DE718302C - Elektrische Entladungslampe, bei der lumineszierende Stoffe durch auftreffende Elektronen zum Leuchten gebracht werden - Google Patents

Description

• Elektrische Entladungslampe, bei der lumineszierende Stoffe durch auftreffende Elektronen zum Leuchten gebracht werden Es ist bekannt, daß Kathodenstrahlen lumineszierende Stoffe zu starker Lumineszenzstrahlung anregen. Dabei ist der optische Nutzeffekt sehr hoch; während er bei normaler Temperaturstrablung (Glühlampe) infolge der gleichzeitig auftretenden ultraroten und ultravioletten Strahlung sehr gering ist. Trotzdem ist die Lumineszenzstrahlung bisher kaum zu Beleuchtungszwecken verwandt worden, weil ihre Erzeugung .gegenüber der Verwendung der normalen Temperaturstrahlung _gröißere physikalische Hilfsmittel erfordert. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn, wie an sich bekannt, Glühelektroden zur Auslösung der Elektronen verwendet werden oder auch wenn Hochspannung Anwendung findet. Vereinfacht man die Hilfsmittel, indem man die Spannung des Lichtstromnetzes benutzt, so ist die Lumineszenz so lichtschwach, daß sie für Deleuchtungszwecke nicht in Frage kommt.
• Es wurde nun gefunden, däß sich bei Verwendung der Spannungen, .die in den Lichtstromnetzen üblich sind, die Helligkeit des Lumineszenzleuehtens mit großem optischem Nutzeffekt bei geeigneter Wahl der sonstigen Bedingungen derart steigern läßt, daß sie ohne weiteres für alle Beleuchtungszwecke, wie Raum-, Straßen-, Reklamebeleuchtung u. dgl., benutzt werden kann.
• Die Bedingungen, welche für die Ausbildung und den Betrieb der Entladungslampe nach der Erfindung maßgebend sind, werden durch folgende Betrachtung erläutert: Der Kathodenfall in der auf etwa r mm oder weniger Quecksilbersäule verdünnten Gasatmosphäre der Entladungslampe kann durch geeignete Wahl des Gases oder Gas-'gemisches und des Kathodenmaterials ('normaler Kathodenfall) etwa gleich groß, gemacht werden wie die Spannung des zum Betrieb, der Entladungslampe verwendeten Lichtstromnetzes. Beträgt die Netzspannung beispielsweise 22o Volt, so wählt man als Füllgas der Entladungslampe Neon, welches mix einigen Prozent Argon gemischt ist, und verwendet eine großflächige Kathode aus Molyb: dän oder Tantal. Solange die Kathode noch nicht vollständig mit der negativen GlimmlichtsChicht bedeckt ist, ist der Kathodenfall normal; d. h. unabhängig von der Stromstärke und dem Gasdruck der Entladungslampe, und beträgt aoo Volt. Verringert man nun durch Abpumpen den Gasdruck weiter, so gelangt man zur Grenze des normalen Kathodenfalls, der :etwa bei io-3 mm Quecksilbersäule liegt. Dabei wird das Leuchten der positiven Säule allmählich immer schwächer und hört bei io-s mm Quecksilbersäule (i o-3 Torr) fast ganz auf. Bringt man etwa in dem Druckintervall von i o-2 Torr bis i o-4 Torr einen Leuchtstoff in die Lampe ein, so leuchtet dieser so hell auf, daß die Entladungslampe für Beleuchtungszwecke benutzt werden kann.
• Die Erfindung macht sich diese Erkenntnisse zunutze. Sie bezieht sich auf eine elektrische Entladungslampe, bei der lumineszierende Stoffe in verdünnter Gasatmosphäre durch auftreffende Elektronen zum Leuchten gebracht werden, die durch eine Entladung zwischen kalten Elektronen erzeugt worden sind, und `besteht darin, daß der Kathodenfall der Lampe durch Verwendung eines Füllgasgemisches von Neon mit einigen Prozent Argon unter einem Fülldruck von i o-'-' bis i o-4 Torr sowie einer großflächigen, kalten Hohl'katfiode aus Molybdän oder Tantal etwa gleich der Spannung des zum Betrieb der Lampe verwendeten Lichtstromnetzes ist.
• Zum Betrieb der Entladungslampe kann Gleichstrom oder Wechselstrom benutzt werden. Bei Verwendung von Wechselstrom ist nur die Phase in Richtung von der Kathode zur Anode wirksam, in umgekehrter Richtung, nämlich von der Anode zur Kathode, geht mit Netzspannung keine Entladung durch die Lampe hindurch, da die Anode gegenüber der Kathode sehr klein ist und daher als Drossel wirkt. Zur Erleichterung der Entladung wird dagegen die Kathode möglichst großflächig gemacht und gegebenenfalls unterteilt.
• Zur Erzielung einer möglichst großen Flächenhelligkeit des Leuchtstoffes ist es zweckmäßig, alle im Kathodenfall beschleunigten Elektronen auf den Leuchtstoff zu konzentrieren. Das geschieht vorzugsweise dadurch, :daß die Kathode etwa in Form eines Zylinders oder einer Hohlkugel mit Durchtritts.öffnungen für das Licht ausgeführt und der Leuchtstoff im Mittelpunkt bzw. der Mittelachse der Hohlkathode angeordnet ist. Besonders geeignet ist eine Hohlkathode, die aus einem in Schraubenlinie gewundenen Band oder Draht besteht, in deren Mittelachse ein stabförmiger lumineszierender Körper angeordnet ist. Auch können Kugelkalotten oder sonstige Hohlflächen als Kathode verwendet werden.
