DE905414C - Discharge lamp with elongated glass cover and one electrode each at both ends of this cover - Google Patents
Discharge lamp with elongated glass cover and one electrode each at both ends of this coverInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Niederdruckentladungslampen mit einer Füllung aus Edelgasen und Quecksilber.The invention relates to low-pressure discharge lamps with a filling of noble gases and Mercury.
Zweck der Erfindung ist die Verwendung eines Gemisches von Quecksilber und Edelgasen solcher Zusammensetzung, daß die Fluoreszenz in dem Phosphor derart erregt wird, daß annähernd ein Maximum an ultravioletter Strahlung erzeugt wird1.The purpose of the invention is to use a mixture of mercury and noble gases of such a composition that the fluorescence in the phosphor is excited in such a way that approximately a maximum of ultraviolet radiation is generated 1 .
Erfindungsgemäß enthält die Lampe ein Gemisch von Argon oder Neon mit Krypton und Quecksilberdampf, wobei das Verhältnis des Kryptons mindestens 45 °/o der Gesamtmischung ausmacht.According to the invention, the lamp contains a mixture of argon or neon with krypton and mercury vapor, the ratio of the krypton being at least 45% of the total mixture.
Eine solche Lampe hat gegenüber einer Lampe mit nur einem Edelgas in Mischung mit Quecksilberdampf als Füllung den Vorteil des leichteren Startes; sie hat verbesserte Arbeitscharakteristiken, einschließlich eines größeren Ultravioletteffektes und entsprechenden Leuchteffektes, und zwar bei niedrigen Temperaturen; ihre Anwärmzeit, d.h. die zur Erzeugung eines gleichförmigen Lichtes erforderliche Zeitspanne ist geringer; die Kosten sind bei gleicher Leistung niedriger.Such a lamp has the opposite of a lamp with only one noble gas mixed with mercury vapor as a filling, the advantage of an easier start; it has improved working characteristics, including a larger ultraviolet effect and corresponding luminous effect, namely at low temperatures; their warm-up time, i.e. the time required to generate a uniform light Time span is less; the costs are lower for the same performance.
Unter Bezugnahme auf die Figuren sind einige Beispiele der erfindungsgemäßen Lampe oder Röhre erläutert.With reference to the figures are some examples of the lamp or tube according to the invention explained.
Fig. ι zeigt einen Aufriß, teilweise im Längsschnitt, einer erfindungsgemäßen Lampe;Fig. Ι shows an elevation, partly in longitudinal section, a lamp according to the invention;
Fig. 2 und 3 zeigen in Form von Kurven die Änderungen der Ultraviolettleistung bei Änderung der Gaszusammensetzung; hierbei ist jede Kurve mit einer Ziffer versehen, die den Gasdruck in Millimeter Quecksilbersäule angibt;Figs. 2 and 3 show, in the form of graphs, the changes in ultraviolet power with a change in the Gas composition; each curve is provided with a number indicating the gas pressure in millimeters Indicating mercury;
Fig. 4 und 5 zeigen ebenfalls in Form von Kurven die Änderungen der Fluoreszenz bei Änderung der G'aszusammensetzung; hierbei ist jede KJurve mit einer Ziffer versehen, die den Gasdruck inMillimeter Quecksilbersäule angibt.Figures 4 and 5 also show in the form of curves the changes in fluorescence when the gas composition changes; here is every K curve provided with a number indicating the gas pressure in millimeters Indicating mercury.
In den Fig. 2 bis 5 ist als Abszisse der Kryptongehalt der Gasmischung von ο bis ioo°/o aufgetragen, wobei in den Fig. 2 und 4 als zweites Gas Argon, in den Fig. 3 und 5 als zweites Gas Neon verwendet ist.In FIGS. 2 to 5, the krypton content of the gas mixture from ο to 100% is plotted as the abscissa, 2 and 4 using argon as the second gas and neon as the second gas in FIGS. 3 and 5 is.
Die Ordinaten in den Fig. 2 und 3 geben denThe ordinates in Figs. 2 and 3 give the
Wirkungsgrad der Ultraviolettstrahlung in Prozent an, während in den Fig. 4 und 5 als Ordinaten der relative Wirkungsgrad der Fluoreszenzleistung, ebenfalls in Prozent, aufgetragen is-ti.The degree of efficiency of the ultraviolet radiation in percent, while in FIGS. 4 and 5 as the ordinates of the relative efficiency of the fluorescence power, also in percent, is plotted is-ti.
Bekanntlich wird zur Erzeugung von ultravioletten Strahlungen, welche Phosphor erregen, um sichtbare Strahlen in Leuchtröhren zu erzeugen, Quecksilberdampf in Mischung mit inertem Gas (Edelgas), wie Argon, bei niedrigem Druck verwendet. Der Ausdruck Phosphor bezeichnet ein fluoreszierendes Material.As is known, to generate ultraviolet rays which excite phosphorus generate visible rays in fluorescent tubes, mercury vapor mixed with inert gas (Inert gas), such as argon, used at low pressure. The term phosphorus denotes a fluorescent material.
