DE1039634B - Electric mixed light lamp - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Mischlic'htlampen, bei denen durch Verwendung von Leuchtstoffen eine Beeinflussung der Farbe der Glühlampe herbeigeführt werden soll. Sie beruht auf der Ausnutzung der Elektronenemission sowohl, wie der Ultraviolettstrahlung des Glühfadens einer elektrischen Glühlampe in Wechselwirkung mit einem Leuchtstoffüberzug an der Innenoberfläche des Lampenkolbens. Dabei wird der unsichtbare oder blauviolette Teil der Strahlung des Glühfadens durch Fluoreszenz und/oder die bei der Temperatur der Glühlampe beachtliche Kathodenstrahlung mit oder ohne gleichzeitige Gasentladungserscheinungen zur Lichterzeugung mit !herangezogen.The invention relates to electric mixed light lamps in which by using Phosphors are intended to influence the color of the incandescent lamp. It is based on the Exploitation of the emission of electrons as well as the ultraviolet radiation of the filament of an electric Incandescent lamp interacts with a fluorescent coating on the inner surface of the Lamp bulb. The invisible or blue-violet part of the radiation from the filament gets through Fluorescence and / or the cathode radiation, which is considerable at the temperature of the incandescent lamp, with or is used to generate light without simultaneous gas discharge phenomena.

Erfindungsgemäß ist die elektrische Mischlichtlampe zugleich Glühlampe und Kathodenstrahlfluoreszenzlampe, wobei der Glühfaden der Glühlampe als Glühkathode für die Kathodenstrahlfluoreszenzlampe ausgenutzt wird, derart, daß mit einem einzigen Kolben neben der von der Glühwendel ausgehenden Temperaturstrahlung mittels einer (sowohl unter der Einwirkung von Kathodenstrahlen als auch von langwelligem Ultraviolett und gegebenenfalls Blau, beispielsweise grün fluoreszierenden) Leuchtstoffschicht an der Innenseite des Glühlampenkolbens der blaue Bereich der Temperaturstrahlung etwa durch grüne Fluoreszenz zu stärkerer Wirkung gelangt und zusätzlich der Nutzeffekt der Lampe durch Kathodenstrahlfluoreszenz verbessert wird und zugleich eine Beeinflussung der Farbe des Lichtes der Glühlampe gestattet.According to the invention, the electric mixed light lamp is both an incandescent lamp and a cathode ray fluorescent lamp, wherein the filament of the incandescent lamp as a hot cathode for the cathode ray fluorescent lamp is exploited in such a way that with a single piston in addition to the one emanating from the incandescent filament Thermal radiation by means of a (both under the influence of cathode rays and long-wave Ultraviolet and optionally blue, for example green fluorescent) phosphor layer on the inside of the bulb, the blue area of thermal radiation, for example green Fluorescence has a stronger effect and in addition the useful effect of the lamp through cathode ray fluorescence is improved and at the same time influencing the color of the light from the incandescent lamp allowed.

Es ist bereits eine elektrische Mischlichtlampe, bestehend aus einer Gasentladungsröhre mit durch die Entladung aufgeheizten Glühelektroden, einem mit dieser Röhre in Reihe geschalteten und deren Vorschaltwiderstand bildenden Glühdraht und einer die Entladungsröhre und den Glühdraht umschließenden Außenhülle, bekannt. Bei dieser Mischlichtlampe wird das an »Rot« arme Licht der Gasentladung ergänzt durch das an »Rot« reiche Licht des Glühfadens. Zusätzlich ist der Kolben innen- oder außenseitig lumineszierend ausgebildet zu dem Zweck, durch weitere Farbkorrektur des Bogenlichtes weißes Licht zu gewinnen.It is already an electric mixed light lamp, consisting of a gas discharge tube with through the Discharge heated glow electrodes, one connected in series with this tube and its series resistor forming filament and one surrounding the discharge tube and the filament Outer shell, known. With this mixed light lamp, the light from the gas discharge, which is poor in »red«, is supplemented through the "red" light of the filament. In addition, the piston is on the inside or outside designed luminescent for the purpose of producing white light through further color correction of the arc light to win.

Diese Art von elektrischen Mischlichtlampen ist heute durch die gebräuchliche farbkorrigierte Hochdruckquecksilberdampf lampe überholt, bei welcher ein bei hoher Temperatur Rot emittierender Leuchtstoff als Überzug die Korrektur im Sinne der Erzeugung eines weißen Lichtes bewirkt. Gegenüber dieser bekannten Lampe liegt der Schwerpunkt der vorliegenden Erfindung und des mit ihr erzielten Fortschrittes in der Kathodenlumineszenz. Wenn beim Einschalten der vorbekannten Lampe auch eine kurze Elektrische MischlichtlampeThis type of electric mixed light lamp is now used by the color corrected high pressure mercury vapor lamp, in which a fluorescent substance emitting red at high temperature as a coating causes the correction in the sense of generating a white light. Compared to this well-known Lamp is the focus of the present invention and the progress achieved with it in cathode luminescence. If when switching on the previously known lamp also a short Electric mixed light lamp

Anmelder:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)Applicant:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann
und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,
München 2, Brunnstr. 8/9Representative: Dipl.-Ing. F. Weickmann
and Dr.-Ing. A. Weickmann, patent attorneys,
Munich 2, Brunnstr. 8/9

Luke Thorington₁ Glen Gardner, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenLuke Thorington ₁ Glen Gardner, NJ (V. St. A.),
has been named as the inventor

Aufladung stattfinden mag, so wird doch der Kolben, der weder geerdet noch sonstwie mit einer Spannungsquelle verbunden ist, unverzüglich in den statischen Zustand aufgeladen und bleibt in diesem Zustand, so daß kein Licht gewonnen werden kann.Charging may take place, but the piston, which is neither earthed nor otherwise connected to a voltage source, immediately becomes static State charged and remains in this state, so that no light can be obtained.

