-
Elektrische Glühlampe. Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Glühlampe, in welcher durchsichtige, möglichst trübungsfreie, vorzugsweise im Spektralgebiete
der gewünschten Strahlen gefärbte Körper zum Leuchten gebracht werden, und besteht
in der Kombination eines solchen Leuchtkörpers mit einem Heizkörper an sich bekannter
Art. Da solche Glühkörper nämlich selbst meistens nicht genügend stromleitend sind,
sind sie mit einem metallischen, die Stromwärme auf den durchsichtigen Leuchtkörper
übertragenden Heizkörper gut wärmeleitend verbunden. Diese Verbindung erfolgt zweckmäßig
in der Weise, daß der metallische Leiter in Form eines dünnen schmalen Belages auf
den neuen durchsichtigen Leuchtkörper aufgebracht wird; und zwar entweder auf dessen
äußerer Oberfläche oder, wenn der durchsichtige Leuchtkörper röhrenförmig ausgebildet
ist, auch auf dessen innerer Oberfläche. Da metallische Leiter eine Strahlung besitzen,
welche sich über alle Teile des Spektrums erstreckt, und zwar auch über die für
den vorliegenden Zweck unerwünschten Teile desselben, muß die strählende Oberfläche
des Heizkörpers so klein wie möglich gehalten werden, damit seine Strahlung neben
der des durchsichtigen, zweckmäßig gefärbten Leuchtkörpers möglichst wenig in das
Gewicht fällt und er irn wesentlichen nur der Stromleitung und der Wärmeübertragung
dient, also die Hauptmenge der Strahlung vom durchsichtigen Leuchtkörper ausgeht.
Durch die angegebene Bemessung und Anordnung des als Heizkörper wirkenden metallischen
Leiters wird somit eine reine Strahlung und ein hauptsächlich vom eigentlichen durchsichtigen
Leuchtkörper ausgehendes mildes, blendungsfreies Licht erreicht.
-
Es ist nun - wie bereits erwähnt - zwar an sich bekannt, nichtmetallische,
undurchsichtige Körper, die im kalten Zustande elektrisch wenig oder gar nicht leitend
sind, mit einem als. Heizkörper wirkenden metallischen Leiter zu umgeben oder auch
die etwa in Schraubenform gewundenen metallischen Leiter unmittelbar auf den undurchsichtigen
Leuchtkörper aufzubringen. Bei diesen bebekannten 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 Teile
des Spektrums, wodurch der größte Teil der aufgewendeten Energie zur Erzeugung von
Strahlen unerwünschter Wellenlänge verbraucht wird. Lampen nach der Erfindung zeigen
dagegen ;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 speziehen Fällen abgesehen, in welchen unsichtbares, z.
B. ultraviolettes Licht erzeugt werden soll) in sichtb@.res Licht umsetzt.
-
Damit der an sich bekannte metallische Leiter, der für sich allein
keinen Gegen.-stand der Erfindung bildet, allen- Teilen des durchsichtigen Leuchtkörpers
möglichst gleichmäßig Wärme zuführen kann, darf er von keinem Teile des durchsichtigen
Leuchtkörpers allzu weit abstehen. Dies wird am besten dadurch erreicht, daß der
metallische Leiter, wie an sich ebenfalls bekannt, in Gestalt einer schmalen Schraubenlinie,
deren Achse zweckmäßig mit der des :eigentlichen Leuchtkörpers übereinstimmt, auf
den durchsichtigen Leuchtkörper aufgebracht wird.
-
Der oder die metallischen Leiter bestehen in an sich ebenfalls bekannter
Weise zweckiräßig aus Metallen oder metallisch leitenden Verbindungen von hohem
Schmelzpunkte, wie Wolfram, Osmium, Tantal,, Graphit, Titans:ickstoff. Die aus ihnen
gebildeten, z. B. in bekannter Weise schraubenlinienförmig ges:;alteten 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
idurch kathodische Zerstäubung wie nach allen den Methoden, welche für die Herstellung
dünner Metallschichten. bekannt sind, lassen sich solche Beläge auf den, durchsichtigen
Leuchtkörper aufbringen.
-
Als Grundsubstanz für den durchsichtigen Leuchtkörper werden zweckmäßig
hochschmelzende Verbindungen von Metallen :oder Metalleiden verwendet. Es kommen
beispielsweise hierfür in Betracht: temperaturbeständige Oxyde, Nittride, Karbide,
Sulfide, Fluoride, insbesondere von Thorium., Scandium oder Magnesium, auch Boxstickstoff.
