DE1012688B

DE1012688B - Elektrische Hochdruckgasentladungslampe

Info

Publication number: DE1012688B
Application number: DE1953P0009086
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Arnold Bauer; Dr Paul Schulz
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1953-01-24
Filing date: 1953-01-24
Publication date: 1957-07-25

Description

Bei elektrischen Entladungslampen hat man bereits vorgeschlagen, zur Stabilisierung der Entladung oder zwecks Verlagerung des Lichtbogens an eine bestimmte Stelle den Einfluß magnetischer Felder auszunutzen. Dabei wurde gewöhnlich von äußeren Permanent- oder Elektromagneten Gebrauch gemacht. Teilweise hat man auch schon die den Strom zu der Entladung bringenden Leiter dazu verwendet, da deren Eigenmagnetfeld unter Umständen schon eine ausreichende Größe besitzen kann.

Der zuletzt genannte Gedanke kann besonders erfolgreich bei elektrischen Hoc'hdruckgasentladungslampen verwirklicht werden, insbesondere bei Entladungslampen mit Krypton- und/oder Xenonfüllung von einem mehrere, bis zu 100 Atm. betragenden Druck, weil wegen des niedrigen Gradienten dieser Hochdruckgasentladung die Betriebsstromstärken und damit die in einem einfachen Leiter entstehenden Magnetfelder schon eine nennenswerte Stärke haben. Die Erfindung geht von einer bei Hochdruckdampfentladungslampen bekannten Form aus, bei der die Stromzuführungen zu beiden Hauptelektroden an derselben Seite des Entladungsgefäßes in dieses vakuumdicht eingeführt werden. Die Stromzuführung zur sockelfernen Elektrode ist dann innerhalb des Entladungsgefäßes angeordnet. Dementsprechend sind die Stromzuleitungen zu den Betriebselektroden nur an einer Stelle, an der die Zündung der Entladung eingeleitet wird, einander stark genähert, dagegen an den die Betriebselektroden tragenden Enden weit voneinander entfernt. Die Erfindung besteht darin, daß diese Stromzuführungen aus einem schlecht elektronenemittierenden, leitenden Material bestehen oder damit umhüllt sind und ferner eine genügende Materialstärke aufweisen, so daß die Ausbildung eines Glühfleckes behindert wird, und daß diese Stromzuleitungen derartig geführt sind, daß der Lichtbogen sich unter dem Einfluß des Magnetfeldes der jeweils stromdurchflossenen Abschnitte langsam an den Stromzuführungen entlang bis zu den Betriebselektroden verschiebt. Selbstverständlich sind im Gegensatz zum Bekannten in diesem Fall keine Isolierüberzüge auf den Stromzuführungen vorgesehen.

Dadurch, daß dem Lichtbogen die Möglichkeit gegeben wird, zwischen einander stark genäherten Stromleitungen zu 7Äinden, wobei eventuell noch eine Zündhilfselektrode an dieser Stelle angeordnet sein kann, ist die erforderliche Zündspannung verhältnismäßig niedrig. Das ist wichtig, weil bei Hochdruckgasentladungslampen wegen des schon im kalten Zustand vorhandenen hohen Druckes die Zündspannung allgemein sehr hoch liegt und natürlich um so höher, je größer die vom Lichtbogen erstmalig zu überschlagende Strecke ist. Durch die besondere Gestalt Elektrische Hochdruckgasentladungslampe

Anmelder:

Patent -Treuhand-Gesellschaft

für elektrische Glühlampen m.b.H., München 2, Windenmacherstr. 6

Dr. Paul Schulz, Karlsruhe (Bad.),

und Dipl.-Ing. Dr. Arnold Bauer, Augsburg,

sind als Erfinder genannt worden

der Stromzuleitungen nach der Erfindung bleibt aber der Lichtbogen an dieser Stelle der Erstzündung nicht. stehen, sondern wird gezwungen, an den Stromzuleitungen entlang bis zu den wesentlich weiter voneinander entfernten Endteilen zu laufen, die als Elektroden dienen oder besondere Elektroden tragen. Der Gefahr des Stehenbleibens des Lichtbogens an den Zwischenteilen der Stromzuleitungen begegnet man durch an sich bekannte Maßnahmen, die die Ausbildung eines Glühfleckes verhindern oder erschweren, also vor allem durch genügend großen, die Wärme ableitenden Querschnitt der Stromzuleitungen sowie durch entsprechende Auswahl des dafür verwendeten Werkstoffes oder durch besondere Überzüge, wofür demnach Materialien dienen, die schlecht Elektronen emittieren. Hierfür kämen außer den hoehschmelzenden Metallen, wie Wolfram oder Tantal, vor allem Zirkonium in Frage.

