Titel: Die Quecksilberdampflampe von M. Cooper Hewitt.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 650–652)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316143

Die Quecksilberdampflampe von M. Cooper Hewitt.

Das amerikanische Institut der Elektroingenieure hält alljährlich eine Versammlung ab, welche mit einer Ausstellung verbunden ist, in welcher wichtige Neuerungen zur Vorführung gelangen. Bei der letzten dieser Zusammenkünfte,welche am 12. April in der Columbia-Universität stattfand, erregten die leuchtenden Röhren von M. C. Hewitt die allgemeine Aufmerksamkeit.

Dieselben bestehen, wie aus den Fig. 1 bis 3 zu ersehen, |651| aus einfachen oben erweiterten Glasröhren, in deren oberes und unteres Ende je eine Eisenelektrode eingeschmolzen ist, die die Drahtzuführung von aussen vermittelt. Am Boden der Röhre befindet sich eine geringe Quantität Quecksilber. Die Röhren werden, bevor sie zugeschmolzen werden, evacuiert und zwar so weit, bis der innere Druck ungefähr 1 mm Quecksilber entspricht. Die Röhren haben eine Länge von 70 bis 140 cm und einen inneren Durchmesser von 2 bis 4 cm, wobei die Länge und der Durchmesser derselben den Zwecken entsprechend nach Belieben abgeändert werden können.

Sobald die beiden Elektroden einer solchen Röhre mit einer Gleichstromquelle von bestimmter Spannung in Verbindung gebracht werden, beginnen dieselben ein helles Licht auszustrahlen, welches, dem Spektrum der Quecksilberdämpfe entsprechend, eine unangenehme bläulichgrüne Farbe hat, wodurch sich dasselbe für die praktische Verwendung nicht eignen würde, wenn es nicht gelungen wäre, dem Lichte durch Anwendung von dunkelroten Reflektorschirmen eine durchaus normale Färbung zu geben.

Hewitt hat nun bei seinen Versuchen konstatiert, dass die Spannung, welche erforderlich ist, um eine gerade cylindrische Röhre zum Erglühen zu bringen, der Länge der Röhre direkt, dem Querschnitte derselben hingegen umgekehrt proportional ist.

Textabbildung Bd. 316, S. 651
Textabbildung Bd. 316, S. 651
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Textabbildung Bd. 316, S. 651
Textabbildung Bd. 316, S. 651

Die Differenz, welche sich aus den den Figuren beigesetzten Daten demgegenüber ergibt, erklärt Hewitt durch die Verschiedenheit der Quecksilberdämpfe, welche sich nicht als vollkommen rein erwiesen, sowie aus Ungleichförmigkeiten in dem Durchmesser der Röhren, die sich nicht beseitigen liessen.

Um die Beziehungen zwischen dem Ohm'schen Widerstande der Röhren und der Intensität des dieselben durchlaufenden Stromes festzustellen, wurden, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich, zwei Röhren zusammen verbunden und denselben der Strom über zwei Widerstände getrennt zugeführt und von denselben gemeinsam abgeleitet. Aus den beigegebenen Zahlen zeigt sich, dass das Potential nahezu konstant bleibt, der Widerstand aber im umgekehrten Verhältnisse zur Stromstärke steht.

Aus Fig. 5, nach welcher an die positive Leitung eine Zusatzelektrode in der Mitte der Röhre eingeschaltet wurde, lässt sich der Einfluss der grösseren Dichtigkeit der Quecksilberdämpfe in der Nähe der negativen Elektrode erkennen, indem nach den beigegebenen Zahlen die Hauptmenge des eingeführten elektrischen Stromes, die untere der positiven Elektroden die Röhre durchfliesst, während der obere Teil einen der Länge des Röhrenstückes nicht proportionalen Spannungsverbrauch aufweist, was eben nur dem grösseren Widerstande der Quecksilberdämpfe in den oberen Partien der Röhre zugeschrieben werden kann.

