DE703118C - Electric high-pressure mercury vapor discharge lamp with fixed glow electrodes - Google Patents

Description

Zur Verbesserung der Farbe der Lichtausstrahlung von Quecksilberdampflampen mit Niederdruckentladung und auch solchen mit einer Hochdruckentladung von etwa 1 Atm. Betriebsdampfdruck hat man schon vorgeschlagen, dem Quecksilber noch Stoffe, wie z. B. Zink, Cadmium, Natrium, Kalium, Thallium, Lithium, Magnesium und Jod, zuzusetzen, deren Dämpfe im Betrieb der Lampe zur Lichtausstrahlung - mit angeregt werden und das Spektrum des leuchtenden Quecksilberdampfes ergänzen. Bei den mit solchen Zusatzstoffen durchgeführten Versuchen ist man jedoch schon seit langem zu der Ansieht gelangt, daß diese Stoffe zwar eine Farbverbesserung herbeiführen, aber leider in erheblichem Maße auch eine Herabsetzung der Lichtausbeute mit sich bringen. Es wurden daher derartige Mischlichtlampen nur vereinzelt in die Praxis für solche Verwendungszwecke eingeführt, bei denen es in erster Linie auf die Lichtfarbe ankommt und demgemäß die schlechtere Lichtausbeute in Kauf genommen werden kann. In Verbindung mit einer Quecksilberhochdruckdampflampe hat man dabei als farbverbessemden Zusatzstoff praktisch nur Cadmium und Zink verwendet. Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß sich mit dem bisher nebenbei erwähnten Zusatzmetall Thallium unter bestimmten Voraussetzungen keine Verminderung, sondern, sogar umgekehrt eine erhebliche Steigerung der Lichtausbeute erzielen läßt. Dies gelingt bei Quecksilberhochdruckdampflampen mit festen Glühelektroden nach ,der Erfindung dadurch, daß das Quarzent-To improve the color of the light emission from mercury vapor lamps using Low pressure discharges and also those with a high pressure discharge of about 1 atm. Operating vapor pressure has already been proposed to add substances to mercury, such as z. B. to add zinc, cadmium, sodium, potassium, thallium, lithium, magnesium and iodine, whose vapors are stimulated to emit light when the lamp is in operation and complete the spectrum of luminous mercury vapor. With those with such However, tests carried out on additives have long been recognized arrives that these substances bring about a color improvement, but unfortunately to a considerable extent Dimensions also bring about a reduction in the light output. Mixed light lamps of this type have therefore only been found sporadically introduced into practice for those uses where it is primarily depends on the light color and accordingly the poorer light output is accepted can be. In connection with a high-pressure mercury vapor lamp, this is used as a color-improving additive practically only cadmium and zinc are used. The invention is based on the surprising Finding that with the previously mentioned additional metal thallium under Under certain conditions, there is no reduction in the light output, but rather, conversely, a considerable increase in the light output leaves. This succeeds in the case of high-pressure mercury lamps with fixed glow electrodes , of the invention in that the quartz

ladungsgefäß den Lichtbogen so eng umschließt, daß bei einer spezifischen Lichtbogenleistungsaufnahme von mehr als 40 Watt'cm Lichtbogenlänge an allen Wandungsteilen eine Betriebstemperatur von mindestens 6oo° C erreicht wird und daß der Quecksilberbodenkörper Thallium enthält und so bemessen ist, daß bei den angegebenen Betriebsbedingungen eine zweckmäßig untersättigte Dampffüllung von mehr als 5 Atm. entsteht.charge vessel so tightly encloses the arc that at a specific arc power consumption of more than 40 Watt'cm arc length on all wall parts an operating temperature of at least 600 ° C is reached and that the mercury soil contains thallium and is dimensioned so that under the specified operating conditions an appropriately undersaturated Steam filling greater than 5 atm. arises.

