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Verfahren zur Erzeugung und Aufrechterhaltung mehrerer der Länge nach
aneinandergereihter verschiedenfarbiger Leuchtsäulen Es ist bekannt, daß in einer
mit -Gleichstrom gespeisten elektrischen Entladungsröhre, die mit zwei Gasen oder
Dämpften von verschieden großer An.negungsspannung gefüllt ist, das Gas mit der
kleineren Amregungsspannung unter der Wirkung des Gleichstromes zur Kathode wandert,
während das Gas mit der größeren Anregungsspannung sich in der Gegend der Anode
anreichert und dort zum Leuchten angeregt wird. Wird dieser Elektr ophoresegenannte.
Entmischungsvorgang lange genug fortgesetzt, so wird schließlich auf dem an die
Kathode angrenzenden Teil der Leuchtröhre nur das eina Gas zum Leuchten angeregt,
wähnend in dem anderen Teil der Röhre das andere Gas leuchtet, so daß zwei der Längte
nach aneinandergereihte Leuchtsäulen verschiedener Farbe, etwa, eine rote Neonsäule
und eine blauviolette Argonsäule, auftreten. Beint Betrieb mit Wechselstrom tritt
diese Erscheinung, sofern die Röhre in üblicher Weise zwei gleiche Innenelektroden
besitzt, nicht auf, weil die in der einen Phase etwa eintretende Wanderung in der
nächsten Phase wieder rückgängig gemacht wird. Es ist zwar möglich, durch Überlagerung
eines Gleichstromes auch bei mit Wechselstrom gespeisten Röhren die beschriebene
Farbtrennung zu erreichen, jedoch erfordert dies die Verwendung zweier Stromkreise
und ist daher umständlich und unwirtschaftlich. Das gleiche gilt, wenn, man die
Röhre mit Wechselstrom in Gleichrichterschaltung betreibt, weil alsdann drei Elektroden
und verschiedene Hilfsgeräte (mittelgezapfter Transformator und zwei Ausgleichwiderstände)
erforderlich sind.
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Um bei Betrieb mit Wechselstrom eine Aneinanderreihung verschiedenfarbiger
Leuchtsäulen auch ohne Hilfsgeräte und unter Verwendung vom, Röhren mit zwei üblichen
Innenelektroden erzielen zu können, hat man des weiteren auch schon vorgeschlagen,
das Röhrengefäß entweder über die Längte hinweg konisch zu. gestalten oder aber
auch absatzweise zu verengen und zu erweitern. Diese besondere Ausgestaltung des
Röhrengefäßes ist jedoch ebenfalls nur schwierig durchführbar, wozu noch kommt,
daß die Ungleichmäßigkeit des Röhrengefäßes die gewünschte Leuchtwirkung stark beeinträchtigt,
und. zwar insbesondere dann, wenn dieRöhre in Schrift-oder Zeichenform gebogen ist.
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Auf weit einfachere und wirtschaftlichere Weise werden in einer ein
Gasgemisch oder Gasdampfgemisch enthaltenden, mit üblichem symmetrischem Wechselstrom
gespeisten elektrischen Leuchtröhre mit durchgehend gleicher lichter Weite ,und.
zwei Innenelektroden mehrere -der Längte nach aneinandiexgereihte
verschiedenfarbige
Leuchtsäulen dadurch @erzeugt und aufrechterhalten, daß erfindungsgemäß der symmetrische
Speisestrom innerhalb der Röhre zwischen den abwechselnd als Anode und Kathode wirkenden
Elektroden dauernd in einen unsymmetrischen Wechselstrom von einer zur elektrophoretischen
Trennung des Füllgemisches ausreichenden Urasymmetrie umgeformt wird. Diese Umformung
kann auf verschiedene .Art und Weise erfolgen, und zwar geschieht sk.bei mit Glühelektroden
versehenen Röhren beispielsweise dadurch, daß zwei Elektroden von ausreichend verschiedenem
Kathodenfall gewählt werden, bei kalter. Elektroden dadurch, daß die eine Elektrode
aktiviert, die andere nicht aktiviert wird, oder dadurch, da.ß man bei im Betriebe
kaltbleibenden, gleich großen. Elektroden einen Hochspannungstransformator mit einer
die Zündspannung der Röhre nur wenig übersteigenden Leerlaufspannung wählt und gleichzeitig
- eine durch versuchsweises Abtasten ermittelte, besonders .empfindliche Stelle
der Röhre erdet. Bei diesem Abtasten; das entweder mit der bloßen Hand ioder mit
einer geerdeten Schelle verfolgen kann, tritt an einer bestimmten Stelle der Röhre,
die von Rohr zu Rohr verschieden ist und nicht vorausgesagt werden-kann; eine Asymmetrie
des Wechselstromes auf, die sich z: B. schor an dem Ansatz der Entladung an den
Elektroden erkennen läßt und der Überlagerung des zur Röhrenspeisung benutzten Wechselstromes
durch einen Gleichstrom äquivalent ist.
