Elektrische Entladungslampe. Es wurde bereits vorgeschlagen, eine elektrische Entladungslampe, die Dämpfe von schwerflüchtigen Metallen, wie Natrium, Kalium, Rubidium, Kadmium, Magnesium, Thallium, Zink, enthält, mit einer doppel wandigen Hülle zu versehen und in dem Raum zwischen den Wänden dieser Hülle ein Vakuum herzustellen. Die doppelwan dige Hülle verringert die Wärmeabgabe .des Entladungsgefässes, so dass dieses beim Be trieb eine höhere Temperatur annimmt. Hier durch erhält der im Entladungsgefäss vor handene Metalldampf einen höheren Druck, was von grossem Einfluss auf den Liclitaus- strahlungswirkttngsgra.d der Entladungs lampe ist.
Es ist klar, dass das Vakuum im Raum zwischen den Wänden der Hülle nicht immer ein Hochvakuum zu sein braucht. Auch wenn dieser Raum Luft oder ein Gas unter geringem Druck enthält, wird bereits eine wärmeisolierende Wirkung erhalten.
Die Erfindung erlaubt solche und ähn liche Entladungslampen insofern zu verbes- sern, als die Wärmeabgabe noch mehr ver ringert wird, und erlaubt ausserdem die Lampen für Wechselstrombetrieb und für intensive Beleuchtungszwecke mit Hilfe der gebräuchlichen Netzspannungen, zum Bei spiel von 22,0 oder 110 Volt, noch geeigneter zu machen.
Gemäss der Erfindung weist die mit min destens einem-von einem Vakuumraum um gebenen Entladungsgefäss versehene elek trische Entladungslampe, bei welcher die Entladung mindestens zum Teil in einem Metalldampf enthaltenden Raum vor sich geht, mehrere parallel verlaufende, von der Entladung durchflossene Rohrteile auf, wo bei die Anordnung des Ganzen derart ist, dass der für die Wärmeausstrahlung massgebende Quersehnittsfüllfaktor grösser ist als 1 ge teilt durch die Anzahl der Rohrteile.
Be trachtet man nämlich, zunächst unter Be schränkung auf den erwähnten Fall der dop pelwandigen Hülle, die Art und Weise, wie die Wärme,der Entladungslampe an .die Um- gebung abgegeben wird, so ergibt sich, dass diese Wärme zunächst zur Hauptsache durch Leitung und Konvektion auf die innere Wand der doppelwandigen Hülle übertragen wird. Von dort wird die Wärme haupt sächlich durch Strahlung an .die Aussenwand der Hülle und durch die Aussenwand an die Umgebung .abgegeben.
Weist nun die Ent ladungslampe so gelegene und von der Hülle so umgebene parallele Rohrteile auf, dass die wärmeausstrahlende Innenwand der Hülle kleiner ist als bei einer langgestreckten Lampe, so wird ,die Wärmeabgabe der Lampe dementsprechend herabgesetzt, so dass die Energiemenge, welche die Lampe auf nehmen muss, um sich selbst auf :der erfor derlichen Temperatur zu halten, kleiner wird.
Stellt man sich zum Beispiel zwei Lampen von gleicher Rohrlänge vor, deren eine in gestreckter Form innerhalb einer Hülle von der erwähnten Art angeordnet ist, während die andere vier parallele, nebeneinander liegende .Stücke aufweist, die innerhalb einer Hülle von gleicher Art angeordnet sind, so ist es klar, dass, da die Länge der Hülle im zweiten Fall nur etwa ein Viertel der Länge in dem ersten Fall beträgt, die wärmeaus strahlende Oberfläche, das heisst die Fläche der innern Hüllenwandung, bei dieser zwei ten Möglichkeit erheblich kleiner sein kann als bei der gestreckten Lampe. Zur Aus- nützung dieser Möglichkeit ist ferner folgen des zu beachten.
