Elektrische Gasentladungsröhre. Die Erfindung bezieht sich auf elektri sche Gasentladungsröhren, worunter hier nicht nur Röhren zu verstehen sind, die mit einem oder mehreren Gasen gefüllt sind, son dern auch solche Röhren, die eine Füllung aus Dampf oder ein Gasdampfgemisch ent halten. Um die in diesen Röhren erzeugten ultravioletten Strahlen in sichtbare Strahlen umzuwandeln, hat man bereits lumineszie rende Pulver benutzt, die durch ultraviolette Strahlen zum Fluoreszieren gebracht werden und dann Strahlen grösserer Wellenlänge aussenden. Hierdurch wird die Menge sicht baren Lichtes gesteigert und auch die Farbe des durch die Entladung erzeugten Lichtes kann hierdurch geändert werden.
Das von den Gasentladungsröhren ausgesandte Licht weist nämlich in der Regel kein kontinuier liches Spektrum auf. Die lumineszierenden Stoffe können dazu benutzt werden, dem von der Entladung erzeugten Licht Strahlen zu zufügen, die in diesem Licht nicht oder nur in ungenügendem Masse vorhanden sind. Jeder lumineszierende Stoff emittiert nur Strahlen von Wellenlängen eines beschränk ten Wellenlängengebietes. Um dem von der Entladung emittierten Licht Strahlen aus andern Teilen des Wellenlängenbereiches zu zufügen, hat man bereits vorgeschlagen, ein Gemisch von lumineszierenden Pulvern zu verwenden, die verschiedene Emissionsspektra aufweisen.
Es ist zum Beispiel bekannt, die Wand einer Quecksilberdampfentladungs- röhre mit einer Schicht eines Gemisches von gelblich fluoreszierendem Zinksilikat und blaufluoreszierendem Kalziumwolframat zu bedecken. Die Fluoreszenz der beiden Stoffe wird dann durch die Strahlen erzeugt, die von der Entladung emittiert werden.
Die Erfinder . haben festgestellt, dass die Verwendung derartiger Gemische mit Nach teilen verbunden ist, insbesondere dann, wenn die lumineszierenden Pulver von Strahlen verschiedener Wellenlängen angeregt werden. Ebenso wie verschiedene Stoffe Lumines- zenzstrahlen verschiedener Wellenlänge aus- strahlen können, kann auch die Wellenlänge der die Lumineszenz erzeugenden Strahlen verschiedener lumineszierender Stoffe ver schieden sein. Hierbei sei bemerkt, dass im allgemeinen die Fluoreszenz eines lumines zierenden Stoffes nicht ausschliesslich von Strahlen einer bestimmten Wellenlänge, son dern von Strahlen eines bestimmten Wellen längenbereiches erzeugt wird.
Diese Strah len werden von dem lumineszierenden Stoff absorbiert und die absorbierte Energie wird teilweise wieder in Form von Lumineszenz- licht emittiert. Hierbei handelt es sich so mit um eine nützliche Absorption, die nicht ziz verwechseln ist mit der Absorption von Lichtstrahlen, die dann auftritt, wenn diese Strahlen ein Medium durchlaufen, das über haupt nicht luminesziert oder jedenfalls von diesen Lichtstrahlen nicht zur Fluoreszenz angeregt wird.
Die erwähnte, zur Erzielung der Lumineszenz nützliche Absorption ist jedoch nicht für alle Strahlen aus dem die Lumineszenz anregenden -\Vellenlängengeliiet gleich, sondern besitzt ein Maximum bei einer bestimmten Wellenlänge dieses Gebietes. Die Wellenlänge, bei der dieses Maximum auf tritt, wird gewöhnlich dazu benutzt, um das Wellenlängenband, auf das der lumineszie rende Stoff anspricht, anzudeuten. Es. ist je doch nicht unbedingt, erforderlich, dass diese Wellenlänge in der von der Entladung er zeugten Strahlung, die den lumineszierenden Stoff zur Fluoreszenz bringt, vorhanden ist, weil auch die andern Strahlen des genannten Wellenlängengebietes diese Wirkung haben.