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Die erzielte Asymmetrie' des Wechselstromes läßt sich durch ein in
den. Röhrenstromkreis der Röhre geschaltetes Gleichstromamperemeter leicht feststellen
und miessen. Sie wirkt auch wie ein Gleichstrom, indem sie das Gasgemisch elektrophonetisch
trennt; ist der auf der Asymmetrie beruhende Gleichstrom genügend groß, so bewiYkt
er eine derartige Trennung der beiden Bestandteile -der Röhre, daß das eine Gas
nur auf der einen Seite, das andere Gas nur auf der anderen Seite zum Leuchten.
angeregt wird, wobei die Grenze ,mehr ioder weniger scharf sein kann.. Dabei braucht
die Trennung nur so weit zu gehen, daß das leichter amegbare Gas aus einem Teil
der Röhre herausgeschafft wird, während das schwerer auriegbane Gas auf der ganzen
Länge der Röhre noch vorhanden sein kann; letzteres wird nämlich nur dort angeregt,
wo -das leichter anregbare nicht vorhanden ist.
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Der zur Trennung erfordexliche Gleichstrom ist um so größer, je größer
d.ie der Entmischung, entgegenwirkende thermische Diffusion, und um so kleiner,
je mehr behindert die thermische Diffusion innerhalb der Röhre ist; die thermische
Diffusion wird aber weitgehend durch die Bauart und Betriebstemperatur der Röhre
bestimmt, sie ist z: B. um so geringer, je enger der Röhrenquerschnitt ist, und
aus diesem Grunde ist der zur Trennung erforderliche Gleichstrom bei engen Röhren
geringer als bei Röhren großen Querschnitts. ' Der Vorgang der Entmischung erfordert
bis zu seiner Vollendung eine geraume Zeit, die unter Umständen mehrere Stunden
betragen kann. Es wurde aber gefunden, daß die Entmischungszeit sehr kurz gemacht
werden kann, wenn der elektrisch leichter anregbare Füllungsbestandteil, z. B. Argon
bei einer Argon-Helium-Füllung oder Quecksilber bei einer Neon-Quecksilber-Füllung,
nur in einer zur Lichtanregung gexade ausreichenden Menge vorhanden ist. je geringer
nämlich die vorhandene Menge des seinen Bestandteiles an sich ist, um so schneller
findet die elektrophoretische Herausführung desselben aus einem Teil der Röhre bis
zu einer dort zur Lichtanregung nicht mehr ausreichenden Menge statt, so daß dann
auf diesem Teil der Röhre der schwerer anregbare Bestandteil angeregt wird und die
gewünschte Wirkung zweier aneinandergereihber Leuchtsäulen eintritt. So tritt
' z. B: bei- einer Füllung von 6,7 mm Quecksilbersäule Helium und o,3 mm Quecksilbersäule
Argon in -einer 7 mm weiten, mit- zwei verschieden stark emittierenden Glühelektröden
im Abstand von 3oomm versehenen Röhre eine sichtbare Trennung des Gasgemisches schon
gleich nach dem Einschalten .der Röhre ein, die in 3o;sec-bieendet ist, nach welcher
Zeit die Röhre dann eine gelbrosa leuchtende Heliumsäule an der weniger stark emittierenden
und eine blauviolett leuchtende Argonsäule an der anderen Elektrode zeigt, obgleich
die Röhre lediglich an' einer Spannungsquelle völlig symmetrischen Wechselstroms
brennt.
