Gasgefüllte, elektrische Glühlampe. Elektrische Glühlampen -werden bekannt lich oft mit Gas gefüllt, um die Verdamp- ftin-- des Fadenmaterials zu mindern. Die ge- 1)räue,blichen Glühlampen mit Wolframfäden werden mit Argon oder Stickstoff oder mit einem Gemisch dieser Gase gefüllt.
Diese Füllung verkleinert tatsächlich die Verdamp- Aing des Glühfadens derart, dass solche Lam pen ohne Verkürzung ihrer Lebensdauer bei höherer Fadentemperatur gebrannt werden l#iinnen. als Vakuumlampen. Es ist fest- KiegIellt worden, dass die Fäden von mit den obengenannten Gasen gefüllten Lampen bei 2400<B>' C</B> gebrannt -,verden können, wobei die durchschnittliche Lebensdauer der Lampen <B>]WO</B> bis 2000 Stunden beträgt.
Da diese TeinperatLir den Schmelzpunkt des Wolframs noch um etwa<B>900'</B> unterschreitet, ist die f'rage, oft aufgeworfen worden, warum sich <B>Z,</B> flie Temperatur des Glühfadens nicht weiter erIffilien lässt, ohne dass bisher eine befriedi- ""ende Lösuno, dieses Problems cefunden wor den wäre.
Eingehende theoretische und experimen telle Untersuchungen haben gezeigt, dass die Lebensdauer einer gasgefüllten elektrischen Glühla,mpe hauptsächlich durch das soge- nannte Ludwig<B>-</B> Soreische Phänomen be stimmt wird, welches aus folgendem besteht.
Wenn in einer Gasmischun'-, ein Temperatur unterschied vorhanden ist, so entsteht ein Konzentrationsunterschied, und zwar wenn die eine Komponente im Vergleich züi den andern in relativ gerin er Menge vorhanden ist und das Molekulargewieht dieser ver- dünnteren Komponente im Vergleich zu den andern gross ist, so wird diese verdünntere Komponente von der wärmeren Stelle zur kälteren dif fundieren.
Es ist bekannt, dass der Faden einer gas gefüllten elektrischen Glühlampe von einer ruhenden Gashülle umgeben ist. Die Tein- peratur dieser Gashülle ist in unmittelbarer Nähe des Glühfadens gleich der des Fadens. hingegen ist an der äussern Grenzfläche dieser Gashülle ihre Temperatur gleich der des sie unigebenden Gases. Somit sind hier in kleiner Entfernung ganz besonders hohe 11 Temperaturdifferenzen vorhanden.
Es ist deswegen auch der Ludwig- Soretselie Effekt sehr gross -und wird gemäss obiger Regel der im Gase in relativ geringer Konzentration vorhandene Wolframdampf als verdünntere Komponente vom grossen Molekulargewicht mit grosser Gesellwindig- keit zum kälteren Gasraum hin diffundieren.
Dies ist der Fall bei den bisher übliehen Füllgasen, nämlich Stickstoff und Argon, deren Molekulargewicht <B>28</B> bezw. 40, also nur etwa #.', bezw. 'J, des Molekulargewichtes von Wolfram beträo-t. Es tritt aber eine arosse Änderung ein,"wenn statt StickstofJoder Argon ein Füllgas benützt wird, dessen Mole- kulargewicht gross ist.
Wir haben gefunden, dass wenn das Molekulargewicht des Füll gases etwa '/. jenes des Wolfraras beträgt, die Lampen schon eine wesentliche Besserung zeigen und bei einem Füllgase von noch höherem Molekulargewicht ist die Besserung noch grösser. In diesem Falle wird die zer störende Wirkung des Ludwig<B>-</B> Soretschen Effektes verrin 'gert oder aufgehoben, sie kann sogar unter günstigen Umständen nütz lich werden.
Es ist schon ein Stoff von -#rossein Mole- kulargewicht zur Füllung von Lampen be nützt worden, und zwar Queeksilber. Dieses hat sieh aber als nicht zwee'kmässig erwiesen, einesteils weil Quecksilber bei gewöhnlicher Temperatur einen sehr geringen Dampfdruck, besitzt, anderseits weil die elektrische Durch schlagfestigkeit des Quecksilberdampfes sehr gering ist; er wird schon bei zirka<B>10</B> Volt Spannung durchschlagen; es können daher mit Quecksilberdampf keine bei den üblichen Spannungen brennende Lampen gefüllt wer den. Bei solchen Lampen entsteht nämlich leicht eine Bogenentladung, wodurch die Lampe zerstört wird.
Wir haben nun gefunden, dass die Edel gase von hohem Molekulargewicht, besonders Krypton und Xenon, den obengenannten Er fordernissen entsprechen" da das Molekular- ,gewicht dieser beiden Gase<B>82</B> bezw. <B>128</B> be- trägt und sie echte Gase sind und keine Dämpfe, wie der Quecksilberdampf.
Im Gegensatz zu Quecksilberdampf ist ihre elektrische Durehsehlagsfestigkeit geiiü- gend gross, besonders wenn sie nicht rein, sondern mit einem oder mehreren andern inerten Gasen, wie züm Beispiel Stiel-,stoff oder Argon gemischt verwendet werden.
