Elektrische Edelgaslampe. Die bisher bekanntgewordenen elektri schen Edelgaslampen sind im Wesen so be schaffen, dass das Glasgefäss, welches die Edelgasfüllung (meist Neon oder eine Mi schung von Neon und Helium) enthält, röh renförmig oder ähnlich gestaltet ist und die Elektroden an den Enden dieses Gefässes an geordnet sind. Setzt man die beiden Elektro den unter eine entsprechend hohe Spannung, so zeigen sich im Innern des Gefässes zwi schen den Elektroden Lichterscheinungen, die zu Beleuchtungszwecken ausgenützt wer den können.
Enthält das Glasgefäss Neon oder eine Mischung von Neon und Helium, so er gibt sich ein rotes oder orangerotes Licht, welches den röhrenförmigen Raum zwischen den Elektroden erfüllt, und lässt man in der Röhre etwas Quecksilber verdampfen, so dass auch der Quecksilberdampf zum Leuch ten angeregt wird, so entsteht ein blaues Licht. In allen Fällen handelt es sich aber um die im Raume zwischen den Elektroden auftretenden Lichterscheinungen, die bei den bekannten Leuchtröhren zu Beleuchtungs zwecken ausgenützt wurden. Solche Röhren konnten entweder mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom betrieben werden, und es wur den dabei entweder halte oder geheizte Elek troden verwendet.
In allen bekannten Fällen konnte aber nur entweder rotes oder blaues Licht erhalten werden, niemals beides gleich zeitig.
Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, ist vorgeschlagen worden, Röhren, die Neonlicht ausstrahlen, und solche, die Quecksilbt#r1icht aussenden, zu einer Leuchtkörpergruppe zu vereinigen, und es ist später auch gelungen, diese Anordnung dadurch zu vereinfachen, dass eine einzige Neon und Quecksilber(-lampf enthaltende Röhre verwendet wird, welche mit abwechselnd aufeinanderfolgenden, ver- sc'hiedenen lichten Weiten ausgeführt ist, wobei die engen Rohrteile Neonlicht und die weiten Rohrteile Quecksilberlicht ausstrah- len. Es ist aber klar,
dass auf diese Weise eine wesentliche Milderung des roten Lich tes oder gar der Eindruck eines weissen Lich tes für den nicht allzu fernen Beschauer nicht erzielt werden kann, da die Quellen des roten und blauen Lichtes örtlich scharf und deutlich getrennt sind.
Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass eine wirksamere Milde rung des Neonliehtes durch blaues Queck silberlicht auch für den nahen Beschauer und für jeden Standort desselben dann er zielt wird, wenn das Neonlicht von einer Hülle blauen Quecksilberlichtes umgeben ist.
Es wurde nun gefunden und darin liegt vor allem die Erfindung dass eine solche konzentrische Schichtung des roten und blauen Lichtes in einer Lampe, die Neor und Quecksilberdampf enthält, tatsäoblieh erzielt werden kann, wenn man von den bis her gebräuchlichen Leuchtröhrenbauarten abgeht und die Edelgaslampe so ausbildet, dass eine Lichterscheinuno, entsteht, welche eine oder mehrere Glühelektroden der Lampe umhüllt.
Um eine solche Lichterscheinung, die mindestens eine Glühelektrode umschliesst, erhalten zu können, müssen erfindungsgemäss folgende Bedingungen eingehalten werden: Die das Feld bestimmenden Elektroden, von denen mindestens eine als indirekt beheizte Glühelektrode ausgebildet ist, müssen einan der so nahe angeordnet sein, dass bei der Be triebsspannung der Lampe eine zur allsei tigen Leuchtanregung des Gases um die be# treffende Glühelektrode ausreichende Feld- bezw. Stromdichteverteilung entsteht.