Die elektrischen Charakteristiken derartiger Xiederdruckquecksilberentladungen sind bekannt. Es hat sich gezeigt, daß bei gegebener Lampentemperatur, bei gegebenem Druck und gegebenem Strom mit ansteigendem Atomgewicht des inerten Gases der Spannungsabfall in der Ouecksilherentladung und der Spannungsverlust in den Elektroden abnehmen.The electrical characteristics of such low pressure mercury discharges are known. It has been shown that for a given lamp temperature, a given pressure and a given Current with increasing atomic weight of the inert gas, the voltage drop in the Ouecksilherentladen and the voltage loss in the electrodes decrease.
Der Wirkungsgrad einer solchen Niederdruckquecksilberentladungsleuchtröhre hängt von dem Quecksilberdruck und dem Wattverbrauch bei der Entladung ab. Bei konstanter Lampentemperatur und gegebenem Strom hat ein inertes Gas mit größerem Atomgewicht und niedrigerem lonisations-.potential einen höheren Wirkungsgrad als ein Gias von niedrigerem Atomgewicht und höherem Ionisationspotential. Mit anderen Wbrten, von den in Betracht kommenden Gasen erweist sich Krypton als zweckmäßiger wie Argon und Neon, Diese Angaben gelten für die Verwendung eines der bekannten, genannten Edelgase je für sich in Mischung mit Quecksilber. Die Erfindung beruht auf Untersuchungen der Verwendung vorn Mischungen von inerten Gasen mit Quecksilber in E'ntladelampen.The efficiency of such a low-pressure mercury discharge tube depends on the mercury pressure and the watt consumption at the Discharge. With a constant lamp temperature and a given current, an inert gas with a greater Atomic weight and lower ionization .potential a higher efficiency than a Gias of lower atomic weight and higher ionization potential. In other words, of the gases under consideration, krypton turns out to be more appropriate like argon and neon, this information applies to the use of one of the known, named noble gases each in a mixture with mercury. The invention is based on research the use of mixtures of inert gases with mercury in discharge lamps.
Um ein möglichst genaues und klares Versuchsergebnis zu 'erhalten, wurde eine Speziairöhre als Versuchslampe verwendet. Bei dieser bestand der mittlere Teil mit einer Länge von 127 mm und einem Innendurchmesser von 38 mm aus einem Bor- [ Silikat-Glas, das ungefähr 96% gebundene Kieselerde enthält und im folgenden kurz als Α-Glas bezeichnet wird.In order to obtain the most precise and clearest possible test result, a special tube was used as the test lamp. In this, the middle part with a length of 127 mm and an inner diameter of 38 mm consisted of a boron [ silicate glass which contains approximately 96% bonded silica and is referred to below as Α-glass for short.
An beiden Enden dieses Mittelteiles war je ein Rohr von 38 mm Durchmesser aus einem im folgenden als B-Glas bezeichneten Glas angeschlossen. Dies ist ein gegen Hitze sehr widerstandsfähiges Glas, zusammengesetzt aus 80% Kieselerde, 12 °/o Boroxyd (B2O3) und einem Zusatz von Natriumoxyd! (Ha2O) und Tonerde (Al2O3). Die B-Glas-Röhren waren mit Phosphor überzogen. Eis werden unabhängig erhitzte, mit Oxyd überzogene Kathoden in gegenseitigem Abstand von ungefähr 61 cm verwendet. Hinzu kam ein Wassermantel von 76 mm Durchmesser, der über den Lampenkörper geschoben wurde und dessen Mittelteil ebenfalls aus einem 127 mm langen A-Glas-Körper bestand, an dessen beiden iEhden, z. B. mit weißem Wachs, .B-Glas-(Röhren befestigt waren. Mit dieser Spezialkonstruktion war es möglich, die Lichtleistung des Phosphors, die Ultraviolettstrahlung des Ehtladebogens und1 die Lichtleistung des Bogens bei verschiedenen Gasdrücken unter bestimmten Temperaturen bei entsprechenden Spannungen und Kraftbedarf zu verbessern.At both ends of this central part, a tube of 38 mm diameter made of a glass referred to below as B-glass was connected. This is a glass that is very resistant to heat, composed of 80% silica, 12% boron oxide (B 2 O 3 ) and an addition of sodium oxide! (Ha 2 O) and alumina (Al 2 O 3 ). The B-glass tubes were coated with phosphorus. Ice are independently heated, oxide coated cathodes spaced approximately 61 cm apart. There was also a water jacket 76 mm in diameter, which was pushed over the lamp body and whose middle part also consisted of a 127 mm long A-glass body. B. with white wax, .B-Glas- (tubes were attached. With this special construction it was possible to adjust the light output of the phosphor, the ultraviolet radiation of the Ehtladebogen and 1 the light output of the arc at different gas pressures under certain temperatures with the appropriate voltages and power requirements to enhance.
