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Lichtausstrahlende elektrische Entladungsröhre mit Metalldampffüllung,
die von einer mit dem Entladungsraum der Röhre nicht in Verbindung stehenden, einen
entlüfteten Raum bildenden Hülle umgeben ist Es ist bekannt, elektrische Entladungsröhren
mit Metalldampffüllung zur Lichtausstrahlung zu verwenden. Neuerlich sind insbesondere
solche Entladungsröhren in den Vordergrund getreten, die den Dampf von verhältnismäßig
schwer flüchtigen Metallen, d. h. Metallen, deren Dampfdruck bei einer Temperatur
von -oo° C kleiner als r mm ist, z. B. Natrium, Cadmium, Thallium oder Magnesium,
enthalten. Zur Entwicklung eines hohen Metalldampfdruckes hat man diese Entladungsröhren
bereits in eine zweite Hülle eingeschlossen und dabei den Raum zwischen der Entladungsröhre
und der zweiten Hülle evakuiert. Dieser entlüftete Raum hat eine wärmeisolierende
Wirkung, durch welche die Wärmeabgabe der Entladungsröhre verringert und die Erzielung
des erforderlichen Metalldampfdruckes erleichtert wird.
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Ferner wurde vorgeschlagen, die erwähnte zweite Hülle, welche die
Entladungsröhre ganz umschließt und mit dieser Röhre ein Ganzes bildet, durch eine
doppelwandige Hülle zu ersetzen und dabei den Raum zwischen den Wänden der Hülle
zu entlüften. Dieser entlüftete Raum zwischen den Wänden der Hülle übt dann eine
gleiche Isolierwirkung aus wie der entlüftete Raum zwischen der Entladungsröhre
und der vorerwähnten, diese Röhre ganz umschließenden Hülle. Die Verwendung einer
doppelwandigen Hülle hat den Vorteil, daß sie mit der Entladungsröhre nicht ein
Ganzes zu bilden braucht, da die Hülle und die Röhre aus zwei gesonderten, unabhängig
voneinander zu handhabenden Gegenständen besteht, was bei der Herstellung, dem Transport
und der Auswechselung bei Bruch usw. von großer Bedeutung ist. Außerdem wird der
Vorzug erzielt, daß sich die Temperatur der Wand der Entladungsröhre durch die zwischen
der Röhre und der Hülle vorhandene Luft ausgleicht.
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Es hat sich gezeigt, daß die Temperatur des Entladungsraumes und infolgedessen
der Metalldampfdruck stark durch Temperaturschwankungen der Hülle beeinflußt werden
können; die z. B. durch Änderungen der Umgebung, z. B. durch Temperaturänderungen
oder durch die Hülle treffenden Regen oder Wind, herbeigeführt werden.
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Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen und die Entladungsröhren
weniger vom Umgebungszustand abhängig zu machen. Bei einer Licht ausstrahlenden
elektrischen Entladungsröhre mit Metalldampffüllung, die
von einer
mit dem Entladungsraum der Röhre nicht in Verbindung stehenden, einen entlüfteten
Raum bildenden Hülle umgeben ist, in, welchem Raum weder eine Entladung staez findet
noch eine sonstige Wärmequelle ent'! halten ist, wird erfindungsgemäß in diese:
entlüfteten Raum ein nur einen Teil des Rau=' mes ausfüllender Stoff vorgesehen,
der bei Temperatursteigerung ein diesen Raum fast ausschließlich ausfüllendes Gas
oder Dampf entwickelt, wobei das Gas oder der Dampf bei Temperaturabnahme wieder
in den festen oder flüssigen Zustand zurückkehrt.
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Zur Erläuterung der Erfindung denke man sich z. B. eine Natriumdampf
-enthaltende Entladungslampe, die von einer.doppelwandi-. gen Hülle umschlossen
ist, wobei der Raun i zwischen den Wänden der Hülle entlüftet ist. Die innere Wand,
d. h. die an die Entladungslampe grenzende Wand der Hülle, erhält ihre Wärme von
der Entladungslampe ,durch Vermittlung der Luft (Zeitung, Konvektion). Diese innere
Wand überträgt ihre Wärme auf die Außenwand der Hülle, namentlich durch Strahlung.
