Elektrische Lampe. Bekanntlich zeigt das von Hochdruck- quecksilberdampfentladungsröhren emittierte Licht ein Linienspektrum und man hat schon vorgeschlagen, das Linienspektrum aufzu füllen mit Hilfe von phosphoreszierenden Stoffen, die Strahlen kürzerer Wellenlängen (insbesondere unsichtbare Strahlen) in Strah len grösserer Wellenlängen umwandeln; ausser der Phosphoreszenz spielt bei diesen Stoffen öfters auch die Fluoreszenz eine Rolle.
Es sind neuerdings Quecksilberdampf- entladungsröhren bekannt geworden, die in einem zweiten Kolben eingeschlossen sind und bei einem kleinen innern Durchmesser eine relativ hohe Belastung per Längenein- beit der Entladungsbahn, sowie einen sehr hohen Quecksilberdampfdruck aufweisen und einen guten Wirkungsgrad sogar bei klei neren Typen zeigen. Ein Charakteristikum dieser Röhre ist die grosse Belastung (Watt aufnahme) der Röhre per Einheit der Ober fläche der Röhrenwand.
Für die Bestimmung dieser spezifischen Belastung wird hier der Einfachheit wegen die Oberfläche der Innen seite des die Entladungsbahn umgebenden Teils der Röhrenwand in Betracht gezogen. Diese spezifische Belastung ist bei dem er wähnten Röhrentypus grösser als 10 Watt/cm2. Beispielsweise sei erwähnt, dass eine solche Röhre einen innern Durchmesser von 4 mm, eine Länge der Entladungsbahn von 20 mm, eine Belastung von 80 Watt und im Betrieb einen Quecksilberdampfdruck von etwa 20 Atm. haben kann.
Die Belastung der Röhre per Oberflächeneinheit der Innenseite des die Entladungsbahn umgebenden Wand teils ist bei dieser Röhre also etwa 32 Watt/em2. Ausser einem guten Wirkungsgrad und einem ausgesprochen kontinuierlichen Hintergrund im Spektrum besitzen diese Röhren eine verhältnismässig hohe Ober flächenhelligkeit.
Die Erfindung betrifft Hochdruckqueck- silberdampfentladungsröhren mit einer 10 Watt übersteigenden Belastung (Wattauf nahme) per cm@ der Oberfläche der Innen- Seite des die Entladungsbahn umgebenden Teils der Röhrenwand und einem die Röhre umhüllenden Glaskolben.
Mit. Rücksicht auf die kleinen Abmessun gen der Entladungsröhren kann man auch die Dimensionen dieses Kolbens verhältnismässig gering wählen. Es ist nahehegend, die Kol benabmessungen gleich den Abmessungen des Kolbens einer Glühlampe derselben Watt aufnahme zu wählen. Es wurde jedoch ge funden, dass es, falls dieser Glaskolben mit phosphoreszierenden Stoffen versehen wird, vorteilhaft ist, die Abmessungen des Kolbens grösser zu machen, als die Dimensionen, zu denen man nur unter Berücksichtigung der geringen Abmessungen der Entladungsröhre gelangen würde. Es stellte sich heraus, dass durch diese grössere Bemessung des Kolbens eine Steigerung des Wirkungsgrades erreicht wird.
Diese Feststellung ist überraschend, weil doch bei einem grösseren Kolben die Temperatur des phosphoreszierenden Stoffes niedriger ist, als bei kleineren Abmessungen des Kolbens. Diese niedrigere Temperatur hat eine Verzögerung des Zurückfallens der angeregten Zentren des phosphoreszierenden Stoffes in den normalen Zustand zur Folge, was an sich eine Verringerung des Wir kungsgrades des phosphoreszierenden Stoffes und somit der ganzen Lampe bedeuten würde. Dieser ungünstige Einfluss wird offenbar von andern noch nicht völlig ge klärten Erscheinungen mehr als wett ge macht, denn das Experiment weist eine ver besserte Lichtausbeute auf.
Es hat sich herausgestellt, dass der Wir kungsgrad bei Vergrösserung der phosphores zierenden Oberfläche zuerst schnell zu nimmt, dass jedoch die Zunahme des Wir kungsgrades bei weitergehender Vergrösse rung der Oberfläche des Kolbens kleiner wird. Es hat also keinen Zweck, die Kolben oberfläche möglichst gross zu machen. Das Mindestmass der Kolbenoberfläche hängt von der Belastung der Entladungsröhre ab. Er findungsgemäss wird die Oberfläche des phos phoreszierenden Kolbens wenigstens 10 X (B -f- 15)213 cm2 fläche grösser als 12 X (B -i-- 15)n3 cm' zu wählen.