Man kann die Anordnung der Stromzuleitungen so treffen, daß die Wanderung des Lichtbogens von der Zündstelle bis zu den Betriebselektroden durch die ' mit der Bildung des Lichtbogens einsetzenden Konvektionsströme unterstützt wird, zumindest aber diesen nicht entgegenlaufen muß. Es ist also zweckmäßig, die genäherten Abschnitte der Stromzuleitungen, an denen die Zündung erfolgt, neben oder unterhalb der Betriebselektroden anzuordnen. Der Lichtbogen braucht dann nur in der Horizontalen oder aufwärts zu wandern.

Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar ist

Fig. 1 die Ansicht einer Hochdruckgasentladungslampe für senkrechte Brennlage;

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 ist der Querschnitt durch ein ähnliches, etwas

abgewandeltes Äusführungsbeispiel. Hochdruckgas-

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Claims

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entladungslampen für waagerechte Brennlage nach der strebt; aufgehoben wird. Hierdurch gelingt es, waage-Erfindung sind in rechte Bögen bis zu einigen mm Länge in stabilere Fig. 4 bis 8 in Ansicht bzw. Querschnitt beispiels- Brennlage zu zwingen, als es unter sonst gleichen Verweise dargestellt. hältnissen bei senkrecht brennenden Bögen möglich ist. f.. _l|r Die Hochdruckgasentladungslampe nach Fig. 1, die 5 In nicht wandstabilisierten Hochdruckentladungs- :| mit Krypton und/oder Xenon von etwa 3 bis 10 Atm. lampen mit Edelgasfüllung waren bisher Lampen-. ■« Kaltdruck gefüllt ist, besitzt ein aus Quarz oder ahn- spannungen über 30 bis 40 Volt wegen des geringen Λ ^* lichem hochschmelzendem Glas bestehendes Gefäß 1. Gradienten und der aus Stabilitätsgründen einige mm || Durch den Fuß 2 sind Stromzuführungsdrähte 3, 4, 5 nicht überschreitenden Bogenlänge nicht erreichbar*. ' t vakuumdicht hindurchgeführt. Sie tragen im Innern 10 Fig. 5 zeigt, wie man Zündung und Stabilisierung Il des Gefäßes die Elektroden bzw. die zwischengeschal- eines langen Bogens nach der Erfindung erreichen '·-■'■ teten Stromzuleitungen. An der Stromzuführung 3 kann. ■ C, , ■:«" sitzt die Stromzuleitung 6, deren Ende 7 als Betriebs- Auf den zwischen den Betriebselektroden 7 und % \t elektrode dient, während an der Stromzuführung 5 die brennenden Bogen wird durch das Magnetfeld der i andere Stromzuleitung 8 mit dem als'Betriebselektrode 15 Stromzuleitung 6 eine nach oben gerichtete Kraft aus-. ■■. * dienenden Ende 9 sitzt. Durch eine entsprechende geübt, während durch das Magnetfeld der über der Ausbiegung bei 11 sind die beiden Stromzuleitungen 6 Lampe angebrachten Leiter 18 in an sieb .bekanni||r ·■ -

und 8 einander stark genähert, im Gegensatz zu der Weise (wie Fig. 6 im Schnitt zeigt) der Bogen naeß, '.%t

wesentlich größeren Entfernung zwischen den Enden 7 unten gedrückt wird. Es läßt sich erfindungsgemäß ■..:£

und 9. Die genäherten Teile 10 und 11 ermöglichen 20 ein Gleichgewicht finden, so daß der Bogen in der f!

ein leichtes Zünden mit verhältnismäßig geringer Rohrachse stabil brennt und eine Überlastung ,dgr \;

Spannung, wozu noch zur Unterstützung an dieser oberen Zonen des Lampenkolbens vermieden l)zw.'elS| :'■

Stelle eine Hilfselektrode 12 angeordnet sein kann, die höhere Belastung als bei Wandstabilisierung möglicfe ,' <=

an der Stromzuführung 4 sitzt. Nach Zündung des wird. Die parallel angeordneten Leiter 18 sind auf-, ■■■· :*

