DE1764461A1

DE1764461A1 - Self-igniting compact arc lamp

Info

Publication number: DE1764461A1
Application number: DE19681764461
Authority: DE
Inventors: Otto Lienhard; Michael Skal
Original assignee: Engelhard Hanovia Inc
Current assignee: Engelhard Hanovia Inc
Priority date: 1967-06-12
Filing date: 1968-06-11
Publication date: 1971-08-12
Also published as: NL6808193A; GB1189392A; US3529209A; FR1575888A

Description

Self-igniting compact arc lamp »

Kompakt-Bogenlampon von der Art, die Elektroden in einem Abstand von weniger als fdn Zentimeter voneinander in einer ionisierbaron Atmosphäre aus einem Edelgas, z.Bo Xenon, von einem Druck von über etwa 2 Atmosphären, z.B* 3-12 Atmosphären, bei Temperaturen von etwa 25⁰C enthält, werdenCompact arc lamp of the type with electrodes at a distance of less than five centimeters from each other in an ionizable atmosphere of a noble gas, e.g. xenon, at a pressure of about 2 atmospheres, e.g. * 3-12 atmospheres, at temperatures of contains about 25 ⁰ C, are

als Lichtquellen von grosser Helligkeit, beispielsweise in Scheinwerfern!, vorwendet_u Das Zünden das Lichtbogens solcher Lampen erfordert normalerweise viel höher* Spannungen als diejenigen, welche für den Betrieb der La&pen erforderlichas light sources of high brightness, such as in headlights !, vorwendet _u The ignition of the arc of such lamps typically requires much higher voltages * than those pen to operate the La & required

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sind. Die zum Zünden solcher Ltapen notwendig· Hochspannung wird zweckmissig durch en sich bekennte Zündstromkreise von Impuls typ geliefert. Das Zünden einer Glelchstrom-Xenonlampe nit einer Betriebsspannung von beispielsweise 22 Volt erfordert einen Hochspannung*impuls von etwa 2o - So kV und ausserdem für die erste Betriebssekunde eine Gleich* spannung von mindestens 7ο Volt. Nach dem Zünden kann die Lampe von einer 24 Volt Batterie betrieben werden· Die Hochspannungs-Zündeinrichtung und die Einrichtung sur Lie· ferung der anfänglichen erhöhten Gleichspannung wiegen zusammen etwa 18 kg, (4o lbs). Ein weiterer wesentlicher Nachteil der Verwendung einer Hochspannungsimpuls·Zündeinrichtung besteht in den von ihr hervorgerufenen Funkstörungen. are. The high voltage necessary to ignite such tapes becomes unsuitable due to well-known ignition circuits supplied by pulse type. Igniting a glow-current xenon lamp with an operating voltage of 22 volts, for example requires a high voltage * pulse of around 2o - So kV and also a direct voltage of at least 7o volts for the first second of operation. After ignition, the Lamp operated by a 24 volt battery The high-voltage ignition device and the device sur Lie The combined weight of the initial increased DC voltage is approximately 18 kg, (4o lbs). Another essential one Disadvantage of using a high-voltage pulse ignition device consists in the radio interference it causes.

Aufgabe der Erfindung ist die weitgehende Beseitigung der vorerwähnten Nachteile dadurch,daß die Notwendigkeit vermieden wird, eine Hochspannungszündung und die bisher erforderliche Hochspannungs-ZOndschaltung su verwenden.The object of the invention is to largely eliminate the aforementioned disadvantages by eliminating the need is avoided, use a high-voltage ignition and the previously required high-voltage ignition circuit see below.

The invention relates to a compact arc lamp with

Niederspannungszündung, die hier als selbstzündende Kompakt* bogenlampe bezeichnet wird, da sie wieder eine gesonderte pulsierende Hochspannung noch eine Hilfs-Hochspannungs.zünd-Low-voltage ignition, shown here as a self-igniting compact * arc lamp is called because it again has a separate pulsating high voltage nor an auxiliary high voltage ignition