Wenn man eine lumineszierende Schicht hat, die aus einem Gemisch lumineszierender Pulver besteht, von denen das eine Pulver von einer kleineren Wellenlänge angeregt. wird als die andern, und alle Pulver des Ge misches von den durch die Entladung erzeug ten Strahlen zur Fluoreszenz gebracht wer den, so treten, wie bereits erwähnt, Nachteile a.uf. Es hat sich gezeigt, dass diese Naeliteile durch die willkürliche Verteilung der ver schiedenen Pulver in der lumineszierenden Schicht verursacht werden.
Hat man zum Beispiel ein Gemisch von zwei lumineszie- renden Pulvern A und B, dann liegen in einem bestimmten Teil der gemischten Schicht Teilchen des Stoffes 3 an der der Entladung zugekehrten Seite, die hierbei Teilchen des Stoffes B bedecken. In einem andern Teil der Schicht ist jedoch das Umgekehrte der Fall.
Wird die Lumineszenz des Stoffes B von einer Wellenlänge Lii erzeugt, die grö sser als die die Lumineszenz des Stoffes < I erzeugende Wellenlänge L_\ ist, so absorbiert der Stoff B in der Regel die Strahlen der Wellenlänge L_@ in stärkerem (.schädlichem) Masse, als der Stoff 11 die Strahlen der NVel- lenlänge Li;
absorbiert. An den Stellen, an denen sich der Stoff B an der der Entladung zugekehrten Seite der lumineszierenden Schicht befindet. Lind den Stoff A bedeckt, verursacht der Stoff B somit eine relativ starke Absorption der Wellenlänge, die den Stoff A zum Lumineszieren bringt. An jenen Stellen der Schicht, an denen der Stoff .l r<B>f</B> her der Etitladung gelegen ist. findet diese ui Absorption nicht statt und ist auch die Ab sorption der Wellenlänge Ls verhältnismässig geringer.
Die Folge hiervon ist, da,ss sich im erzeugten Luinineszenzlicht in bezug auf dessen Farbe und Intensität Unterschiede er geben.
Es bat sich weiter gezeigt, dass es beim Auftragen von gemischten lumineszierenden Pulvern auf die Röhrenwand schwierig ist, eine genügende Homogenität des Gemisches zii erhalten, so dass auch aus diesem Grunde örtliche Unterschiede des emittierten Lumi- neszenzliclites auftreten können.
Die Erfindung bringt hierin eine Verbes serung durch Anwendung mindestens zweier lumineszierender Schichten, die derart hin tereinander aalgeordnet sind, dass die Lumi- neszierung der von der Entladung entfern teren, lumineszierenden Schicht von Strahlen grösserer Wellenlänge der von der Entladung erzeugten Strahlen c: rzeugt1 wird, als diejenige der näher der Entladung befindlichen, lumi neszierenden Schicht.
Von der Entladungs strecke aus gesehen ist somit die Reihen folge der fluoreszierenden Schichten derart, dass die Wellenlänge der die Lumineszenz der verschiedenen Schichten erzeugenden Strahlen zunimmt.
Bei der Verwendung zweier lumineszie render Pulver kann man zum Beispiel zuerst das von den längeren Wellenlängen ange regte Pulver auf der Innenseite der Wand der Entladungsröhre oder einer die Röhre umgebenden Hülle auftragen und hiernach diese erste lumineszierende Schicht, ge gebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Binde mittels, mit dem lumineszierenden Pulver bedecken; das von einer kürzeren Wellen länge zur Lumineszenz angeregt wird. Im Falle einer Niederdruckquecksilberdampf ent- ladungsröhre kann die Glaswand., z.
B. an der Innenseite mit einem blaufluoreszieren den Zinksulfid bedeckt werden, das in be kannter Weise an der Wand zum Beispiel so befestigt werden kann, dass zunächst die Wand mit einer dünnen Schicht von als Bindemittel dienender Phosphorsäure bedeckt wird und auf diese das Zinksulfid aufgetra gen wird. Hierauf kann auf diesen lumines zierenden Stoff eine Schicht rotfluoreszieren den Zink-Kadmium-Silikats aufgebracht wer den, die durch eine beträchtliche kürzere Wellenlänge zum Fluoreszieren gebracht wird, als das erwähnte Zinksulfid. Ge gebenenfalls kann man auf die Zinksulfid schicht zuerst noch etwas Phosphorsäure auf tragen.