Ferner ist eine reine Kathodenstrahllampe bekannt, bei welcher das gesamte ausgestrahlte Licht durch eine Bombardierung des Leudhtstoffmaterials mit Kathodeiistrahlen erzeugt wird. Demgegenüber liegt die Erfindung darin, daß ein wesentlicher Teil des Lichtes durch eine Glühquelle erzeugt und durch den lichtdurchlässigen Kolben nach außen gestrahlt wird, während der übrige Teil des Lichtes von den Elektronen herrührt, welche durch die Glühquelle zusätzlich zu dem sichtbaren Licht emittiert werden und das Leuchtstoffmaterial erregen.Furthermore, a pure cathode ray lamp is known in which all of the light emitted through a bombardment of the Leudhtstoffmaterials with cathode rays is generated. Opposite lies the invention is that a substantial part of the light is generated by an incandescent source and through the translucent bulb is radiated outwards, while the remaining part of the light from the electrons which are emitted by the incandescent source in addition to the visible light and excite the phosphor material.

Schließlich sind bekannt eine Leuchte, bei der ein Leuchtkolben in einem Glasmantel mit einem lichtdurchlässigen, nachleuchtenden Überzug angeordnet ist, eine elektrische Entladungslampe, bei der eine auf der Innenfläche der Lampenwandung angeordnete Fluoreszenzschicht zum Leuchten angeregt wird und als Kathode eine indirekt beheizte oder kalte Kathode Verwendung findet, und eine elektrische Lampe mit Aufprallstrahlung, bei welcher der Leuchtstoff auf einer Schicht von Zinkoxyd oder Niobpentoxyd angebracht ist, welche Stoffe eine bessere elektrische Leitfähigkeit haben sollen als der Leuchtstoff.Finally, a lamp is known in which a light bulb in a glass jacket with a translucent, afterglow coating is arranged, an electric discharge lamp, in which one on the inner surface of the lamp wall arranged fluorescent layer is excited to glow and an indirectly heated or cold cathode is used as the cathode, and an electric lamp with Impact radiation in which the phosphor is applied to a layer of zinc oxide or niobium pentoxide is which substances should have better electrical conductivity than the fluorescent substance.

Der größte Teil (etwa 90%) der einer Glühlampe aufgedrückten Energie wird als für das menschliche Auge nicht wahrnehmbares Ultrarot abgestrahlt. Glühende Körper erzeugen jedoch durch thermische Elektronenemission auch freie Elektronen. Es handelt sich hierbei um eine bei Glühlampen unausgenutzteMost of the energy imposed on an incandescent lamp (about 90%) is considered to be available to the human Ultrared emitted imperceptible to the eye. However, glowing bodies produce by thermal Electron emission also free electrons. This is an unused one in incandescent lamps

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Erscheinung, für die in der Elektronik, z. B. bei Vakuumröhren, Entladungslampen und Fernsehröhren, erhebliche Energiemengen zur Aufheizung der Glühkathoden aufgewendet werden. Die Erfindung schlägt vor, diese Elektronenemission bei gewöhnlichen Netzspannungen von 110 bis 440 V auszunutzen, und zwar zur Erregung eines wirksamen, hohen Temperaturen gewachsenen Leuchtstoffes, mit dem Ziel, die Lichtquelle im ganzen erheblich zu verbessern, d. h. sowohl bezüglich der Farbe, als auch was die Leistung betrifft.Appearance for which in electronics, e.g. B. with vacuum tubes, discharge lamps and television tubes, considerable amounts of energy are used to heat the hot cathodes. The invention suggests propose to use this electron emission at normal mains voltages of 110 to 440 V, and to excite an effective fluorescent substance grown at high temperatures, with the aim of to significantly improve the light source as a whole, d. H. both in terms of color and what the Performance concerns.

Zur Erreichung dieses Zieles wird bei einer Ausführungsform an der Innenoberfläc'he des Lampenkolbens zuerst ein leitender Belag erzeugt. Dies kann durch Verwendung einer der bisher zur Verfügung stehenden, transparenten Überzugsschichten geschehen. Diese leitende Schicht wird mit im Kathodenstrahl lumineszierendem Leuchtstoff überzogen, der bei niedriger Spannung und bei der Betriebstemperatur des Kolbens oder der sonstigen Hüllen wirksam ist. Bei einer Ausführungsform ist dieser Überzug an ein Ende des Glühfadens oder an den Mittelpunkt des Glühfadens angeschlossen; bei einer anderen Ausführungsform ist der Mittelpunkt oder eine andere Stelle des Glühfadens für sich mit einer Gleichstromquelle verbunden. In jedem Fall werden die von dem Glühfaden thermisch emittierten Elektronen in Richtung gegen den Leuchtstoff beschleunigt, wo sie beim Auftreffen ein Leuchten des Uberzuges verursachen. Es ist auch erwünscht, daß der Überzug durch die in dem Kolben durch den Glühfaden oder eine andere Quelle erzeugten Ultraviolettstrahlen zum Leuchten gebracht wird.To achieve this goal, in one embodiment, on the inner surface of the lamp bulb first creates a conductive coating. This can be done by using any of the previously available standing, transparent coating layers happen. This conductive layer is included in the cathode ray Coated with luminescent phosphor that works at low voltage and at operating temperature of the piston or other covers is effective. In one embodiment, this coating is on The end of the filament or attached to the center of the filament; in another embodiment is the center point or other location of the filament on its own with a DC power source tied together. In either case, the electrons thermally emitted by the filament are in the direction of accelerated against the phosphor, where they cause the coating to glow when they hit. It is also desirable that the coating be covered by the filament or other in the bulb Source generated ultraviolet rays is made to glow.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Innenseite des Kolbens mit leitendem Leuchtstoff überzogen und in der gleichen Weise, wie oben angegeben, geschaltet, dabei bedarf es dann des transparenten, leitenden Überzuges nicht mehr.In another embodiment, the inside of the bulb is coated with conductive phosphor and switched in the same way as stated above, this then requires the transparent, conductive coating no longer.

