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Elektrische, ausschließlich mit Edelgasen gefüllte Leuchtröhre mit
im Röhreninneren angebrachter Luminophorschicht Um bei elektrischen Leuchtröhren
eine erhöhte Lichtwirkung oder eine besondere Lichtfärbung zu erzielen, ist es bekannt,
im Röhreninnern eine Lurninophorschicht anzubringen. In der Regel wird letztere
hierbei von einer im Röhreninnern entstehenden Quecksilberstrahlung angeregt. Es
ist allerdings auch schon vorgeschlagen worden, solche Luminophorschichten in Röhren
anzubringen, die ausschließlich mit Edelgasen gefüllt sind, da auch Edelgase allein
eine Strahlung im langwelligen Ultraviolett ausseizden. Röhren der letztgenannten
Art vermochten sich jedoch nicht einzuführen, weil die Ultraviolettstrahlung der
Edelgase im Vergleich zu ihrer sichtbaren Strahlung sehr gering ist und daher keine
ins Gewicht fallende Ausbeute an Lumineszenzlicht ergibt.
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Die Erfindung geht von der neuartigen Erkenntnis aus, daß die Strahlung
der jenseits des äußerst kurzwelligen Ultravioletts im sogenannten Schumanngebiet
liegenden Resonanzlinie des Neons (Wellenlänge 736 A) eine Stärke besitzt, die die
Stärke der gesamten sichtbaren und ultravioletten Neon-Strahlung um ein Mehrfaches
übertrifft. Diese Erkenntnis läßt sich, wie festgestellt wurde, zur Herstellung
einer Leuchtröhre von gutem Wirkungsgrad ausnutzen, sofern die Betriebsbedingungen
der Leuchtröhre und die Luminophore geeignet gewählt sind. Dies ist der Fall, wenn
bei einer elektrischen Leuchtröhre mit einer ausschließlichen Füllung von spektralreinem
Neon bei einem Fülldruck von etwa 1,5 bis ro mm Hg und einer Stromdichte der Entladung
von etwa o,oi bis o,o5 Amp./cm' sowie mit einer im Röhreninnern angebrachten Luminophorschicht
diese letztgenannte Schicht aus einem schon durch Elektronen von etwa 2o V Geschwindigkeit
zur sichtbaren Lichtemission anregbaren Stoff - beispielsweise aus äußerst reinen
Ausgangsstoffen hergestelltem Zinksilikat oder Calciumwolframat - besteht. Die Luminophorschicht
wird bei Inbetriebnahme der Röhre alsdann durch die jenseits des äußerst kurzwelligen
Ultravioletts, im sogenannten Schumanngebiet liegende Resonanzlinie des Neons (Wellenlänge
736 A) zur Lichtausstrahlung gebracht.
Die Innehaltung der angegebenen
Stromdichte ist insofern wichtig, als bei Überschreitung derselben die Ausbeute
an der wirksamen Resonanzstrahlung immer geringer wird, während bei Unterschreitung
die insgesamt zu erhaltende Lichtmenge zu klein wird. Eine Überschreitung des Fülldruckes
führt zu einer Abnahme der Resonanzstrahlung, während eine Unterschreitung des Fülldruckes
die Lebensdauer der Leuchtröhre ungünstig lieralsetzt. Die Verwendung eines von
Verunreinigungen befreiten Neons ist erforderlich, weil schon geringste Beiinengungen
die Stärke der Resonanzstrahhing in ungünstigstem Sinne beeinflussen. Die Anregbarkeit
der Luminophorschicht durch Elektronen von etwa 2o V Geschwindigkeit bewirkt, daß
der Luminophor auch mit Sicherheit von der Resonanzstrahlung des Neons voll angeregt
wird. Dies wäre nicht der Fall, wenn zur Anregung des Lu-1ninophores Elektronen
höherer Geschwindigkeit erforderlich wären, wie dies z. B. bei den Sulfidphosphoren,
aber auch bei den handelsüblichen, in Leuchtröhren vielfach verwendeten Silikat-
und Wolframatphosphoren zutrifft, da diese Stoffe in der Regel erst durch Elektronen
von einigen Hundert Volt Geschwindigkeit zu merklicher Lichtausstrahlung angeregt
werden. Erforderlich ist gemäß der Erfindung allerdings, daß sich der anzuregende
Luminophor im Röhreninnern, etwa auf der Innenseite des Röhrengefäßes, befindet,
da nicht einmal Quarz die zur Anregung des Luminophors dienende Resonanz-Strahlung
des Neons durchläßt.
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Die Befestigung der Luminophorschicht kann auf beliebige an sich bekannte
Weise, etwa unter Vermittlung einer Bindemittelschicht, z. B. einer Phosphorsäure-,
Arsensäure- oder Antimonsäureschicht, erfolgen. Während zur Herstellung einer durch
Ultraviolettstrahlung anzuregenden Luminophor-5chicht ein Stoff von der Korngröße
von 1o bis 5o,. am günstigsten ist, empfiehlt es sich bei Röhren nach der Erfindung,
ein Pulver von weniger als io,u Korngröße zu nehmen, weil die Resonanzstrahlung
des Neons nur in die äuberste Molekülschicht der Körner eindringt, nicht aber wie
die Ultravi:olettstrahlung noch in den darunterIiegenden Kornschichten wirkt.