Die erfindungsgemässen Lampen können daher vorteilhaft mit einem Gasgemisch ge füllt sein, das aus dem Gemisch von Kryp ton, Xenon oder beider mit Stickstoff, Argon oder beider besteht, wobei das Mengenverhält nis derart bemessen ist, dass die Menge des Gases, bezw. der Gase von hohem Molekular- gewiGht mindestens einem Partialdruch von <B>10</B> mm Quecksilbersäule entspricht. Ander seits soll die Stichstoffinenge in der Mischung vorteilhaft mindestens<B>5 %</B> betragen.
Die erfindungsgeinUen Lampen können jedoch t:> nicht nur mit Elementargasen von hohem MolekiiIargewicht, sondern auch mit solchen gasfürmigen Verbindungen von hohem Hole- kulargewicht gefüllt sein, die bei der Be triebstemperatur des Fadens denselben nicht angreifen. Diese Verbindungen können ent weder allein, oder in<B>'</B> Mischung mit den oben- genannten elementaren Gasen verwendet wer den.
Es wurde festgestellt, dass in den erfin dungsgemässen Lampen spiralisierte Wolf- ramfäden mit besonderem Vorteil verwendet werden, da der Wirkungsgrad derartiger Lampen sehr günstig ist.
Gas-filled, electric light bulb. As is well known, electric incandescent lamps are often filled with gas in order to reduce the vaporization of the thread material. The gray 1) customary incandescent lamps with tungsten filaments are filled with argon or nitrogen or with a mixture of these gases.
This filling actually reduces the evaporation of the filament in such a way that such lamps can be burnt inside at a higher filament temperature without reducing their service life. as vacuum lamps. It has been established that the filaments of lamps filled with the abovementioned gases can burn at 2400 <B> 'C </B>, with the average life of the lamps <B>] WO </B> to 2000 hours.
Since this TeinperatLir falls below the melting point of tungsten by about <B> 900 '</B>, the question has often been raised, why the <B> Z, </B> flow temperature of the filament can no longer be determined without a satisfactory "" solution to this problem having been found.
In-depth theoretical and experimental investigations have shown that the service life of a gas-filled electric incandescent lamp is mainly determined by the so-called Ludwig <B> - </B> Soreische phenomenon, which consists of the following.
If there is a temperature difference in a gas mixture, a concentration difference arises, namely if one component is present in a relatively small amount compared to the other and the molecular weight of this more dilute component is large compared to the other then this more dilute component will diffuse from the warmer place to the colder one.
It is known that the filament of a gas-filled electric incandescent lamp is surrounded by a stationary gas envelope. The temperature of this gas envelope in the immediate vicinity of the filament is the same as that of the filament. on the other hand, at the outer boundary surface of this gas envelope, its temperature is the same as that of the gas from which it is released. Thus there are particularly high 11 temperature differences at a small distance.
The Ludwig-Soretselie effect is therefore very large - and, according to the above rule, the tungsten vapor present in the gas in a relatively low concentration will diffuse as a more dilute component with a large molecular weight with great speed towards the colder gas space.
This is the case with the filling gases customary up to now, namely nitrogen and argon, whose molecular weight <B> 28 </B> respectively. 40, so only about #. ', Resp. 'J, the molecular weight of tungsten is concerned. There is, however, a major change "if, instead of nitrogen or argon, a filling gas with a large molecular weight is used.
We have found that when the molecular weight of the fill gas is about '/. that of the Wolfraras is, the lamps already show a substantial improvement and with a filling gas of an even higher molecular weight the improvement is even greater. In this case, the destructive effect of the Ludwig Soret effect is reduced or canceled out, it can even be useful under favorable circumstances.
A substance of molecular weight has already been used to fill lamps, namely Queek silver. However, this has proven to be unsuitable, partly because mercury has a very low vapor pressure at normal temperature, and partly because the dielectric strength of mercury vapor is very low; it will break down at around <B> 10 </B> volts; therefore no lamps burning at normal voltages can be filled with mercury vapor. This is because an arc discharge easily occurs in such lamps, which destroys the lamp.
We have now found that the noble gases of high molecular weight, especially krypton and xenon, meet the above requirements because the molecular weight of these two gases is <B> 82 </B> and <B> 128 </b>, respectively > and they are real gases and not vapors like mercury vapor.
In contrast to mercury vapor, their electrical breakdown resistance is suitably high, especially if they are not used in pure form but mixed with one or more other inert gases, such as stem, substance or argon.
The lamps according to the invention can therefore advantageously be filled with a gas mixture consisting of the mixture of Kryp ton, xenon or both with nitrogen, argon or both, the quantitative ratio being such that the amount of gas, respectively. of gases of high molecular weight corresponds to at least a partial pressure of <B> 10 </B> mm of mercury. On the other hand, the amount of stitches in the mixture should advantageously be at least <B> 5% </B>.
The lamps according to the invention can, however, not only be filled with elementary gases of high molecular weight, but also with gaseous compounds of high molecular weight which do not attack the thread at the operating temperature. These compounds can either be used alone or in a mixture with the elementary gases mentioned above.
It has been found that spiralized tungsten threads are used with particular advantage in the lamps according to the invention, since the efficiency of such lamps is very favorable.