• Der Durchmesser der Hohlkathode ist zweckmäßig so zu bemessen, daß das eine Ende des kathodischen Dunkelraumes, wo die aus der Kathode austretenden Elektronen maximale Voltgeschwindigkeit besitzen, mit der Oberfläche des im Mittelpunkt oder der Mittelachse der Hohl'katbode angeordneten Leudhstoffes zusammenfällt.
• .Die fuinineszierenden Stoffe, welche z. B. 1_rdal!lzalisulfdphosphor, Zinksulfidphosphor, Borsäurephosphor und andere geeignete Stoffe enthalten, können in der Weise gemischt oder zusammengestellt werden, daß sie im wesentlichen entweder nur Tageslicht oder nur Licht gewisser Spektralbereiche, d.li. rotes, blaues, grünes Licht oder Mischfarben, @tussenden, während unsichtbare Strahlungnur in geringem Mali erzeugt wird. Der Leuchtstoff kann entweder von den Elektroden isoliert, etwa durch Glasstäbchen, in seiner Lage gehalten oder direkt mit der Anode. die gcgebenenfalls dnterteilt ist, verbunden werden.
• Die Verwendung von großtiäcbigen kalten Elektroden, die jedoch in einer derartigen Gasatmosphäre angeordnet sind, daß in b ekannter Weise Kathodenglimmlicht entsteht, zusammen mit einem grün fluoreszierenden Schirm, ist bereits bekannt. In dieser ein grünes Dunkelkammerlicht aussendenden Lampe wird jedoch in erster Linie das Gliinmlkht als Erreger der Fluoreszenz benutzt.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrischen Entladungslampen schematisch dargestellt.
• Abb. i zeigt eine Entladungslampe in Form einer Röhre i aus Glas, in welcher eine Kathode angeordnet ist, die von einem in Schraubenlinie gewundenen Metallband gebildet ist. Die Kathode kann mit Hilfsaufhängungen 3 in der Röhre befestigt sein. Zahl und Abstand der Schraubenwindungen und die Breite des Metallhandes oder Drahtes können je nach den Betriebsverhältnissen variiert werden. Die gezeichnete Ausführung kann durch jede andere geeignete Ausführung einer Hohlkathode ersetzt werden, bei welcher die Möglichkeit für den Durchtritt der Lichtstrahlung nach außen gegeben ist. In der L3iigsachse dieser Hohlkathode ist ein luinine8zierender Stoff in Form eines Stabes 4. angeordnet, dessen beide Enden bei diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar von den Anoden 5 getragen werden, welche eine zur Aufnahme der Stabenden geeignete Form; z. B. Napfform, zeigen.
• Der lumineszierende Stab braucht nicht durchgehend aus einem lumineszierenden Stoff: zu bestehen, sondern kann auch von einer mit lumineszierenden Stoffen durchsetzten Masse oder von einem Träger gebildet werden, auf dessen Oberfläche lumines7ierende Stoffe aufgetragen sind.
• Abb.2 zeigt eine Entladungslampe in Form einer Hohlkugel 6 aus Glas, in welcher eine ebenfalls hohlkugelige Kathode angeordnet ist, welche bei diesem Ausführungsbeispiel von einem Drahtnetz gebildet wird, statt dessen aber auch aus einem perforierten Blech oder einem sonstigen mit öffnungen für den Durchtritt des Lichtes versehenen Gebilde bestehen kann. Die hohlkugelige Kathode ist unten mit einer Öffnung 8 versehen, durch welche ein den Lumineszenten 9 tragender Stab:, z. B. ein Glasstab. i o, hindurchragt, während die Anode i i in diesem Fall ringförmig ausgebildet ist und gegenüber der vorgenannten öffnung 8 angeordnet ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:. i. Elektrische Entladungslampe, bei der lumineszierende Stoffe in verdünnter Gasatmosph,äre durch auftreffende Elektronen zum Leuchten gebracht werden, die durch eine Entladung zwischen kalten Elektroden erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß, der Kathodenfall der Lampe durch Verwendung eines Füllgasgemisches von Ncoii mit einigen Prozent Argon unter einem Fülldruck- von io-2 bis 10-4 Torr sowie einer großflächigen, 'kalten Hohlkathode aus Molybdän oder Tantal etwa gleich der Spannung des zum Betrieb der Lampe verwendeten Lichtstromnetzes ist. z. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der lumineszierende Stoff am Ende des Kathodendunkelraumes angeordnet ist. 3. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die großflächige Hohlkathode gegebenenfalls unterteilt ist. 4.. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hohlkathode z. B. in Form eines Zylinders oder einer Hohlkugel mit Durchtrittsöffnungen für das Licht verwendet wird und :der lumineszierende Stoff iin Mittelpunkt bzw. der Mittelachse der Hohlkathode angeordnet ist. 5. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkathode aus je irrem in Schraubenlinie gewundenen Band, oder Draht besteht, in deren Mittelachse ein stabförmiger lumineszierender Körper angeordnet ist. 6. Elektrische Leuchte nach Anspruch oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode als Träger des lumineszierenden Körpers dient.