DE651555C - Verfahren zur Erzeugung und Aufrechterhaltung mehrerer der Laenge nach aneinandergereihter verschiedenfarbiger Leuchtsaeulen - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung und Aufrechterhaltung mehrerer der Länge nach aneinandergereihter verschlledenfarbiger -Leuchtsäulen in einer ein Gasgemisch oder Gas.dampfgemisch enthaltenden, mit symmetrischem Wechselstrom gespeisten elektrischen Leuchtröhre mit durchgehend gleicher lichter Weite und mit zwei Innenelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß .der .symmetrische Speisestrom innerhalb ,der Röhre zwischen den abwechselnd als Anode und Kathode wirkenden Elektroden dauernd in einen unsymmetrischen Wechselstrom von einer zur elektropharetischen Trennung des Füllgemisches ausreichenden Ursymmetrie auf verschiedene Art und Weise umgeformt wird, etwa durch Wahl von Elektroden von ausreichend verschiedenem Kathodenfall oder, sofern die Röhre kalte Elektroden besitzt, durch Verwendung eines Hochspannungstransformators mit die Zündspannung der Röhre nur wenig übersteigender Leerlaufspannung bei gleichzeitiger Erdung einer durch Versuche ermittelten, besonders empfindlichen Stelle der Röhre.
2. 2. Elektrische Leuchtröhre mit Gasgemischfüllung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leichter anregbare Füllungsbestandteil, z. B. Argon bei einer Argon-Helium-Füllung, nur in einer zur Lichtanregung gerade ausreichenden Menge vorhanden ist.
3. 3. Elektrische Leuchtröhre. mit Gasdampfgemischfüllung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der den Dampf liefernde Bodenkörper nur an derjenigen Seite der Leuchtröhre vorhanden ist, zu der sein Dampf elektrophoretisch hinwandert. q.. Elektrische Leuchtröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ,Gier Bodenkörper so bemessen ist, daß er im Betrieb der Röhre vollständig verdampft.