Die Lichtausbeutemessungen bei nach der Erfindung ausgebildeten Quecksilberhochdruckdampflampen haben gezeigt, daß sich in günstigen Fällen Lichtausbeuteerhöhungen von 40 bis 500/0, also ungewöhnlich starke Lichtleistungssteigerungen, erzielen lassen, im Vergleich zu den bekannten, nur Quecksilber enthaltenden Quarzglaslampen mit Gefäßao wandtemperaturen von mindestens 6ooⁿ C und Betriebsdrücken von mehr als 5 Atm. bei mehr als 40 Watt/cm Lichtbogenleistungsaufnahme. Allerdings wird bei der neuen Lampe eine bisher mit solchen Zusatzstoffen bezweckte Farbverbesserung nicht erzielt, da sich die Farbstrahlung des Lichtbogens durch den Thalliumzusatz bei diesen Überdrucklampen nicht wesentlich verändert. Man kann aber in Verbindung mit der neuen Lampe andere, an sich bekannte Mittel zur Farbverbesserung verwenden, z. B. ein Hüllgefäß benutzen, das mit Leuchtstoffen versehen ist oder einen Rotstrahlung liefernden Glühdraht enthält, der der Entladungslampe vorgeschaltet sein kann.The luminous efficiency measurements according to the invention embodied high-pressure mercury vapor lamps have shown that can be, achieved in favorable cases, light yield increases of 40 to 500/0, that is unusually strong light power increases, wall temperatures in comparison with the known, but mercury-containing quartz glass lamps with Gefäßao of at least 6oo ⁿ C and operating pressures greater than 5 atm. at more than 40 watt / cm arc power consumption. With the new lamp, however, the color improvement previously aimed at with such additives is not achieved, since the color radiation of the arc does not change significantly due to the addition of thallium in these overpressure lamps. But you can use other known means for color improvement in connection with the new lamp, z. B. use a cladding vessel that is provided with phosphors or contains a glow wire which delivers red radiation and which can be connected upstream of the discharge lamp.

Auf der Zeichnung ist in Abb. 1 als Ausführungsbeispiel eine nach der Erfindung ausgebildete Hochdrucklampe schematisch dargestellt. On the drawing is in Fig. 1 as an embodiment a high-pressure lamp designed according to the invention is shown schematically.

In dem Schaubild der Abb. 2 ist in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme der Lampe der durch den Thalliumzusatz entstehende Lichtausbeutegewinn in 100 Teilen der Lichtausbeute einer nur Quecksilber enthaltenden Lampe gleicher Leistungsaufnahme dargestellt.In the diagram in Fig. 2, depending on the power consumption, the Lamp the light yield resulting from the addition of thallium in 100 parts the light output of a lamp containing only mercury with the same power consumption shown.

Bei der für senkrechte Brennlage bestimmten Lampe nach Abb. 1 besteht die im Innern eines gesockelten Hüllgefäßes 1 unter gebrachte Hochdruckentladungsröhre 2 aus Quarzglas oder einem anderen hochsehmelzenden Glas und weist einen Innendurchmesser von 8 mm auf. Die beiden etwa 30 mm voneinander entfernten Glühelektroden 3,4 bestehen aus etwa 3 mm langen Wolframwendeln, die ein aktivierendes Stäbchen aus Erdalkalisilicaten umschließen.In the case of the lamp according to Fig. 1 intended for a vertical burning position, the im Inside a socketed envelope vessel 1 placed under high pressure discharge tube 2 from Quartz glass or some other high-boiling glass and has an inner diameter of 8 mm. The two glow electrodes 3, 4 which are approximately 30 mm apart made of about 3 mm long tungsten filaments, which form an activating rod made of alkaline earth silicates enclose.

Die beiden Polgefäße sind samt ihren Einschmelzungen bis in die Höhe der Elektrodenspitzen mit einem reflektierenden Belag 5 überzogen, der die Aufheizung der winkel- !The two pole vessels, including their fuses, are up to the level of the electrode tips covered with a reflective coating 5, which prevents the heating of the angular!

frei geformten Polgefäße fördert. Mit Vorteil wird bei der Gestaltung und Wärmeisolierung der neuen Entladungslampe darauf geachtet, daß im Betrieb die Polgefäßwandungen eine höhere Temperatur annehmen als der übrige Teil der Entladungsröhre, so daß sich das verdampf bare Metall außerhalb der Polgefäße an Stellen ablagert, deren Temperaturverhältnisse besser festzulegen sind.promotes freely shaped pole vessels. With advantage in the design and thermal insulation the new discharge lamp made sure that the pole vessel walls a assume a higher temperature than the rest of the discharge tube, so that the vaporizable metal is deposited outside the pole vessels in places whose temperature conditions are better to define.

Das Entladungsgefäß 2 enthält außer Quecksilber 6 und dem üblichen Zündgas noch etwas Thallium 7, dessen Menge zweckmäßig so groß gewählt ist, daß im Betrieb der Lampe stets überschüssiges Thallium auf der Gefäßwand vorhanden ist.In addition to mercury 6 and the usual ignition gas, the discharge vessel 2 also contains some thallium 7, the amount of which is expediently chosen so large that in operation the Lamp there is always excess thallium on the vessel wall.