Wünschenswert ist, daß der Leuchtstoff bei hohen Temperaturen wirksam ist und die auf ihn auftreffende Energie in sichtbare Strahlen umwandelt. Ein Leuchtstoffüberzug dieser Art soll die nachstehend aufgeführten Eigenschaften aufweisen:It is desirable that the phosphor and that which impinges it be effective at high temperatures Converts energy into visible rays. A fluorescent coating of this type is said to be as follows have listed properties:

1. Er soll auf Erregung durch Kathodenstrahlen bei niedriger Spannung ansprechen.1. It should respond to cathode ray excitation at low voltage.

2. Er soll bei verhältnismäßig hohen Temperaturen arbeiten.2. It should work at relatively high temperatures.

3. Er soll sichtbare Strahlung möglichst ungeschwächt durchlassen.3. It should allow visible radiation to pass through as unattenuated as possible.

4. Er soll elektrisch leitend sein.4. It should be electrically conductive.

5. Er soll in dem für das menschliche Auge wirksamsten Teile des Spektrums, also im grünen Bereich des Spektrums, leuchten.5. It should be in the part of the spectrum that is most effective for the human eye, i.e. in the green area of the spectrum, shine.

Es wurde gefunden, daß ZnF₂ : Mn, während es bei gesteigerten Temperaturen seine gewöhnliche orange Kathodenstrahlenleuchtwirkung verliert, sogar bei höheren Temperaturen eine leuchtend grüne Strahlung emittiert. Dieser Leuchtstoff erfüllt die sämtlichen, oben aufgeführten Bedingungen; er kann überdies leicht verdampft und zu einem dünnen, inneren Film kondensiert werden. Eine mit diesem Leuchtstoff ausgerüstete Glühlampe entspricht ungefähr einer farbrichtigen Quecksilberlampe, d. h., sie enthält einen Leuchtstoff, der bei oder nahe bei der optimalen. Licht erzeugenden Temperatur gehalten wird.It has been found that ZnF ₂ : Mn, while losing its ordinary orange cathode ray glow at elevated temperatures, emits bright green radiation even at elevated temperatures. This phosphor meets all of the conditions listed above; it can also be easily evaporated and condensed into a thin, inner film. An incandescent lamp equipped with this phosphor corresponds approximately to a color-correct mercury lamp, ie it contains a phosphor which is at or close to the optimal one. Light generating temperature is maintained.

Die erfindungsgemäße Lampe ist jedoch nicht beschränkt auf die Verwendung von Leuchtstoffen, die l>ei erhöhten Temperaturen höchste Wirksamkeit aufweisen. Auch ist die Erfindung nicht beschränkt auf 634 However, the lamp according to the invention is not limited to the use of phosphors which are extremely effective at elevated temperatures. The invention is also not limited to 634

Glühlampen der üblichen Art. Beispielsweise kann es erwünscht sein, einen Glühfaden-Selektiv-Strahler, z. B. eine Welsbach-Mischung oder einen Nerst-Leuchtkörper, mit einem Kolben, der einen Leuchtstoffüberzug besitzt, zu vereinigen. Ferner kann es zweckmäßig sein, einen Quarzkolben oder einen anderen, hohen Temperaturen gewachsenen Kolben zu verwenden für den Betrieb des Leuchtstoffüberzuges bei Temperaturen, die höher liegen, als sie Iiei gewöhnlichen Kolben erreichbar sind.Incandescent lamps of the usual type. For example, it may be desirable to use a filament-selective radiator, z. B. a Welsbach mixture or a Nerst lamp, with a bulb that has a fluorescent coating owns to unite. It may also be useful to use a quartz bulb or a to use other, high temperature grown bulb for the operation of the fluorescent coating at temperatures which are higher than can be achieved with ordinary pistons.

Die Möglichkeiten einer derartigen Lichtquelle sind außerordentlich interessant. Der höchste, für die Kathodenstrahlenleuchtwirkung bekannte Leuchteffekt liegt in der Größenordnung von 90 Lumen pro Watt. Diese Zahl ergab sich mittels KathodenstrahIerregung mit hoher Spannung bei Phosphorsulfid. Der Leuchtstoff trägt jedoch nicht die Hauptschuld, weshalb eine hohe Leistung bei Erregung mit niedriger Spannung nicht erreicht werden kann. Es ist möglich, einen thermischen Elektronenstrom von ungefähr 0,5 A aus einer gewöhnlichen 100-Watt-Glühlampe mit Wendel zu erhalten. Für eine Potentialdifferenz von 100 V bedeutet dies eine Leistung von 50 Watt, die zur Umwandlung in Licht durch auftreffende Kathodenstrahlen zur Verfügung steht. Für einen Leuchtstoff für Kathodenstrahlen mit einer Ausbeute von 50 Lumen pro Watt ergäbe dies 2500 Lumen zusätzliches Licht, also mehr als das Doppelte der Lichtmenge, die durch den Glühfaden selbst bei Betrieb in Vakuum erzeugt wird.The possibilities of such a light source are extremely interesting. The highest, for that Cathode ray luminous effect known luminous effect is on the order of 90 lumens per watt. This number was obtained from high-voltage cathode ray excitation with phosphorus sulfide. The phosphor however, is not the main culprit, which is why high power when energized with low voltage cannot be achieved. It is possible to have a thermal electron current of approximately 0.5 A. can be obtained from an ordinary 100 watt filament lamp. For a potential difference of 100 V this means an output of 50 watts, which is converted into light by incident cathode rays is available. For a phosphor for cathode rays with a yield of 50 lumens per watt, this would result in 2500 lumens of additional light, i.e. more than double that Amount of light generated by the filament itself when operating in a vacuum.

Die Leistung von Wolframdraht in Vakuum ist ungefähr 10 Lumen pro Watt, wenn alle zusammenwirkenden Faktoren auf das Optimum eingeregelt werden. Die Kombinationswirkung würde auf diese Weise etwa 23 Lumen pro Watt ergeben und damit wesentlich höher liegen als bei gasgefüllten Glühlampen, unter gleichzeitiger Verbesserung der Farbe. Nimmt man jedoch höhere Leistungen für den Leuchtstoff an, so können mit einer derartigen Lampe 40 Lumen erreicht werden.The performance of tungsten wire in vacuum is about 10 lumens per watt when all worked together Factors are adjusted to the optimum. The combined effect would be on this Result in about 23 lumens per watt and are therefore much higher than with gas-filled incandescent lamps, while improving the color. However, if you take higher powers for the phosphor on, 40 lumens can be achieved with such a lamp.