Das beschriebene Gerät wurde an ein Entleerungssystem angeschlossen', welches einen während der ganzen Versuchsdauer mit Trockeneis umgebenen Kühlkasten besaß. Die Diffusion der Gasmischungen erfolgte in einem Gefäß, in welches die zur Verwendung kommenden spektralanalytisch reinen Edelgase eingeführt wurden. Ferner war die Anlage mit einem geeichten Druckmesser zum Ablesen der Gasdrücke ausgestattet.The device described was connected to an emptying system, which one during the had a cooling box surrounded by dry ice for the entire duration of the experiment. The diffusion of the gas mixtures took place in a vessel in which the pure spectral analysis to be used Noble gases were introduced. Furthermore, the system was equipped with a calibrated pressure gauge for reading of gas pressures.
Die Lampe wurde entleert und auf 475'°' C für die Dauer von 1 Stunde erhitzt. Die Kathoden wurden so lange behandelt, bis kein Gas mehr frei wurde. Hierauf . wurde der Wassermantel in Arbeitsstellung gebracht, so daß dessen aus A-Glas bestehende Teile und die entsprechenden Teile der Lampe übereinstimmten; die gegenseitige Lage wurde durch geeignete Befestigungsmittel gesichert. Der Ringraum zwischen der Lampe und dem Wassermantel diente zur Durchflutung mit Wasser bei irgendeiner gewünschten Temperatur, die an einem Thermometer, welches in das die Lampe umgebende Wasser tauchte, abgelesen werden könnte. Ein Spannungsregler diente zur Kontrolle der Spannung an dem Heiztransformator, dem Entladetransformator und dem Ultraviolettmeter.The lamp was deflated and heated to 475 ° C for heated for 1 hour. The cathodes were treated until no more gas was released became. On that. the water jacket was brought into working position so that its made of A-glass existing parts and the corresponding parts of the lamp matched; the mutual situation was secured with suitable fasteners. The annulus between the lamp and the Water jacket was used to flood water at any desired temperature, which is on a thermometer immersed in the water surrounding the lamp could be read. A voltage regulator was used to control the voltage on the heating transformer, the discharge transformer and the ultraviolet meter.
Das Ultraviolettmeter, welches eine Tantalzelle zum Ablesen' der 2537-Ängström-Einheit-Strahlung enthielt, wurde gegenüber dem A-Glas-Körper in Arbeitsstellung gebracht. Die photoelektrischen Zellen wurden gegenüber dem A-Glas-Körper und den mit Phosphor überzogenen Teilen aufgestellt. Sie wurden jeweils vor und nach einer Anzahl von Ablesungen- mit einer Standardglühlampe kontrolliert unter Benutzung eines Spannungsreglers im Stromkreis. Alle Teile wurden in ihrer gegenseitigen Lage fixiert, so daß keine Änderung der Versuchsanordnung'eintreten konnte. Bevor eine Ablesung vorgenommen wurde, ließ man die Lampe einige Tage lang laufen, und zwar in Quecksilber allein, wobei während der ganzen Periode ständig evakuiert wurde. Während dieses Versuchsabschnittes ließ man entlang der Röhre Wasser hin und her strömen, bis die Wassertemperatur 450C betrug. Alle Werte wurden, bei dieser Temperatur abgenommen. Die Temperatur wurde vor und nach j eder Strcmablesung kontrolliert. Anschließend wurden bei diesem Betriebszustand der Ultravioletteffekt des Bogens,, die Spannung,. die Ausstrahlung des Bogens an sichtbarem Licht und das Strahlungslicht der fluoreszierenden Masse (des Phosphors) abge-The ultraviolet meter, which contained a tantalum cell for reading the 2537 angstrom unit radiation, was brought into working position opposite the A-glass body. The photoelectric cells were placed opposite the A-glass body and the phosphor-coated parts. They were checked before and after a number of readings with a standard incandescent lamp using an on-circuit voltage regulator. All parts were fixed in their mutual position so that no change in the test arrangement could occur. Before a reading was taken, the lamp was run for a few days, in mercury alone, with constant evacuation throughout the period. During this test portion was allowed water along the tube back and forth flow until the water temperature was 45 0 C. All values were taken at this temperature. The temperature was checked before and after each current reading. Then, in this operating condition, the ultraviolet effect of the arc, the voltage,. the emission of the arc in visible light and the radiant light of the fluorescent mass (the phosphor)
lesen. Unter denselben Bedingungen wurde nach jedem Wechsel der !Gasfüllung oder Gasmischung gearbeitet. Nach Abschluß dieser vorbereitenden Arbeiten und Einstellung der erläuterten Werte wurde der Versuch bei verschiedenen Gasdrücken und verschiedenen Gasmischungen durchgeführt. Die geprüften Edelgase waren Krypton, Neon und Argon, das Gemisch aus Krypton·—Argon und Krypton—Neon. Die Mischungen wurden so variiert, daß zuverlässige Werte bezüglich der Differenzen in den Charakteristiken ermittelt wurden. Jede Gasmischung ließ man mindestens i6 Stunden lang sich ausbreiten, um ein gleichmäßiges Gemisch zu erhalten.read. Under the same conditions, the gas filling or gas mixture was changed after each change worked. After completing this preparatory work and setting the explained values the experiment was carried out at different gas pressures and different gas mixtures. The noble gases tested were krypton, neon and argon, the mixture of krypton · argon and Krypton — neon. The mixes were varied so that reliable values were obtained with respect to the differences in the characteristics. Each gas mixture was allowed to spread for at least 16 hours to become a uniform mixture to obtain.
