CH202654A - Elektrische Glühlampe mit einem hitzebeständigen Glühkörper. - Google Patents

Description

      Elektrisehe    Glühlampe mit einem hitzebeständigen Glühkörper.    Die Lebensdauer einer Glühlampe mit  hitzebeständigem Glühkörper     wird    bei     be-          stimmter        Belastung    im wesentlichen     durch     die     Verdampfungsgeschwindigkeit    des Ma  terials, aus dem der Glühkörper hergestellt  ist, bestimmt.  



  Bei der üblichen Glühlampe wird der       Glühkörper    von     einem    den Glühdraht durch  fliessenden Strom erhitzt. Da der Draht nicht  genau     zylindrisch    ist; "kommen dickere und       dünnere        Teile        vor.    Die ,dünneren     Teile        glühen     auf einer höheren Temperatur als die stär  keren und verdampfen infolgedessen mehr als  die stärkeren     Teile.    Da die     Verdampfungs-          geschwindigkeit    im geraden Verhältnis zu  der etwa 40.

   Potenz der absoluten Tempera  tur steht, ist es klar, dass an den dünneren  Stellen die Verdampfung so rasch vor sich  geht, dass an dem Ende der Lebensdauer der  Lampe die stärkeren     Teile    praktisch noch  wenig an     Durchmesser        abgenommen    haben.  Die     Abdampfziffer    (d. h. der am Ende der  Lebensdauer verdampfte Gewichtsprozent  satz des     Qlültdralites)    beträgt daher bei der    normalen gasgefüllten Lampe nur 2 bis 4  und ist also     verhältnismässig    klein. Wäre  man imstande, den Glühkörper gleichmässiger  zu erhitzen, z.

   B. auf     indirekte    Weise, so       würde    man viel höhere     Abdampfziffern    er  reichen     können.        und    daher die     Belastung    der  Lampe und somit die Wirtschaftlichkeit     in     erheblichem     Masse    steigern     können.     



  Die elektrische Lampe gemäss der Erfin  dung weist einen hitzebeständigen Glüh  körper' aus     einem    Material mit einem  Schmelzpunkt über<B>3000'</B>     g    auf, der aus       einem:    Hohlkörper besteht, der     eine    wenig  stens annähernd     undurchsichtige        Umhüllung     eines     Entladungsraumes    bildet, in welchem  eine solche Entladung stattfindet, dass der in  direkt geheizte Körper wenigstens an der  heissesten Stelle eine Energie von wenigstens  80     Watt    per     cm2        ausstrahlt.     



  Die     Verwendung        eines    hohlen,     indirekt     heizbaren Glühkörpers bietet den     Vorteil,    dass  die Temperatur des Körpers von dem Quer  schnitt nicht mehr abhängig ist. Der Körper  verdampft über die ganze Oberfläche viel      gleichmässiger, so dass theoretisch eine Ab  dampfziffer von     100%    erreicht werden kann.  Eine solche     Abdampfziffer    ist praktisch       nicht    zu verwirklichen, da doch stets einer  ungleichen     Wandstärke        Rechnung    zu tragen  ist, die sich durch örtliches Aufreissen der  Wand bekundet.

   Durch die hohe Abdampf  ziffer lässt sich bei gleicher Belastung der  Lampe, im Vergleich zu normalen Lampen,       eine    viel längere Lebensdauer erzielen. Um  gekehrt lassen sich bei gleicher     Lebensdauer     die Belastung der Lampe, das heisst die Tem  peratur des Glühkörpers und daher die Wirt  schaftlichkeit viel höher steigern. Das von  der Lampe ausgesandte Licht zeigt dabei. ein       kontinuierliches    Spektrum.  



  Es sind bereits Ausführungsformen be  kannt, bei     denen    in der Entladungsröhre ein  Metallkörper angeordnet ist. Dieser Körper  ist durchsichtig oder weist Löcher auf und  hat den Zweck, durch Aufglühen das Linien  spektrum des von der Entladung erzeugten  Lichtes durch ein kontinuierliches Spektrum  zu ergänzen. Der Metallkörper bildet also  nicht eine undurchsichtige Hülle der Entla  dungsbahn, sondern hat vielmehr die Auf  gabe, durch eigene     Glühung    das von der Ent  ladung ausgestrahlte Licht zu verbessern. In  der vorliegenden Erfindung dient zweck  mässigerweise die Entladung ausschliesslich  zur Erhitzung des Glühkörpers. Das Licht  der Entladung bleibt vollkommen oder nahe  zu vollkommen     unsichtbar.     



