DE512153C - Lichtquelle, hauptsaechlich elektrische Lichtquelle, mit einem gluehenden lichtausstrahlenden Leuchtkoerper - Google Patents

Description

• Lichtquelle, hauptsächlich elektrische Lichtquelle, mit einem glühenden lichtausstrahlenden Leuchtkörper Bei den heute bekannten, auf Temperaturstrahlung beruhenden Lichtquellen wird neben dem Lichtstrom ein diesen weit übersteigender Betrag an Wärmestrahlen ausgesandt, so daß ein unnötig großer Energiebetrag zugeführt werden muß. Beispielsweise wird von der der gasgefüllten W olframlampe zugeführten Energie nur etwa g °/o in Form von sichtbarem Licht gewonnen. Die Erfindung betrifft eine Lichtquelle, bei der der glühende Leuchtkörper nur einen Bruchteil der Wärmeenergie ausstrahlt, die er sonst bei der gleichen Temperatur und Lichtausstrahlung erzeugt. Die Erfindung erreicht dies dadurch, daß der glühende lichtausstrahlende Leuchtkörper von einer temperaturbeständigen Hülle umgeben ist, die seine unökonomisch wirkende Wärmestrahlung deshalb zurückzuhalten vermag; weil sie im sichtbaren Gebiet möglichst durchlässig, im Gebiete des Energiemaximums der Strahlung bei der Temperatur, welche die Hülle beim Betriebe annimmt, dagegen möglichst undurchlässig gewählt ist. Es sind zwar bereits elektrische Lichtquellen bekannt, bei denen der glühende lichtausstrahlende Leuchtkörper von einer die Wärmestrahlung zurückhaltenden temperaturbeständigen Hülle umgeben ist. Diese bekannte Hülle ist aber auf der Innenwand der Glashülle angebracht und dient lediglich dazu, die Wärmestrahlen des Glühkörpers auf diesen zurückzuwerfen. Besonders günstig wirkt die Verwendung mehrerer ineinandergeschachtelter Hüllen mit obigen Eigenschaften. Diese Hüllen umgeben den Leuchtkörper in geeigneten Abständen ganz oder teilweise und bewirken so, daß bei der Betriebstemperatur ein großer Teil der Wärmestrahlen in ihnen absorbiert und z. T. von ihnen reflektiert wird, während die sichtbaren Strahlen oder wenigstens ein wesentlicher Teil derselben die Hüllen unbehindert passieren können. Diese Hüllen nehmen unter dem Einfluß der Leuchtkörperstrahlung eine hohe Temperatur an, die aber stets niedriger ist als die des Leuchtkörpers selbst. Die innerste Hülle besitzt dann die höchste, die äußerste die niedrigste Temperatur. Wesentlich für die Temperaturen, welche die Hüllen beim Betriebe annehmen, ist auch ihre Zahl, ihr gegenseitiger sowie ihr Abstand vom Leuchtkörper und ihre Form. Beispielsweise ist die Temperatur der innersten Hülle um so höher, je näher sie sich dem Leuchtkörper befindet und je mehr weitere Hüllen sie umgeben. Für eine einzige Hülle -kugelförmig und konzentrisch zum ebenfalls kugelförmigen Leuchtkörper vorausgesetzt -kann man berechnen, daß der Leuchtkörper im günstigsten Falle; das ist wenn die Hülle ihn möglichst nahe umschließt, nur wenig mehr als die halbe Energiezufuhr benötigt, um auf derselben Temperatur und Lichtausstrahlung zu bleiben wie ohne Hülle. Bei Verwendung mehrerer Hüllen kann die nötige Energiezufuhr auf einen noch wesentlich geringeren Bruchteil herabgedrückt werden. Vorausgesetzt ist bei dieser Berechnung, daß die Hülle das Ultrarot nicht merklich reflektiert. Bei den wirklich zur Verfügung stehenden Substanzen wird aber immer ein wesentliches Reflexionsvermögen vorhanden sein, das die Verhältnisse noch günstiger gestaltet insofern, als die Energieersparnis noch größer ist oder aber die Temperatur der Hülle niedriger gewählt werden kann bei gleicher Ersparnis.