Die Linie 2537 R wird von der Zink- Kadmium-Silikatsehicht stark absorbiert und in Fluoreszenzlicht umgewandelt, während die Linie 3600 A nur in geringem Masse absor biert wird. Diese Wellenlänge kann somit, nur wenig geschwächt, auf das Zinksulfid einwirken.
Es ist offensichtlich, dass das Auftragen der lumineszierenden Pulver in der erwähn ten Reihenfolge, verglichen mit dem Fall umgekehrter Reihenfolge, von grossem Vor teil ist, wenn man sich vor Augen hält, dass die Zinksulfidschicht, die sich dann näher der Entladung befinden würde, die Linie 2537 R stark absorbieren würde, so dass die Strahlen dieser Wellenlänge die Zink-Kad- mium-Silikatschicht nur in sehr geschwäch- tem Zustand erreichen würden. Die Licht ausbeute dieser Röhre ist daher auch bedeu tend geringer als diejenige der erfindungs gemässen Entladungsröhre.
In einem bestimmten Falle wurde zum Beispiel festgestellt, dass das Umringen einer Quecksilberdampfentladung mit einer Zink sulfidschicht und letzterer mit einer Zink- Kadmium-Silikatschicht eine Steigerung der Lichtemission um<B>135</B> % verursachte. Wird jedoch die Reihenfolge der lumineszierenden Schichten umgekehrt, so wird eine Stei gerung der Lichtemission um 300 % erhalten.
Vorzugsweise werden die lumineszieren den Pulver derart gewählt, dass die Lumines- zenzstrahlen der einen Schicht von der auf sie folgenden lumineszierenden Schicht mög lichst wenig absorbiert werden. In dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde deshalb auch ein weissgefärbtes Zinksulfid derartiger Beschaffenheit verwendet, dass die Lumineszenzstrahlen des Zink-Kadmium- Silikats gut durchgelassen wurden.
Werden die lumineszierenden Pulver auf der von der Entladungsstrecke abgekehrten Seite der Wand der Röhre oder einer sie um gebenden Hülle aufgetragen, so muss zuerst die fluoreszierende Schicht geformt werden, deren Fluoreszenz durch die kleinere Wel lenlänge erzeugt wird, worauf diese Schicht mit einem fluoreszierenden Pulver bedeckt wird, das von einer grösseren Wellenlänge zur Fluoreszenz gebracht wird. In diesem Falle muss jedoch die schädliche Absorption der die Lumineszenz erzeugenden Strahlen in dieser Wand berücksichtigt werden, die aus einem Material angefertigt werden muss, das diese Strahlen möglichst gut durchlässt. Es ist deshalb in der Regel vorteilhaft, die Pulverschichten an der der Entladung zu gekehrten Seite der Wand anzubringen.
Das aufeinanderfolgende Auftragen der Pulverschichten, wie obenstehend beschrie ben, muss mit der notwendigen Sorgfalt vor genommen werden, um eine unerwünschte Vermischung der lumineszierenden Pulver zu vermeiden. Die Wärmebehandlung, der die Schichten nach dem Auftragen meistens un- terworfen werden müssen, kann die Gefahr der Vermischung noch weitergehend steigern. Häufig tritt auch die Schwierigkeit. auf, da.ss die zweite lumineszierende Schicht. an der ersten Schicht schlecht haftet.
Es ist deshalb vorteilhaft, die lumines zierenden Schichten nicht unmittelbar auf einander aufzutragen, sondern dieselben von einander zu trennen, z. B. durch eine Glas wand. Das durch die kleinere Wellenliirige zur Lumineszenz angeregte, lumineszierende Pulver kann auf der Seite der Wand der Röhre oder einer Hülle aufgetragen werden, die der Entladungsstrecke zugekehrt ist. Die durch die Strahlen grösserer Wellenlänge zur Fluoreszenz gebrachte, fluoreszierende Schicht kann auf der von der Entladungs strecke abgekehrten Seite dieser Wand auf getragen werden.