  Der hohle Glühkörper kann die Form  einer     Röhre,    aber auch die einer Kugel, eines       Umdrehungsellipsoides    oder dergleichen auf  weisen. Der Körper kann aus Wolfram oder       Rhenium    oder aus einem Karbid oder     Nitrid     oder dergleichen mit einem Schmelzpunkt  über<B>3000'</B> K hergestellt sein. Wird der  Glühkörper aus Wolfram hergestellt, so wird  das Wolfram     vorteilhafterweise    in der  Dampfphase auf einen hitzebeständigen  Kern, z. B. aus     Molybdän,        aufpräpariert,    was  in einer Atmosphäre von W     Cl,    oder W     Cl"          H2    erfolgen kann.

   Wird von einem Kern  ausgegangen, der aus einem einzigen Kristall  besteht, z. B.     Einkristallmolybdän,    so besteht    auch der präparierte Metallkörper aus nur  einem Kristall. Ein derartiger Körper ist  gasdichter und bietet gegen Drücken einen  grösseren Widerstand als eine Röhre, die aus  vielen Kristallen besteht. Für     Rhenium    gel  ten Verfahren, die den für Wolfram beschrie  benen analog sind.

   Wünscht man den     Glüh-          körper    aus     Tantalkarbid    herzustellen., so  kann dies auf ähnliche     Weise    dadurch er  folgen, dass es in einer Dampfphase auf  präpariert wird, die aus     Tantalchlorid,    Me  than und Wasserstoff     besteht.    Wünscht man  den Körper aus     Bornitrid    herzustellen. so  ist er zu pressen.  



  Die Entladung kann in einem indifferen  ten Gas, wie Argon, Neon oder Helium oder  in einem Dampf eines     Metalles,        wie    Queck  silber,     Thallium,    Blei oder Kadmium oder in  einem     Gas-Dampfgemisch    stattfinden.  



  Da der Glühkörper bei dem Betrieb der  Lampe auf einer hoben Temperatur glüht,  ist er     zweckmässigerweise    in einer indifferen  ten Atmosphäre anzuordnen. Es können da  für die üblichen Gase, wie Stickstoff, Argon,  Krypton oder     Xenon    oder deren Gemische  mit einem     Fülldruck    entweder höher oder ge  ringer als 1     Atm.    benutzt werden. Es     ist     jedoch auch möglich, ein     'Wolframröhrchen     in einem Gefäss aus Glas oder Quarzglas an  zuordnen, in dem ein Tropfen oder ein Stück  chen eines     Metalles,    wie Quecksilber oder  Kadmium nebst einem indifferenten Gase,  z. B.

   Argon, vorhanden     ist.    Bei der Ver  dampfung des     Metalles    entsteht in diesem  Raum eine Hochdruckatmosphäre, welche die  Verdampfung des Wolframs stark     verhindert.     



  Zur Vereinfachung der letztgenannten  Ausführungsform ist es auch möglich, den  Glühkörper in einer Entladungsröhre derart  anzuordnen, dass er die Entladung schirm  artig vollkommen umhüllt, ohne dass eine  freie Verbindung zwischen dem     Hohlraum     des Glühkörpers und dem     Innern    der Ent  ladungsröhre verhindert wird. Insbesondere  in diesem Fall ist es vorteilhaft, als Material  für den Glühkörper     Tantalkarbid    zu benut  zen. Falls der Glühkörper in einem Kolben  angeordnet wird, der mit Gas oder Dampf      unter     einem    Druck von mehr als 1     Atm.    ge  füllt ist, ist es vorteilhaft, diesen Kolben von  einem zweiten Kolben zu umgeben.  



  Die     Zeichnung        veranschaulicht    einige       Ausführungsbeispiele    des Erfindungsgegen  standes.  



       Fig.    1 stellt einen Glühkörper gemäss der       Erfindung        mit    einer     rohrförmigen    Wolfram  wand dar;       Fig.    2 zeigt     einen    Glühkörper gemäss der       Erfindung,    der die Form eines     Ellipsoides     aufweist;       Fig.    3 stellt     eine        GlühIampe    gemäss der       Erfindung    mit zwei vollkommen     voneinander          getrennten,    abgeschlossenen Räumen dar;

         Fig.    4 zeigt eine Glühlampe- gemäss der       Erfindung,    die     nur    einen abgeschlossenen  Raum     aufweist,    und       Fig.    5 stellt eine Glühlampe gemäss der       Erfindung    dar, die mit einem     Glühkörper     nach     Fig.    1 versehen ist.  