Würden nämlich die ver schiedenen Röhrenteile in grossem Abstand voneinander zu liegen kommen, so könnte infolge der sehr starken Vergrösserung des Durchmessers der Hülle die wärmeausstrah lende Oberfläche trotz der Herabsetzung der Länge der Hülle vergrössert werden. Die verschiedenen Rohrteile müssen daher hin reichend nahe aneinander liegen. Ausserdem muss .der Abstand zwischen,den Röhrenteilen der Lampe und der Hülle hinreichend klein sein, @da ein zu grosser Abstand ebenfalls eine starke Vergrösserung des Durchmessers der Hülle und mithin der wärmeausstrah lenden Oberfläche mit sieh bringen würde.
Diese Bedingungen, denen die Ent- ladungsröhrenteile und die Hülle igenügen müssen, lassen sich einheitlich .aussprechen, wenn man den Begriff "Querschnittsfüllfak- tor" einführt. Man denke sich zu diesem Zweck einen Querschnitt durch die Röhren teile und die Hülle senkrecht zur Röhren teilrichtung gelegt. Unter dem Querschnitts- füllfaktor ist nun nachstehend das Verhält nis der gesamten Oberfläche ;der Röhren querschnitte zu der durch die Innenwand ,der Hülle begrenzten Oberfläche zu ver stehen.
Die oben angegebenen Bedingungen, dass die Röhrenteile hinreichend nahe aneinander liegen müssen, und dass der Abstand zwi schen der Hülle und den Entladungsröhren teilen genügend klein sein muss, bedeuten, ,dass der Querschnittsfüllfaktor einen genü gend grossen Wert haben muss. Zur Ver ringerung der Wärmeabgabe sind die Ver hältnisse so zu wählen, dass dieser Füllfaktor grösser als
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ausfällt, wobei n die Anzahl der Rohrteile angibt, aus denen die Entladungs röhre aufgebaut ist; dabei können zwei oder mehr Rohrteile zu einem Entladungsgefäss vereinigt sein.
Analoge Betrachtungen treffen zu, wenn der die Entladungsröhrenteile umgebende Vakuumraum nicht durch eine lose doppel wandige Hülle, sondern durch eine einwan- dige Hülle gebildet wird, welche die Ent- ladungsröhrenteile umgibt und bei der im Raum zwischen den Entla.dungsröhrenteilen und dieser Hülle ein Vakuum besteht.
Die Wärmeabgabe von der Entladungslampe an die Umgebung findet hier zur Hauptsache durch Wärmestrahlung von .der Wand der Entladungsröhrenteile zu der Hülle statt. Bei einer gestreckten Lampe strahlt die ganze Röhrenwand Wärme aus, während bei der aus n parallelen Teilen bestehenden Lampe die strahlende Oberfläche der geome trischen Oberfläche kleinsten Flächeninhal tes, die die Röhrenteile umgibt, praktisch gleichgestellt werden kann. Diese Oberfläche kann also der Innenwand der oben beschrie benen ,doppelwandigen Hülle gleichgestellt werden.
Bei der Bestimmung des Füllfak tors ist daher im eben behandelten zweiten Fall diese umhüllende Oberfläche an Stelle der Innenwand der Hülle im ersten Fall zu berücksichtigen.
Die erfindungsgemässe Konstruktion ist besonders geeignet für Lampen, bei welchen der Metalldampf Dampf eines schwerflüch tigen Metalles ist.
Eine praktische und einfache Ausfüh rungsform wird erhalten, wenn man die Ent ladungslampe aus drei oder mehr parallelen Rohrteilen bestehen lässt. Der Hülle kann in diesem Fall ein kreisförmiger Querschnitt gegeben werden. Ist die Entladungslampe aus zwei parallelen Rohrteilen aufgebaut, so muss, bei Verwendung einer doppelwandigen Hülle zur Erhaltung eines hinreichend gro ssen Füllfaktors der Querschnitt der Hülle eine abgeplattete Form, zum Beispiel die einer Ellipse, haben. Zur Vergrösserung des Füllfaktors kann es vorteilhaft sein, dem Querschnitt der Rohrteile eine vom Kreise abweichende Form zu geben, um auf diese Weise die verschiedenen Entladungsrohr teile mit geringerem Zwischenraum aneinan der anordnen zu können.