• Als Material für die Leuchtkörper solcher Lichtquellen nach der Erfindung kommen, insbesondere wenn es sich um elektrische Lampen handelt, alle bisher bekannten in Betracht: Kohle, Wolfram, Tantalcarbid, Nernststift; nur selten aber wird es möglich sein, sie in der günstigsten kugelförmigen Gestalt zu verwenden. Man wird vielmehr die Form des Leuchtkörpers und der Hülle dem besonderen Falle anpassen.
• Als Material für die Hüllen kommen schwer schmelzbare, im sichtbaren Gebiet nicht absorbierende Körper in Betracht, die im wirksamen Ultrarot entweder an sich schon stark absorbieren oder sich durch Zumischung eines Bestandteiles absorbierend machen lassen. Dabei genügt es praktisch, wenn die Absorption, und zwar die bei der Betriebstemperatur der Hülle stattfindende, in dem Gebiet des Energiemaximums der von dem Leuchtkörper ausgesandten Strahlung liegt, also in der Gegend von 1,5 u. Als Grundsubstanz für die Hüllen kommen demnach z. B. schwer schmelzbare weiße Oxyde, wie beispielsweise Aluminiumoxyd, Thoriumoxyd, Zirkonoxyd, Hafniumoxyd, Yttriumoxyd, Lanthanoxyd, Calciumoxyd oder Magnesiumoxyd, in Bettacht, während als färbende Bestandteile, die eine Absorption im Ultrarot hervorrufen, z. B. die Oxyde des Eisens, Kobalts, Kupfers, Praseodyms Verwendung finden können.
• Die selektive Durchlässigkeit von Hüllen nach der Erfindung ist um so ausgeprägter, je weniger Korngrenzen vorhanden sind, da letztere über den Bereich des ganzen Spektrums strahlen und daher auch absorbieren (vgl. Skaupy, »Physikalische Zeitschrift«, 1927, S. 8q.2 bis 8q6). Daher sind möglichst große Einkristalle zu bevorzugen, aus denen die Hülle sich zusammensetzt. Die Hüllen können also aus durchsichtigen größeren Stücken oder Platten (Einkristalle oder hochschmelzende Gläser) bestehen, die, durch Halter zusammengefügt, den Leuchtkörper umschließen. Z. B. kann ein Wendelleuchtkörper, dessen Mittelachse in einer Ebene liegt, zwischen zwei dieser Mittelachse parallelen durchsichtigen, beispielsweise aus eisenhaltigem künstlichen blauen Saphir gefertigten Platten angeordnet sein. Auch glühstrumpfartige Gewebe sind günstig. Die Durchsichtigkeit der einzelnen Fädchen unter dem Mikroskop zeigt, da;ß hier wenig Korngrenzen vorhanden sind. Wenn feinkörnige Schichten Verwendung finden, ist darauf zu sehen, daß sie wenigstens sehr dünn sind, damit die Häufung der Korngrenzen nicht zu ungünstig wirkt. Bei Verwendung mehrerer Hüllen ist es zweckmäßig, diese untereinander durch Brücken aus denselben Stoffen wie die Hüllen selbst zu verbinden, um dauernd den gleichen Abstand zu sichern. Die Befestigung der Hüllen in der Lampe erfolgt zweckmäßig durch metallische Halter, die, wenn es sich um eine Glühlampe handelt, in ähnlicher Weise auf dem Fuß der Lampe befestigt werden können wie sonst die Zuführungen zu den Leuchtdrähten oder die Träger der Elektroden bei Entladungsröhren.
• Abb. x zeigt eine besonders einfache Ausführungsform des Erfindungsgedankens. Ein V-förmiger Leuchtkörper a, z. B. eine Wolframdrahtwendel, liegt zwischen zwei seiner Ebene parallelen dünnen Platten b aus durchsichtigem Kristall, z. B. künstlichem blauen Saphir (d. i. eisen- und kobalthaltiges Aluminiumoxyd).
• Abb.2 zeigt schematisch. einen auf engen Raum zusammengedrängten Wendelleuchtkörper a, der von zwei Hüllen b umgeben ist, die aus glühstrumpfähnlichem Gewebe bestehen, das ebenso hergestellt werden kann wie die gewöhnlichen Auer-Glühstrümpfe unter Verwendung anderer chemischer Stoffe, die den hier beschriebenen Bedingungen genügen.