  Der in     Fig.    1 dargestellte Glühkörper be  steht aus einem zylindrischen     Wolframröhr-          chen    10, das an seinen Enden in ein prak  tisch     alkalifreies    Glas eingeschmolzen ist. An  dieses, Glas ist wiederum Quarz 11     auge-          schmolzen,    durch den die     Wolframelektroden     12 und 13 wiederum     mittels    des     obenerwähn-          ten        alkalifreien    Glases hindurchgeführt sind.

    Die Elektroden     können    auf übliche Weise  mit     einem    stark     elektronenemittierenden     Stoff überzogen     sein.     



       Fig.    2 zeigt einen ähnlichen     Glühkörper,     jedoch mit dem Unterschied, dass der Hohl  körper 14 die Form     eines        Umdrehungsellip-          soids    hat. Auch dieser Körper ist an den En  den in Glas hoher Hitzebeständigkeit einge  schmolzen. Es sind auch hier     Wolframelek-          troden    12 und 13 nach aussen geführt.  



  Der     Wolframkörper    dient als Umhüllung  der     zwischen    den Elektroden auftretenden  Entladung; er wird durch diese     Entladung     erhitzt, fängt zu glühen an und strahlt Licht  aus. Das Licht der Entladung ist nicht oder  kaum sichtbar, da der     Wolframkörper    voll  kommen     undurchsichtig    ist.

   Die Entladung  hat hier die Aufgabe, den     Wolframhohl-          körper    zu erhitzen,     und    zwar derart, dass letz--         terer    an den     heissesten    Stellen eine Energie  von     mindestens    80     Watt    per cm' ausstrahlt.  



  Wird die Glühlampe für niedrige Span  nungen gebaut, so ist es möglich, den vom  Glühkörper umschlossenen Raum     mit    einem  Edelgas,'     delgas,,    z. B. Neon, Argon,     Krypton    oder       Xenon    unter hohem Druck zu füllen. Auch  kann     in    diesen Raum     ein.    Tropfen oder ein       Stückchen    eines     Metalles,    wie Quecksilber,       Kadmium,        Thallium    oder Blei, eingebracht  werden, der     bezw.    das beim Betrieb der  Lampe verdampft. Es ist erforderlich, dass  ausser diesem Metalle noch ein Gas, wie z. B.

    Argon, unter niedrigem Druck vorhanden ist.  



  Gemäss einer     praktischen    Ausführungs  form hat die     Wolframröhre        in        Fig.    1 einen       inneren    Durchmesser von 2 mm und     einen          äussern    Durchmesser von 3     mm.    Die Länge  der Röhre ist 14 mm und die     innerhalb    der  letzteren befindlichen     Elektroden    12 und 13       sind    8 mm     voneinander    entfernt angeordnet.  In dem     Glühgitter        sind    ein Quecksilbertrop  f en und Argon unter niedrigem Druck vor  handen.

   Bei einer Bodenwechselspannung von  30 Volt und einem Strom von 5     Amp.    ent  steht ein Dampfdruck von     etwa    1     Atm.    Bei  der auf diese Weise     entwickelten        Entladung          strahlt    eine     Wolframröhre        durchschnittlich     über ihre ganze Oberfläche eine Energie von  100     Watt/cm@    aus. Werden noch höhere       Energieausstrahlungen        gewünscht,    so kann als       Heizquelle    eine     Quecksilberdampfentladung     von hohem Druck, z. B.

   Drücken über 10       Atm.,    benutzt werden.  



  Als Glas für     die        Einschmelzung    der     Wol-          framgiektrode        kann        ein.        pra%ktsoh        alkalifreies     Glas mit einem zwischen 10.10 7 und       30.10-7    liegenden linearen Ausdehnungs  koeffizienten benutzt werden.

   Dieses Glas  kann zum Beispiel die folgende Zusammen  setzung besitzen:    83,1     %        Si02     <B>6,1</B>     %        B203     7,1 %     A1203     3,7 %     Ca0       Dieses Glas dient dazu, die Einführungs  drähte der     Elektroden    zu umschliessen. Es      haftet sehr gut an Wolfram     und    gewähr  leistet     eine    luftdichte Durchführung. Die       Wolframröhre    wird an ihren Enden gleich  falls mit einem Rand des     obenangegebenen     Glases versehen, an den dann der Quarz an  geschmolzen wird.  