Für den Fall, dass die parallelen Rohr teile miteinander durch Krümmungen ver einigt sind, kann durch die gekrümmten Teile die Zündspannung etwas erhöht wer den. Dieser lfibelstand kann erforderlichen falls dadurch behoben werden, dass die Lampe an der Vereinigungsstelle der Rohr teile mit einer Hilfselektrode versehen wird. Diese Hilfselektrode kann gegebenenfalls auf der Aussenseite der Röhrenwand angeord net werden.
Eine vier parallele Rohrteile aufweisende Lampe kann zum Beispiel aus zwei einzelnen, U-förmigen, oder auch aus vier einzelnen Entladungsgefässen gebildet werden, wobei die Möglichkeit besteht, die Entladungsgefässe mit verschiedenen Fül lungen zu versehen und auf diese Weise das ausgestrahlte Licht aus einem Gemisch von Lichtstrahlen verschiedener Farbe bestehen zu lassen.
Die Erfindung ist besonders wichtig bei Entladungslampen, die mit Wechselstrom betrieben werden; denn bei diesen Lampen findet ein- oder zweimal per Wechselstrom periode eine Zündung der Entladung statt. Es wurde gefunden, .dass bei jeder Zündung die mit Lichtausstrahlung verbundene Ent ladung bei der Kathode einsetzt und sich dann durch das Entladungsgefäss bis zur Anode fortpflanzt. Ist .die Lampe derart ge baut, da,ss in jeder Wechselstromhalbperiode der Strom durch das Gefäss fliessen kann, so ist die Entladung zweimal per Periode eine kurze Zeit unterbrochen und wird kein Licht ausgestrahlt.
Es ist von grosser Wichtigkeit, die Zeitdauer, während der die Lampe kein Licht ausstrahlt, möglichst kurz zu machen, damit das ausgesandte Licht weniger flim mert. Es ist zu diesem Zwecke von Wichtig keit, bei jeder Zündung die Fortpflanzung der Entladung von der Kathode zur Anode mit möglichst grosser Geschwindigkeit erfol gen zu lassen. Bei dem Fortschreiten der Entladung können die Resonanzstrahlen, die von jenem Röhrenteil ausgesandt werden, in dem die Entladung schon stattfindet, die Moleküle in dem übrigen Teil der Lampe an regen. Man denke sich zum Beispiel eine geradlinige, wagrecht angeordnete Lampe, in der die Entladung von links nach rechts fortschreitet und bereits die Hälfte der Lampe erreicht hat.
Die von dem linken Teil ausgesandten Strahlen begünstigen die 3nregung der Moleküle in der rechten Hälfte. Es ist jedoch einleuchtend, dass bei einer derartigen geradlinigen Lampe nur ein geringer Teil der Strahlen, .die in jenem Röhrenteil erzeugt werden, in dem die Ent ladung schon stattfindet, den übrigen Röhren teil treffen kann. Diese Treffmöglichkeit ist erheblich grösser, wenn .die Lampe erfin dungsgemäss aus mehreren parallelen Teilen besteht, da in diesem Falle die in dem einen Röhrenteil erzeugten Strahlen in viel grösse rem Masse auf einen andern, parallel ver laufenden Röhrenteil einwirken können.
Es wird daher die Zeitdauer, während der die Lampe zwischen zwei Perioden kein Licht ausstrahlt, verkürzt, wodurch das Flimmern verringert wird.
Die erfindungsgemässe Entladungslampe bietet den weiteren Vorteil einer sehr ge drängten Form, wodurch die Möglichkeit entsteht, die Lampen in Armaturen gewöhn licher Form und Abmessungen anzuordnen. Trotz der gedrängten Form kann die Ent ladungsstrecke sehr lang gemacht werden, so.dass die Betriebsspannungdurch Verlänge rung der Entladungsstrecke möglichst nahe der Netzspannung angepasst werden kann, wodurch die Verwendung einer kleinen Vor schaItimpedanz ermöglicht wird, was wieder eine Verbesserung :des Leistungsfaktors mit sich bringen kann.