Die meisten bekannten, auf Kathodenstrahlen ansprechenden Leuchtstoffe haben eine sogenannte tote, die einzelnen Leuchtstoffkristalle umgebende Schicht. Um die Energie auf die aktiven Zentren der Kristalle wirksam übertragen zu können, müssen die Elektronen zuerst diese tote Schicht durchdringen. Dabei verlieren sie einen erheblichen Teil ihrer Energie, der für die Leuchtwirkung ausfällt. Die Wege, auf welchen die Elektronen ihre Energie in Leuchtstoffen verbrauchen, sind folgende:Most known phosphors that respond to cathode rays have a so-called dead, the layer surrounding the individual phosphor crystals. To get the energy on the active centers of the crystals To be able to transfer effectively, the electrons must first penetrate this dead layer. Included they lose a considerable part of their energy, which is lost for the lighting effect. The ways on which the electrons consume their energy in phosphors are the following:

Ein Teil der Energie geht als Wärme in der toten Schicht verloren.Some of the energy is lost as heat in the dead layer.

Ein zweiter Teil geht verloren durch Auslösung sekundärer Elektronen.A second part is lost through the release of secondary electrons.

Erst ein dritter Teil wird verbraucht zur Einwirkung auf die aktiven Leuchtstoffzentren, wird umgewandelt und als Licht emittiert.Only a third part is used up to act on the active phosphor centers converted and emitted as light.

Daraus erhellt, daß gerade ein leitender Leuchtstoff, der an seiner Oberfläche aktive Zentren hat, schon durch Elektronen geringer Energie angeregt wird. Ein solches Material ist ZnF₂: Mn. Dieses ist leitend und wird bereits durch IO-Volt-Elektronen erregt. Bei Anwendung in einer Lampe der oben beschriebenen Art, bei welcher der Elektronen emittierende Faden sich im Vakuum befindet, kann das Vakuum ersetzt werden durch Gas oder Dampf, um eine veränderliche Lichtquelle zu erhalten, die alle Arten von bisher als zweckmäßig befundenen Lichtquellen verkörpert, ausgenommen die bei Blitzlicht-From this it is clear that a conductive phosphor, which has active centers on its surface, is already excited by electrons of low energy. One such material is ZnF ₂ : Mn. This is conductive and is already excited by IO volt electrons. When used in a lamp of the type described above, in which the electron-emitting filament is in a vacuum, the vacuum can be replaced by gas or vapor in order to obtain a variable light source embodying all kinds of light sources heretofore found useful, except the flashlight

lampen verwendeten. Mit anderen Worten, eine gasgefüllte Glühlampe, deren Kolben einen Leuchtstofftiberzug in der oben angegebenen Schaltung aufweist, liefert Licht nicht bloßlamps used. In other words, a gas-filled incandescent lamp, the bulb of which has a fluorescent coating in the above circuit, doesn't just provide light

durch Temperaturstrahlung; durch Fluoreszenz sowohl durch Umwandlung der Energie der Kathodenstrahlen — als der kurzwelligen Temperaturstrahlung, schließlich durch Gasentladung.by thermal radiation; by fluorescence both by converting the energy of the cathode rays - as well as the short-wave energy Thermal radiation, finally through gas discharge.

IOIO

Die Lampe in ihrer einfachsten Form besteht aus einer gewöhnlichen Glühlampe, die an der Innenoberfläche des Kolbens eine Schicht aus leitendem Leuchtstoff, z. ß. manganaktiviertem Zinkfluorid, aufweist, wobei die Leuchtstoffschicht mit dem einen Ende oder mit einer Mittelstelle des Glühfadens elektrisch verbunden ist. In dem Kolben befindet sich eine kleine Menge geeigneten Gases oder Dampfes, so daß man zwischen dem Glühfaden und der Leuchtstoffschicht eine Entladung erhält. Der Leuchtstoff soll sowohl auf Ultraviolett der Entladung, wie auch auf Elektronen niedriger Spannung ansprechen. Er wird durch Ultraviolettstrahlen von einer Wellenlänge kürzer als 2200 Ä und durch Elektronen mit einer Energie in der Größenordnung von 10 V und darunter angeregt; seine grüne Leuchtwirkung ist bei hohen Temperaturen stabil.The lamp in its simplest form consists of an ordinary incandescent lamp attached to the inner surface of the bulb a layer of conductive phosphor, e.g. ß. manganese-activated zinc fluoride, wherein the phosphor layer is electrically connected to one end or to a central point of the filament connected is. There is a small amount of suitable gas or vapor in the flask, so that a discharge is obtained between the filament and the phosphor layer. The phosphor should respond to both ultraviolet discharge and low voltage electrons. He becomes shorter than 2200 Å by ultraviolet rays of a wavelength and by electrons with excited to an energy of the order of 10 V and below; its green luminous effect is at stable at high temperatures.

Die Anwesenheit einer kleinen Menge von Gas oder Dampf in dem Kolben dient dazu, den für die Kathodenstrahlenanregung des Leuchtstoffes verfügbaren Gesamtstrom zu erhöhen. Die Strombegrenzung der Entladung wird durch einen eigenen Reihenwiderstand, durch die Halbleitereigenschaft des Leuchtstoffüberzuges selbst, durch eine Drossel oder einen anderen Widerstand bewirkt. Gewisse Arten der Entladung sind selbstbegrenzend. Diese Eigenschaft ist bei einer Lampe der erfindungsgemäßen Ausführung wertvoll.The presence of a small amount of gas or vapor in the bulb serves to provide for cathodic excitation of the total current available for the phosphor. The discharge current is limited by its own series resistor, by the semiconductor properties of the fluorescent coating itself, by a choke or a causes another resistance. Certain types of discharge are self-limiting. This property is valuable in a lamp of the embodiment according to the invention.