       Fig.    3 zeigt den Glühkörper nach     Fig.    1,  der     in,    einen Kolben     .2.0    aus     Quarz    oder Hart  glas     eingeschmolzen    ist. Für die Durchfüh  rung der     Wolframelektroden    ist auch hier  das     obenangegebene    Glas benutzt. Der Raum  zwischen dem Quarzkolben 20 und dem     Wol-          framglühkörper    10 kann mit einem für  Wolfram indifferenten Gas, wie Stickstoff,  Argon, Krypton oder     Xenon    oder mit Ge  mischen dieser Gase gefüllt sein.

   Es ist auch  möglich, in diesen Raum ausser einem Edel  gas einen Tropfen oder ein Stückchen eines       Metalles,        wie    Quecksilber oder Kadmium ein  zubringen. Während des Betriebes verdampft  das Metall dieses     Tropfens    oder     Stückchens     und     schafft        eine    für das     Wolfram        indiffe:          rente        Arfmosrphäre.     



       Fig.    4 zeigt eine Lampe mit einer von       Fig.    3 abweichenden Bauart. Der Glühkörper  ist hier     als    ein Zylinder 21 aus     Tantalcarbid     ausgebildet, der     mittels    in Nuten 23 eines  Quarzkolbens 24 befestigten     Wolframfingern     22 getragen wird.

   An den Enden dieses  Quarzkolbens sind wiederum durch Vermitt  lung des     obenbeschriebenen    besonderen Glases       Wolframelektroden    25 und 26 eingeführt, die       derart        antigeordnet        sind,,    dass durch den     un-          durohsielitigen:

      Zylinder 21 das Licht der       Entladung        nach    aussen     praktisch        vollkommen          abgeschirmt    wird.     Dieser    Zylinder leuchtet  infolge der Erhitzung durch die     Entladung          stark    auf und     strahlt    Licht aus. Des Raum  im Kolben 24 kann mit einem     Edelgas    ge  füllt sein.

   Es kann ausserdem ein Tropfen  eines     Metalles    wie     Quecksilber    oder eines der       weiteren        obenerwähnten    Metalle     angebracht          werden.     



       Fig.    5 zeigt eine     Glühlampe    mit     einem     Kolben     .2:7        gewöhnlicher        Bauart.    Im     Kalben          ist    ein     Glühkörper    nach     Fig.    1 angeordnet,  der mittels     Poldrähten    28 und' 2;

  9 getragen       wird.    Der     Kolben   <B>27</B>     kann        mit        einem    indiffe-         renten    Gas, wie     Stickstoff,    Argon,     Krypton,          Xenon    oder mit einem     Gemisch        dieser    Gase  gefüllt sein.

       Anstatt    des     Glühkörpers        nach          Fig.    1 kann in dem Kolben ein     Glühkärper          hach        P'ig.    2 oder auch eine Glühlampe, wie  sie in     Fig.    4     dargestellt    ist, angeordnet sein.  



  Es     besteht    bei der     Inbetriebsetzung    der be  schriebenen     Lampe    die Gefahr,     dass    die Ent  ladung     teilweise        zwischen    den Elektroden  und der Wand des     Glühkörpers        stattfindet.     Um dies zu     vermeiden,    können     verschiedene     Wege befolgt werden. Der     Glühkörper    kann  auf der Innenseite mit einem     hitzebeständi-          gen    Stoff, der isolierende Eigenschaften be  sitzt, z.

   B. einem     hochschmelzenden    Oxyd,  wie     Thorium@oxyd    oder 'einem     Halbleiter    mit  z. B.     Tantalkarbid    überzogen sein. Der Kör  per kann auch als ein nach aussen konvex  verlaufender Körper, wie z.

   B. eine Kugel  oder     ein        Umd-rehungsellipsoid    ausgebildet  sein, wodurch das     Überspringen    .des     Bogens     auf die Wand etwas     verzögert    wird.     Der          Glühkörper    kann schliesslich aus einem Ma  terial     hergestellt    sein,     -das        elekträ.sch    einen       Halbleiter    oder einen Nichtleiter     darstellt,     wie     Tantalkarbid    oder     Bornitrid.     