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schaltung erfordert und die Lichtbogenzündung durch Speise·* Gleichspannungen von etwa 16 Volt bis 36 Volt mit j?»*ig· neten Vorschaltwiderständen, um Lampenbetriebsspannungen von etwa IS Volt bis etwa 3o Volt zu erhalten. Die Lampe besitzt einen rohrförmigen Quarzkolben, der zwei Elektroden enthält, deren Abstand voneinander weniger als etwa 1 cm beträgt, und elektrische Zuleitungen, die hermetisch durch beide Enden des Kolbens hindurchgeführt sind. Eine der Elektroden, vorzugsweise die Kathodenelektrode, ist mit bezug auf die Anodenelektrode beweglich und vorzugsweise an ihrem einen Endteil mit einem magnetischen Körper versehen, z.B. mit einem magnetischen Körper aus ferromagnetischem Material an dem der Anode abgekehrten Endteil. Dieser Körper wirkt als Solenoidkem, der innerhalb eines Magnetfeldes beweglich ist, welches durch zwei Magnetspulen erzeugt wiTd, welch letztere zueinander in der Längsrichtung und gleichachsig zum Lampenkolben an dessen Aussenflache angeordnet sind. Die eine dieser Spulen er-circuit required and the arc ignition by feed * DC voltages from around 16 volts to 36 volts with j? »* Ig · Neten ballast resistors to get lamp operating voltages from about IS volts to about 30 volts. The lamp has a tubular quartz bulb that has two electrodes contains, the distance from each other is less than about 1 cm, and electrical leads that hermetically through both ends of the piston are passed through. One of the Electrodes, preferably the cathode electrode, is movable with respect to the anode electrode, and preferably provided at one end part thereof with a magnetic body such as a magnetic body made of ferromagnetic Material on the end part facing away from the anode. This body acts as a solenoid core, which is within a Magnetic field is movable, which is generated by two magnetic coils, the latter in relation to one another Are arranged in the longitudinal direction and coaxially to the lamp bulb on its outer surface. One of these coils

zeugt ein Magnetfeld,um die Kathode in Richtung zur Anode zu bewegen, während die andre Spule ein Magnetfeld erzeugt, um die Kathode von der Anode wegzubewegen. Der Kern ist an seinem einen Ende mit einem Leiter versehen, der in der Längsrichtung innerhalb des Lampenkolbens biegsam und mit den Zuleitungen, welche hermetisch abgedichtet durchcreates a magnetic field to move the cathode towards the anode while the other coil creates a magnetic field to move the cathode away from the anode. The core is provided at one end with a conductor which is flexible and longitudinally within the lamp envelope with the supply lines, which are hermetically sealed by

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das Ende der Lampe geführt sind, verbunden ist. Daher wird, wenn die Lampenzuführungskleaaen alt einer Batterie von etwa 24 Volt in Reihenschaltung alt einem geeigneten Widerstand zur Begrenzung des Betriebsstroms auf den ge« wünschten Wert verbunden werden, die Laape ohne die Notwendigkeit einer Hochspaimungs-Hochfrequenzzündeinrichtung oder HiIfsspannung in einfacher Weise dadurch gesundet, daft die Kathode durch magnetische Wechselwirkung alt dea Magnetkern zur Anode bewegt wird, bis Kathode und Anode einander berühren, und dann die Kathode in ihre in Abstand befindliche Betriebsstellung unmittelbar nachfolgend mag« netisch zurückgezogen wird.the end of the lamp are led, connected. Therefore becomes, if the Lampenzuführungskleaaen old a battery of about 24 volts in series old a suitable one Resistance to limit the operating current to the desired value, the Laape without the need for a high-frequency high-frequency ignition device or auxiliary tension is healed in a simple manner by because the cathode is moved to the anode by magnetic interaction alt the magnetic core, until the cathode and anode touch each other, and then put the cathode in theirs at a distance operating position is immediately thereafter withdrawn magnetically.

In the attached drawing show:

Fig. 1 eine Ansicht teilweise la Schnitt und teilweise la Aufrifi einer erfindumgsgemlssen Laape undFig. 1 is a view partly la section and partly la Based on an inventive laape and

FIG. 2 shows, on an enlarged scale, a side view of FIG Components of the lamp according to the line 2-2 la Fig

Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgem&sse selbstzündende ICompakt-Bogenlampe besitzt einen rohrförmigen Sin-The self-igniting according to the invention shown in the drawing ICompact arc lamp has a tubular sin-