Eis wurden folgende Mischungen verwendet:Ice the following mixes were used:
Alle in den Kurven der Fig. 2 bis 5 niedergelegten Werte wurden bei einem konstanten Strom von 500 Milliampere und einer konstanten Temperatur von 45° C bei verschiedenen Drücken (in Millimeter Quecksilbersäule) ermittelt.All of the values plotted in the curves of Figures 2 to 5 were obtained at a constant current of 500 milliamps and a constant temperature of 45 ° C at various pressures (in millimeters Mercury column).
SpannungscharakteristikenVoltage characteristics
Für Krypton-Argon-Mischungen wurde die niedrigste Spannung bei 2 mm Gasdruck im Bereich der ganzen Reihe von Zusammensetzungen, d. h. von 100% Krypton bis 100% Argon, erreicht. Da die Spannung in direkter Abhängigkeit von den Ionisationspotentialen der inerten Gase variiert, besitzt Krypton eine niedrigere Spannung als Argon. Auch besteht eine mehr oder weniger lineare Beziehung bei dem Krypton-Argoni-Gemisch zwischen 100% Krypton und 100% Argon. Eine leichte Abweichung von der Linearität scheint einzutreten, wenn bei Verwendung von 100% Krypton der Gasdruck von ι mm überschritten wird. Bei 4 mm Gasdruck wurde eine Abweichung der Spannung vom linearen Verlauf sowohl für reines Krypton wie auch für reines Argon gefunden.For krypton-argon mixtures, the lowest voltage was at 2 mm gas pressure in the range the whole range of compositions, d. H. from 100% krypton to 100% argon. There the voltage varies as a direct function of the ionization potentials of the inert gases Krypton has a lower voltage than argon. There is also a more or less linear relationship for the krypton-argoni mixture between 100% krypton and 100% argon. A slight deviation of the linearity seems to occur when using 100% krypton the gas pressure is exceeded by ι mm. At 4 mm gas pressure, the voltage deviated from linear course found for both pure krypton and pure argon.
Bei Krypton-Neon-Gasgemischen konnte eine solche Linearität der Spannung im Bereich zwischen reinem Krypton und reinem Neon nicht gefunden werden; die Kurven verlaufen konkav nach oben, und zwar bei allen Drücken, und mehr oder weniger parallel bei Drücken von 2, 3 und 4 mm. Die Spannung ist wiederum am niedrigsten bei einem Gasdruck von 2 mm für Zusammensetzungen zwischen 100% Neon und 40% Krypton. Über dieser Zusammensetzung bis 100% Neon kreuzen sich die Kurven, und die niedrigste Spannung wird erreicht bei einem Gasdruck von 1 mm.In the case of krypton-neon gas mixtures, such a linearity of the voltage could be in the range between pure krypton and pure neon cannot be found; the curves are concave upwards, at all pressures, and more or less parallel at pressures of 2, 3 and 4 mm. The voltage is again lowest at a gas pressure of 2 mm for compositions between 100% neon and 40% krypton. Above this composition up to 100% neon they cross Curves, and the lowest voltage is reached at a gas pressure of 1 mm.
Die Spannung .gemäß den Spannungskurven ist am höchsten bei Neon.- Dieses Resultat stimmt überein, mit der Tatsache, daß das Ionisatipnspotential für Neon höher ist als für Argon oder Krypton.According to the voltage curves, the voltage is highest with neon.- This result is correct agree with the fact that the ionization potential for neon is higher than for argon or krypton.
BogencharakteristikenBow characteristics
Bei konstantem Strom und konstanter Temperatur zeigen die Kurven, welche den Wirkungsgrad des Bogens der Entladung wiedergeben, ein Minimum bezüglich der Leistung an sichtbarem Licht bei einem Gasgemisch von 50% Krypton und 50% Argon. Die Kurven verlaufen mehr oder weniger parallel für alle Drücke von 1 bis 4 mm. Während aber die Spannung bei Verwendung von Krypton-Argon am niedrigsten ist bei 2 mm Gasdruck, ergibt sich der höchste Wirkungsgrad an sichtbarem Licht für alle Zusammensetzungen zwischen reinem Krypton und reinem Argon bei 1 mm Gasdruck. Da bekanntlich bei konstantem Strom und konstanter Temperatur und bei einem gegebenen Dlruck die Spannung für Krypton niedriger ist als für Argon, so folgt daraus, daß der Wirkungsgrad für reines Krypton höher sein muß als für reines Argon, was auch beobachtet wurde. .At constant current and constant temperature, the curves show the efficiency of the arc of discharge, a minimum in terms of visible light output with a gas mixture of 50% krypton and 50% argon. The curves are more or less parallel for all pressures from 1 to 4 mm. But while the voltage when using krypton-argon the lowest is at 2 mm gas pressure, results in the highest efficiency of the visible Light for all compositions between pure krypton and pure argon at 1 mm gas pressure. There known to be the case with constant current and constant temperature and at a given pressure Voltage for krypton is lower than for argon, it follows that the efficiency for pure Krypton must be higher than for pure argon, which has also been observed. .