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Mit Röhren nach der Erfindung lassen sich mancherlei Farbwirkungen
erzielen: wird z. B. als Luminophorschicht ein unter der Resonanzstrahlung des Neons
grünlumineszierendes Zinksilikat verwendet, so ergibt sieh durch Mischung des Lumineszenzlichtes
mit dem roten Neonlicht eine goldgelbe Lichtfarbe, wobei die Gesamtlichtausbeute
der Röhre um mehr als die Hälfte besser ist als bei einer sonst gleich beschaffenen
gewöhnlichen Neonröhre. Bei Verwendung einer durch die Resonanzstrahlung des Neons
blaulumineszierenden Calciumwolfraniatschicht, an deren Stelle aber auch z. B.,
und zwar sogar mit gesteigerter Lichtausbeute, eine -,#lagnesium-, Zink- oder Kadiniuinjvolframatschicht
treten könnte, ergeben sich durch Mischung mit dem roten Neonlicht. und zwar je
nach dem Anteil der Neon- und Luminophorstrahlung, rötlichweiße, sattrosa bis himbeerfarbige
Tönungen der Röhre. Es kann aber auch eine Luminophorschicht verwendet «-erden,
die in bekannter Weise aus einem Gemisch mehrerer, durch die Resonanz-,trahlung
des Neons verschiedenfarbig anregbarer Stoffe besteht; wird z. B. ein Geinisch von
etwa gleichen Teilen grünlumineszierendem Zinksilikat und blaulumineszierendem Calciumwolframat
verwendet, so ergibt sich durch Mischung der roten Neonstrahlung mit den beiden
verschiedenfarbigen Lumineszenzstrahlungen ein etwas rotstichiges weißes Licht,
das durch seinen warmen Ton zur Beleuchtung von Innenräumen besonders gut geeignet
ist. Weitere Farbwirkungen lassen sich bekanntlich durch Hinzufügung von Farbfiltern
erzielen: so kann z. B. bei der ersterwähnten gelbstrahlenden Röhre finit Innenschicht
aus grünlumineszierendem Ziilksilikat durch Vorsetzung eines grünen Farbfilters
oder durch Verwendung eines grünen Röhrenglases oder grünen Röhrenüberzuges eine
grüne Lichtfarbe erzeugt werden. Bei einer Röhre mit einer blaulumineszierenden
Calciumwolframatinnenschicht kann durch Voranstellung eines das Neonlicht zum Teil
durchlassenden hellblauen Filters ein violettes Licht mit einem bisher noch nicht
erreichten Wirkungsgrad erzeugt werden. Ein normales Blauglasfilter ist zur Erzeugung
einer violetten Lichtfarbe ungeeignet, da sich durch zu weitgehende Unterdrückung
des Neonrots nur eine wenig veränderte blaue Lichtfarbe einstellen würde.
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Zweckmäßig wird zur Herstellung eines violetten Lichtes als hellblaues
Filter das Röhrengefäß selbst benutzt und demgemäß dieses aus hellblauem Glas hergestellt.
Es kann aber auch ein aus Klarglas bestehendes Röhrengefäß verwendet werden, das
auf der Innenseite oder Außenseite eine hellblaue Glasschicht oder einen hellblau
durchscheinenden Überzug aufweist. Es kann auch eine aus Klarglas bestehende Röhre
mit blaulumineszierender Innenschicht von einem röhrenförmigen, hellblau durchlässigen
Filter vollkommen umschlossen werden.
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Das Röhrengefäß kann eine beliebige Gestalt haben. Die Elektroden
können gleichfalls beliebig gestaltet werden und im Röhrenbetrieb
sowohl
kalt bleiben als auch auf Glühtemperatur gelangen. Die Elektroden können zu letzterem
Zwecke mit elektronenemittierenden Stoffen versehen und gegebenenfalls auch fremd
geheizt werden. Des weiteren können auch mehr als zwei Elektroden, insbesondere
auch eine oder mehrere Hilfselektroden, im Röhreninnern untergebracht werden.
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Die unter der Wirkung der Resonanzlinie des Neons lumineszierende
Stoffschicht braucht nicht unbedingt die gesamte Röhreninnenwand zu bedecken; sie
kann auch in Form von Streifen oder Ornamenten auf der Röhreninnenvvand angebracht
werden, in welchem Falle dann an den nicht mit Luminophor bedeckten Stellen der
Röhre die rote Neonentladung erscheint. Es können hierdurch also Leuchtröhren erzielt
werden mit verschiedenfarbig erstrahlenden Mustern auf rotem Untergrund. Endlich
kann, auch in bekannter Weise im Röhreninnern eine Platte angebracht werden, die
mit einer Luminophorschicht bedeckt ist.