Die Farbe und die Farbwiedergabe der Quelle können in weiten Grenzen durch Änderung des Leuchtstoffes, der Gasfüllung und/oder der Temperatur des Glühfadens geändert werden. Wie bei Vakuumglühfadenlampen mit Kathodenstrahlleuchtwirkung dient als Glühkörper vorzugsweise ein Selektivstrahler, wie Thorerde mit 1% Cer an Stelle eines Wolframdrahtes; der Kolben besteht vorzugsweise aus Quarz oder Hartglas.The color and color rendering of the source can be varied within wide limits by changing the Phosphor, the gas filling and / or the temperature of the filament can be changed. As in Vacuum filament lamps with cathode ray lighting effect, preferably a selective radiator, is used as the incandescent body, like Torde earth with 1% cerium instead of a tungsten wire; the piston is preferably made made of quartz or tempered glass.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es stellt darThe drawing shows exemplary embodiments of the invention. It shows

Fig. 1 ein Diagramm zum Vergleich der Energieverteilung einer Wolframfadenlampe mit der durch Sensibilität des Auges beobachteten Energieverteilung,Fig. 1 is a diagram comparing the energy distribution of a tungsten filament lamp with that by Sensitivity of the eye observed energy distribution,

Fig. 2 bis 6 fünf Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Glühlampe.2 to 6 five embodiments of an incandescent lamp according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine Kurve a, welche die Energieverteilung einer Glühfadenlampe darstellt, die bei einer Farbtemperatur von 2854° K arbeitet. Diese Temperatur ist die Betriebstemperatur einer gewöhnlichen 100-Watt-Lampe. Kurve b ist die durch die Sensibilität des Auges beobachtete Energieverteilung. Wenn die gesamte Fläche unter der Kurve a zwischen λ — 4000 Ä und 7000 A proportional ist der Gesamtmenge an sichtbar ausgestrählter Leistung (Watt), dann ist die Fläche unter der Kurve b proportional dem Gesamtlumenwert. Kurve c ist eine Darstellung der Augensensibilität und zeigt die relative Sichtfähigkei't des menschlichen Auges für die verschiedenen Lichtfarben.1 shows a curve a, which represents the energy distribution of a filament lamp that operates at a color temperature of 2854 ° K. This temperature is the operating temperature of an ordinary 100 watt lamp. Curve b is the energy distribution observed through the sensitivity of the eye. If the total area under curve a between λ - 4000 Å and 7000 A is proportional to the total amount of visibly radiated power (watts), then the area under curve b is proportional to the total lumen value. Curve c is a representation of the eye sensitivity and shows the relative visibility of the human eye for the different light colors.

Es ist ersichtlich, daß die äußerst niedrige Leistung des Wolframfadenlichtes im Bereich unter 5000 ÄIt can be seen that the extremely low power of the tungsten filament light in the range below 5000 Å

durch den Umstand bedingt ist, daß die von dem Faden ausgehende thermische Strahlung zum Blau hin fast ebenso rasch abnimmt wie die Empfindlichkeit unseres Auges. Die Lichtverteilung des Wolframfadens zu ändern, kann nach dem Strahlungsgesetz nur durch Änderung der Temperatur erfolgen. Solchen Bestrebungen sind aber durch den Schmelzpunkt des Glühfadens Grenzen gesetzt. Jedoch kann die wirksame Lumenzahl, welche infolge der Wolframstrahlung unter 5000 Ä erzeugt wird, durch Verlagerung dieser Energie in den mehr sichtbaren Bereich des Spektrums gesteigert werden.is due to the fact that the thermal radiation emanating from the thread leads to the blue decreases almost as rapidly as the sensitivity of our eyes. The light distribution of the tungsten filament According to the law of radiation, it can only be changed by changing the temperature. Such However, efforts are limited by the melting point of the filament. However, the most effective Number of lumens, which is generated as a result of the tungsten radiation below 5000 Å, by displacement this energy can be increased into the more visible part of the spectrum.

Bei einer üblichen 100 Watt gasgefüllten Wolframfadenlampe ist die Farbtemperatur 2854° K. Der Gesamtlichtstrom beträgt 1630Lumen als Anf angswert.In a conventional 100 watt gas-filled tungsten filament lamp, the color temperature is 2854 ° K Total luminous flux is 1630 lumens as a starting value.

Es beträgt hierbeiIt is here

die Gesamtstrahlung unter 4000 Ä .. 0,163 °/othe total radiation below 4000 Ä .. 0.163 ° / o

die Gesamtstrahlung unter 7500 A .. 10,81 °/othe total radiation below 7500 A .. 10.81%

die sichtbare Strahlungthe visible radiation

10,81 -0,16'°/» 10,65 °/o10.81-0.16 ° / »10.65 ° / o

Die totale emittierte sichtbare Leistung (4000 bis 7500 A) 10,65 WattThe total visible power emitted (4000 to 7500 A) 10.65 watts

die totale emittierte Ultraviolett-the total emitted ultraviolet

Leistung (unter 4000 A) 0,16 WattPower (below 4000 A) 0.16 watts

Somit macht der unter 4000 A bei dieser Lampe üblicherweise verbrauchte Energieanteil rund 1,5 % der im sichtbaren Bereich emittierten Energie aus. Wenn diese im unsichtbaren Bereich erzeugte Energie in den sichtbaren Bereich transferiert werden könnte durch Verwendung von Leuchtstoff, wie oben dargetan, oder noch besser durch Verwendung eines Leuchtstoffes, der ein dem Zinksilikat vergleichbares Emissionsspektrum und einen ebenso guten Wirkungsgrad hat, dann würde man zu einer erhebliehen Steigerung des Lichtstromes gelangen.Thus, the amount of energy usually consumed below 4000 A with this lamp is around 1.5% the energy emitted in the visible range. When this energy generated in the invisible realm could be transferred into the visible range by using fluorescent material, as shown above, or even better by using a phosphor that is comparable to zinc silicate Emission spectrum and an equally good degree of efficiency, then one would be raised to one Increase the luminous flux.