Bei Krypton-Neon-Mischungen wurde ein solches Minimum nicht gefunden. Aber wiederum ist der Wirkungsgrad an sichtbarem Licht bei 1 mm Gasdruck im Bereich von 100% Krypton bis 20% Krypton —80% Argon am größten. Über diesem Punkt tritt eine steile Abweichung im Bogen Wirkungsgrad ein, derart, daß bei 100% Neon der Wirkungsgrad für alle bis 4 mm gezeigten Gasdrücke am niedrigsten ist.Such a minimum was not found with krypton-neon mixtures. But again is that Efficiency of visible light at 1 mm gas pressure in the range from 100% krypton to 20% Krypton - 80% argon largest. Above this point there is a steep deviation in the arc efficiency one, such that at 100% neon the efficiency for all gas pressures shown up to 4 mm is the lowest.
UltraviolettcharakteristikenUltraviolet characteristics
Die Kurven, welche den Wirkungsgrad der Ultraviolettstrahlung bei konstantem Strom und konstanter Temperatur für Krypton-ArgonjGemische wiedergeben, zeigen, wie aus Fig. 2 ersichtlich, ein leichtes Maximum für ein Gemisch von 50 % Krypton und 50% Argon bei 2 mm Druck; dieses Maximum aber scheint bei höheren Drücken leicht zu wechseln.The curves showing the efficiency of the ultraviolet radiation at constant current and constant temperature for krypton-argon j mixtures show, as can be seen from FIG. 2, a slight maximum for a mixture of 50% krypton and 50% argon at 2 mm pressure; but this maximum seems to change slightly at higher pressures.
Der höchste Wirkungsgrad der Ultraviolettstrahlung wird für alle Gaszusammensetzungen zwischen reinem Krypton und reinem Argon ungefähr bei 2 mm Gasdruck erreicht. Er ist bei allen Drücken für reines Krypton höher als für reines Argon. Auch fällt er gegen reines Argon zu ziemlich rasch ab, während gegen reines Krypton zu der Abfall wesentlich flacher stattfindet, so daß bei 100% Krypton die Wirkungsgrade bei 2, 3 und 4 mm Gasdruck verhältnismäßig nahe beieinanderliegen. Die Wirkungsgrade bei 1 und 4 mm Druck sind in den Grenzen zwischen reinem Argon und 50% Krypton und 50% Argon im wesentlichen gleich. In Fig. 2 ist auch noch eine Kurve für 5 mm Gasdruck eingezeichnet.The highest efficiency of ultraviolet radiation is obtained for all gas compositions between pure krypton and pure argon at approximately 2 mm gas pressure. He's at all pressures higher for pure krypton than for pure argon. It also falls off too quickly against pure argon, while against pure krypton the waste takes place much flatter, so that at 100% Krypton's efficiencies at 2, 3 and 4 mm gas pressure are relatively close to one another. The efficiencies at 1 and 4 mm pressure are in the limits between pure argon and 50% Krypton and 50% argon are essentially the same. In Fig. 2 there is also a curve for 5 mm gas pressure drawn.
Bei Krypton-Neoni-Mischungen ist, wie aus Fig. 3 hervorgeht, das Maximum ausgeprägter und liegt ungefähr bei 75% Krypton —25% Neon für alle vier Gasdrücke. Wiederum ist der Ultraviolettwirkungsgrad am höchsten bei ungefähr 2 mm Gasdruck, und zwar für alle Mischungen zwischen reinem Krypton und reinem Neon. Der Ultraviolett-In the case of krypton-neoni mixtures, as shown in FIG. 3 shows, the maximum is more pronounced and is around 75% krypton - 25% neon for all four gas pressures. Again the ultraviolet efficiency is highest at about 2 mm gas pressure, for all mixtures between pure krypton and pure neon. The ultraviolet
wirkungsgrad für reines Krypton ist bei allen Drücken größer als für reines Neon. Die Kurven für 2, 3 und 4 mm Gasdruck schneiden sich bei der Annäherung an reines Krypton, wo der höchste Ultraviolettwirkungsgrad bei 3 mm Gasdruck zu Hegen scheint. Die Wirkungsgrade liegen in diesem engen Druckbereich sehr nahe beisammen.efficiency for pure krypton is greater at all pressures than for pure neon. The curves for 2, 3 and 4 mm gas pressure intersect when approaching pure krypton, where the highest Seems to have ultraviolet efficiency at 3 mm gas pressure. The efficiencies are in this narrow pressure area very close together.