Die Wandung des Lampenkolbens muss von der Glübelektrode genügend weit entfernt sein, damit sie der Entstehung und Entfaltung der Lichterscheinung nicht hindernd im Wege steht. Selbstverständlich sind die übrigen Verhältnisse und Betriebsbedingungen (Gas druck, Betriebsspannung usw.) in jedem Einzelfall und<B>je</B> nach der Art der Cxa-sfül- lung so zu wählen, dass eine Anregung des Gases zum Leuchten überhaupt möglich ist.
Als das Feld bestimmende Elektroden der Lampe sind jene Leiter im Innern der Lampe anzusehen, deren elektrischer Spannungs unterschied für das Auftreten der leuchten den Gasentladun- bestimmend und notwendig ist. Als halte Elektrode (Anode) kann daher jeder Leiter wirken, der das zur Anregung des Leuchtens erforderliche positive Potential gegenüber der Glühelektrode (Glühl-,athode) besitzt, beispielsweise auch ein Stromzufüh- rungs- oder Halterungsdraht.
Während bei Lampen mit reiner Edel- gasfüllung die die Glühelektrode oder<B>Glüh-</B> elektroden umhüllende Lichterscheinung aus einem an die Glülielektrode (n) unmittelbar engrenzenden, intensiven Licht (Kernlicht oder Aureole) und einer schwächer leuchten den Aussenzone, besteht, die sich nur durch die Intensität und nicht durch die Farbe unterscheiden, 'können bei den erfindungsge mässen Lampen, die im Betrieb ausser der vor wiegend aus Neon bestehenden Edelgasfül- luno, noch Quecksilberdampf enthalten,
<B>je</B> nach der Wahl der Leuchtanregungsbedin- gun#gen (Druck- oder Mischungsverhältnisse, der Gase, elektrische Betriebsgrössen usw.) verschiedene Lichteffekte hervorgebracht werden. Grenzfälle dieser mannigfacUen Er- scheinuncen sind: Ein orangerofes oder rotes Kernlicht mit blauem Aussenzonenliclit; ein den Kolben ganz oder teilweise ausfüllendes. weisses oder annähernd weisses Licht.
Der letztere Grenzfall ist von besonderem Inter esse, da es bei den bisher bekannten Edel- ga.s,röhren mit Quecksilberdampfzusatz nicht mUglich wa.r, die Aussendung ein-es weissen Lichtes zu erzielen.
Die beiliegende Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungs- heispiel des konstruktiven Aufba-ues einer Lampe gemäss der Erfindung. Dabei sind innerhalb eines kugelförmigen Glaskolbens a die beiden Elektroden<B>b</B> symmetrisch zum Mittelpunkt der Glaskugel in einem verhält nismässig geringen Abstand voneinander an geordnet.
Die Elektroden können zum Bei spiel aus Nickelröhrehen von etwa<B>3</B><U>-mm</U> Durchmesser und 215-30 mm Länge mit einem Elektronen emittierenden Belag be stehen; diese Nickelrölirehen werden von einem Wolframdralit durchsetzt, der durch einen elektrischen Strom zum Glühen<B>ge-</B> bracht wird und hierdurch die Elektroden auf die Emissionstemperatur erwärmt. Für Wechselstrombetrieb können beide Elektro den so ausgebildet sein; für Gleichstrombe trieb genügt es, die Kathode so auszubilden.
Der Elektrodenabstand kann beispielsweise<B>5</B> bis<B>10</B> mm und der Durchmesser der Glas- ,kugel a<B>60-70</B> mm betragen.
Die Füllung des Glasgefässes a besteht zum Beispiel aus einer Misohung von<B>75%</B> Neon und 25% Helium und der Druck die ser Edelgasiniscliung liegt bei Zimmertempe- rattir etwa zwischen den Grenzen<B>0,06</B> bis <B>15</B> mm Quecksilbersäule.