Wenn die Temperatur dieser Außenwand durch eine Steigerung der Umgebungstemperatur
dieser Außenwand zunimmt, so nimmt die von der inneren Wand zu der äußeren Wand
gestrahlte Wärmemenge anfangs ab, was zu einer Temperatursteigerung der Entladungslampe
und des Dampfdrucks führen würde.
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Wenn sich nunmehr in der Hülle auf der äußeren Wand ein Gas oder ein
Dampf entwickelnder Stoff befindet, so erfolgt auch ein Wärmeübertrag durch dieses
Gas (Dampf). Wenn dieser Stoff die Eigenschaft hat, mehr Gas oder Dampf zu entwickeln,
in dem Maße, wie die Temperatur der Umgebung und infolgedessen der Außenwand wächst,
so wird diese Wärmeübertragung bei steigender Temperatur der Außenwand größer. Hierdurch
wird die Verringerung der Wärmestrahlung mehr oder weniger ausgeglichen, so daß
die Temperatur und der Dampfdruck der lichtausstrahlenden Entladungsröhre von der
Temperatur der Außenwand und der Umgebung weniger abhängig werden.
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Den in den entlüfteten Raum einzuführenden Stoff kann man je nach
den Umständen wählen, wobei darauf geachtet werden soll, daß bei den Temperaturen,
die dieser Stoff während des Betriebes der Entladungslampe erhält, das entwickelte
Gas (Dampf) die für die beabsichtigte Wirkung günstigen Drücke annimmt. Im allgemeinen
soll dafür Sorge getragen werden, daß der Druck des Gases oder des Dampfes unterhalb
der Grenze bleibt, oberhalb der Druckänderungen keine Änderungen in der übertragenen
Wärme mehr verursachen. Man kann z. B. Quecksilber als dampfliefernden Stoff benutzen.
Der Quecksilber-,dämpfdruck hängt dabei von der Temperatur :=.3.:Außenwand der Hülle
ab, so daß z. B. bei "-2ünahme der Temperatur dieser Außenwand .T@ Quecksilberdampfdruck
und infolgesessen die Wärmeübertragung durch den Quecksilberdampf zunimmt. Wenn
hingegen die Temperatur der Außenwand sinkt, so nimmt der Quecksilberdampfdruck
ab, da ein Teil des Dampfes kondensiert und in den flüssigen Zustand zurückkehrt.
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Andere in Betrachf kommende Stoffe, die eine Dampfatmosphäre liefern,
sind z. B. hochsiedende Öle, Quecksilberbromid (HgBr2), Bromnaphthalin.
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Man kann auch dissoziierende Stoffe verwenden, die dabei ein Gas oder
einen Dampf liefern. So dissoziiert z. B. Natriumborfluorid (Na B F,4) in Natriumfluorid
(Na F) und Borfluorid (BFs). Die erstgenannten sind feste Stoffe, während der letztgenannte
Stoff dampfförmig ist- Die Reaktion ist umkehrbar, so däß zu jeder Temperatur ein
bestimmter Druck des Borfluorids gehört. Ein anderer dissoziierender Stoff ist K2H2P207,
der gemäß der Formel K2I1J20; ä KP03 + H20 zerlegt.
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Wenn der Druck des entwickelten Gases (Dampfes) bei der Temperatur,
welche die Außenwand der Hülle annimmt, zu gering ist, so kann man den verwendeten
Stoff an einem anderen Punkt im entlüfteten Raum anbringen. Dieser Punkt soll dabei
derart gewählt werden, daß sich die Temperatur an dieser Stelle bei Änderung der
Temperatur der Außenwand hinreichend ändert, um die erforderliche Änderung im Gasdruck
(Dampfdruck) herbeizuführen.
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Weiterhin ist vorgeschlagen worden, zwischen den Wänden der Hülle
einen Schirm anzuordnen. Dieser Schirm nimmt beim Betrieb der Entladungsröhre eine
höhere Temperatur als die Außenwand der Hülle an. Wenn man als gasliefernder Stoff
z. B. Mangancarbonat; das gemäß der Formel Mn C 03 -,. r MnO -I- CO, zerlegt,
zu benutzen wünscht, so würde dieser Stoff auf dem genannten Schirm angebracht werden
können. Dieser Stoff eignet sich nämlich nicht zum Aufbringen auf die Außenwand
der Hülle, da der Druck der Kohlensäure bei den gewöhnlich auftretenden Temperaturen
dieser Außenwand zu niedrig ist.
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Wenn die verwendete Substanz nicht flüssig, sondern fest ist, empfiehlt
es sich, sie über eine große Oberfläche zu verbreiten, wodurch die Gleichgewichtseinstellung
bei Temperaturschwankungen beschleunigt wird.
Wenn der Stoff dabei
in den Weg der austretenden Lichtstrahlen gelangt, so wird er zweckmäßig in Form
einer dünnen, für Licht durchlässigen Schicht angebracht.
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Die Erfindung hat auch den Vorteil, daß die zur Entwicklung des erforderlichen
Dampfdruckes in der lichtausstrahlenden Entladungslampe benötigte Zeit verringert
wird. Bei der Inbetriebsetzung ist nämlich der Druck des Gases (Dampfes) im entlüfteten
Raum sehr gering, so :daß ,der Wärmeübertrag durch dieses Gas (Dampf) gering ist.
Erst wenn dieser Druck unter dem Einfluß der Heizung der Außenwand des entlüfteten
Raumes zu wachsen anfängt, so beginnt dieses Gas (Dampf) sich mehr an der Wärmeabfuhr
zu beteiligen.
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Auch hat es sich gezeigt, daß die Entladungslampe gegen Schwankungen
in der Speisespannung weniger empfindlich ist.
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Wenn die lichtausstrahlende Entladungslampe nicht von einer doppelwandigen,
sondern von einer einwandigen Hülle umgeben ist, so spielt diese Hülle die gleiche
Rolle wie die Außenwand der doppelwandigen Hülle, weswegen. in diesem Falle die
Substanz in dem zwischen der Wand der Entladungsröhre und der Hülle gebildeten entlüfteten
Raum angebracht wird.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
schematisch dargestellt. ' Die dargestellte lichtausstrahlende Entladungslampe i
-enthält eine von der Seite gesehene schraubenlinienförmig gewickelte Kathode 2
und zwei Anoden 3 und ,4. Der eigentliche Entladungsraum ist vom oberen Ende der
Röhre durch einen Schirm 5 getrennt, der verhindert, daß der im Entladungsraum befindliche
Metalldampf in das obere Ende der Röhre vordringt. Der Entladungsraum enthält nämlich
neben einer Menge Edelgas, z. B. Neon, eine Menge metallisches Natrium, dessen Dampf
sich an der Lichtemission beteiligt. Zur Erleichterung der Entwicklung des erforderlichen
Natriumdampfdruckes ist die Röhre mit einer doppelwandigen Hülle 6 umgeben, wobei
der Raum zwischen den Wänden dieser Hülle entlüftet ist. Sowohl die Entladungsröhre
2 als auch die Hülle 6 können mit einem Sockel ausgestattet sein, mit dem sie an
einer Fassung befestigt werden können. Dabei kann dafür Sorge getragen werden, daß
der Raum zwischen der Röhre und der Hülle an der oberen Seite abgeschlossen wird.
Auf diese Weise ist die Entladungslampe von einem entlüfteten Raum umgeben, der
nicht mit dem Entladungsraum in Verbindung steht und in dem keine Entladung stattfindet.
Im entlüfteten Raum ist eine Menge flüssiges Quecksilber 7 vorhanden. Dieses Quecksilber
entwickelt im Raum Quecksilberdampf, dessen Drück von der Temperatur der Außenwand
8 der Hülle abhängig ist. Die Wärmeübertragung durch diesen Quecksilberdampf von
der Innenwand 9 zu der Außenwand 8 ist unter anderem vom Quecksilberdampfdruck und
infolgedessen von der Temperatur der Außenwand abhängig. Daneben findet auch eine
Wärmeübertragung durch Strahlung statt. Bei Zunahme der Temperatur der Außenwand
nimmt die Wärmeübertragung durch den Quecksilberdampf zu, aber die Wärmestrahlung
nimmt ab. Dies hat zur Folge, daß die Temperatur der Entladungslampe unabhängiger
von der Temperatur der Wand 8 ist als bei Abwesenheit des Quecksilbers in der Hülle.