Leucht-(Fluoreszenz-) CharakteristikenLuminous (fluorescence) characteristics
Die Kurven für den Wirkungsgrad der Leuchtkraft (Fluoreszenz) bei konstantem Strom und konstanter Temperatur für Mischungen aus Krypton und Argon zeigen 'bei 50% Krypton und 50% Argon ein Maximum bei einem Druck von etwa 2 mm (Fig. 4). Der höchste Wirkungsgrad der Fluoreszenz wird für alle Mischungen zwischen reinem Krypton und reinem Argon bei 2 mm Druck erreicht. Dieser Wirkungsgrad bei 2 mm Druck stimmt ziemlich genau überein mit der Kurve des Wirkungsgrades der Ultraviolettstrahlung bei 2 mm Druck. Es wurde festgestellt, daß bei dieser Zusammensetzung, bei welcher der Wirkungsgrad der Fluoreszenz ein Maximum ist, der Wirkungsgrad des sichtbaren Lichtes des Bogens ein Minimum darstellt.The curves for the efficiency of the luminosity (fluorescence) at constant current and constant Temperature for mixtures of krypton and argon show 'at 50% krypton and 50% argon a maximum at a pressure of about 2 mm (Fig. 4). The highest efficiency of fluorescence is achieved for all mixtures between pure krypton and pure argon at 2 mm pressure. This efficiency at 2 mm pressure is pretty much in line with the curve of the Ultraviolet radiation efficiency at 2 mm pressure. It was found that with this composition, at which the fluorescence efficiency is a maximum, the visible light efficiency of the arc a minimum represents.
Bei Gasmischungen aus Krypton und Neon (Fig. 5) ergibt sich das Maximum bei ungefähr 75% Krypton und 25°/o Neon. Diese Kurven stimmen wiederum ziemlich genau mit dem Maximum der Kurven des Wirkungsgrades der Ultraviolettstrahlen überein.In the case of gas mixtures of krypton and neon (FIG. 5), the maximum results at approximately 75% krypton and 25% neon. These curves in turn agree almost exactly with the maximum of the Curves of the efficiency of ultraviolet rays.
Es ist des weiteren hervorzuheben, daß, während das Maximum des Wirkungsgrades für die Ultraviolettstrahlung und für die Fluoreszenz für diese inerten Gasmischungen durchweg ungefähr bei 2mm Gasdruck liegt, der Wirkungsgrad der Leistung des Bogens für Krypton-Argon- und Krypton-Neon-Mischungen bei ι mm Druck am größten ist. Die einzige Ausnahme ergab sich unter 20% Krypton und 80 % Neon, wo die Kurve für einen Druck von ι mm jene für einen Druck von 2 mm kreuzt, so daß der Wirkungsgrad des Bogens, jener der Ultraviolettstrahlung und jener der Fluoreszenz, von dieser Zusammensetzung bis 100% Neon in der Nähe von 2 mm Gasdruck liegen. Mit anderen Worten, der Wirkungsgrad der Leistung an sichtbarem Licht des Bogens liegt bei 1 mm Gasdruck, während der Wirkungsgrad der Leistung an Ultraviolettstrahlung und entsprechender Fluoreszenzwirkung bei 2 mm Druck liegt, genau wo die Spannung der Versuchslampe ein Minimum ist.It should also be emphasized that, while the maximum efficiency for ultraviolet radiation and for the fluorescence for these inert gas mixtures consistently around 2mm Gas pressure is the efficiency of the arc's power for krypton-argon and krypton-neon mixtures is greatest at ι mm pressure. The only exception was below 20% krypton and 80% neon, where the curve for a pressure of ι mm crosses that for a pressure of 2 mm, see above that the efficiency of the arc, that of ultraviolet radiation and that of fluorescence, of this composition to 100% neon are close to 2 mm gas pressure. With others Words, the efficiency of the visible light power of the arc is 1 mm gas pressure, while the efficiency of the ultraviolet radiation output and corresponding fluorescence effect is at 2 mm pressure, exactly where the voltage of the test lamp is a minimum.
Diese Werte ergeben ein Optimum für die Zusammensetzung von inerten Gasmischungen, wo die Erzeugung an ultraviolettem Licht (hauptsächlich als Quecksilbernachstrahlung) am wirksamsten ist. Die Erklärung für dieses Resultat kann die Anwesenheit von metastabilen Atomen sein. Eis hat sich gezeigt, daß die Leistung von 2537 Ängström-Einheiten in einer Quecksilber-Edelgas-Ehtladung abhängt von der Konzentration der metastabilen Edelgasatome. Leistungskurven für die inerten Gase haben ihr Maximum ungefähr bei demselben Druck, wie jener ist, bei welchem ein Maximum an metastabilen Atomen vorhanden ist. Es ist daraus zu folgern, daß die Zusammenstöße zwischen metastabilen Bdelgasatomen und Ouecksilberatomen beträchtlich größer sein müssen als Zusammenstöße zwischen zwei inerten iGasatomem, welche die Zerstörung der metastabilen Zustände verursachen.These values result in an optimum for the composition of inert gas mixtures, where the generation of ultraviolet light (mainly as mercury after-radiation) is most effective. The explanation for this result can be the presence be of metastable atoms. Ice has been shown to have the output of 2537 Angstrom units in a mercury-noble gas charge depends on the concentration of the metastable Noble gas atoms. Performance curves for the inert gases have their maximum at approximately the same pressure, like that at which there is a maximum of metastable atoms. It's out of it too conclude that the collisions between metastable Bdelgasatomen and Mercury atoms are considerable must be greater than collisions between two inert gas atoms, which cause destruction causing metastable states.