Lichtbogens zwischen den Punkten 10 und 11 wandert 25 einem Zylindermantel um den Lichtbogen als Achse |,

dieser unter Wirkung der Eigenmagnetfelder der angeordnet. Eine solche im Querschnitt kreisförmige "^! ,%.

stromdurchflossenen Teile der Stromzuleitungeu 6 Anordnung derLeiter 18 (Fig. 6) ist wichtig, urn. "dßit-"'·'"-'* f»

und 8 an diesen entlang bis zur Erreichung der End- liches Ausbrechen des Bogens zu verhindern. Ein* ' ■ |

teile 7 und 9. In vorliegendem Beispiel wird-diese ebensolches gleichsam rinnenförmiges Magnetfeld läßt '·■ '-■.:■'·

Wanderung noch durch die aufwärts gerichteten Kon- 30 sich auch durch einen gemäß Fig. 7 geformten Elektro- '*

vektionsströme unterstützt. magneten 19 mit langgestreckten Polschuhen 20 er- '■"*§■

Bei dem soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel zeugen. Die lampenstromdurchflossenen ■ Spulen¹ 2l !f

ist die Anordnung zwischen den Stromzuleitungen 6,8 weniger Windungen erzeugen ein gleichmäßiges,-der ':: :.·£,

und dem Lampengefäß 1 so getroffen, daß die End- Lichtbogenlänge entsprechendes, durch die Pfeile ait^; r«

teile 7 und 9 in einem von einer Ausbuchtung 13 des 35 gedeutetes Magnetfeld. Fig:· 8 zeigt im Schnitt die '. §

Gefäßes gebildeten Kanal liegen, der den Lichtbogen Lage der Polschuhe 20 gegenüber Lampenkolben 1 _;; ,

einseitig begrenzt. Man erreicht hiermit, daß die und Bogen 17, so daß vom Lichtstrom des Bogens £

von den Elektroden und der Entladung bewirkte möglichst wenig absorbiert wird. . ' ;:

Schwärzung des Lampengefäßes sich vornehmlich Durch über Hilfselektrode 12 (Fig. 5) zugeführte r~ , ^: ■>:

längs dieses Kanals und allenfalls in der Kuppe 14 des ₄₀ Hochspannung wird der Bogen zwischen den einander '}

Gefäßes absetzt, während der gegenüber, also dem angenäherten Teilen 10, Il der Stromzuleitungen 6,8 ' '.--

Kanal ferner liegendeWandungsteil hiervon frei bleibt gezündet. Die Zündung an dieser Stelle kann auch in . .. #

und demnach die Ausstrahlung von Licht oder ge- an sich bekannter Weise durch Öffnen eines zündenden - *

gebenenfalls auch angrenzender unsichtbarer Strahlen Kontaktes mit Bimetallstreifen bzw. magnetischen ΐ

im Laufe der Lebensdauer nicht geschmälert wird. 45 Mitteln oder durch direkte Zündung über die HaUpIe " ";■

Zur weiteren Unterstützung dieser Wirkung kann elektroden erfolgen. Der Ansatz des Bogens an dar ^

unterhalb des Domes 14 des Lampengefäßes noch ein Stromzuleitung 6 bei 10 (Fig. 5) wird durch den b|>* !■

halbkreisförmiger Schirm 15 eingebaut sein, der die schriebenen Mechanismus gezwungen, an der Streng '

Konvektionsströme entsprechend beeinflußt. zuleitung 6 bis zu deren Spitze bzw. der Haup'telejp- >

Der Kanal 13 muß nicht als Ausbuchtung des ₅₀ trode 7 vorzulaufen. Hierzu muß das obere Magnetfeld f

Lampengefäßes selbst gebildet sein, sondern kann aus durch Schalter 22 abgeschaltet werden, gegebenenfalls i

einem 'besonderen, etwa aus Quarz oder schwer unter teilweisem Kurzschließen der Drossel 23 (V·^-. νΐ,/·;)

schmelzbarer Keramik bestehenden Einbauteil 16 be- größerung des Stromes und dadurch des Magnetfeldes),

stehen, wie bei dem Auisführungsbeispiel nach Fig. 3 Das obere Magnetfeld kann auch durch einen geeigtt.· :.

dargestellt. 55 neten Schalter umgepolt werden, so daß es das VqI⁵- >.■'%

Bei Hochdruckgasentladungslampen für waagerecht laufen des Bogens unterstützt. - ■::.