Bei Verwendung des ge nannten Zink-Kadmium-Silikats und Zink sulfits kann man, zum Beispiel den ersteren Stoff auf der Innenseite der Röhrenwand und den letzteren auf der Aussenseite dieser Wand oder einer die Röhre umgebenden Hülle auftragen. Ulan kann auch die Zink Kadmium-Silikatschieht auf der Aussenseite der Röhrenwand und die Zinksulfidschicht auf einer die Röhre umgebenden Hülle an bringen.
Um gegenüber diesen Beispielen kleinere schädliche Absorptionsverluste zu erhalten, wird vorzugsweise mindestens einer der lu mineszierenden Stoffe im Material einer Glasschicht angebracht. Man kann zum Bei spiel die Röhrenwand oder die Wand einer die Röhre umgebenden Hülle aus einem lumi neszierenden Glas herstellen. das durch Strah len grösserer Wellenlänge zur Lumineszenz angeregt wird und die Innenseite dieser Wand mit einer lumineszierenden Pulver schicht bedecken, die durch eine kleinere Wellenlänge zum Lumineszieren gebracht wird.
Gute Resultate wurden zum Beispiel durch eine in der Zeichnung als Ausfizh- rungSbeispiel dargestellte Quecksilberdampf entladungsröhre erzielt, deren Wand aus einem grünfluoreszierenden Uranglas 1 her- gestellt war, das an der Innenseite mit einer Schicht 2 eines grünfluoreszierenden Zink silikat (Willemit) bedeckt war. Die Fluores zenz des Uranglases wird durch grössere Wellenlängen erzeugt als diejenige der Sili- katschicht.
Umgibt man die Entladungsröhre mit einer Hülle aus fluoreszierendem Glas, so kann das durch die kürzeren Strahlen zur Lumineszenz gebrachte lumineszierende Pul ver auch auf der Aussenseite der Wand der Röhre selbst aufgetragen werden.
Soll die fluoreszierende Pulverschicht auf der Aussenseite des lumineszierenden Glases aufgetragen werden, so muss die Lumines zenz des lumineszierenden Glases durch eine kleinere Wellenlänge erzeugt werden kön nen als das lumineszierende Pulver.
Es kann auch mehr als eine Schicht lumi neszierenden Glases ange,#vendet werden, die gegebenenfalls aufeinander angebracht wer den, so dass dann eine Wand erhalten wird. die zwei oder mehr Schichten lumineszieren den Glases aufweist, die in Übereinstimmung mit den obigen Ausführungen derart ange bracht sind, dass die Lumineszenz des der Entladung näher liegenden Glases durch eine kleinere Wellenlänge erzeugt wird als diejenige des Glases, das von der Entladung weiter entfernt ist.
Die Entladungsröhre kann zum Beispiel aus einem Duplexglas her gestellt sein, dessen Innenschicht aus lumi neszierendem Kupferglas und dessen Aussen schicht aus lumineszierendem Iranglas be sieht.
Electric gas discharge tube. The invention relates to electrical gas discharge tubes, which are not only to be understood here as tubes that are filled with one or more gases, but also for tubes that contain a filling of steam or a gas-vapor mixture. In order to convert the ultraviolet rays generated in these tubes into visible rays, luminescent powders have already been used, which are made to fluoresce by ultraviolet rays and then emit rays of greater wavelength. This increases the amount of visible light and also changes the color of the light generated by the discharge.
The light emitted by the gas discharge tubes does not usually have a continuous spectrum. The luminescent substances can be used to add rays to the light generated by the discharge which are not present in this light or are present only to an insufficient extent. Each luminescent substance only emits rays of wavelengths of a limited wavelength range. In order to add rays from other parts of the wavelength range to the light emitted by the discharge, it has already been proposed to use a mixture of luminescent powders which have different emission spectra.
