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Gasgefüllte elektrische Glühlampe Die Erfindung bezieht sich auf gasgefüllte
elektrische Glühlampen mit doppelwendelfÖrmigem Glühkörper und bezweckt die Verbesserung
.dieser Glühlampen, insbesondere Steigerung der Lichtausbeute und Verminderung der
Lichtbogengefahr.
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Gasgefüllte Doppelwendellampen haben bekanntlich gewisse Vorzüge denjenigen
gasgefüllten Glühlampen gegenüber, die einfachwendelförmige Glühkörper besitzen.
Der Hauptvorteil ist bekanntlich derjenige, daß die Konvektionsverluste bei doppelwendelförmigen
Glühkörpern geringer sind, so daß die Wirtschaftlichkeit, d. h. die auf identische
Lebensdauer von z. B. zooo Stunden .bezogene Lichtausbeute, der bisher üblichen
Doppelwendellampen diejenige der mit einfach-wendelförmigen Glühkörpern versehenen
edelgasgefüllten Glühlampen wesentlich überschreitet.
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Da die Wirtschaftlichkeit der gasgefüllten Lampen durch Erhöhen des
Edelgasgehaltes der Gasfüllung bekanntlich verbessert werden kann, wäre es wünschenswert
gewesen, die Doppelwendellampen durch Erhöhen des Edelgasgehaltes ihrer Gasfüllung
über das bisher übliche Maß weiter zu verbessern. Dies ist aber nicht ohne weiteres
möglich, denn hierbei treten unerwünschte und sehr nachteilige Erscheinungen auf.
Infolge der hohen Temperatur .des Glühkörpers wirkt nämlich derselbe ionisierend
auf das Füllgas, so daß in solchen Lampen beim Durchbrennen des Glühfadens stets
eine Bogenentladung zwischen den Enden des durchgebrannten Glühfadens entsteht.
Bei sehr hohem Edelgasgehalt entstehen ferner auch im ordnungsgemäßen Betrieb, d.
h. bei unversehrtem Glühkörper, sehr oft Überschlagslichtbögen zwischen nahe benachbarten
Teilen des Glühkörpers, da infolge der Doppelwendelform desselben solche Teile des
Glühkörpers, die gegeneinander hohe Spannungen aufweisen, sehr nahe beieinander
liegen. Der in der Lampe sich bildende Lichtbogen wirkt in beiden Fällen zerstörend
auf die Lampe und kann auch starke Kurzschlüsse in der Lichtleitung verursachen,
hat daher sehr unangenehme Folgen.
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Zwecks Beseitigung dieses Übels sind verschiedene Maßnahmen bekannt.
In .der Praxis werden im .allgemeinen in die Doppelwendellampen Schmelzsicherungen
eingebaut, die den Strom bei Überschreiten eines gewissen Wertes unterbrechen, um
hierdurch die Folgen des Lichtbogens auf das Lichtnetz zu beseitigen. Da aber diese
,Schmelzsicherungen im Sockel der Lampe untergebracht werden müssen,
tritt
bei solchen Lampen allzuoft eine neue unliebsame Erscheinung auf, indem sich an
der Durchschmelzstelle der Sicherung ein zweiter Lichtbogen bildet, welcher ebenfalls
starke Kurzschlüsse der Lichtleitung verursacht, sowohl den Sockel wie -die Fassung
der Lampen zerstört und Feuersgefahr verursachen kann. Aus diesem Grunde ist die
Verwendung solcher Doppelwendellampen in feuergefährlichen Räumen gefährlich und
daher in einzelnen Ländern sogar verboten.
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Der andere `'leg zur Beseitigung des genannten Übels besteht darin,
daß man die Lichtbogenbildung in der Lampe an und für sich unmöglich macht. Es ist
bekannt, zu diesem Zwecke in der Lampe einen Schirm anzubringen, der die Gefahr
der Bildung von Überschlaglichtbögen vermindert bzw. beseitigt. Solche Schirme können
aber die Entstehung des beim Durchbrennen des Glühfadens entstehenden Lichtbogens
nicht verhindern. Es wurde ferner auch schon vorgeschlagen, trockenes Jod in die
Doppelwendellampen einzuführen. Dies verhindert die Bildung von Lichtbögen in beiden
obigen Fällen, doch wird das Jod im Laufe der Zeit sehr oft chemisch von den Stromzuführungen
gebunden und auf diese Weise unwirksam gemacht, so daß auch bei dieser Maßnahme
mit der Unterdrückung .des beim Durchbrennen des Glühfadens, also meist nach längerer
Betriebszeit, sich bildenden Lichtbogens nicht mit genügender Sicherheit gerechnet
werden kann. Beide Arten der Lichtbogenbildung können ferner zweckmäßig in bekannter
Weise dadurch unterdrückt werden, daß man elektronegative Gase, vorzugsweise Stickstoff,
in größeren Mengen in die Lampe füllt, d.li. Gasfüllungen geringeren Edelgasgehaltes
verwendet. Dies hat aber den schwerwiegenden Nachteil, daß durch die höhere Wärmeleitfähigkeit
des Stickstoffs die Wärmeverluste des Glühkörpers vergrößert werden, die Wirtschaftlichkeit
der Lampe daher verschlechtert wird..