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terquarzkolben 1 nit anfänglich offenen entgegengesetzten Bndteilen 2 und S. Eine Anodenanordnung ist hermetisch abgedichtet in den Bndteil 2 eingesetzt. Die Anodenanordaimg weist eine Molybdändichtungsfolie 4 auf, nit deren eine* Bnde Zuleitungen verschweißt sind, und eine Wolframanodenr elektrode 6, welche an de« einen Bnde eines Schaftes 7 angeordnet ist, der »it dem entgegengesetzten Ende der Dichtungsfolie verschwelet ist· Auf dea Schaft 7 ist zwischei der Dichtungsfolie 4 und der Anode ein kurzer Quarzbun<? · angeordnet· Die Anodenanordnung wird in das Lampenend?^ rohr nit den Zuleitungen 5 sich nach aussen erstreckend eingesetzt und der Kolben wird auf der Dichtungsfolie 4 und de« Bund 8 heißgesiegelt, wodurch die Anodenanordnung mittel» der Folie 4 hermetisch abgedichtet wird, wobei der Quarzbund 8 die inneren Rohrwind· berührt und die . Anode im Lampenkolben starr zentriert hält. Bine längliche Quarzbuchse 9 »it einer Präzisionsbohmng Io in ihrer Lämgsrichtung ist Innerhalb des Kolbens 1 angeordnet und liegt gegen die Innenwände des Kolbens etwa in der Mitte zwischen den finden 2 und 3 des Kolbens fest. Bine Kathodenanordnung ist ist Endteil 3 hermetisch abgedichtet. Die Mthodenanordnung umfaßt eine langgestreckte Kathodenelektrode 11, deren Länge diejenige der Buchse 9 aberschreitet und deren Burchaesser so bemessen ist, daß sie gleitbar in der Präzisloni*Quartz bulb 1 initially open opposite Bundles 2 and S. An anode assembly is hermetic inserted into the volume 2 in a sealed manner. The anode assembly has a molybdenum sealing film 4, with one * Bundles of leads are welded, and a tungsten anode no electrode 6, which is attached to one band of a shaft 7 is arranged, the »it is smoldered at the opposite end of the sealing film · On the shaft 7 is between the sealing foil 4 and the anode a short quartz bun <? · · The anode assembly is placed in the lamp end? ^ tube with the supply lines 5 extending outward inserted and the piston is on the sealing foil 4 and the "collar 8 heat-sealed, whereby the anode assembly middle" of the foil 4 is hermetically sealed, wherein the quartz collar 8 touches the inner pipe wind and the. Holds anode rigidly centered in the lamp bulb. An elongated quartz socket 9 »with a precision boom in its longitudinal direction is arranged inside the piston 1 and lies against the inner walls of the piston approximately in the middle between find the 2 and 3 of the piston stuck. The end part 3 of the cathode arrangement is hermetically sealed. The method arrangement comprises an elongated cathode electrode 11, the length of which exceeds that of the socket 9 and the diameter of which is dimensioned so that it can slide in the precision

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bohrung Io der Buchse 9 sitzt. Das eine Ende der Kathode ist an den einen Ende 12 eines zylindrischen Kerns 13 angebracht, der aus ferromagnetische* Material besteht. Das andere Ende 14 des Kerns 13 ist mit einen kurzen Zapfen 15 versehen, der sich in dessen Achsrichtung erstreckt und alt de« das eine Ende 16 eines biegsamen gewellten Molybd&n-Leiterstrelfens 17 verschweißt ist. Das andere Ende des Leiterstreifens ist mit dem einen Ende einer Molybdändichtungsfolie 19 verschweißt, an deren entgegengesetztem Ende Zuleitungen 2o angeschweißt sind. Die Kathodenanordnung wird so in den Lampenkolben eingesetzt, daß die Kathode 11 mit enger Passung gleitend durch die Präzisionsbohrung Io der Buchse 9 hindurengeführt wird und sich die Zuleitungen aus dem Endteil 3 nach aussen erstrecken· Eine Quarzhülse 21 wird in den Endteil 3 eingesetzt, wobei sie Ober die Zuleitungen 2>, die Dichtungsfolie 19 und den gewellten Leiter 17 mit ihrer Aussenf1flehe an den Innenwanden des Kolbens anliegend geschoben wird, bis ihr Bnde 22 sich von dem Ende 23 der Buchse 9 in einem grusseren Abstand als die Länge des zylindrischen Kerns 13 befindet, so daß dasEnde 22 als berechneter bewegungsbegrenzender Anschlag für den Kern 13 dient. Nachdem die Kathodenan-Ordnung in der beschriebenen Weise eingesetzt worden ist, werden sowohl der Lampenkolben als auch die Quarzhfllse tfmhole Io of the socket 9 is seated. One end of the cathode is attached to one end 12 of a cylindrical core 13 made of ferromagnetic * material. The other end 14 of the core 13 is provided with a short pin 15 which extends in its axial direction and alt de «one end 16 of a flexible, corrugated molybdenum conductor strip 17 is welded. The other end of the conductor strip is with one end of a molybdenum sealing foil 19 welded, at the opposite end of which leads 2o are welded. The cathode assembly is inserted into the lamp envelope in such a way that the cathode 11 slides with a tight fit through the precision bore Io of the socket 9 is led by the Hindur and himself the supply lines extend outward from the end part 3 · A quartz sleeve 21 is inserted into the end part 3, wherein they over the leads 2>, the sealing film 19 and the corrugated ladder 17 with its outer pleat on the inner walls of the piston is pushed against it until its bands 22 move from the end 23 of the socket 9 in a larger one Distance located than the length of the cylindrical core 13, so that the end 22 is calculated as the movement limiting Stop for the core 13 is used. After the cathode array has been inserted in the manner described, Both the lamp bulb and the quartz lens are tfm