Nimmt man beispielsweise an:For example, suppose:

Lumen-Watt-Verhältnis des Fluoreszenzspektrums gegenüber dem maximalen
Lumen-Watt-Verhältnis · 0,8Lumen-watt ratio of the fluorescence spectrum versus the maximum
Lumen to watt ratio x 0.8

Quantenausbeute bei der Umwandlung
ultravioletter Strahlung in sichtbare
Strahlung in dem Leuchtstoff 0,9Quantum yield in conversion
ultraviolet radiation into visible
Radiation in the phosphor 0.9

Energieverlustfaktor bei Umwandlung einer
Strahlung von 3600 A in eine Strahlung
von 5300 A 0,7Energy loss factor when converting a
Radiation of 3600 A into one radiation
from 5300 A 0.7

Verlustfaktor durch Strahlungsabsorption
im Leuchtstoff 0,95Loss factor due to radiation absorption
in the phosphor 0.95

Gesamtwirkungsgrad = 0,8-0,9-0,7-0,95 = 0,48,Total efficiency = 0.8-0.9-0.7-0.95 = 0.48,

dann ergibt sich für eine optimale Liohtausbeute im Bereich 5400 bis 5700 A von etwa 680 Lumen/Watt ein theoretischer Gesamtwert in Lumen für 0,16 Watt Ultraviolettleistung der 100 Watt-Lampe: 0,16 Watt-680 Lumen/Watt = 109 Lumen; 109 Lumen mal Gesamtwirkungsgrad = 52 Lumen. Somit ist der Gesamtgewinn = 52 Lumen und die totale Lampenleistung ⁼¹—yöu~ ⁼ ^Lumen/Watt. Dies entspricht einem Zuwachs an Lumen von über 3%; außerdem wird die Gesamtlichtfarbe gegenüber dem bloßen Wolframfaden verbessert.then, for an optimal light yield in the 5400 to 5700 A range of about 680 lumens / watt, there is a theoretical total value in lumens for 0.16 watt ultraviolet power of the 100 watt lamp: 0.16 watt-680 lumens / watt = 109 lumens; 109 lumens times total efficiency = 52 lumens. So the total gain = 52 lumens and the total lamp power ^{= 1} - yöu ~ ⁼ ^ lumens / watt. This corresponds to an increase in lumens of over 3%; in addition, the overall light color is improved compared to the bare tungsten filament.

Wenn ohne Rücksicht auf die Farbe höchste Lumenwerte gewünscht sind, dann kann die Lumenleistung um ungefähr 11% verbessert werden durch Ausnutzung der gesamten Strahlung unter 5070 A zur Gewinnung einer Leuchtwirkung größerer Helligkeit. Ein Zehntel des Lichtstromes der in Betracht gezogenen Lampe (163 Lumen) liegt unter 5070 A, kann- aber unter Verwendung eines Leuchtstoffes inIf the highest lumen values are desired regardless of the color, then the lumen output can can be improved by about 11% by utilizing all the radiation below 5070 A for Obtaining a luminous effect of greater brightness. One tenth of the luminous flux of that under consideration Lamp (163 lumens) is below 5070 A, but can - using a fluorescent in

über 350 Lumen verwandelt werden. Der Gesamtlumenwert der Lichtquelle würde dann sein 1630 + 350 — 163 = 1817 Lumen; die Farbe einer solchen Lichtquelle wird gelblich, aber wegen des hohen Uberschusses an immer vorhandenem Rot nicht unangenehm. Leuchtstoffe hierfür stehen an sich zur Verfügung.over 350 lumens can be transformed. The total lumen value of the light source would then be 1630 + 350-163 = 1817 lumens; the color of such a light source becomes yellowish, but because of the high excess of red that is always present is not unpleasant. Phosphors for this are available per se Disposal.

Der Leuchtstoff soll eine grüngelbliche Emissionbande aufweisen und durch lange und kurze Ultraviolettstrahlen aktiviert werden; sein Wirkungsgrad soll bei 0,9 oder darüber liegen. Solche Leuchtstoffe sind beispielsweise manganaktiviertes Zinkorthogermanat und zinkaktiviertes Zinkoxyd. Man kann aber auch manganaktiviertes Zinkfluorid verwenden, obwohl dieses durch lange Ultraviolettstrahlen nicht erregt wird, jedoch den Vorteil hat, bei verhältnismäßig hoher Temperatur des Kolbens einer Glühlampe unter Elektronenerregung wirksam zu arbeiten.The phosphor is said to have a greenish yellow emission band and by long and short ultraviolet rays to be activated; its efficiency should be 0.9 or more. Such phosphors are for example manganese-activated zinc orthogermanate and zinc-activated zinc oxide. One can but also use manganese-activated zinc fluoride, although not due to long ultraviolet rays is excited, but has the advantage at a relatively high temperature of the bulb of an incandescent lamp to work effectively under electron excitation.

Die Lampe 12' der Fig. 2 ist für Wechselstrombetrieb oder bei Verbindung des rechten Endes des Glühfadens 25' mit dem Negativpol der Stromquelle für Gleichstrom geeignet; sie umfaßt einen Kolben 22' mit Fuß 21' und Stiel 19', der den Glühfaden trägt. Letzterer besteht hier beispielsweise aus Wolfram oder thoriertem Wolfram oder einem anderen Stoff, der hohe Leuchtwirkung und hohe thermische Elektronenemission aufweist. Die innere Oberfläche des Kolbens trägt vorzugsweise einen leitenden Überzug, auf welchen ein Film oder eine Schicht eines Leuchtstoffes, der sowohl auf KathodenstraWen als auch auf Ultraviolett anspricht, aufgebracht ist. Die leitende Schicht ist beispielsweise leitendes Glas oder Glasur enthaltendes Zinnoxyd. Es kann aber auch eine leitende Zinn- und Antimonverbindung, wie sie die USA.-Patentschrift 2 522 531 beschreibt, benutzt werden. Schließlich kann die Leuchtstoffschicht mit leitendem Material vermischt sein, wenn sie nicht von Natur aus leitend ist.The lamp 12 ' of FIG. 2 is suitable for alternating current operation or, when the right end of the filament 25' is connected to the negative pole of the power source, for direct current; it comprises a piston 22 ' with a foot 21' and a stem 19 ' which carries the filament. The latter consists for example of tungsten or thoriated tungsten or another substance that has a high luminous effect and high thermal electron emission. The inner surface of the envelope preferably has a conductive coating on which a film or layer of a phosphor which is both cathodic and ultraviolet-sensitive is applied. The conductive layer is, for example, conductive glass or tin oxide containing glaze. However, a conductive tin and antimony compound, as described in US Pat. No. 2,522,531, can also be used. Finally, the phosphor layer can be mixed with conductive material if it is not inherently conductive.

