DE1089479B - Elektrische Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe - Google Patents
Elektrische Edelgas-Hochdruck-EntladungslampeInfo
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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
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
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
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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 (1)
- 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
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