       Um,    Lampen der     obenangegebenen    Bauart  an ,das     Lichtnetz    oder an eine     andere    Strom  quelle anschliessen zu können,     müssen    sie auf       bekannte        Weise    in Reihe mit einer Impedanz,  z. B.     einer        Drosselspule,    geschaltet     sein.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Elektrische Lampe mit einem hitzbestän- digen Glühkörper aus einem Material :

   mit einem Schmelzpunkt über<B>3000'</B> K, der aus einem Hohlkörper besteht, der eine wenig stens annähernd undurchsichtige Umhüllung eines Entladungsraumes bildet, in welchem eine solche Entladung stattfindet,

   dass der in direkt geheizte Körper wenigstens an den heissesten Stelle eine Energie von mindestens 80 Watt per cm, ausstrahlt. UNTERANSPRüCHE 1.

   Elektrische Lampe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einer zylindri chen Röhre besteht. 2. Elektrische Lampe nach Patentaanspruch, ,dadurch gekennzeichnet dass die Obear- fläche -des Körpers konvex, ist. 3.

   Elektrische Lampe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, sass der Glüüh- körper die undurchsichtige Wand einer Entladungsrähme bildet, die von einem mit einem indifferenten Gas gefüllten Kolben umschlossen ist. 4.

   Elektrische Lampe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, sass der Glüh- körper als undurchsichtiger Schirm in einer Entladungsröhre derart angeordnet ist, sass er das Licht der Entladung prak- tisch vollkommen abschirmt. 5.

   Elektrische Lampe nach Patentanspruch., dadurch gekennzeichnet, sass .der Körper aus nur einem Kristall hergestellt ist. 6. Elektrische Lampe nach Patentanspruch, dadurch .gekennzeichnet, sass- der Körper aus einem Halbleiter besteht. 7.

   Elektrische Lampe nach TJntexiaiLspruch 6, dadurch gekennzeichnet, sass der Körper aus Tantalkarbid besteht. EMI0005.0059 B. <SEP> Elektrische <SEP> Lampe <SEP> nach, <SEP> Patentansprach, <tb> dadurch <SEP> :gekennzeiclm:

   et, <SEP> .dass <SEP> der <SEP> Körper <tb> aus <SEP> einem <SEP> Nichtleiter <SEP> besteht. <tb> 9. <SEP> Elektrische <SEP> Lampe <SEP> nach <SEP> Unteranspruch <SEP> 8, <tb> dadurch <SEP> gekennzeichnet, <SEP> sass <SEP> der <SEP> Körper <tb> aus <SEP> Bornitrid <SEP> besteht. <tb> 10. <SEP> Elektrische <SEP> Lampe <SEP> nach <SEP> Patentanspruch, <tb> .dadurch <SEP> gekennzeichnet, <SEP> sass <SEP> der <SEP> Körper <tb> auf <SEP> der <SEP> Innenseite <SEP> mnt <SEP> einer <SEP> hitze bes.täudigen <SEP> ,Schicht <SEP> überzogen <SEP> ist, <SEP> die <tb> isolierende <SEP> Eigenschaften <SEP> besitzt. <tb> 11. <SEP> Elektrische <SEP> Lampe <SEP> nach <SEP> Unteranspruch <tb> 1,0, <SEP> dadurch <SEP> gekennzeisshnet, <SEP> ,sass <SEP> die <tb> hitzebeständige, <SEP> ifiolierende <SEP> Schicht <SEP> aus <tb> Thoriumogyd <SEP> besteht. <tb> 12.

   <SEP> Elektrisohe <SEP> Lampe <SEP> nach <SEP> Patenrbanspruoh, <tb> dadurch <SEP> ,gekennzeichnet, <SEP> dass@ <SEP> die <SEP> Entla dung <SEP> in <SEP> Quecksilbexdampf <SEP> siattfind <SEP> et. <tb> 13. <SEP> Elektrische <SEP> Lampe <SEP> nasch <SEP> TJnteranspmoh <tb> 12, <SEP> dadurch <SEP> gekennn,zeichnet, <SEP> sass <SEP> die <SEP> Ent ladung <SEP> in <SEP> Quecksilberdampf <SEP> von <SEP> einem <tb> Druck <SEP> von <SEP> mehir <SEP> als <SEP> 4 <SEP> Atm. <SEP> stattfindet.