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Elektrische Lampe mit einer innerhalb eines Glaskolbens angeordneten
Hochdruckquecksilberdampfentladungsröhre Bekanntlich zeigt das von Hochdrru:ckquerksilberdampfentladungsröhren
iemittüerte Licht ein Linienspektrum, und man hat schon vorgeschlagen, das Linienspektrum.
aufzufüllen mit Hilfe vorn phosphoreszierenden Stoffen, die Strahlen kürzerer Wellenlängen;
insbesondieme unsichtbare Strahlen, in Strahlen größerer Wellenlängen umzuwandeln.
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Es isind neuerdings Queckslb,erdamp£entladungsröhren bekanntgeworden,
die in eüiem zweiten Kolbeneingeschlossen sind und bei ,einem kleines inneren Durchmesser
eine relativ hohe Belastung.,der Entladungsbahn sowie einen sehr hohen. aufweisen
und einen guten Wirkungsgrad sogar bei kleineren Typen zeigen. Ein Charakteristikwm
dieser Röhre ist die große spezifische Belastung (Wattaufnahme) der Röhre je Einheit
der Oberfläche der Röhrenwand. Sie wird - zweckmäßig auf- die Oberfläche der Innenseite
des die Entladungsbahn umgebenden Teils -der Röhrenwand in Rechnung bezogen. Diesle
Spezi iscbie Belastung ist bei dem erwähnten Röhrentypus größer als io Watt/,cm2.
, Eine solche; Röhre hat beispielsweise Beinen inneren Durchmesser von q. mm, -eine
Länge der Entladungsbahn von 2olmm, eine Belastung von 8o Watt und kann im, Betrneb
einen Quecksilbierdampfdruck vorn etwa 2o Atm. haben. Die Belastung Üer Röhre je
Oberflächeneinheit der Iinnensieite des die Entladungsbahn umgebenden Wandteils
ist bei dieser Röhre also etwa 32 W/am2. Außer einem guten Wirkungsgrad und einem
ausgesprochenen kontinuierlichen Hintergrund im Spiektrum besitzen diese Röhren
leine verhältnismäßig hohe Oberflächenhelligkeit.
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Die Erfindung befaßt sich mit Hochdruckquecksilberdampfentladungsröhren
anit einer io Watt übersteigenden Belastung (Wattauf= rahme) je Quadratzentimeter
dei- Oberfläche der Innenseite des die Entladungsbahn unigehenden Teils der Röhrenwand
und einem die Röhre umhüllenden Glaskolben.
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Mit Hinsicht auf die kleinen Ahmes:,,gungen solcher Entladungsrühren
kann man auch die Dimensionen des die. E;nfla:dungsröhre umhüllenden Kolbens verhältnismäßig
gering wählen. Es ist zunächst ruheliegend, diie Kolbienabmessun,ge;n: bei -solchen
Röhren gleich den Abmessungen des Kolbens einer Glühlampie -derselben Wattaufnahme
zu wählen. Es wurde jedoch-gefunden, daß ges vorteilhaft ist, die Abmessungen des
Kolbens größer zu machen, falls dieser Glaskolben mi;t pho,sphoreszi:erenden Stoffen,
wie Zink-Cadmium-
Sulfid, versehen wird. Es stellte sich heraus,
daß durch diese größere Bemessung dies Kolbens eine Steigerung des Wirkungsgrades
der Lichtausstrahlung erreicht wird. Diese. Feststellung ist überraschend, weil
doch b. -einem -größeren Kolben die Temperatur des phosphoreszierenden Stoffes niedriger
ist als bei kleineren Abnmessungen des Kolbens. Diese niedrigere Temperatur hat
eine Verzögerung des Zurückfallens der angeregte Zentren dies phro@s2,hotreszilere;nden
Stoffes in den ngTmalen Zustand zur Folge, was an sich seine Verringerung des Wirkungsgrades
.der Lichtumwandlung durch den phosphoreszierendsen Stoff und somit der ganzen Lampe
bedeuten würde. Dieser ungünstige Einflußwird ,ofenbar von anderen, noch nicht völlig
geklärten Erscheinungen mehr als wettgemacht; .denn das Experiment weisst eine verbesserte
Lichtausbeute auf.
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Es hat isich herausgestellt, daß der Wirkungsgrad bei Vergrößerung
der phosphoreszierenden Oberfläche erst schnell zunimmt, daß jedoch die Zunahme
des Wirkungsgrades bei weitergehender Vergrößerung der Oberfläche des Kolbens kleiner
wird. Eis hat also keinen Zweck, die Kolbenoberfläche möglichst groß zu machen,
also ohne Berücksichtigung der Wattleistung die üblichen Kolbenabmessungen vollständig
zu verlassen und übermäßig große Kolben zu verwenden. Die Vorteile werden .schon
zu eignem wesentlichen Teil. ausgenützt, wenn nie Kolbenoberfläche ein gewisses
Mindestmaß überschreitet. Dieses Mindestmaß hängt von der Belastung der Entladungsröhre
ab. Dementsprechend wird bei Hochdruckqüerksilberdampfentlädungsröhren der üben
angegebenen Betriebsverhältnisse, bei denen also die Belastung je Quadratzentmeter
der Oberfläche der Innenseite des die Entladungsbahn umgebenden Teils der Röhre
den Wert von io Watt übersteigt, wobei sich auf eder/und in dem Glaskolben ein phosphoreszierender
Stoff befindet, lerfindungsgemäß beiVerwendung von phosphoreszierenden Stoffen,
wie Zink-Cadmiüm-Swlfid, die Oberfläche des phoispho@reszierenden Kolbens wenigstens
i o y (B -'J- 15) 2/3 cm2, vorzugsweise größer als 12 y (B+ 15)2/s
cis gewählt. Hierbei stellt B die Belastung (Wattaufnahme) der Röhre in Watt dar.