In dem Glasgefäss a wird ferner in irgend einer Weisq eine, ge ringe Menge Quecksilber, gegebenenfalls auch in Form ein-er Quecksilbarverbindung, eingelagert, dann eventuell zerlegt, so dass beim Inbetriebsetzen der Lampe Quecksilber -verdampft und der Dampf sich dar Edelgas- füllung beimischt. Im Innern der Lampe herrscht beim Betrieb eine durchschnittliche Temperatur von ungefähr 100-300' <B>C</B> und dieser Temperatur entsprechend ergibt -sich der Druck des entstehenden Quecksilber dampfes.
Bei einer derartigen Lampe kann als Betriebsspannung eine gebräuchliche Netzspannung oder auch eine geringere Span nung, etwa<B>520</B> Volt, angenommen werden und die Entladungsstromstärke beträgt etwa 0,4 bis<B>0,5</B> Ampere. Keinesfalls benötigen solche Röhren derartig hohe Spannungen, wie sie heute bei Edelgas-Effektl>--leuchtungsr <B>..</B> rein üblich sind.
Wird nun eine solche Lampe in Betrieb gesetzt, so bilden sich. um die Elektroden herum intensiv rot oder orangerot leuchtende Aureolen aus, deren Grenzen in der 7,pioli- nung durch gestrichelte Linien c angedeutet sind und die wegen des geringen Elektroden- abstandes zu einer fast einheitlichen Aureole, die die beiden Elektroden umgibt, verschmel- zen. Selbstverständlich sind die Grenzen die ser Aureole nicht scharf.
Die Glaskugel a umgibt das Elektroden- -systein in einem solchen Abstand, dass sieh auch noch Lieliterscheinungen in den Raum ausserhalb des Elektrodensysteines entfalten können, und da zeigt sich nun, dass diese Lichtersiche#inungen ausserhalb des Elektro- densyslemes, wie bereits erwähnt, derart be- -einflusst werden können,
dass' sieh die Lichte erscheinungen verschiedenartig darstellen. Gewöhnlich leuchtet der ganze Raum zwi- sehen der Aureole und der Wandung des Glasgefässes a blau, wiees dem Quecksilber- ,da,mpd entsipricht, und es ergibt sich auf diese Weise, eine Lichterseli-einung, die sieh so darstellt, dass um einen orangeroten, nach aussen etwas verschwimmenden Kern herum eine blaue Schale zu sellen ist.
Je höher der Druck der Edelgasfüllung innerhalb der an gegebenen Grenzen ist, desto kleiner ist die- die Elektroden umgebende Aureole und sie dehnt sieh bei Verminderung des Druckes nach allen Richtungen aus; die blaue Schale erfüllt den Raum zwischen der Aureole und der äussern Glaswandung, wird also bei Ver minderung des Druckes gewissermassen nach aussen gedrängt und rÜckt in ihrer Dicke gegen die Elektroden hin vor, wenn die Aureole bei Anwachsen des Druekes o-e- wissermassen komprimiert wird.
Man kann den Druck des Edelgases so weit vermindern, dass die Grenzen der Aure ole bis nahe an die Wandung des Glasge fässes a Ilinausrücken, wobei die Intensität der Aureole abnimmt, und dabei zeigt sich nun, dass', <B>je</B> mehr man die Aureole sich er- weiteren lässt, desto mehr die das Glasgefäss a erfüllende Liellt-ersch-einung ein weisses oder nahezu weisses Ansehen erhält.
Man kann den Eindruck der weissen Lichterscheinung noch durch Anwendung eines mattierten oder trüben weissen Glases für das Gefäss a er höhen, weil hierdurch die Intensitätsunter schiede etwas ausgeglichen werden.
Mitunter sieht man dabei noch an der äussersten Umfläche des Innenraumes des Glasgefässes a einen bläuliellen Schein, was da..rauf hindeutet, dass der weisse Anblick der Lampe so zustandekommen mag, dass das orangerote Kernlicht eine blaue Schale. durchdringen muss, ehe es nach aussen ge langen kann.