Die experimentellen Resultate wurden gewonnen unter Benutzung von getrennt geheizten Kathoden, wodurch ein Teil der Kathodenverluste ausgeglichen wurde, jedoch nicht auf Kosten des Wirkungsgrades. Daher werden bei den in der Praxis verwendeten Lampen, bei denen Kat'hodenverluste eintreten, die Wirkungsgrade der Gasgemische niedriger sein als die Versuchskurven zeigen, und zwar um einen Betrag, der abhängt von dem Prozentsatz der Zugabe, sei es von Argon, sei es von Neon zu Krypton. Indessen ist diese Minderung nicht groß genug, um den verbesserten Wirkungsgrad der optimalen Gemische aufzuwiegen.The experimental results were obtained using separately heated cathodes, which compensated for part of the cathode losses, but not at the expense of efficiency. Therefore, in the lamps used in practice, in which cathode losses occur, the efficiencies of the gas mixtures be lower than the test curves show, and by an amount that depends on the percentage of the addition, be it of argon or of Neon to Krypton. However, this reduction is not great enough for the improved efficiency to weigh the optimal mixtures.
Die aufgeführten Versuchsresultate beweisen eine beträchtliche Verbesserung beim Arbeiten unter niedrigen Temperaturen. Sie zeigen, daß bei Lampen mit erfindungsgemäßer Gasfülhlung die Wand- und Umgebungstemperaturen der Lampe, bei welchen die Streifenbildung verschwindet, wesentlich niedriger sind. The listed test results show a considerable improvement when working under low temperatures. They show that in lamps with gas filling according to the invention, the wall and Ambient temperatures of the lamp, at which the streaking disappears, are significantly lower.
temperaturAmbient
temperature
glei
KrTime bi
same
Kr
chförmigen Lieh
750ZoKrs to generate
ch-shaped loan
75 0 ZoKr
tes
^5 0ZoNeone
tes
^ 5 0 ZoNe
*) Streifenbildutig bleibt bestehen mit Kr.*) Stripes remain with Kr.
Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß die erfin-' dungsgemäße Gasfüllung mehr als 70% der Lampenanwärmzeit einspart, die notwendig bei gewöhnliehen Kryptonlampen eingehalten werden mußte, bis das Licht aufhörte zu flackern und gleichförmig wurde.From this table it can be seen that the gas filling according to the invention takes more than 70% of the lamp warm-up time saves, which had to be complied with with ordinary krypton lamps, until the light stopped flickering and became uniform.
Zusammenfassend ist zu sagen, daß bei diesen Versuchen mit Krypton-Argon- und Krypton-Neon-Gasgemischen in Gegenwart von Quecksilberdampf bei niedrigem Druck (ungefähr 9 μ Quecksilbersäule entsprechend einer Wandtemperatur von etwa 45° C, die als für die Arbeitsweise wirksamste Temperatur zu gelten hat, obwohl nahezu der gleiche Wirkungsgrad1 bei Temperaturen zwischen 40 und 45°'C und einem entsprechenden Ouecksilberdampfdruck zwischen 6 und 13 μ erreicht wird) das Maximum des Wirkungsgrades des Ultraviolettlichtes und der Fluoreszenz bei einem D'ruck von 2 mm und einem Mischungsverhältnis von 50 % -Krypton und 50% Argon bzw. 75% Krypton und 25% Neon eintritt. Dies zeigt, daß zur Erzielung bester Resultate das Mischungsverhältnis liegen soll zwischen 45 bis 55% Krypton und 55 bis 45% Argon bzw. zwischen 70 bis 80% Krypton undIn summary, it can be said that in these experiments with krypton-argon and krypton-neon gas mixtures in the presence of mercury vapor at low pressure (approx. 9 μ mercury column, corresponding to a wall temperature of approx. 45 ° C, the most effective temperature for the working method) has, although almost the same efficiency 1 is achieved at temperatures between 40 and 45 ° C and a corresponding mercury vapor pressure between 6 and 13 μ ) the maximum efficiency of ultraviolet light and fluorescence at a pressure of 2 mm and a mixing ratio of 50% crypton and 50% argon or 75% krypton and 25% neon occurs. This shows that to achieve the best results the mixing ratio should be between 45 to 55% krypton and 55 to 45% argon or between 70 to 80% krypton and
30 bis 20°/o Neon bei Druck von 2 bzw. zwischen 2 und 31 mm und einer Temperatur von 450'C oder annähernd 45° C (praktisch zwischen40 und 500C).30-20 ° / o neon at pressure of 2 or between 2 and 3 1 mm and a temperature of 45 0 'C or approximately 45 ° C (practically between 40 and 50 0 C).