Hierbei stellt B die Belastung (Wattaufnahme) der Röhre in Watt dar. Ein Vergleich mit Glühlampen zeigt, dass die Kolben der erfindungsgemässen Lampen er heblich grösser sind, als diejenigen der Glüh lampen derselben Wattaufnahme. Da wie bereits bemerkt wurde, bei weitergehender Vergrösserung des Kolbens die Steigerung des Wirkungsgrades immer geringer wird, wird die Oberfläche des phosphoreszierenden Kol bens zweckmässig kleiner als gehalten. X (B + 15)n3 CM' .
Vorzugsweise wird die Form des phos phoreszierenden Kolbens derart gewählt, dass die Oberfläche des Kolbens in der Haupt sache mit einer Isoluxfläche (das heisst einer Fläche mit in allen Punkten gleicher Be strahlungsdichte) der Entladungsröhre zu sammenfällt.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungs beispiel einer Lampe gemäss der Erfindung im Schnitt dar.
Die abgebildete, zum Aussenden von Lichtstrahlen dienende Lampe enthält eine elektrische Entladungsröhre 1, die zur Hauptsache aus einem engen Quarzröhrchen besteht. Der innere bezw. äussere Durch messer dieses Röhrchens ist 4, bezw. 7,5 mm. In der Röhre befinden sich die ausschliesslich durch die Entladung geheizten Glühelek- troden 2 und 3, die einen mit Erdalkalioxyd bedeckten Wolframkern aufweisen. Der Ab stand zwischen den Enden der Elektroden beträgt 18 mm. In der Röhre befindet sich eine die Zündung einleitende Edelgasfüllung, z. B.
Argon, und eine Menge Quecksilber, das beim Betrieb einen sehr hohen Dampf druck entwickelt. Die aus der Röhre hervor ragenden Enden der Einschmelzdrähte sind von metallenen Kappen 4 bezw. 5 umgeben und mit diesen verlötet. Die Röhre wird von den Stützdrähten 6 und 7 getragen, die in der Quetschstelle 8 des Glaskolbens 9 be festigt sind. Vor der Quetschstelle befindet sich ein aus Glimmer bestehender Schirm gewählt. Noch besser ist jedoch die Ober- 10. Der Glaskolben 9 ist in der Hauptsache kugelförmig und ist mit einem Sockel 11 versehen. Die Innenseite des Glaskolbens ist mit einer gelbphosphoreszierenden Zink- Cadmium-Sulfidschicht 12 bedeckt.
Der Raum zwischen der Röhre 1 und dem Kolben 9 ist sorgfältig evakuiert und kann mit einem indifferenten Gase, z. B. mit Stickstoff, ge füllt sein.
Die Leistungsaufnahme der Entladungs röhre 1 ist 75 Watt. Die Innenseite des die Entladungsbahn umgebenden Wandteils hat eine Oberfläche von 2,25 cm, so dass die Be lastung der Röhre per cm2 dieser Oberfläche etwa 33 Watt beträgt.
Der innere Durchmesser des kugelförmi gen Teils des Kolbens 9 beträgt 10 cm, so dass die Oberfläche der phosphoreszierenden Kolbenwand etwa 314 cm' ist. Der Wir kungsgrad dieser Lampe, das heisst die An zahl internationaler Lumen an sichtbarem Licht per Watt Energieaufnahme der Röhre betrug hierbei 51 Lumen per Watt.
Bei einem Durchmesser des Kolbens von 9 bezw. 8,5 cm und einer Oberfläche der Kolbenwand von etwa 255 bezw. 225 cm2 war der Wirkungsgrad 47,5 bezw. 46 Lumen/Watt.
Vergrösserung des Kolbendurchmessers über 10 cm brachte nur noch eine verhält nismässig schnell abnehmende Vergrösserung des Wirkungsgrades. Bei einem Durch messer von 11 cm war der Wirkungsgrad 52 Lumen/Watt und bei einem Durchmesser von 15 bezw. 20 cm war der Wirkungsgrad 55 bezw. 56 Lumen/Watt.
Die erforderliche grosse Kolbenoberfläche ist also bei den genannten Beispielen durch Vergrösserung des Kolbendurchmessers und nicht durch Wellung der Kolbenwand er reicht, so dass die Kolbenoberfläche glatt ist, wodurch das Anbringen des phosphoreszie renden Stoffes leichter ist, als bei Wellung der Kolbenwand oder bei ähnlicher künst licher Vergrösserung der Kolbenoberfläche. Eine solche künstliche Vergrösserung der Kolbenoberfläche hat öfters auch einen un günstigen Einfluss auf den Strahlengang. Der phosphoreszierende Stoff kann auf der Aussenseite, im Material des Kolbens, auf der Innenseite oder auf beiden Seiten der Kolbenoberfläche angebracht sein.