Unter Dämpfe schwer flüchtiger 2Zetalle werden hier Metalldämpfe, deren Druck bei ')-00' C weniger als 1 mm beträgt, verstan den.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung.
Fig. 7 ist eine Ansicht einer Entladungs lampe mit doppelwandigem Vakuumraum; Fig. 2 zeigt eine Draufsicht dieser Ent ladungslampe; Fig. 3 und 4 sind eine Ansicht bezw. eine Draufsicht einer andern Ausführungsform, während Fig. 5 eine Einzeldarstellung zu dieser Ausführungsform ist.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ent ladungslampe besteht aus vier parallelen Rohrteilen 1, 2, 3 und 4. Der Teil 1 geht unten in den Teil 2 über, der am obern Ende mit dem Teil 3 verbunden ist, der wieder am untern Ende in den Teil 4 übergeht. Die Elektroden befinden sich in dem obern Ende der Teile 1 und 4. Wie in der Figur sche matisch dargestellt ist, befindet sich an jedem Ende eine Glühkathode 5 und eine zylindrische plattenförmige Anode 6. Der Stromzuführungsdraht der Anode kann in- ner- oder ausserhalb der Lampe mit .einem der Stromzuführungsdrähte der Glühkathode verbunden werden.
Zur Erleichterung der Zündung befindet sich in der Mitte der .Lampe eine mit einem Stromzuführungs- draht 8 versehene Hilfselektrode 7, an die zu :dem genannten Zweck eine Hilfsspannung angelegt wird. Die Lampe, die ein Edelgas. zum Beispiel Neon, und Natriumdampf ent hält, ist von einer doppelwandigen Hülle ;. umgeben. Der Raum zwischen :den Wänden dieser Hülle ist entlüftet. Wie oben bereits bemerkt wurde, ist unter einem entlüfteter.
Raum nicht nur ein Raum mit absolutem Vakuum, sondern auch ein Raum zu ver stehen, in dem der Gasdruck unter dem atmosphärischen Druck liegt und mithin eine wärmeisolierende Wirkung hat.
Die verschiedenen Rohrteile der Lampe liegen sehr nahe aneinander. Der kürzeste Abstand zwischen ihnen ist etwa 2 mm, wäh rend der äussere Durchmesser der Röhren teile etwa 22 mm und der kürzeste Abstand zwischen der Innenwand der Hülle 9 und .der Entladungslampe etwa 2 mm beträgt. Der Querschnittsfüllfaktor ist dabei etwa 0,5. Die Wärmeabgabe der Entladungslampe ist also erheblich geringer als die einer lang gestreckten Lampe von den gleichen Abmes sungen. Die Lampe stellt ferner eine ge drängte Lichtquelle dar, Evas in manchen Fällen erwünscht ist. Ausserdem ist sie weniger empfindlich für Schwankungen der Temperatur der Umgebung.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform weist eine U-förmig ge bogene Entladungslampe 10 mit zwei paral lelen Schenkeln auf. Der Durchmesser der Schenkel des U beträgt 22 mm und der Ab stand zwischen den Schenkeln ist etwa 2 mm Auf dem gebogenen Teil der Entladungs lampe ruht ein halbkreisförmiger Metall bügel, der in Fig. 5 einzeln dargestellt ist. der mit - einem Zuführungsleiter 12 verbun den ist und als Zündelektrode dient. Die doppelwandige Hülle 13 hat einen Quer schnitt von ellipsenähnlicher Gestalt (Fig. 4). Die lange und die kurze Achse der Innen wand der Hülle haben eine Länge von 52 bezw. 31 mm.
Der Quersclinittsfüllfaktor be trägt etwa. 0,6.
Die in den Figuren dargestellten Ent ladungsröhren, sowie die Hüllen 9 und 13 können auf eine nicht dargestellte Weise an einer Fassung befestigt werden. Es ist vor- Z, den Raum zwischen den Röhren und den Hüllen auf der obern Seite mit Hilfe eines wärmeisolierenden Stoffes, zum Bei- apiel Asbest, abzuschliessen.