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Bereich 24 über der Dichtungsfolie 19 teilweise geschmolzen, üb die Lampe hermetisch abzudichten. Wenn die Lampe auf diese Weise zusonmengebaut ist, ist, wie ersichtlich, der Kern 13 in der Längsrichtung des Kolbens 1 zwischen dem bewegungsbegrenxenden Anschlag 22 und der Anode 6, die die Lichtbogenstrecke bestirnt, beweglich, wobei er die Spitze 25 der Kathode 11 in und ausser Berührung mit der Anode 6 zu bewegen und dabei eine Lichtbogenstrecke von etwa 2 mm (etwa ο,οβο ") zu bilden. Um diese Bewegung bei eingeschalteter Lampe ohne einen hindernden physikalischen Widerstand gegen diese Bewegung zu ermöglichen, ist der Molybdänleiter 17 in der Längsrichtung biegsam, d.h. streck· bir und zusammenziehbar, und zwar nicht nur wegen seiner welligen Form, sondern auch weil der Leiter 17 ein zusammengesetzter Leiter aus mehreren Folienstreifen 26, 27 und 28 je von einer Dicke von etwa o,o75 mm (o,oa3 "), die an ihrenEndteilen 29 und 3o haftend miteinander verbunden sind, um sowohl eine ausreichende stromführende Masse als Ozch eine grössere Flexibilität zu erhalten, als wenn die Lagen vollständig miteinander verbunden wären. Eine solche Gestaltung ermöglicht die Kathodenbewegung mit geringstmöglicher Kraft-,Area 24 above the sealing film 19 partially melted, practice hermetically sealing the lamp. When the lamp is assembled in this way, as can be seen, the Core 13 in the longitudinal direction of the piston 1 between the movement-limiting stop 22 and the anode 6, the the arc path starirnt, movable, wherein he the tip 25 of the cathode 11 in and out of contact with the To move the anode 6 while creating an arc of about 2 mm (about ο, οβο ”) with the lamp switched on without an obstructive physical resistance to this movement is that Molybdenum conductor 17 flexible in the longitudinal direction, i.e. stretch bir and contractible, and not just because of it wavy shape, but also because the conductor 17 is a composite conductor of several film strips 26, 27 and 28 each of a thickness of about o, o75 mm (o, oa3 "), the at their end parts 29 and 3o adhesively connected to each other are to get both a sufficient current-carrying mass and Ozch a greater flexibility than if the Layers would be completely connected to each other. Such a design enables the cathode movement with the least possible Force-,

After the electrodes are built into the laape and hermetically sealed

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abgedichtet worden sind, wie vorangehend beschrieben, wird d ie Lampe mit einer ionisierbaren Atmosphäre aus Xenon von einem bestimmten Druck zwischen etwa 3 - 12 Atmosphären im kalten Zustand, d.h. bei einer Temperatur von etwa 25⁰C, versehen, und werden zwei Magnetspulen 31 und 32 am Lampenkolben angebracht. Die beiden Spulen 31 und 32 sind am Kolben einander in der LAngsrichtung benachbart und gleich· achsig zum Kolben so angeordnet, daß sich der Kern 13 in einer gleichachslgen und im wesentlichen mittigen Lage zwischen den ftusseren Enden des Spulenpaares befindet. Die Spulen sind von einem Eisenmantel 31a und 32a eingeschlossen und voneinander durch eine Trennwand 31b getrennt. Die Spulen 31 und 32 werden voneinander unabhängig durch eine Spannungsquelle, z.B. durch eine 12-Volt-Batterle, erregt, wie in Fig. 1 dargestellt. Mit der Spule 31 sind Leitungen 3$ und 34 verbunden und mit der Spule 32 Leitungen 35 und Nachdem die Lampenzuleitungen 5 und 2o an eine nicht gezeigte Gleichspannungsquelle angeschaltet worden sind, wird der Schalter 37 geschlossen und der Schalter 38 geöffnet, wodurch die Spule 31 erregt wird, so daß der Kern 13 magnetisch bewegt wird, wodurch die Kathodenspitze 25 in Kontakt mit der Anode 6 bewegt wird. Sobald der Kontakt hergestellt ist, wird der Schalter 37 geöffnet und der Schalter 38 geschlossen, wodurch die Spule 32 erregt wird, um den Kern 13have been sealed, as described above, the lamp is provided with an ionizable atmosphere of xenon of a certain pressure between about 3 - 12 atmospheres in the cold state, ie at a temperature of about 25 ⁰ C, and two magnetic coils 31 and 32 attached to the lamp bulb. The two coils 31 and 32 are adjacent to one another in the longitudinal direction on the piston and are arranged on the same axis as the piston in such a way that the core 13 is in a coaxial and essentially central position between the outer ends of the coil pair. The coils are enclosed by an iron shell 31a and 32a and separated from each other by a partition 31b. The coils 31 and 32 are excited independently of one another by a voltage source, for example a 12-volt battery, as shown in FIG. Lines 35 and 34 are connected to the coil 31 and lines 35 and 35 to the coil 32. After the lamp leads 5 and 2o have been connected to a direct voltage source (not shown), the switch 37 is closed and the switch 38 is opened, whereby the coil 31 is energized so that the core 13 is magnetically moved, whereby the cathode tip 25 is moved into contact with the anode 6. As soon as contact is made, the switch 37 is opened and the switch 38 is closed, whereby the coil 32 is energized around the core 13