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Es ist ferner bei Lampen mit einfach gelvendeltem Glühkörper bekamit,.
daß ein Gasdruck von mehr als i Atm. die Entstehung von Überschlaglichtbögen zwischen
den nahe benachbarten Enden des Glühkörpers behindert. Die Verwendung eines erhöhten
Füllgasdruckes bei Doppelw-endellampen schien aber bisher deshalb unzweckmäßig,
weil ja hierdurch bekanntlich die Wärmeverluste des Glühkörpers ebenfalls erhöht
werden und daher die Wirtschaftlichkeit der Lampe verschlechtert wird. Außerdem
war es nicht vorauszusehen, ob bei Doppelwendellampen infolge der außerordentlich
gedrängten Gestalt ihres Glühkörpers die praktisch noch ohne Schwierigkeiten verwendbaren
Füllgasdrücke die gewünschte Unterdrückung der Lichtbögen tatsächlich sichern werden.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß beide Arten der Lichtbogenbildung
bei Doppel-,vendellampen selbst im Falle von Gasfüllungen von mehr als 9o
% Edelgasgehalt sicher vermieden werden und eine lichtbogensichere Lampe
erhöhter Wirtschaftlichkeit geschaffen wird, wenn der Druck der Gasfüllung bei Zimmertemperatur,
der Füllgasdruck genannt wird, eine Atmosphäre übersteigt.
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Die Erklärung dieser überraschenden Tatsache scheint zu sein, daß
für die Lichtbogenbildung der von den Stickstoffmolekülen ausgeübte absolute Druck,
d. h. .die Absolutmenge des Stickstoffs, maßgebend ist und demzufolge bei Erhöhen
des Füllgasdruckes der prozentuale Gehalt des Füllgases an Stickstoffgehalt gesenkt
«erden kämi, was aber Herabsetzung der Wärmeverluste, also Steigerung der Lichtausbeute,
verursacht. Die Erhöhung des Füllgasdruckes gestattet na inlich eine derart weitgehende
Verminderung des Stickstoffgehaltes der Gasfüllung, daß hierdurch die Wärmeverluste
infolge der außerordentlich gedrängten Gestalt des doppelwendelförmigen Glühkörpers,
der im Betriel) von einer einzigen ruhenden Gasschicht (Langumirschicht) umgeben
ist, weitergehend vermindert werden, als deren Erhöhung durch den erhöhten Füllgasdruck
erfolgt.
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Bereits bei einem Füllungsdruck von 8oo mm Quecksilbersäule wird die
Lichtbogenbildung in der Lampe derart erschwert, daß sie nur bei Überspannungen
auftritt, und bei einem Füllungsdruck von i ooo mm H- erfolgt auch schon bei Überspannungen
keine Lichtbogenbildung. Es ist demzufolge möglich, bei der erfindungsgemäßen Lampe
eine Gasfüllung zu verwenden, die in weitaus überwiegendem Teil, z. B. 98 °/a, aus_
Edelgas, z. B. Argon, und nur 2 °% Stickstoff besteht, und daher infolge der erfindungsgemäßen
Kombination von doppelwendelförmigem Glühkörper und hohem Edelgasgehalt die Wirtschaftlichkeit
bzw. Lichtausbeute der Lampe über diejenige der bisher bekannten Doppelwendellampen
zu erhöhen. Die erfindungsgemäßen Lampen können infolge ihres erhöhten Füllungsdruckes
trotz der überwiegend aus Edelgas bestehenden Gasfüllung unbedenklich ohne eingebaute
Schmelzsicherung verwendet werden.
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Die Anwendung eines höheren Füllungsdruckes als der- Atmosphärendruck
ist verhältnismäßig einfach. So z. B. kann der Glaskolben -und/oder gegebenenfalls
auch das Füllgas während des Füllens auf einer entsprechend niedrigen Temperatur
gehalten und der Kolben in diesem Zustande verschlossen werden.
Bei
Zimmertemperatur ist dann der Gasdruck höher als 76o mm. Eine andere Möglichkeit
ist, daß man von vornherein mit einem Gas vom gewünschten Druck füllt und beim Abschließen
des Füllrohres darauf achtet, daß dieses durch den inneren Druck nicht ausgeblasen
wird. Das Füllrohr kann z. B. in diesem Falle durch Zusammendrücken mit einer erhitzten
Zange verschlossen werden.