brennenden Lichtbogen kann die Erfindung beispiels- : T

weise nach Fig. 4 verwirklicht werden. Die Stromzu- Patentansprüche: ; ·,,

leitungen 6 und 8 besitzen ebenfalls stark genäherte 1. Elektrische Hochdruckgasentladungslampe, ί,

Abschnitte 10 und 11, zwischen denen die Zündung 60 \ ^derei^ Lichtbogen durch das Eigenmagnetfeld der

des Lichtbogens erfolgt. Dieser wandert unter Wirkung ,inger|ialb des Lampengefäßes zu den BetriebselÄ k

des Eigenmagnetfeldes der stromdurchflossenen Ab- jxöcien führenden Stromzuleitungen beeinflußt wt#i; '■■'■'■

schnitte der Stromzuleitungen 6, 8 bzw. Stromzufüh- wobei diese Stromzuleitungen zu den Betriebselek- r·

rangen 3, 5 derart an den Stromzuleitungen entlang, troden nur an einer Stelle, an der die Zündung d»er

bis er die an deren Endteilen sitzenden Elektroden 7,9 65 Entladung eingeleitet wird, einander stark genäheft

erreicht und dann dort verharrt. Die abstoßende sind, dagegen an den die Betriebselektroden tragen- ;|

Wirkung der Magnetkraft der Stromzuleitung 6 und den Enden weit/voneinander entfernt sind, dadurch ·"*

des Lichtbogens 17 haben gleichzeitig zur Folge, daß gekennzeichnet/^rdaß diese Stromzuführungen aus ■; ,

die Wirkung der Konvektion, welche die hocherhitzten einem schlecht¹ elektronenemittierenden, leitende«

und dadurch leichteren Bbgengase nach oben zu treiben 70 Material bestehen oder damit umhüllt sind önd

ferner eine genügende Materialstärke aufweisen, so daß die Ausbildung eines Glühfleckes behindert wird, und daß diese Strqmzuleitungen derartig geführt sind, daß der Lichtbogen sich unter dem Einfluß des Magnetfeldes- der jeweils stromdurch- . fiossenen Abschnitte langsam an den Stromzuführungen entlang bis zu den Betriebselektroden verschiebt.
2. Hochdruckgasentladuhgslampe nach An- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genäherten, Abschnitte der ■ Stromzuleitungen, zwischen denen die Zündung des Lichtbogens erfolgt, neben den oder unterhalb der Betriebselektroden angeordnet sind.
3. Hochdruckgasentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nachbarschaft der genäherten Abschnitte der Stromzuleitungen, vorzugsweise zwischen· ihnen, eine Zündhilfselektrode angeordnet ist.
4. 'Hochdruckgasentladungslampe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,' daß die Zündhilfselektrode beweglich ausgebildet ist, der-" , art, daß sie mit einer -der Stromzuleitungen in Kofitakt gebracht und von ihr wieder, z.JB. mittels Bimetallstreifen oder magnetisch, getrennt werden kann. .
5. Hochdruckgasentladungslampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die

«Betriebselektroden bzw. die diese bildenden Endteile der Stromzuleitongen in einem · den Lichtbogen einseitig begrenzenden Kanal angeordnet sind, der von einer ,Ausbuchtung des Lampengefäßes oder einem besonderen, beispielsweise keramischen Einbauteil gebildet wird.
6. Hochdruckgasentladungslampe nach Anspruch 1 his 5, dadurch gekennzeichnet, daß der

, dem Kanal ferner liegende, der Lichtausstrahlung dienende _ Gefäßwandungsteil durch gasführende Einbauten gegen die Ablagerung von Schwärzungsteilchen geschützt ist.
7. Hochdruckgasentladungslampe nach Anspruch 1 bis 5 für waagerechte Brennlage, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Lampe Magneten oder stromführende Leiter angeordnet sind, deren Magnetfeld demjenigen der innerhalb der Lampe parallel zum Lichtbogen gerichteten Stromzuleitung entgegengesetzt gerichtet ist, so daß sich der Lichtbogen zwischen den beiden Magnetfeldern stabilisiert.
8. Hochdruckgasentladungslampe nach Anspruch 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung des Magnetfeldes außerhalb der Lampe dienenden stromführenden Leiter zu mehreren parallel auf einem Zylindermantel mit dem Lichtbogen als Achse angeordnet sind.

Q. Hochdruckgasentladungslampe nach Anspruch 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung des Magnetfeldes außerhalb der Lampe dienende Magnet zwei sich über die ganze Länge des Lichtbogens erstreckende Polschuhe besitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 398 111.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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