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magnetisch in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zu bewegen, so daß die Kathode 11 zurückgezogen wird und dadurch die Kathodenspitze 25 in Abstand von dar Anode 6 gebracfcwird, was zur Folge hat, daß eine Lichtbogenstrecke gebildet wird.to move magnetically into the position shown in Fig. 1, so that the cathode 11 is withdrawn and the cathode tip 25 is thereby used at a distance from the anode 6, with the result that an arc gap is formed.

Bei der vorangehend beschriebenen Bauform läßt sich daher leicht eine Selbstzündung der Lampe ohne die Verwendung hoher Spannungen erzielen.In the case of the design described above, it is therefore possible easily self-ignite the lamp without the use of high voltages.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren»The invention is of course not limited to the embodiment shown and described, but can be used within experience various changes to your framework »

BADBATH

1 O -1 B j j / O 6 G 71 O -1 B j j / O 6 G 7

Claims

176U61 H-969 IX, June 1966 AO claims:

1.) High-pressure arc lamp, characterized by a substantially tubular light-permeable bulb (I) ₉ of a / bottom electrode (6) and a cathode electrode (11), which are arranged between them to form an arc, and an ionizable atmosphere from a pressure Contains about 2 atmospheres at a temperature of about 2S ⁰ C, with one (11) of the electrodes being movable with respect to the other axially to the lamp bulb, which one electrode carries a magnetic body (13), two magnetic coils (31, 32) , which are arranged on the lamp bulb to each other in the longitudinal direction of the bulb and coaxially to this, the magnetic body (13) is arranged coaxially to the coils and responds to the magnetic field of the respective electrically excited magnet coil, and means (37, 38) for optional electrical Excitation of each coil in order to magnetically bowegon the magnetic body and thus the mentioned one electrode

** ¹⁰ "BATHROOM OWQINAL

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(11) move axially towards the bulb.

2. High pressure Hogenlanpe according to claim 1, characterized through a socket (9) old one in this coaxial through hole provided for piston (1), see Bushing Ib lamp bulb is arranged and the mentioned an electrode (11) can slide in the bore of this socket *

3, high pressure arc lamp according to claim 2, characterized in that that the magnetic body (13) at one end of the aforementioned one lead electrode (11), that of the other electrode (6) is turned away, is attached, a sleeve (21) coaxially in the piston at a distance from the mentioned bushing (9) is arranged and the magnetic body (13) is located in the space between the socket (9) and the sleeve (21) and move in this space axially to the piston and at the end (23} or (22) of the bushing or the sleeve 'can come to rest *, where the degree of movement of the magnetic body in the space mentioned is a calculated limited movement, which is the length of the arc of light between the anode electrode and the cathode

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cut the electrode *

4. A high-pressure sheet map according to claim S, characterized through a seal (19) in a flange part of the piston,

a flexible, longitudinally stretchable arid xusaanendrückbmren conductor. (17), the aa msgnetischen body (IS) and mn the mentioned seal (19) «between these two parts is attached.

5. High-pressure sheet tape according to claim 4, characterized in that draws that the bendable conductor (17) must be several temporary film strips (26, 27, 28) put together is, the niteinmnder nuv at their end parts (29, So) are connected·

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