Eine ähnliche Anordnung zeigt Fig. 6, nur ist in diesem Falle die Zusatzelektrode mit der negativen Elektrode durch einen Draht von vernachlässigbarem Widerstande verbunden. Nach den Messungen geht durch diesen Draht nur ein Strom von 0,02 Ampère hindurch, wiewohl die Spannungsdifferenz zwischen diesen beiden Punkten 44 Volt beträgt, und die Gesamtmenge des die Rohre durchfliessenden Stromes annähernd mit 3 Ampère bestimmt wurde.

Für die praktische Verwertbarkeit dieses von Hewitt eingehend studierten Phänomens ist nun erstens der Energiebedarf für die Normalkerze, ferner die Dauerhaftigkeit der Leuchtkörper selbst und drittens deren Anpassungsfähigkeit an die gegebenen Verhältnisse massgebend. Was nun den Wattverbrauch betrifft, so geben die graphischen Darstellungen in den Fig. 7 bis 9, welche sich auf Röhren von 140 cm Länge und 2,5 cm Durchmesser, von 90 cm Länge und 1,5 cm, Durchmesser bezw. von 145 cm Länge und 2 cm Durchmesser beziehen, ausreichenden Aufschluss. Nach denselben schwankt der Wattverbrauch für die Normalkerze, je nach der aufgewendeten Spannung und Stromstärke, zwischen 0,32 bis 0,65 Watt, was praktisch als ein sehr günstiges Ergebnis angesehen werden kann, nachdem der Minimalverbrauch einer Glühlampe 2 Watt pro Kerze beträgt, wobei derlei niederwattige Lampen eine sehr kurze Lebensdauer aufweisen und nur dort verwendet werden, wo die Stromkosten sehr hohe sind, während man es unter normalen Verhältnissen vorzieht, 3 bis 3½wattige Glühlampen zu verwenden.

Textabbildung Bd. 316, S. 651

Es würde dies, wenn die Lampen in Bezug auf die Dauerhaftigkeit und Gleichmässigkeit der Lichtemission gleichfalls entsprechen, worüber bislang noch keine Erfahrungen vorliegen, einen vollständigen Umschwung des Beleuchtungswesens bedeuten, indem die Lichteinheit bei normalen Strompreisen so billig zu stehen kommen würde, dass keine der bisherigen Beleuchtungsarten, mit Ausnahme des elektrischen Bogenlichtes, mit derselben zu konkurrieren vermöchte.

Ueber die Dauerhaftigkeit der Lampe selbst fehlen selbstredend alle Anhaltspunkte. Die vorhergehenden Versuche und Studien über das in Rede stehende Phänomen, welche zur Konstruktion der Arons'schen Quecksilberlampe führten, lassen hier Zweifel auftauchen, indem die von Arons verwendeten Röhren nur eine sehr kurze Lebensdauer von höchstens 2 Stunden zeigten. Es lässt sich dies auch leicht erklären, indem die Röhren auf eine sehr hohe Temperatur gebracht werden müssen, ehe der Quecksilberdampf zu leuchten beginnt.

Textabbildung Bd. 316, S. 651

Das Spektrum des leuchtenden Quecksilberdampfes besteht aus einer Anzahl von Linien in den gelben, grünen und blauen Partien des Spektrums, doch enthält es keine roten Linien, wodurch sich auch die blaugrüne Farbe des Lichtes erklärt. Da nun eine künstliche Färbung dieses |652| Lichtes gelungen sein soll, so dürfte dieser Umstand wohl kein Hindernis für die Verwertung dieses Lichtes bilden.