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Ist die Röhre nicht mit zwei Edelgasen gefüllt, sondern mit mindestens
einem kondensierbaren Dampf, d: h. also z. B. mit Quecksilber und Neon, so erfolgt
ebenfalls eine Trennung in leine blauleuchtende Quecksilbersäule an .der Elektrode
mit dem kleineren Kathodenfall und eine rotleuchtende Neonsäule an .der Elektrode
mit dem größeren Kathodenfall. Bevor diesle Entmischung zu einer vollständigen-
Trennung führt, muß jedoch alles Quecksilberaus dem an die Elektrode mit größerem
Kathodenfall angrenzenden Teil der Röhrt, wegtransportiert werden. Erfindungsgemäß
ist daher in diesem Fall der den Dampf liefernde Quecksilberbod:enkörper _von vornhereixi
nur an derjenigen Seite der Leuchtröhre vorhanden, zu der er auf Grund seines Anregungspotentials
elektrophoretisch
hinwandert. Dies kann durch die verschiedensten, dem Fachmann ohne weiteres geläufigen.
Mittel erreicht werden, z. B. durch ein entsprechend angeordnetes Ansatzgefäß zum
Eindestillieren von Hg, auch muß bei der Wahl der Brennlage unter Umständen darauf
geachtet werden, daß die Schwerkraft nicht der Wanderung entgegenwirkt. Ein etwaiges
Hineingelangen von Bodenkörpermetall in den dafür nicht bestimmten. Teil :der Röhre
wird jedoch erfindungsgemäß mit Sicherheit völlig vermieden, wenn der gesamte Gasentladungsraum
in bezug auf den kondenskrbaren Dampf im Betriebszustand üntersättigt ist. Dies
wird beispielsweise dadurch erreicht, daß während der Herstellung der Röhre nur
so viel Quecksilber aus dem seitlichen Ansatzgefäß in die Röhre destilliert wird,
daß .sich kein Beschlag ansetzt und nur der der Elektrode mit dem kleineren Kathodenfall
benachbarte Teil der Röhre blau leuchtet.
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Die Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens nach der Erfimung sind
mannigfacher Art. Man kann damit z. B. eine weißähnliche Lichtquelle erhalten, wenn
die Röhre außer Quecksilber noch Neon von vorzugsweise 2 mm Druck enthält und von
einer lichtstreuenden Hülle umschlossen. wird, die eine Mischung des roten und blauen
Lichtes bewirkt. Diese Wirkung kann noch durch geeignete Formgebung der Röhre, z.
B. in U-Form oder in Spiralform, unterstützt werden. Die für weißähnliche Lichtquellen.
verwendbare Röhre kann außer Quecksilber und Neon auch noch Natrium enthalten; es
bildet sich dann bei der Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung an der Seite
der Elektrode mit dem kleinsten Kathodenfall eine gelbleuchtende Natriumsäule aus,
an die sich eine blauleuchtende Quecksilbersäule anschließt, während nach der anderen
Elektrode zu eine rotleuchtende Neonsäule auftritt.
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Alle Leuchtröhren, bei dienten eine Quecksilbersäule und eine rote
Neonsäule auftreten, können ferner auf dem blauen Teil mit seinem an .sich bekannten
Fluoreszenzstaff, etwa gelbfluoreszierendes Zinksilicat, versehen stein; es wird
auf diese Weise ein ausreichend rote Strahlung enthaltendes Weißlicht erhalten,
wobei die Rotstrahlung vom dem von Fluoreszenzstoffen frei gelassenen rotleuchtenden
Neonteil der Röhre geliefert wird, während der übrige Teil die gelbe Fluoreszemzstrahlung
sowie die durchscheinende grüne und blaue Quecksilberstrahlung aussendet, so daß
alle Farben, die zu .einer Tageslichtbeleuchtung gehören, ausreichend vertreten
sind. Leuchtröhren, die nach dem beschriebenen Verfahren mit elek.trophoretisch
getrennter Leuchtsäule gebrannt werden, können ferner häufig ohne Vorschaltwiderstand
unmittelbar am Netz gebrannt werden:, was eine erhebliche Verbesserung der Lichtausbeute
bedeutet. Sie haben nämlich verschiedentlich eine positive Stromspannungskennlinie,
und es ist daher bei ihnen kein Anstieg der Stromstärke zü unbegrenzt hohen Werten
möglich.