet. Der Sät tigungsgrad der Punkte E und G beträgt 0,20 bezw. minus 0,25.
Wählt man die drei Komponenten der erfindungsgemässen Lampe derart, dass die Farbpunkte dieser Komponenten so im Far bendreieck liegen, dass das durch diese Punkte gebildete Dreieck das Weissfeld umrahmt, so kann man durch geeignete Wahl der Inten sität des von jeder Lichtquelle ausgesandten Lichtes den Farbpunkt des kombinierten Lichtes an jede gewünschte Stelle des Weiss feldes legen. Es ist jedoch nicht notwendig, dass das durch die Farbpunkte der drei Kom- ponenten gebildete Dreieck das ganze Weiss feld umrahmt. Auch wenn nur ein Teil des Weissfeldes umrahmt wird, können bereits viele Farbtonungen erreicht werden.
Der Farbpunkt des von der Entladungs röhre ausgesandten Lichtes hängt natürlich von der Art der Füllung und öfters auch von der Stromstärke und dem Druck de_ Füllung ab. Der Farbpunkt des vom Glühdraht aus gestrahlten Lichtes ist von der Temperatur des Drahtes abhängig, die durch Dimensio- nierung des Drahtes eingestellt werden kann.
Der Farbpunkt des von dem lumineszieren- den Kolben, ausgesandten Lichtes wird von der Art des lumineszierenden Stoffes be dingt.
Die Fig. 2 der Zeichnung stellt ein Aus führungsbeispiel der Lampe gemäss der Er findung dar.
Die Entladungsröhre 1 besteht aus einem Quarzröhrchen mit innerem bezw. äusserem Durchmesser von 4 bezw. 7 mm. In dieser Entladungsröhre befinden sich zwei Elektro den 2 und 3, die von der Entladung erhitzt werden, und mit einem die Elektronenemis sion fördernden Stoff bedeckt sind. Der gegenseitige Abstand dieser Elektroden ist 8 mm. Die Entladungsröhre enthält eine Argonmenge, die zum Beispiel bei Zimmer- temperatur einen Druck von 30 mm aufweist.
Überdies befindet sich in der Röhre eine Quecksilbermenge, die beim Betrieb so stark verdampft, dass ein sehr hoher Quecksilber dampfdruck, etwa 15 Atm., entwickelt wird.
Die Entladungsröhre 1 ist von einer voll kommen geschlossenen, aus gewöhnlichem Glase bestehenden Hülle 4 umgeben, die die Form eines üblichen Glühlampenkolbens hat. Die Röhre ist mittels des Stützdrahtes 5, der gleichzeitig die Stromzuführung zu der Elek trode 2 bildet, auf dem Füsschen 6 der Hülle 4 befestigt. Letztere ist mit einem Schraub sockel 7 versehen. Die Hülle 4 ist mit Stick stoff gefüllt, der bei Zimmertemperatur einen Druck von etwa 50 cm hat.
Innerhalb der Hülle 4 befindet sich der Wolframdraht 8, der kreisförmig gebogen ist, von den Stützdrähten 9 getragen wird und mit der Entladungsröhre 1 in Reihe ge schaltet ist, so dass er von dem Entladungs strom durchflossen wird und gleichzeitig als Vorschaltwiderstand dient.
In Reihe mit der Entladungsröhre und dem Strahlungskörper 8 ist noch ein Widerstandsorgan 10 geschal- tet, das bei Zimmertemperatur einen wesent lich höheren Widerstand aufweist als bei der Betriebstemperatur. Hierdurch wird vermie den, dass der Entladungsstrom kurz nach dem Einschalten, das heisst in der Aufheizperiode, eine zu grosse Stärke annimmt.
Das Wider standsorgan 10 besteht zum Beispiel aus einem Stab aus einem gesinterten, kerami sches Material und Silizium enthaltenden Gemisch. Bei der Herstellung dieses Wider standes kann man zum Beispiel von Ferro- Silizium mit einem hohen Siliziumgehalt (etwa 98 %) ausgehen und dieses in Pulver form bringen, wonach es mit Aluminiumsili kat und Tragant, beide in Pulverform, unter Zusatz von Wasser zu einer homogenen Masse vermischt wird.
Aus dieser Masse werden dann Stäbchen gepresst, wobei gleich zeitig an den Enden der Stäbchen Graphit blöekchen eingepresst wenden können, welche als Kontaktteile des Widerstandes benutzt werden können.
Die Stäbchen werden ge trocknet und in einer reduzierenden Gas atmosphäre derart erhitzt, dass das Material sintert. Durch Wahl der Verhältnisse der vermischten Bestandteile und auch durch Wahl der Temperatur, beider geeinteTt wird, kann man das Verhältnis der Widerstands werte bei Zimmertemperatur und Betriebs temperatur regeln.
Parallel zu dem Widerstand 10 ist ein aus Wolfram bestehender Widerstand 11 ge schaltet, der bei Stromdurchgang den Wider stand 10 aufheizt. Bei der Inbetriebnahme fliesst zuerst nahezu der ganze Strom durch den Draht 11; die in diesem Draht entwik- kelte Wärme bringt dann das Widerstands organ 10 auf eine höhere Temperatur, wo durch der elektrische Widerstand abnimmt.
Die Innenseite der Hülle 4 ist mit einer lumineszierenden Schicht 12 überzogen. Diese Schicht wird von den von der Entladungs- röhre 1 ausgesandten. Strahlen angeregt und sendet sichtbares Licht aus. Die lumineszie rende Schicht besteht zweckmässig aus einer Mischung von durch Silber aktiviertem Zink sulfid und von durch Kupfer aktiviertem Zinkkadmiumsulfid. Das Mischungsverhält nis ist derart gewählt,
<B>dass</B> das von diesem lumineszierenden Gemisch ausgesandte Licht einen Farbpunkt hat, der in Fig. 1 mit H bezeichnet ist.
Die Lampe wird an ein Wechselstromnetz von 220 Volt und 50 Hertz angeschlossen. Der durch die Röhre 1 fliessende Strom be trägt nach Ablauf der Anheizzeit 0,5 Am pere. Die Energieaufnahme der Entladungs röhre beträgt dann 40 Watt, während der Quecksilberdampfdruck dann etwa 15 Atmo sphären ist. Das vün dieser Queeksilber- dampfentladungsröhre ausgesandte Licht hat einen Farbpunkt, der in Fig. 1 mit K an gegeben ist.
Der Glühdraht 8 ist so bemessen, dass er beim Betrieb eine Temperatur von 2800 Kelvin erreicht und dann 770 Int. Lumen an sichtbarem Licht ausstrahlt. Der Farbpunkt dieses Lichtes ist in Fig. 1 mit L bezeichnet.
Der Farbpunkt des kombinierten Lichtes der Quecksilberdampf-Entladungsröhre, des Glühdrahtes und der fluoreszierenden Schicht ist in Fig. 1 mit M angegeben. Wie ersicht lich, stellt dieser Punkt ein praktisch weisses Licht dar.