Die Quecksilbermenge richtet sich nach dem gewünschten Dampfdruck, der bei der dargestellten Lampe 5 bis 6 Atm., entsprechend einer Bogenbrennspannung von etwa 150 V, beträgt.The amount of mercury depends on the desired vapor pressure, which is at the lamp shown 5 to 6 atm., corresponding to an arc voltage of about 150 V, amounts to.

Zweckmäßig wird bei den Lampen nach der Erfindung stets so wenig Quecksilber genommen, daß beim Betriebszustand die Lampe mit stark überhitztem Quecksilberdampf arbeitet. «5 Bei den unteren Dampfdrücken von etwa 5 bis 20 Atm. ist dies, abgesehen von den wassergekühlten Kapillarlampen mit Quecksilber gefüllten kühleren Polgefäßen, unbedingt erforderlich, da die hohe Gefäßmindesttemperatur von 6oo° C einem Quecksilberdampfdruck von etwa 20 Atm. entspricht. Infolge einer Amalgambildung wird auch bei untersättigter Betriebsdampf füllung der Metallbodenkörper neben dem Thallium meist noch »5 eine Spur Quecksilber enthalten.It is expedient to always use as little mercury in the lamps according to the invention as that in the operating state the lamp works with strongly superheated mercury vapor. «5 At the lower vapor pressures of about 5 to 20 atm. is this, apart from the water-cooled capillary lamps with mercury filled, cooler polar vessels, absolutely necessary, since the high minimum vessel temperature from 600 ° C to a mercury vapor pressure of about 20 atm. is equivalent to. As a result Amalgam formation occurs even if the operating steam is undersaturated besides the thallium usually still contain »5 a trace of mercury.

Aus Abb. 2 ist ersichtlich, daß gegenüber einer gleichbeschaffenen, nur Quecksilber enthaltenden Lampe bei einer Leistungsaufnahme des Lichtbogens von 75 Watt, entsprechend too einer spezifischen Leistungsaufnahme von 25 Watt/cm Lichtbogenlänge, noch kein Lichtgewinn auftritt; bei 150 Watt aber schjon etwa 240/0 und bei 300 Watt sogar fast 500/0 Lichtausbeutesteigerung vorhanden ist; letzteres bei einer absoluten Lichtausbeute von etwa 70 Lumen je Watt zugeführter Leistung. Die Größe des Lichtgewinns hängt sowohl von der Größe des Dampfdruckes als auch von der Leistungsaufnahme des Lichtbogens ab. Die angestellten Versuche -deuten darauf hin, daß bei sehr hohen Dampfdrucken von etwa Atm. durch erhebliche Selbstabsorption der Thalliumlinie der Lichtgewinn wieder stark herabgesetzt wird.From Fig. 2 it can be seen that compared to a similar, only containing mercury Lamp with a power consumption of the arc of 75 watts, corresponding to a specific power consumption of 25 watts / cm arc length, no light gain has yet occurred; at 150 watts but schjon there is an increase in luminous efficiency of around 240/0 and at 300 watts even almost 500/0; the latter with an absolute light output of around 70 lumens per watt of supplied power. the The size of the light gain depends both on the size of the vapor pressure and on the Power consumption of the arc. The experiments made indicate that at very high vapor pressures of around Atm. through considerable self-absorption the thallium line the light gain is greatly reduced again.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Elektrische Q uecksilberhochdruckdampfentladungslampe mit festen Glühelektroden, 1*0 gekennzeichnet durch ein zweckmäßig an den Enden wärmeisoliertes Quarzent-Electric high-pressure mercury vapor discharge lamp with fixed glow electrodes, 1 * 0 characterized by an appropriate on the ends heat-insulated quartz ladungsgefäß, das den Lichtbogen so eng umschließt, daß bei einer spezifischen Lichtbogenleistungsaufnahme von mehr ,als 40 Watt/cm Lichtbogenlänge an allen Wandungsteilen eine Betriebstemperatur von mindestens 6oo° C erreicht wird, und durch einen Thallium enthaltenden und so bemessenen Quecksilberbodenkörper, daß bei den angegebenen Betriebsbedingungen eine zweckmäßig untersättigte Dampffüllung von mehr als 5 Atm. Druck entsteht.charge vessel that encloses the arc so tightly that at a specific Arc power consumption of more than 40 watts / cm arc length at all Wall parts an operating temperature of at least 600 ° C is reached, and by a mercury soil body containing thallium and dimensioned in this way, that under the specified operating conditions an expediently undersaturated steam filling of more than 5 atm. pressure arises. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings