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Verfahren und Einrichtung zum Betriebe einer elektrischen Gaslampe.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betriebe einer elektrischen Gaslampe, in welcher Edelgase durch elektrische Ströme zum Leuchten gebracht werden, und zwar nicht durch die bekannte Glimmlichtentladung, sondern durch eine lichtbogenartige Entladung, ähnlich der, wie sie in den bekannten Quecksilberdampflampe stattfindet.
Nach de : E : findung erfolgt die Erzeugung des Lichtes ausschliesslich oder fast ausschliesslich durch das Leuchten der Edelgase, wobei der Strom aus den Edelgasen durch eine Kathode austritt, die aus sehr unedlen Metallen, insbesondere Alkalimetallen, besteht, deren Dämpfe an der Lichterzeugung praktisch nicht teilnehmen. Um klarzulegen, inwieweit sich die Erfindung von den bekannten Edelgaslampen einerseits und den bekannten Alkalidampflampen andrerseits unterscheidet, soll vorausgeschickt werden, welche Vorgänge sich in den bekannten und welche Vorgänge sich in der neuen Lampe abspielen.
In der bekannten Alkalidampflampe verdampft das Alkalimetall und seine Dämpfe werden durch den elektrischen Strom zum Leuchten gebracht. Der leuchtende Körper dieser Lampe ist demnach glühende Alkalimetalldampf.
Bei den Edelgaslampen, nämlich den Neonlampen nach Art des Moorelichtes, leuchtet das Edelgas unter dem Einfluss des elektrischen Stromes. Der Austritt des Stromes aus dem Edelgas zur Kathode findet jedoch mit einem ausserordentlich hohen Potentialgefälle statt, so dass die Lampen in Stromkreisen mit den gewöhnlichen Spannungen von H0 Volt und 220 Volt nicht benutzt werden können. Dies hat zur Herstellung von Lampen geführt, welche-mit einer sehr hohen Spannung betrieben werden, da die üblichen Spannungen bis zu 220 Volt durch das Kathodengefälle vollständig verzehrt werden.
An Stelle fester Elektroden sind auch schon Quecksilberelektroden verwendet worden.
Hierbei war es jedoch unvermeidlich, dass das Quecksilber. in einem solchen Masse verdampfte, dass das Leuchten der Röhre im wesentlichen durch die Anwesenheit des Quecksilberdampfes bedingt war. Man erhielt also nicht ein Licht, das im wesentlichen die Linien des Edelgasspektrums enthielt, sondern ein Licht, dessen Spektrum hauptsächlich Queck- silberdampflinien aufwies.
Man hat auch vorgeschlagen, das Quecksilber durch geeignete Einrichtungen von aussen so energisch zu kühlen, dass die Temperatur des Quecksilberdampfes herabgesetzt wurde, so dass das Licht des leuchtenden Quecksilberdampfes zurücktrat. Zu diesem Zwecke müsste jedoch eine künstliche Kühlung mit Kühlmitteln erfolgen, die auf eine weit unter der Temperatur des zu erleuchtenden Raumes liegende Temperatur gebracht werden müssen.
Dies ist für eine kommerzielle Lampe undurchführbar.
Bei der Erfindung leuchtet im wesentlichen nur das Edelgas, die Spektrallinien des Alkalimetalldampfes hingegen nehmen an der Lichterzeugung nicht Teil und das Spektrum zeigt entweder nur ganz schwache oder überhaupt keine Linien des Alkalimetalls, die Lichterzeugung wird vielmehr ausschliesslich oder fast ausschliesslich durch die leuchtenden Edelgase bedingt. Dies wird daduich erreicht, dass die Alkalimetallkathode, die naturgemäss Dämpfe aus der glühenden Basis des Lichtbogens aussendet, derartig untergebracht ist, dass
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die Dämpfe, bevor sie in das eigentliche Leuchtrohr gelangen, zurückgehalten werden, so dass dieselben also im leuchtenden Teil des Rohres gar nicht oder zum mindesten praktisch nicht vorhanden sind.
Hieraus resultieren zweierlei Vorteile : i. Die Edelgase werden unter den geschilderten Verhältnissen mit einem ganz minimalen Potentialverlust des angewendeten Stromes zum Leuchten gebracht und
2. das Alkalimetall kann das Leuchtrohr durch Kondensation nicht verdunkeln und noch weniger die Bestandteile des Leuchtrohres (Glas, Quarz) reduzieren und dadurch undurchsichtig machen.
3. Die Anwendung der Alkalielektrode gewährleistet die Anwesenheit eines von gewöhnlichen Gasen freien Edelgases, selbst dann, wenn irgendwelche kleine Undichtigkeiten' das Eindringen von Luft ermöglichen sollten.
Dies ist sehr wichtig, da die Leuchtkraft einer Edelgaslampe ebenso wie ihre elek-
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an Stelle von Quecksilber andere Metalle enthalten, aber nicht solche, welche genügend unedel sind, um die Verunreinigungen, welche aus den verschiedenen Teilen der Lampe kommen, dauernd zu absorbieren, nicht mit'einer auch nur einigermassen kommerziellen Lebensdauer konstruieren.
Die Elektroden können aus einem bei Zimmertemperatur flüssigen oder festen Metall oder Metallgemisch bestehen. Feste Alkalimetalle, z. B. Natrium, besitzen im allgemeinen auch höheren Verdampfungspunkt, wodurch natürlich das Übergehen der Metalldämpfe in
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gehalten wird als bei einem niedriger schmelzenden, aber auch leichter verdampfenden Metall, wie Kalium. Allerdings pflegen diese Metalle in den flüssigen Zustand überzugehen, wenn einige Zeit der Strom hindurchgegangen ist, doch bringt das Schmelzen und Erstarren beim Ein-und Ausschalten keine Gefahr für das Rohr mit sich, da diese Metalle auch in festem Zustand genügend weich sind und das Rohr nicht sprengen können.
Das Zurückhalten der Alkalimetalle vom Leuchtrohr geschieht durch zwischen Elektrodengefäss und dem eigentlichen Leuchtrohr angebrachte Einbauten, welche sich den von der Kathode aufsteigenden Elektrodenmaterialien in den Weg stellen.
Zur Ausführung des Verfahrens geeignete Lampen zeigen die Fig. 1 bis 4, und zwar ist in den Fig. i und 2 eine Lampe dargestellt, bei der durch ein Gitterwerk, welches über der Elektrode angeordnet ist, das Elektrodenmaterial zurückgehalten wird, ohne dass eine Beeinträchtigung des Stromdurchganges erfolgt, während die Fig. 3 und 4 eine Lampe veranschaulichen, bei welcher der Raum über der Elektrode zu dem gleichen Zweck durch ein Fächerwerk, z. B. Quarzplatten, unterteilt ist.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen die Verwendung einer engen Verbindungsröhre zwischen dem Kathodengefäss und dem Leuchtrohr.
Diese Anordnung, durch welche zwischen dem Leuchtrohr und dem Kathodengefäss ein röhrenförmiger Verbindungsweg geschaffen wird, der wesentlich enger ist als das Kathodengefäss, lässt besonders gute Resultate erzielen. Das Verbindungsrohr kann entweder mit dem Lampengefäss verschmolzen sein (Fig. 5) oder in Form eines selbständigen, aber gut sitzenden Einsatzes (Fig. 6) vorhanden sein. Sehr zweckmässig ist es, dieses Rohr mit den zum Schutze der Wandung gegen den Lichtpunkt (das ist die auf dem Kathodenmetall aufsitzende glühende, bei der Lichtbogenentladung punktförmige Basis der Entladung) vorhandenen Einsätzen zu verbinden, am besten so, dass beide zu einem Stück vereinigt sind (Fig. 7). In letzterem Falle ist der Einsatz zweckmässig bis auf eine Kapillare geschlossen, durch welche die Stromzuführung geht.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
. Da sich der Lichtpunkt nur an den Wänden des Kathodengefässes aufzuhalten pflegt, so gibt es, wenn die Lampen der Erfindung gemäss eingerichtet werden, keine gerade Verbindungslinie zwischen ihm und dem Leuchtrohr. Daher können die am Kathodenlichtpunkt verspritzten Teilchen nicht bis in das Leuchtrohr geschleudert werden, da sie bereits vorher hängen bleiben. Ein weiterer Vorteil ist die Erzielung einer wesentlichen Beruhigung des Lichtbogens, da derselbe weniger Neigung zeigt, an den Wänden des Kathodenbehälters in die Höhe zu klettern. Die Einsätze nach Fig. 7 begünstigen einerseits ein Zurückfliessen des verdampften Kathodenmetalls, andrerseits kann der Kathodenbehälter bei Anwendung solcher Einsätze erfahrungsgemäss kleiner dimensioniert werden.
Die Zündung der Lampe erfolgt in bekannter Weise entweder mittels Hochspannungstosses oder durch Kontaktzündung mit Hilfe magnetisch bewegter Hilfsanoden aus starrem Material.
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Das als Kathode verwendete Alkalimetall oder Alkalimetallgemisch kann andere Metalle legiert enthalten.
Da das Alkalimetall nicht nur als Kathode, sondern auch als Anode geeignet ist, so wird man im allgemeinen vorziehen, auch die Anode aus Alkalimetall herzustellen, schon mit Rücksicht auf den Vorteil, dass dadurch Metalle vermieden werden, die fremde Gase abgeben.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Verfahren zum Betriebe einer elektrischen Gaslampe mit einer Kathode aus sehr unedlem Metall, insbesondere Alkalimetall, und einer Füllung eines Edelgases, bei der das Kathodenmetall vom Eindringen in das Leuchtrohr zurückgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit lichtbogenartiger Entladung gebrannt wird.