DE1089479B

DE1089479B - Elektrische Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe

Info

Publication number: DE1089479B
Application number: DEP23231A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Horst Grabner
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1957-09-17
Filing date: 1959-07-22
Publication date: 1960-09-22
Also published as: US3065370A; CH365448A; US2924733A; DE1065530B; NL254001A; NL112176C; NL230426A; FR1216289A; GB957023A; GB880422A; BE571275A; CH381769A

Description

DEUTSCHES

Im Hauptpatent 1 065 530 ist eine elektrische Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe für stetigen Betrieb, bei der der Elektrodenabstand mindestens das Dop pel te des lichten Rohrdurchmessers des Entladungsrohres beträgt und die ein Entladungsgefäß aus Quarzglas oder einem thermisch ähnlich wie Quarzglas belastbaren, transparenten Material hat, vorgeschlagen worden. Bei dieser Lampe wird zur Erzielung einer Wandstabilisierung der Hochdruckentladung ein auf eine Lampe ohne Totraum reduzierter Fülldruck des Gases zwischen 5 und 350 Torr verwendet. Die Lampe wird ohne jegliche künstliche Kühlung derart mit niedrigem Gradienten und niedriger Stromdichte betrieben, daß die mittlere Leistungskonzentration in der Entladung zwischen 5 und 200 W/cm³ beträgt. Die Edelgasfüllung kann Zusätze, unter anderem von Metalldämpfen, enthalten.

Es ist zwar bekannt, in Edelgas-Hochdruck-Entladungslampen Metalldämpfe, z. B. Quecksilber, zusätzlich einzufüllen, doch handelt es sich dabei meist um die seit langem bekannten kugelförmigen Hochdruck-Entladungslampen, bei denen der Abstand der Elektroden nur einen Bruchteil des Kolbendurchmessers beträgt. Diese Lampen enthalten eine Edelgasfüllung unter hohem Druck von mehreren Atmosphären und brennen nicht wandstabilisiert. Daneben sind auch Edelgas-Hochdruck-Entladungslampen mit Ouecksilberzusatz bekannt, bei denen bei einem Innendurchmesser des Lampenkolbens von wenigen Millimetern der Elektrodenabstand einige Zentimeter beträgt. Doch auch bei diesen Lampen steht das Edelgas bei Raumtemperatur schon unter einem Druck von mehreren Atmosphären. Außer den erwähnten Lampen sind für die Belichtung lichtempfindlicher Papiere langgestreckte Hochdruck - Gasentladungslampen gebaut worden, die Quecksilber und ein Edelgas, unter anderem Xenon, als Zündgas enthalten. Diese Lampen haben relativ kleine Leistungsaufnahmen von etwa 3 kW und weniger und werden mit nur geringen Stromstärken betrieben, so daß die mittleren Stromdichten unter 1 A/cm² liegen. Entsprechend ihrem Verwendungszweck sind die Lampen so ausgelegt, daß eine Strahlungsausbeute an langwelligem UV mit hoher Konstanz erzielt wird.

Die Lampen nach der Erfindung enthalten im Entladungsgefäß als Zusatz zur Edelgasfüllung Quecksilber in einer geringen Menge von 0,01 bis zu 0,7 mg/cm³, wobei die Stromdichte der Entladung mehr als 2 A/cm² beträgt.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Quecksilber-Langbogenlampen mit Xenon als Zündgas, die maximal für Leistungsaufnahmen bis zu 3 kW vorgesehen sind und mit niedrigen Stromstärken betrieben werden, ist der Lampentyp nach der Erfindung für strom-Elektrische
Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe

Zusatz zum Patent 1 065 530

Anmelder:

Patent -Treuhand - Gesellschaft

für elektrische Glühlampen m.b.H.,

München 2, Windenmacherstr. 6

Dipl.-Ing. Horst Grabner, Berlin-Zehlendorf,
ist als Erfinder genannt worden

starke Lampen höherer Leistungsaufnahme bestimmt.

Die obere Grenze der zuzusetzenden Menge an Quecksilber von 0,7 mg/cm³ ist bedingt durch die Ausführungsformen von Lampen herab bis zu Leistungsaufnahmen von 3 kW, da mit abnehmender Leistungsaufnahme und kleinerem Rohrdurchmesser eine grö- ßere Menge an Quecksilber erforderlich ist, um zu optimaler Lichtausbeute zu gelangen.

Wie im Hauptpatent schon ausführlich beschrieben wurde, ist das besondere Merkmal des der Erfindung des Hauptpatentes zugrunde liegenden Lampentyps, daß trotz des relativ niedrigen Edelgasfülldruckes von weniger als 350 Torr die Lampen ausgesprochenen Hochdruckcharakter zeigen. Gegenüber den davor bekannten Lampen mit unter anderem hohen Drücken, geringen Stromstärken, kleinen Entladungsquerschnitten, hohen Leistungskonzentrationen werden mit den Lampen nach dem Hauptpatent nahezu die gleichen Lichtausbeuten mit niedriger Leistungskonzentration, niedrigem Druck und Wandstabilisierung erreicht, wenn man mit höheren Stromstärken und großen Bogendurchmessern arbeitet.