Was nun die Anpassungsfähigkeit an die gegebenen Verhältnisse betrifft, so unterliegt es nach den vorhergehenden Erläuterungen, wonach die erforderliche Spannung durch die Länge und den Durchmesser der das Quecksilber enthaltenden Röhre gegeben ist, keinem Zweifel, dass es gelingen muss, nicht nur die Röhren einer gegebenen Spannung genau anzupassen, sondern auch die Lichtemission innerhalb gewisser Grenzen dem Bedarfe entsprechend zu bestimmen. Wie nun die Darstellungen in Fig. 7 bis 9 zeigen, ist die Lichtmenge, welche eine solche Röhre ausstrahlt, eine sehr bedeutende, und bleibt es daher fraglich, ob eine Lichtverteilung in dem Sinne, wie solche den grossen Vorzug der Glühlampen bildet, praktisch zu ermöglichen ist, da mit der Verkürzung der Röhren und Verengerung des Querschnittes derselben, kaum so weit gegangen werden kann, um Lampen von nur 50 Kerzen zu erhalten.

Textabbildung Bd. 316, S. 652

Es wird sonach diese Lampe, sofern, und dies muss immer wieder von neuem betont werden, dieselbe sich überhaupt als praktisch erweist, jenes Mittelglied zwischen Bogen- und Glühlampe bilden, wie solches für gewisse Zwecke der Beleuchtung schon lange vergeblich gesucht wird.

Eine Betrachtung der Lichtkurven sowie der beigegebenen Zahlen zeigt sofort, dass die Lichtmenge, welche von einer Lampe ausgestrahlt wird, sich durch Vergrösserung der aufgewendeten Energie, gleichfalls aber nicht im proportionalen Verhältnisse vergrössert und dass von einem gewissen kritischen Punkte, bei welchem die grösste Lichtmenge pro aufgewendete Energieeinheit erzielt wird,durch Steigerung der Spannung der Wattverbrauch für die erzielte Kerze immer grösser wird.

Dieser kritische Punkt liegt für die Röhre, deren Lichtkurve in Fig. 7 dargestellt wird, bei einer Spannung von etwas über 70 Volt und werden hierbei für die Normalkerze 0,38 Watt verbraucht. Steigert man die Spannung bis auf 135 Volt, so zeigt sich ein mehr als doppelt so grosser Wattverbrauch, d. i. 0,65 Watt pro Normalkerze, während die Lichtmenge sich um etwa 50 % erhöht.

Diese Thatsache lässt sich wohl nur dadurch erklären, dass der Widerstand der Quecksilberdämpfe, ähnlich so wie jener der festen Metalle, bei steigender Temperatur zunimmt und sohin der gesteigerte Energieaufwand zum grösseren Teile zur Ueberwindung dieses erhöhten Widerstandes erforderlich wird.

Textabbildung Bd. 316, S. 652

Da nun diese Wechsel der Lichtstärken schon bei ganz geringen Spannungsschwankungen auftreten, dürfte sich auch hierin eine Schwierigkeit für die praktische Anwendung ergeben, indem die Aufrechterhaltung einer konstanten Spannung in einem wechselnd belasteten Leitungsnetze, trotz aller Reguliervorrichtungen, nahezu unmöglich ist und kleine Spannungsschwankungen niemals zu vermeiden sind.

Textabbildung Bd. 316, S. 652

Hewitt, welcher sich mit der Untersuchung der physikalischen Eigenschaften dieser Lampe auf das eingehendste befasst hat, spricht sich selbst über die praktische Bedeutung dieser Neuerung sehr zurückhaltend aus, wiewohl er deren Verwertung gleichfalls in Aussicht genommen zu haben scheint, indem er zwei Formen von Lampen zur Ausstellung brachte, welche dazu bestimmt sind, in Stromkreisen von 110 Volt eingeschaltet zu werden. Diese Lampen, deren Energieverbrauch mit 0,5 Watt für die Normalkerze angegeben wird, sind in den Fig. 10 und 11 dargestellt.

Lassen sich nun aus diesen Untersuchungen vorläufig weittragende praktische Erfolge nicht voraussehen, so sind hierdurch jedoch, und darin liegt die Bedeutung der Neuerung, neue Wege geöffnet, längs welcher sich die Forschungen zu bewegen haben, und ist nicht daran zu zweifeln, dass die Ergebnisse derselben sowohl für die Theorie als auch die Praxis grossen Nutzen bringen werden.

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