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Elektrische Entladungsröhre oder -lampe mit einer Wandung aus lumineszierendem
Glas Die Erfindung betrifft elektrische Ent-Iadungsröhren oder -lainpen, deren Wandung
aus lumineszierendem Glase besteht, vermöge dessen gewisse unsichtbare Strahlen
in leuchtende sichtbare Lichtstrahlen anderer Wellenlänge umgewandelt werden. Es
ist bekannt, die Wandung dieser Lampen auf ihrer Außenseite mit einem getrübten,
durchscheinenden Überzug zu versehen. Die Erfindung besteht nun darin, daß dieser
Überzug aus einem Lack, etwa Emaillack, Celluloselack oder Kondensationsprodukten
etwa von Formaldehyd mit anderen organischen Stoffen, besteht. Der Überzug ist also
nicht mit dem Glase zu einer einheitlichen Masse vereinigt. Dieser Überzug hat die
wertvolle Eigenschaft, die Strahlen des in der Barunterliegenden Klarglasschicht
erzeugten Lumineszenzlichtes, die in ihn hineingelangen, durch wiederholte Reflexion
an den Trübungsteilchen nach allen nur möglichen Richtungen abzulenken und dadurch
die totale Reflexion dieses Lichtes in der Glaswand praktisch vollkommen aufzuheben,
während andererseits die Nachteile vermieden werden, die etwa mit einem Trübglasüberzug
verbunden sind, wie Spannungen zwischen den beiden Glasschichten bei nicht vollkommener
Übereinstimmung der Ausdehnungskoeffizienten, Ungleichmäßigkeit der Trübung bei
verschiedenen Schmelzen desselben Glases, Bildung von schwächer getrübten Stellen
bei der glasbläserischen Weiterverarbeitung.
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Man hat auch bereits vorgeschlagen, nicht lumineszierende Glaswandungen
elektrischer Leuchtröhren und Lampen mit Überzügen aus farbigem Lack zu versehen
und diese Lackschicht weiterhin mit einer Schicht aus farblosem, wetter- und hitzebeständigem
Lack zu überziehen. Diese Lacküberzüge sollen aber lediglich dem Zwecke dienen,
die Lichtstrahlung der Lampe oder Leuchtröhre in ihrer Farbe zu verändern und den
Lacküberzug auf der Glaswand möglichst haltbar zu machen. Durch die Anbringung einer
getrübten Lackschicht auf der lumineszierenden Glaswand einer Entladungsröhre oder
-lampe wird aber ein hiervon abweichender, andersartiger Zweck erreicht. Die Lichtstärke
der Lampe oder Entladungsröhre wird nicht vermindert, wie im Falle einer farbigen,
durchsichtigen Lackschicht auf einer Wandung aus gewöhnlichem Glase, sondern erhöht.