-
Eine befriedigende Lichtausbeute der Lampe läßt sich besonders dann.
erreichen;, wenn die durchsichtige Grundsubstanz, wie schon im Patent
3 96o2 i erwähnt, durch Zusatz geringer Mengen anders gefärbter Substanzen
eine erwünschte Färbung erhält. Die färbenden Substanzen müssen, um die Durchsichtigkeit
der Grundsubstanz nicht zu vernichten, in fester Lösung oder isomorpher Mischung
oder in hochdispersem kolloidalen Zustande in der durchsichtigen Grundsubstanz,
vorzugsweise in deren Oberfläche, vorhanden oder auf deren Oberfläche aufgebracht
sein.
-
Als färbende Substanzen können beispielsweise feuerbeständige Oxyde,
wie Ceriumdioxyd, insbesondere aber 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 verwendet werden.
-
Den durchsichtigen Leuchtkörper kann man, wie ebenfalls schon im Patente
396o21 erwähnt ist, aus einem einzigen Kristalle oder aus wenigen Kristallen oder
Kristallstücken herstellen. Man wählt zweckmäßig trübungsfreie, möglichst von Tyndallphänomen
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 wärmeleitende
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 auszuschalten. Der resultierende
durchsichtige Körper muß aus nahehegenden Gründen von elektrolytischer Leitung am
besten möglichst frei sein. In Fällen, wo eine gewisse Leitfähigkeit des durchsichtigen
Körpers sich nicht vermeiden läßt, ordnet man zweckmäßig den metallischen Leiter
in an sich
bekannter Weise- in Form weniger, parallel' geschalteter
achsialer Streifen auf der Oberfläche oder als zentralen achsialen Belag im Innern
des durchsichtigen Leuchtkörpers an.
-
Die Abb. i zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgegenstandes.
Ein durchsichtiges Stäbchen i aus Thoriumoxyd ist - mit einem schraubenlinienförmigen
Belage a aus Wolfram oder Osmium versehen, dessen Enden mit den Stromzuführungen
3 und :1 des Stäbchens leitend verbunden sind. In den Zwischenräumen 5 zwischen.
den Schraubenwindungen ist das Stäbchen mit einem dünnen durchsichtigen Belage von
Titansticks;toff bedeckt. Die Enden 6 des Leuchtkörpers sind zweckmäßig verdickt,
damit die Zuführungsdrähte nicht auf die gleiche Temperatur gelangen wie die wirksamen
Teile des Leuchtkörpers, weil sie sonst zuviel Energie abstrahlen. Im übrigen. können
für die Verbindung der Zuführungsdrähte mit dem Leuchtkörper, beispielsweise mit
dem metallischen Belage desselben, alle die Methoden in Anwendung kommen, die aus
der Fabrikation der N.erns:tlampen bekannt sind.
-
In die durchsichtige Grundsubstanz des Leuchtkörpers können auch gegebenenfalls
ein oder mehrere durchsichtige gefärbte Substanzen von makroskopischen Dimensionen
eingebettet oder derselben angelagert werden, Der mit dem metallischen Leiter versehene
durchsichtige Leuchtkörper kann je nach seiner Beschaffenheit in der freien Luft
oder in evakuierten oder mit geeigneten Gasen, beispielsweise mit Argon oder Stickstoff,
gefüllten Gefäßen gebrannt werden.
-
Der die Stromstärke übertragende metallische Leiter kann natürlich
auch ein Draht sein, wenn er durch Einschmelzen in die durchsichtige Grundsubstanz
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 Weißglühlampen,
können sie in ihren Dimensionen, insbesondere in Breite und Dicke, beträchtlich
größer gehalten werden als die bisher bekannten Leuchtkö,-per. Da überdies die Stromleitung
nicht durch den durchsichtigen Hauptteil des Glühkörpers., sondern durch den metallischen
Heizkörper erfolgt, kann der erstere, ebenso wie es an sich beispielsyweise bei
elektrischen Glimmlichtlampen bekannt ist, die verschie;-densten Formen annehmen.
Leuchtende Scheiben, Kuge:n, bildliche 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 Glimmlichtlampe.
-
Abb. a 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 Abb. 3 ist eine Lampe dargestellt, deren Glühkörper mit den an
sich bekannten parallelen, achs.ialen, leitenden Streifen 8 he-, legt ist. Zwischen
den Streifen kann sich eine Potentialdifferenz nicht ausbilden, so daß kein Quersitrom
durch die leuchtende Grundsubstanz geht.