Wird nun der Edelgasfüllung der Lampen nach dem Hauptpatent das Quecksilber zugesetzt, so bleibt der Hochdruckcharakter der Lampen erhalten, d. h., die Temperatur von etwa 7000° K, wie sie für die Lampen nach dem Hauptpatent angegeben wird, ändert sich nicht. Der Gradient wird durch den Ouecksilberzusatz erhöht; die Lichtausbeute bleibt nicht nur erhalten, sondern nimmt ebenfalls zu. Dabei hat sich bei den Lampen nach der Erfindung als überraschend und

009 608/160

neu herausgestellt, daß der Verlauf der Lichtausbeutezunahme ein völlig anderer ist als bei den bisher bekannten Ouecksilber-Langbogenlampen mit Xenon als Zündgas. Bei den zuletzt genannten Lampen nimmt mit zunehmendem Druck, d. h. also mit zunehmender Menge Quecksilber pro Kubikzentimeter, die Lichtausbeute laufend zu. Im Gegensatz dazu findet bei den Lampen gemäß der Erfindung im Anfang eine schnelle Zunahme der Lichtausbeute statt, die aber schon bei kleinem Ouecksilberzusatz, also bei verhältnismäßig niedrigem Betriebsdruck, in ein Gebiet nahezu konstanter, maximaler Ausbeute übergeht.

In der Abbildung ist für ein Ausführungsbeispiel der Lampe nach der Erfindung die Abhängigkeit der Lichtausbeute und des Gradienten von der zugesetzten Ouecksilbermenge dargestellt. Die Lampe hat einen Rohrdurchmesser von 30 mm; sie enthält als Edelgas eine Xenonfüllung mit einem Fülldruck von 1OO Torr, der einem reduzierten Fülldruck von etwa 70 Torr entspricht. Bei konstant gehaltener Bogenleistung von 170 W/cm ergibt sich für eine Lampenlänge von 120 cm eine Leistungsaufnahme von ungefähr 20 kW. Die Stromdichte beträgt etwa 6 A/cm². Die Kurven lassen erkennen, daß mit zunehmendem Quecksilhergehalt der Gradient anwächst. Im Bereich des ansteigenden Spannungsgradienten wachsen zunächst gleichzeitig auch die Lichtstärke bzw. der Lichtstrom schnell an. Bereits schon bei einer Füllmenge von 0,2 mg Hg/cm³, die etwa einem Quecksilber-Betriebsdruck von nur 200 Torr entspricht, erreicht die Lichtausbeute fast ihren Höchstwert. Bei weiterer Erhöhung des Quecksilberzusatzes nimmt die Lichtausbeute praktisch nicht mehr zu.

Nach der Erfindung ergibt sich demnach eine Xenon-Quecksilber-Entladung niedrigen Druckes und hoher Gastemperatur mit einer Lichtausbeute wie bei einer Höchstdruck-Ouecksilberdampf-Entladungslampe. Die Lampen lassen sich für beliebig hohe Leistungen herstellen. Während bei Lampen mit reiner Edelgasfüllung bei hohen Leistungsaufnahmen, z.B. 65 kW, ein Lichtstrom von über 2 000 000 Lumen erreicht wird, lassen sich mit Lampen nach der Erfindung mit Ouecksilberzusatz zur Edelgasfüllung bei gleicher Leistungsaufnahme noch weit höhere Lichtströme erzielen.

Claims

Patentanspruch:

Elektrische Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe für stetigen Betrieb, bei der der Elektrodenabstand mindestens das Doppelte des lichten Rohrdurchmessers des Entladungsrohres beträgt und das Entladungsgefäß aus Quarzglas oder einem thermisch ähnlich wie Quarzglas belastbaren, transparenten Material besteht und die zur Erzielung einer Wandstabilisierung der Hochdruckentladung einen auf eine Lampe ohne Totraum reduzierten Fülldruck des Gases zwischen 5 und 350 Torr hat und ohne jegliche künstliche Kühlung derart mit niedrigem Gradienten und niedriger Stromdichte betrieben wird, daß die mittlere Leistungskonzentration in der Entladung zwischen 5 und 200'W/cm³ beträgt, nach Patent 1065 530, dadurch gekenn zeichnet, daß als Zusatz zur Edelgasfüllung· Quecksilber in einer geringen Menge von 0,01 bis zu 0,7 mg/cm³ im Entladungsgefäß enthalten ist, wobei die Stromdichte der Entladung mehr als 2 A/cm² beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Lichttechnik, Bd. 10, 1958, S. 108/109 und 364 bis 369.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 608/160 9.60