It is known, for example, to cover the wall of a mercury vapor discharge tube with a layer of a mixture of yellowish fluorescent zinc silicate and blue fluorescent calcium tungstate. The fluorescence of the two substances is then generated by the rays emitted by the discharge.
The inventor. have found that the use of such mixtures is associated with disadvantages, especially when the luminescent powders are excited by beams of different wavelengths. Just as different substances can emit luminescent rays of different wavelengths, the wavelength of the rays of different luminescent substances that generate the luminescence can also be different. It should be noted here that in general the fluorescence of a luminescent substance is not generated exclusively by rays of a certain wavelength, but rather by rays of a certain wavelength range.
These rays are absorbed by the luminescent substance and the absorbed energy is partly emitted again in the form of luminescent light. This is a useful absorption that should not be confused with the absorption of light rays, which occurs when these rays pass through a medium that is not luminescent at all or at least not excited to fluorescence by these light rays.
The abovementioned absorption, which is useful for achieving luminescence, is not the same for all rays from the range of wavelengths which excite the luminescence, but has a maximum at a certain wavelength in this region. The wavelength at which this maximum occurs is usually used to indicate the band of wavelengths to which the luminescent substance is responsive. It. However, it is not absolutely necessary for this wavelength to be present in the radiation generated by the discharge, which fluoresces the luminescent substance, because the other rays in the wavelength range mentioned also have this effect.
When you have a luminescent layer that consists of a mixture of luminescent powders, one of which is excited by a powder of a smaller wavelength. If all the powders of the mixture are made to fluoresce by the rays generated by the discharge, then, as already mentioned, disadvantages arise. It has been shown that these naelite parts are caused by the random distribution of the various powders in the luminescent layer.
If, for example, one has a mixture of two luminescent powders A and B, then particles of substance 3 lie in a certain part of the mixed layer on the side facing the discharge, which particles of substance B cover. In another part of the stratum, however, the reverse is the case.
If the luminescence of substance B is generated by a wavelength Lii which is greater than the wavelength L_ \ which generates the luminescence of substance <I, substance B usually absorbs the rays of wavelength L_ @ to a greater (harmful) extent , when the substance 11 is the rays of N-cell length Li;
absorbed. At the points where the substance B is on the side of the luminescent layer facing the discharge. When substance A is covered, substance B causes a relatively strong absorption of the wavelength that causes substance A to luminesce. At those points of the layer where the substance is located from the charge. this absorption does not take place and the absorption of the wavelength Ls is also relatively lower.
The consequence of this is that there are differences in the color and intensity of the generated luininescent light.
It has also been shown that when mixed luminescent powders are applied to the tube wall, it is difficult to obtain sufficient homogeneity of the mixture so that local differences in the emitted luminescent light can also occur for this reason.
The invention brings about an improvement by using at least two luminescent layers which are arranged one behind the other in such a way that the luminescence of the luminescent layer at a distance from the discharge is produced by rays of greater wavelengths of the rays generated by the discharge, than that of the luminescent layer closer to the discharge.
Seen from the discharge path, the sequence of the fluorescent layers is thus such that the wavelength of the rays generating the luminescence of the various layers increases.
When using two luminescent powders, you can, for example, first apply the powder excited by the longer wavelengths to the inside of the wall of the discharge tube or a shell surrounding the tube and then apply this first luminescent layer, if necessary with the aid of a binding agent cover the luminescent powder; which is excited by a shorter wavelength to luminescence. In the case of a low-pressure mercury vapor discharge tube, the glass wall.
B. be covered on the inside with a blue fluorescent zinc sulfide, which can be attached to the wall in a known manner, for example, so that first the wall is covered with a thin layer of phosphoric acid serving as a binder and the zinc sulfide is applied to this becomes. A layer of red-fluorescing zinc-cadmium-silicate can then be applied to this luminescent material, which is made to fluoresce by a considerably shorter wavelength than the zinc sulfide mentioned. If necessary, you can first apply a little phosphoric acid to the zinc sulfide layer.