Der Kolben kann evakuiert oder mit inertem oder Edelgas, wie Stickstoff, Argon, Neon, Krypton, Xenon oder Mischungen dieser Gase, gefüllt sein. Der Gasdruck soll so gehalten sein, daß eine unerwünschte Bogenentladung zu dem Glühfaden nicht stattfinden kann.The flask can be evacuated or filled with inert or noble gas, such as nitrogen, argon, neon, krypton, xenon or mixtures of these gases. The gas pressure should be kept so that an undesirable Arc discharge to the filament cannot take place.

Um einen Elektronenfluß zwischen dem Glühfaden und dem Leuchtstoff während des Betriebes zu erhalten, ist eine Seite des Glühfadens an die Leuchtstoffschicht 34' angeschlossen, beispielsweise durch eine federnde Verlängerung 37 der Zuleitung 18', derart, daß die Leuchtstoffschicht während des Betriebes nicht bloß durch Ultraviolettstrahlung, sondern auch durch Elektronenentladung angeregt wird. Bei Verwendung einer Wechselstromquelle findet die Elektronenentladung zu der Schicht 34' bei jeder zweiten Halbwelle einer Periode statt, d. h. nur immer dann, wenn der Glühfaden 25' negativ ist.In order to obtain a flow of electrons between the filament and the phosphor during operation, one side of the filament is connected to the phosphor layer 34 ' , for example by a resilient extension 37 of the lead 18', in such a way that the phosphor layer is not merely caused by ultraviolet radiation during operation , but is also excited by electron discharge. When using an alternating current source, the electron discharge to the layer 34 ' takes place every second half-wave of a period, ie only whenever the filament 25' is negative.

Fig. 3 zeigt eine Lampe 12^ff, die identisch ist mit der Lampe 12' der Fig. 2, nur daß sie ohne Rücksicht auf Polarität mit Wechselstrom oder Gleichstrom betrieben werden kann. In diesem Fall ist die Leucht-Stoffschicht 34^s, wie bei 37* angedeutet, an den Mittelpunkt 38 des Glühfadens angeschlossen, beispielsweise mittels einer Stützleitung 39. FIG. 3 shows a lamp 12 ^ff , which is identical to the lamp 12 ' of FIG. 2, only that it can be operated with alternating current or direct current regardless of polarity. In this case, the luminous substance layer 34 ^s , as indicated at 37 * , is connected to the center point 38 of the filament, for example by means of a support line 39.

Fig. 4 zeigt eine Lampe 12^ft, die für die Verwendung im Gleichstrombetrieb dient. Der Mittelpunkt 38* des Glühfadens 25* ist an den negativen Pol einer Batterie 39 oder einer anderen Gleichstromquelle gelegt, die hier dazu dient, einen Elektronenfluß zu dem Leuchtstoffüberzug 34'' zu erzeugen, z. B. durch den Mittelkontakt 41 eines dreipoligen FußesFig. 4 shows a lamp 12 ^ft , which is used for use in direct current operation. The center 38 * of the filament 25 * is connected to the negative pole of a battery 39 or another direct current source, which here serves to generate a flow of electrons to the fluorescent coating 34 ″, e.g. B. through the center contact 41 of a three-pole foot

21'', der bei dieser Lampe an die Stelle des üblichen Gewindefußes tritt. Der positive Pol der Stromquelle 39 steht mit der Leuchtstoffsdhicht 34^ft der inneren Oberfläche des Kolbens 22* in Verbindung, z. B. durch eine Leitung 42, die durch den Kolbenhals hindurchgeht. 21 '', which takes the place of the usual thread foot in this lamp. The positive pole of the power source 39 is connected to the fluorescent layer 34 ^{ft of} the inner surface of the bulb 22 * , e.g. B. through a conduit 42 which passes through the neck of the flask.

Fig. 5 zeigt eine Lampe 12* nur für Wechselstrombetrieb; sie ist ähnlich der Lampe 12' der Fig. 2. Unterschiedlich ist lediglich, daß ein Ende des Glühfadens 25* mit dem negativen Pol einer Batterie 39* oder einer anderen Gleichstromquelle verbunden ist. Diese Verbindung geht über den dreipoligen Fuß 21*. Der positive Pol der Stromquelle 39* ist mit dem Leuchtstoffüberzug 34* an der inneren Oberfläche des Kolbens 22* verbunden, beispielsweise durch eine Hilfsleitung 42* vom Mittelkontakt 41* des Fußes 21* und einem federnden Kontaktglied 37*, das von dieser Hilfsleitung abzweigt. Während des Betriebes dieser Lampe strömen Elektronen von dem Glühfaden 25* zu dem Leuchtstoffüberzug 34* wie bei der Ausführungsform der Fig. 4. Zum Unterschied von dieser ist jedoch eine zusätzliche Gleichspannung zwischen ein Ende (besser als zwischen den Mittelpunkt) des Glühfadens und den Leuchtstoffüberzug gelegt.Fig. 5 shows a lamp 12 * for AC operation only; it is similar to the lamp 12 ' of FIG. 2. The only difference is that one end of the filament 25 * is connected to the negative pole of a battery 39 * or another direct current source. This connection goes through the three-pole foot 21 *. The positive pole of the power source 39 * is connected to the fluorescent coating 34 * on the inner surface of the bulb 22 * , for example by an auxiliary line 42 * from the center contact 41 * of the foot 21 * and a resilient contact member 37 *, which branches off from this auxiliary line. During operation of this lamp, electrons flow from the filament 25 * to the fluorescent coating 34 * as in the embodiment of FIG. 4. However, in contrast to this, there is an additional DC voltage between one end (better than between the center) of the filament and the fluorescent coating placed.