Eine spektroskopische Untersuchung die ser weissen Lichters-cheinung zeigt Linien aller Farben vom äussersten Rot; bis zum äussersten Violett, und es sind auch ultra violette Strahlen nachzuweisen, die wenn das Lampengefäss auseinem fürsolche Strah len durchlässigen Material besteht, aus. der Lampe austreten können. Dass die weisse Lichterscheinung dem Tageslicht sehr nahe kommt, zeigt sich auch darin, dass alle Far ben im Lichte der Lampe unverändert oder nahezu unverändert bleiben.
Die Grenze zwischen der Aureole und dem sie umgebenden blauen Licht lässt sieh auch durch Änderungen der elektrischen Grössen, insbesondere der Stromstärke, der ElektrodenggTössen, der Emissionssstärke usw. in dem -einen oder a-ndern Sinn verschieben und man kann auf diese Weise Lampen für verschiedene Lichteffekte erzeugen, also solche mit verechieden grossem, o#rangerotem, von einem blauen Licht umgebenen Kern oder weissleuchtende Lampen.
Die Zweifärbigkeit in der Lichterschei nung in einer solchen Lampe rührt daher, dass die Bedingungen zur Anregung ver schiedener Gasie und Dämpfe zum Leuchten (Vibra.tion) verschieden sind, und dass die Anr,egungsbedingungeit (Stromdichte) sieh mit dem Abstand von den Elektroden än dern.
In den Raum zwischen den Elektroden und unmittelbar um die Elektroden herum sind Anregungsverhältnisse, die genügen, um sowohl die Edelgase als auch den Queck silberdampf zum Leuchten anzuregen; die, Leuelitwirkung des Neon übertönt aber offenbar die des Quecksilbers so stark, dass dort das 'bla,-u-o Licht des Quecksilbers nicht in Erscheinung treten kann.
In grösseren<B>Ab-</B> ständen von dem Elektrodensystem. wird nur mehr das Qu#eeksilb,gr zum Leuchten ange- regt" nicht aber auch das, Edelgats, und daher kommt es, dass' ausserhalb der Aureole nur Quecksilber leuchtet.
Man kann aber, wie oben gezeigt worden ist, die Anregungsbe dingungen innerhalb des Lampenraumes durch Änderungen der Druckverhältnisse und der elektrischen Grössen so verändern, dass auch in grösseren Abständen von den Elek troden Anregungsbedingungen für das Edel gas bestehen, so dass dann eine Ausdehnung des Edelgaslichtes bis nahe zur Glaswandung stattfindet und die geschilderte weisse Liellter- scheinung zustande kommt.
Für das Zustandekommen dieser weissen Lie.literse,heinuno, soll der Edelo-asdruek 2 bis <B>5</B> mm, jedenfalls aber unter<B>10</B> mm Queek- silbersäule betragen. Die Edelgasfüllung kann 55-99% Neon und etwa 45-1% Helium enthalten.
Für Lampen, bei denen die Zweifärbigkeit; des Lichtes deutlich aufrecht erhalten werden soll, empfiehlt sieh ancli ein verhältnismässig geringer Zusatz von Ar,-,on (etWa '/4----3/5 des Gemisches von Neon und Helium).
In konstruktiver Beziehung kann die Lampe gegenüber dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel in mannigfacher Weise ge5,n- dert werden. Man kann den Elektrodenab- stand vergrössern, wobei schliesslich jede Elektrode ihre eigene, getrennt wahrnehm bare Aureole erhält, und man kann auch die äussere Gestalt des Glasgefässes- a von der Kugelform abweichend machen.
Wichtig ist nur, dass' die Wandung des Glasgefässes das Elektrodensystem in einem solchen Abstand umgibt, dass sieh die geschilderten Lichter scheinungen ausserhalb des Elektroden- systemes mehr oder minder voll entfalten können.