Line 2537 R is strongly absorbed by the zinc-cadmium silicate layer and converted into fluorescent light, while line 3600 A is only slightly absorbed. This wavelength can therefore act on the zinc sulfide, only slightly weakened.
It is obvious that the application of the luminescent powders in the order mentioned, compared to the case in reverse order, is of great advantage, if one keeps in mind that the zinc sulfide layer, which would then be closer to the discharge, the Line 2537 R would absorb strongly, so that the rays of this wavelength would only reach the zinc-cadmium-silicate layer in a very weakened state. The light yield of this tube is therefore also significantly lower than that of the discharge tube according to the invention.
In a certain case, for example, it was found that surrounding a mercury vapor discharge with a zinc sulfide layer and the latter with a zinc-cadmium-silicate layer caused an increase in light emission of 135%. However, if the order of the luminescent layers is reversed, an increase in light emission of 300% is obtained.
The luminescent powders are preferably selected such that the luminescent rays of one layer are absorbed as little as possible by the luminescent layer following them. In the exemplary embodiment just described, a white-colored zinc sulfide of such a nature was used that the luminescence rays of the zinc-cadmium-silicate were allowed to pass through.
If the luminescent powder is applied to the side of the wall of the tube facing away from the discharge path or to an envelope surrounding it, the fluorescent layer must first be formed, the fluorescence of which is generated by the shorter wavelength, after which this layer is covered with a fluorescent powder which is made to fluoresce by a larger wavelength. In this case, however, the harmful absorption of the rays generating the luminescence in this wall must be taken into account, which has to be made of a material that lets these rays through as well as possible. It is therefore usually advantageous to apply the powder layers on the side of the wall facing the discharge.
The successive application of the powder layers, as described above, must be done with the necessary care in order to avoid undesired mixing of the luminescent powders. The heat treatment to which the layers usually have to be subjected after application can further increase the risk of mixing. The difficulty also occurs frequently. on that the second luminescent layer. does not adhere well to the first layer.
It is therefore advantageous not to apply the luminescent layers directly to one another, but rather to separate them from one another, e.g. B. wall through a glass. The luminescent powder excited to luminescence by the smaller wave line can be applied to the side of the wall of the tube or to a shell facing the discharge path. The fluorescent layer made to fluoresce by the rays of greater wavelength can be worn on the side of this wall facing away from the discharge path.
When using the mentioned zinc-cadmium silicate and zinc sulfite, for example, the former can be applied to the inside of the tube wall and the latter to the outside of this wall or to a shell surrounding the tube. Ulan can also apply the zinc cadmium silicate layer on the outside of the pipe wall and the zinc sulphide layer on a shell surrounding the pipe.
In order to obtain smaller harmful absorption losses compared to these examples, at least one of the luminescent substances is preferably applied in the material of a glass layer. For example, the tube wall or the wall of a shell surrounding the tube can be produced from a lumi nescent glass. which is excited to luminescence by radiation of a larger wavelength and cover the inside of this wall with a luminescent powder layer that is made to luminesce by a smaller wavelength.
Good results were achieved, for example, by a mercury vapor discharge tube shown in the drawing as an embodiment, the wall of which was made from a green fluorescent uranium glass 1, which was covered on the inside with a layer 2 of a green fluorescent zinc silicate (willemite). The fluorescence of the uranium glass is generated by longer wavelengths than that of the silicate layer.
If the discharge tube is surrounded by a cover made of fluorescent glass, the luminescent powder brought to luminescence by the shorter beams can also be applied to the outside of the wall of the tube itself.
If the fluorescent powder layer is to be applied to the outside of the luminescent glass, the luminescence of the luminescent glass must be able to be generated by a smaller wavelength than the luminescent powder.
It is also possible to use more than one layer of luminescent glass, which are optionally attached to one another, so that a wall is then obtained. the two or more layers of luminescent glass which are placed in accordance with the above statements in such a way that the luminescence of the glass closer to the discharge is generated by a smaller wavelength than that of the glass which is further away from the discharge.
The discharge tube can be made from a duplex glass, for example, the inner layer of which is made of luminescent copper glass and the outer layer of luminescent iran glass.