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Ein großer Teil des Lichtes, welches infolge der Lumineszenz des Glases
in demselben erzeugt wird, gelangt nämlich an die Außenoberfläche des Glases unter
einem Winkel, der größer ist als der Grenzwinkel der totalen Reflexion. Dadurch
wird es dauernd am Austritt aus der Glaswand der elektrischen Entladungsröhre oder
-lampe verhindert. Nimmt man den Brechungsindex des Glases gegen Luft mit rund 3/2
an, so ergibt sich ein Grenzwinkel der totalen Reflexion von etwa q.2°. Alle aus
dem Innern des Glases kommenden Lumineszenzstrahlen, die auf die Oberfläche des
Glases treffen und dort mit dem zugehörigen Einfallslot einen Winkel bilden, der
größer als q,2° ist, werden zurückgehalten. Da das von jedem lumineszierenden
Teilchen
innerhalb des Glases erzeugte Licht sich nach allen Richtungen ausbreitet, hat die
Front aller der Strahlen, die von einem Teilchen ausgehen, die Gestalt einer Kug@W"
Oberfläche. Entsteht das Lumineszenzlic0`@ einer ebenen Glasplatte, so liegen die
Str@ab . len, die das Glas verlassen können, innerhalbzweier Kugelsektoren, die
sich einander diametral gegenüberliegen und deren Spitzen im Mittelpunkt der Kugel
aufeinanderstehen. Jeder der beiden Sektoren hat im Mittelpunkte der Kugel einen
Winkel von 2 X 4.2 = 84°. Ist die Oberfläche des lumineszierenden Glases gekrümmt,
wie es bei einer Röhre der Fall ist, dann hat der nach außen zu liegende Sektor
einen etwas größeren Winkel, der nach innen zu liegende einen etwas kleineren. Das
Verhältnis der ganzen Kugeloberfläche zur Oberfläche der von den Sektoren begrenzten
Kalotten ist gleich dem Verhältnis der gesamten erzeugten Lumineszenzstrahlen zu
der Menge derjenigen; die ins Freie gelangen. Das Verhältnis ist wie x : -
wie sich leicht ableiten läßt. a./2. ist dabei gleich dem halben Winkel des Kugelsektors
oder gleich dem Grenzwinkel der totalen Reflexion. Beträgt dieser 42°, dann ergibt
sich aus der Rechnung, daß nur etwa 3o% des erzeugten Lumineszenzlichtes die Glasoberfläche
verlassen können.
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Hat die Oberfläche der Glaswand der Entladungsröhre oder -lumpe einen
Lacküberzug, so kann um so mehr von dem Lumineszenzlicht der Glaswand in die Lackschicht
eintreten, je mehr sich der Brechungsindex der Lackschicht demjenigen des Glases
nähert. An den trübenden Teilchen innerhalb der Lackschicht werden alle Lumineszenzstrahlen
nach den verschiedensten Richtungen reflektiert. Dadurch werden auch die Strahlen,
die außerhalb der oben angegebenen Kugelsektoren liegen, in eine Richtung gebracht,
daß sie aus der Lackschicht ins Freie gelangen können. Dies macht sich dadurch bemerkbar,
daß durch die Anbringung des Überzuges aus getrübtem Lack die Intensität des von
der elektrischen Entladungsröhre oder -Lampe ausgestrahlten, aus der Glaswand stammenden
Lumineszenzlichtes äußerst stark zunimmt. Die zu erwartende Zunahme von über 2oo°/ö
wird nicht ganz erreicht, weil das Licht bei der - Reflexion in der getrübten Lackschicht
etwas geschwächt wird, außerdem auch deshalb, weil auch ohne diesen Überzug etwas
mehr Lumineszenzlicht die Glaswand verlassen kann, als es der Theorie entspricht.
Diese wäre nur dann absolut gültig, wenn das Glas vollkommen frei von Bläschen und
sonstigen optischen Inhomogenitäten wäre, was bei Röhren und Hohlgläsern, wie sie
hier zur Anwendung kommen, nie der Fall ist. Dadurch wird schon ein Teil des Lur_nineszenzlichtes
so abgelenkt, daß es nach außen :,gelangt.