• Abb. 3 zeigt einen Wendelleuchtkörper a, der von einer sehr dünnen, etwa zylindrischen Hülle b in geringem Abstand umgeben ist. Die Herstellung kann in der Weise geschehen, daß der Leuchtkörper zuerst in einer organischen blasse (Papierbrei) eingebettet wird. Auf diese Masse wird dann ein Brei aus der Substanz der Hülle in dünner Schicht aufgebracht, das Ganze getrocknet und schließlich in einem Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff geglüht, wobei die organische Substanz herausgebrannt wird und eine "dünne, vom Leuchtkörper etwas abstehende Hülle aus feuerfestem Material übrigbleibt.
• In vielen Fällen wird die Absorption im Ultrarot teilweise in das sichtbare Gebiet reichen und daher das erzeugte Licht gefärbt erscheinen. In solchen Fällen braucht dann nicht die Lichtausbeute überhaupt vergrößert zu sein, wohl aber kann dies für die Ausbeute von Licht bestimmter Farbe gelten. Wenn beispielsweise vom roten Ende des sichtbaren Spektrums ein Teil absorbiert wird, wird man eine tageslichtähnliche Lichtquelle von günstigerer Lichtausbeute als sonst erhalten können.
• Die Dicke der Hülle wird im allgemeinen nur gering gewählt werden. Wenn die Natur der Substanz es erlaubt, dickere zu verwenden, kommt als weiteres günstiges Moment der Temperaturabfall von der Innenoberfläche der Hülle zur äußeren in Betracht, der die ausstrahlungsbehindernde Wirkung der Hülle natürlich vergrößert.
• Wenn der Leuchtkörper sich nicht im Vakuum, sondern in einer Gasatmosphäre befindet (Stickstoff oder Argon bei gasgefüllten Wolframglühlampen oder Tantalcarbidglühlampen, Luft beim Nernstleuchtkörper), beeinflußt natürlich auch die Wärmeleitung durch das Gas den Energieverbrauch des Leuchtkörpers. Auch diese Wärmeableitung wird durch die Hüllen günstig beeinflußt, da ein Teil der vom Leuchtkörper durch das Gas weggeführten Wärme von der Hülle aufgenommen wird und deren Rückstrahlung nach dem Leuchtkörper begünstigt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Lichtquelle, hauptsächlich elektrische Lichtquelle, mit einem glühenden lichtausstrahlenden Leuchtkörper, dessen unökonomisch wirkende Wärmestrahlung mittels temperaturbeständiger Hülle zurückgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle im sichtbaren Gebiete möglichst durchlässig, im Gebiete des Energiemaximums der Strahlung bei der Temperatur, welche die Hülle beim Betriebe annimmt, dagegen möglichst undurchlässig ist.
2. 2. Lichtquelle nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung mehrerer ineinandergeschachtelter Hüllen.
3. 3. Lichtquelle nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllen aus durchsichtigen größeren Stücken oder Platten (Einkristalle oder hochschmelzende Gläser) bestehen, die, durch Halter zusammengefügt, den Leuchtkörper umschließen. q..
4. Elektrische Glühlampe nach Anspruch 3 mit Wendelleuchtkörper, dessen Mittelachse in einer Ebene liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendelleuchtkörper zwischen zwei seiner Mittelachse parallelen durchsichtigen, beispielsweise aus eisenhaltigem künstlichen blauen Saphir gefertigten Platten angeordnet ist.
5. 5. Lichtquelle nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Art der Glühstrümpfe hergestellte Hüllen an feuerbeständigen Haltern um den Leuchtkörper herum aufgehängt sind.
6. 6. Lichtquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllen durch Brücken, die zweckmäßig aus demselben Stoff wie die Hüllen bestehen, miteinander verbunden und so in gewünschtem Abstande voneinander und vom Leuchtkörper gehalten werden.
7. 7. Lichtquelle nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundsubstanz für die Hüllen Stoffe verwendet sind, die im wirksamen Ultrarot durchlässig, aber infolge Beimischung eines oder mehrerer sogenannter färbender Stoffe in diesem Spektralgebiete bei ihrer Betriebstemperatur undurchlässig sind. B. Lichtquelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundstoffe für die Hüllen hochschmelzende weiße Oxyde, als Färbungsmittel aber Oxyde des Kobalts, Eisens, Kupfers oder Praseodyms verwendet sind.