Ein Vergleich mit Glühlampen zeigt, daß die Kolben der erfindungsgemäßen Lampen
erheblich größer sind als 'diejenigen der Glühlampen derselben Wattaufnahme. Da,
wie bereits bemerkt wurde, bei weitergehender Vergrößerung des Kolbens die Steigerung
es Wirkungsgrades immer geringer wird, wird die Oberfläche dies phö,sphoreszierenden
Kolbens zweckmäßig kleiner als 25 y (B-(- 15) 2/3 cm? gehalten. Vorzugsweise
wird die Form dies phosphoreszierenden Kolbens derart gewählt, daß die Oberfläche
des Kolbens in der Haupt-' ,saehe mit einer Isaluxfläche, d. h. einer Fläche lWt,
in allen Punkten gleicher B:estrahlungsfdichte lder Entladungsröhre, zusammenfällt.
' Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der gekennzeichneten Lampe im Schnitt
dar.
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Die abgebildete, zum Aussenden von Lichtstrahlen dienende Lampe enthält
eine elektris,che Entladungsröhre i, die in der Hauptsache aus Seinemengen Quarzröhrchen
besteht. Der innere bzw: äußere Durchmesser dieses Röhrchens ist 4 bzw.
7,5 mm. In .der Röhre befinden sich die ausschließlich #durch die Entladung
geheizten Glühelektroden 2 und 3, die einen mit Erdalkaliöxyd bedeckten Wolfrämkern
aufweisen. Der Abstand zwischen den Endren der Elektroden. beträgt 18 mm.
In der Röhre befindet scheine die Zündung einleitende Edelgasfülr hing, z. B. Argon;
und eine Menge Quecksilber, das beim Betrieb einen sehr hohen Dampfdruckentwickelt.
Die aus. der Röhre hervorragenden Endsee der Einschm:elzdrähtesind durch metallene
Kappen 4 bzw: 5 umgeben und mit diesen verlötet. Die Röhre wird getragen von den
Stützdrähten 6 und 7, die in der Quetschstelle 8 des Glaskolbens 9 befestigt ,sind.
Vor der Quetschstelle befinsdet sich ein aus Glimmer bestehlender Schirm io. Dir
Gläskolben9 ist in der Hauptsache kügelförmig und ist mit einem Sockel i i versehen.
Die Innenseite des Glaskolbens ist mit einer gelb phosphoreszierenden Zink-Cadmium-Sulfid-Schicht
12 bedeckt. Der Raum, zwischen derr Röhre i und dem Kolben 9 ist sorgfältig evakuiert
und kann zeit feinem indiffiezenten Gas, z. B. mit Stickstoff, gefüllt kein.
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Die Wattaufnahme der Entladungsröhre i isst 75 Watt. Die Innensexte
des die Entladungsbahn umgebenden Wandteils hat eine Oberfläche von 2,25 cm2, so.
daß die Belastung der Röhre je Quadratzentimeter dieser Oberfläche etwa 33 Watt
beträgt.
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Der innere Durchmesser des kugelförmigen Teils dies Kolbens, 9 beträgt
io cm, so däß die Oberfläche der phosphoreszierenden Kolb en,#va!nd etwa 314 cm2
ist. Der Wirkungsgrad dieser Lampe, d. h: die. Anzahl internationaler Lumen. an
sichtbarem Licht je Watt Energieaufnahme der Röhre, betrug hierbei 51 Lumen
je Watt.
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Brei. einem Durchmesser des Kolbens vom. 9 bzw. 8,5 cm und einer Obexfläche
der Kolbenwand von letwa 255 bzw. 225 cm2 war der Wirkungsgrad 47,5 bzw. 46 Lumen/Watt.
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Vergrößerung' des Kolbenduffchnnessers oberhalb i o cm brachte nur
noch leine verhältnismäßig ischnell abnehmende Vergrößerung
.dies
Wirkungsgrades. $,ei einem Durchmesiseir vom i.i cm war der Wirkungsgrad 52 Lumen/Watt,
und bei einem Dumchmes-sier von 15 bzw. 20 cm war der Wirkungsgrad 55 bzw. 56 Lumen,/Watt.
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Die erforderlche große Kolb:wöb,eTfläche isst durch Vergrößerung das
Kolbea#durchmessiems und nicht durch Wellungder Kolbienwand ierreicht, so, daß die
Kolbernobierfläche glatt ist, woidurch das Anbringen des, phosphomeszierenden Stoffies
leichtem ist als bei Wellung ,der Kolbenwand oder bei ähnlich er k"unstlücher Vergrößerung
der Kol.bienoberflä.che. Eine soilche künstliche -Vemgrößerumg dem Koilbenobier$äche
hat öfters auch einten ungünstigen Einfluß auf den Strahlengang.