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#W' Es ist bereits der Vorschlag gemacht wordie Oberfläche einer elektrischen
Entladungsröhre aus uranhaltigem Glas dadurch zu verändern, daß man sie mattiert,
wodurch ebenfalls eine Steigerung des von der Röhre ausgestrahlten Lumineszenzlichtes
infolge Aufhebung der totalen Reflexion eintritt. Eine mattierte Oberfläche neigt
aber stark zur Verstaü.bung, wodurch die Lichtdurchlässigkeit des Glases stark vermindert
wird. Die Verwendung einer Lackschicht hat weiter bei panspektral lumineszierenden
Glaswandungen, also bei solchen Wandungen, die in der Entladungsröhre oder -Lampe
zu einer Emission aller Wellenlängen von violett bis rot angeregt werden können,
den weiteren Vorteil, daß man durch geeignete Färbung der Lackmasse Strahlen bestimmter
Farbe abfiltrieren kann; derart, daß mit Hilfe einer rosafarbigen Lackschicht eine
rosafarbige Lichtwirkung entsteht, daß also die Tageswirkung der Entladungslampe
mit ihrer Lichtwirkung übereinstimmt, und zwar auch dann, wenn es sich beispielsweise
um eine Leuchtröhre handelt, deren Gasfüllung ein diskontinuierlichesLinienspektrum
ausstrahlt. Der Fabrikant hat weiterhin die Möglichkeit, unter Verwendung einer
und derselben Glassorte je nach Wunsch des Verbrauchers bestimmte von diesem gewünschte
Lichtwirkungen zu erzielen. Er kann mithin die Entladungslampen auf Vorrat hinlegen
und nach Bedarf den der gewünschten Lichtwirkung entsprechenden Lack aufbringen,
Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Lacküberzuges gegenüber einer Mattierung
der Glasoberfläche besteht darin, daß es leichter ist, eine Lackschicht von stets
gleichbleibender Trübungsstärke und eventuell auch gleichem Farbton anzubringen,
als die Oberfläche einer Entladungsröhre, die in vielfach gewundener Form vorliegen
kann, gleichmäßig zu mattieren. Vor allem aber wird durch eine getrübte Lackschicht
die totale Reflexion viel vollständiger aufgehoben als durch eine mattierte Oberfläche.
Bei mikroskopischer Betrachtung einer mattierten Glasoberfläche im Schnitt ist leicht
einzusehen, daß nicht für jeden Strahl, der an die Oberfläche gelangt, die Bedingung
erfüllt wird, die seinen Austritt ermöglicht. Deshalb ist die Steigerung des aus
der Glaswand stammenden Lumineszenzlichtes bei Anbringung einer Lackschicht wesentlich
größer als bei einer Mattierung der Glasoberfläche. In engem Zusammenhang damit
steht der weitere Vorteil einer getrübten Lackschicht, daß eine bessere
Vermischung
der beiden von der Röhre oder Lampe ausgestrahlten Lichtarten, des Lichtes der Gas-
bzw. Metalldarnpfentladung und des Lumineszenzlichtes der .Glaswandung, sta findet,
so daß die Entladungsröhre ö -lampe sowohl in der Mitte als auch an ;den" Seiten,
also über ihre ganze Breite, ein gleich starkes und gleich gefärbtes Licht ausstrahlt,
daß also ihr Lichteindruck vollkommen einheitlich ist. Das ist bei Entladungsröhren
oder -lampen mit mattierter Oberfläche nicht der Fall.
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Eine Röhre mit Lacküberzug läßt sich ferner auch nach Verarbeitung
auf eine Entlajungsröhre immer noch dadurch hinsichtlich ihrer Farbwirkung verändern,
daß man entweder den erst aufgebrachten Lack entfernt oder denselben mit einer zusätzlichen
Lackschicht geeigneter Färbung, die nicht getrübt zu sein braucht, überzieht.
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Man kann auch eine Lackschicht über der ersten Schicht anbringen,
die weder gefärbt noch getrübt ist, um gegebenenfalls eine glatte Oberfläche der
Entladungsröhre oder -lampe zu erhalten.
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Im vorstehenden ist im allgemeinen angegeben, daß die Röhren einen
Überzug von Lack erhalten. Natürlich kann man auch andere Stoffe für den gleichen
Zweck verwenden. Wesentlich ist nur, daß diese Stoffe einen geeigneten Brechungsindex,
eine gute Haftfähigkeit und Wetterbeständigkeit besitzen. Geeignete Lacke sind beispielsweise
sogenannter Emaillack, Celluloselack oder Kondensationsprodukte etwa von Formaldehyd
mit anderen organischen Stoffen.