Handelsübliche Leuchtröhren, von denen eine in Fig. ι gezeigt ist, bestätigen diese experimentellen Ergebnisse. Zusätzlich zeigen sie den entscheidenden Vorteil von reinen Kryptonlampen, daß sie bei niedriger Wandtemperatur und Umgebungstemperatur ohne Streifenbildung arbeiten. Die Röhre oder Lampe der Figur besteht aus einer langgestreckten, durchsichtigen Glashülle 11 mit erhitzten Fadenelektroden 12 und 13 an 'jedem Ebde und einer Füllung aus Edelgasgemisch und etwas Quecksilber, das durch ein Kügekhen 14 angedeutet ist. Bei Leuchtlampen wird der gewählte Phosphor an der Innenoberfläche der Hülle 11 aufgetragen.Commercially available fluorescent tubes, one of which is shown in Fig. Ι, confirm this experimental Results. In addition, they show the decisive advantage of pure krypton lamps that they can be used with work at low wall temperatures and ambient temperatures without streaking. The tube or The lamp of the figure consists of an elongated, transparent glass envelope 11 with heated filament electrodes 12 and 13 on each ebb and a filling from a noble gas mixture and some mercury, which is indicated by a Kügekhen 14. at In light bulbs, the selected phosphor is applied to the inner surface of the envelope 11.
Bei den oben erläuterten Versuchen wurde Phosphor in der Zusammensetzung von Zink, Berylliumsilikat und Magnesium-Wolfram-saurem Salz verwendet; für den praktischen Gebrauch kann aber auch irgendein Phosphor verwendet werden, der eine hohe Absorption von ultravioletten Strahlungen im Bereich von 2537 Angström-Einheiten (das ist die Quecksilberresonanzstrahlung) und daher eine starke Ultraviolettwiedergabe, die eine gute Lichtleistung liefert, besitzt. !Andere Beispiele für verwendbare Phosphore sind Halo-PhosphaKPhosphore. In the experiments outlined above, phosphorus was found in the composition of zinc, beryllium silicate and magnesium-tungsten acid salt used; for practical use, however, can also any phosphor can be used which has a high absorption of ultraviolet rays in the range of 2537 Angstrom units (that is the mercury resonance radiation) and therefore has a strong ultraviolet rendering that provides good light output. ! Other examples of usable phosphors are halo-phosphaK phosphors.
Die Tatielle gibt die durchschnittlichen Resultate eines 300 Stunden dauernden Versuches an handelsüblichen Lampen oder Röhren mit Halo-Phosphat-Phosphor an, und zwar in vergleichender Gegenüberstellung des Wirkungsgrades und der Haltbarkeit von Lampen mit erfindungsgemäßer Füllung aus einem Krypton-Neon-Gemisch und identischen Lampen mit nur Kryptonfüllung.The factual gives the average results a 300 hour test on commercially available lamps or tubes with halophosphate phosphor in a comparative comparison of the efficiency and durability of lamps with a filling according to the invention made of a krypton-neon mixture and identical ones Lamps with only krypton filling.
GasfüllungGas filling
Wattwatt
ο Stundenο hours
LPWLPW
Watt 100 StundenWatt 100 hours
I L LPWI L LPW
Wattwatt
300 Stunden300 hours
L LPWL LPW
75 Kr und 25 Ne-Hg.
Krypton—Hg 75 Kr and 25 Ne-Hg.
Krypton — ed
25,8
25,025.8
25.0
1453 13631453 1363
56,3 54-556.3 54-5
25.7 24,9 1373
127525.7 24.9 1373
1275
53-4
51,253-4
51.2
25.4
24,625.4
24.6
1360 12431360 1243
53-5 50,553-5 50.5
In dieser Tabelle bezeichnet L Lumen und LPW Lumen pro Watt.In this table, L denotes lumens and LPW denotes lumens per watt.
Die weitere Tabelle gibt die durchschnittlichen Resultate eines o-Stunden-Versuches mit einer handelsüblichen Lampe oder Röhre, die mit HaIo-Phosphat-P'hosp'hor überzogen war, und zwar in vergleichender Gegenüberstellung des Wirkungsgrades einer Lampe, die mit Gasgemisch aus Krypton und Argon, und einer Lampe, die nur mit Argon gefüllt war.The following table gives the average results of an o-hour test with a Commercially available lamp or tube made with Halo-Phosphate-P'hosp'hor was covered, namely in a comparative comparison of the efficiency of a lamp with the gas mixture of krypton and argon, and a lamp that was filled with argon only.
40 Kr—A-Hg Krypton — ed
40 Kr-A-Hg
25.424.7
25.4
14701296
1470
57.852.6
57.8
Wenn die Lampe zur Bakterientötung oder für andere Zwecke verwendet wird1, wo ultraviolettes Licht erforderlich ist, besteht die Hülle selbstverständlich aus für Ultraviolett hochdurchlässigem Glas, z. B. aus dem obengenannten Α-Glas oder einem anderen, für diesen Zweck bekannten Glas.If the lamp is used to kill bacteria or for other purposes 1 where ultraviolet light is required, the envelope will of course consist of glass which is highly transparent to ultraviolet, e.g. B. from the above Α-glass or another known glass for this purpose.
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