Die Lampe 12^m der Fig. 6 kann nur für Wechselstrom verwendet werden oder für Gleichstrom, wenn das obere Ende des Elektronenausstrahlers 25'", wie in der Figur gezeigt, am negativen Pol der Stromquelle liegt. Die Ausführung ist ähnlich jener der Fig. 2, mit dem Unterschied, daß die Glühfadenlichtquelle hier ersetzt ist durch den Elektronenstrahler 25^m in einem Quarzkolben 43 oder einem anderen, hohen Temperaturen gewachsenen, durchsichtigen, inneren Kolben, der evakuiert oder mit einer Niederdruckgasfüllung versehen sein kann, ähnlich dem Kolben 22' der Fig. 2. Der Quarzkolben 43 ist durch Zuleitungen 17^m und 18^m des Stiels 19^m oder in anderer Weise in einem Außenkolben 22^m getragen. Dieser kann ohne Leuchtstoffüberzug sein. Die innere Oberfläche des Quarzkolbens 43 trägt den Leuchtstoffüberzug 34^m. Dabei besteht eine Berührung zwischen dem Leuchtstoffüberzug 34^m und einer Seite des Elektronenausstrahlers 25^m, wie bei 37^m angedeutet.The lamp 12 ^m of FIG. 6 can only be used for alternating current or for direct current if the upper end of the electron emitter 25 '", as shown in the figure, is at the negative pole of the power source. The design is similar to that of FIG , with the difference that the filament light source is replaced here by the electron beam 25 ^m in a quartz bulb 43 or another, high temperature grown, transparent, inner bulb, which can be evacuated or provided with a low pressure gas filling, similar to the bulb 22 ' of Fig . 2. the quartz bulb 43 is ^m by leads 17 and 18 of the stalk ^m 19 ^m or supported in another way in an outer bulb 22 ^m. This can be without phosphor coating the inner surface of the quartz envelope 43 carrying the phosphor coating 34 ^m.. in this case, there is a Contact between the fluorescent coating 34 ^m and one side of the electron emitter 25 ^m , as indicated at 37 ^m.

Die Größe des die Leuchtstoffschicht tragenden Kolbens ist bei jeder Ausführungsform so, daß der Kolben während des Betriebes auf einer für die Erzeugung von sichtbarem Licht durch den Leuchtstoffüberzug optimalen Temperatur gehalten wird. Diese Temperatur aber kann zwischen dem ungefähren Optimum und einem höheren oder niedrigeren Wert liegen, um die Auswahl eines passenden Kolbens, der weder unerwünscht groß noch unerwünscht klein ist, zu ermöglichen.The size of the bulb carrying the phosphor layer is in each embodiment such that the Piston is kept during operation at an optimal temperature for the generation of visible light through the fluorescent coating. These Temperature, however, can be between the approximate optimum and a higher or lower value to choose a suitable piston that is neither undesirably large nor undesirably small, to enable.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektrische Mischlichtlampe, dadurch gekennzeichnet, daß sie zugleich Glühlampe und Kathodenstrahlfluoreszenzlampe ist und den Glühfaden der Glühlampe als Glühkathode für die Kathodenstrahlfluoreszenzlampe ausnützt, derart, daß in einem einzigen Kolben neben der von der Glühwendel ausgehenden Temperaturstrahlung mittels einer (sowohl unter Einwirkung von Kathodenstrahlen als auch von langwelligem Ultraviolett und gegebenenfalls Blau, beispielsweise grün fluoreszierenden) Leuchtstoff schicht an der Innenseite des Glühlampenkolbens der blaue Bereich der Temperaturstrahlung etwa durch grüne1. Electric mixed light lamp, characterized in that it is both an incandescent lamp and Cathode ray fluorescent lamp is and the filament of the incandescent lamp as a hot cathode for the Cathode ray fluorescent lamp exploits such that in a single bulb in addition to that of The thermal radiation emanating from the filament by means of a (both under the action of cathode rays as well as long-wave ultraviolet and optionally blue, for example green fluorescent) phosphor layer on the Inside the light bulb, the blue area of the thermal radiation, for example green Fluoreszenz zu stärkerer Wirkung gelangt und zusätzlich der Nutzeffekt der Lampe durch Kathodenstrahlfluoreszenz verbessert wird und zugleich eine Beeinflussung der Farbe des Lichtes der Glühlampe gestattet.Fluorescence has a stronger effect and in addition the useful effect of the lamp through cathode ray fluorescence is improved and at the same time the color of the light from the incandescent lamp can be influenced. 2. Elektrische Mischlichtlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff leitend ist und aus manganaktiviertem Zinkfluorid, manganaktiviertem Zinkorthogermanat oder zinkaktiviertem Zinkoxyd besteht.2. Electric mixed light lamp according to claim 1, characterized in that the phosphor is conductive and of manganese-activated zinc fluoride, manganese-activated zinc orthogermanate or zinc-activated Zinc oxide. 3. Elektrische Mischlichtlampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die angelegte Spannung zwischen dem leitenden Leuchtstoffüberzug und dem Mittelpunkt des Glühfadens liegt.3. Electric mixed light lamp according to claim 1 and 2, characterized in that the applied voltage is between the conductive fluorescent coating and the center of the filament. 4. Elektrische Mischlichtlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von unerwünscht großen Abmessungen des Kolbens dessen Größe so gewählt ist, daß er während des Betriebes der Lampe auf einer Temperatur gehalten wird, die gleich oder größer ist als die optimale Temperatur zur Erzeugung von sichtbarem Licht durch kürzerwellige Strahlung und Elektronenaufprall auf den Leuchtstoff.4. Electric mixed light lamp according to one of the preceding claims, characterized in that that in order to avoid undesirably large dimensions of the piston its size is chosen is that it is kept at a temperature which is the same during operation of the lamp or greater than the optimal temperature for generating visible light by shorter wavelengths Radiation and electron impact on the phosphor. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 652 032, 683 162,
»5 725, 733 786;Considered publications:
German patent specifications No. 652 032, 683 162,
»5,725, 733,786; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 657 526.German utility model No. 1 657 526. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 639/219 9.© 809 639/219 9.