DE1864388U - Elektrische edelgas-hochdruck-entladungslampe. - Google Patents

Description

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RA. Βί'269*16.11.62

Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH., München

"Elektrische Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe"

Es ist eine elektrische Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe für kontinuierlichen Betrieb, bei der der Elektrodenabstand mindestens das Doppelte des lichten Rohrdurchmessers des Entladungsrohres beträgt und die ein Entladungsgefäß aus Quarzglas oder einem thermisch ähnlich wie Quarzglas belastbarer., transparenten Material hat, vorgeschlagen worden. Bei dieser Lampe wird zur Erzielung einer Wandstabilisierung der Hochdruckentladung ein auf eine Lampe ohne Totraum reduzierter FUlldruck 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/cm kann Zusätze u.a. von Metalldämpfen enthalten.

tion in der Entladung zwischen 5 und 200 W/cm beträgt. Die Edelgasfüllung

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 Kolbendurohmessers beträgt. Diese Lampen enthalten eine Edelgasfüllung unter hohem Druck von mehreren Atmosphären und brennen nieht wandstabilisiert. Daneben 'sind auch Edelgas-Hochdruck-Entladungslampen mit Quecksilberzusatz 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, u.a. 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/cm liegen. Entsprechend ihrem Verwendungszweck sind die Lampen so ausgelegt, daß eine Strahlungs-

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ausbeute an langwelligem UV mit hoher Konstanz erzielt wird.

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

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Quecksilber-Langbogenlampen mit Xenon als Zündgas, die maximal für Leistungsaufnahmen bis zu 3kW vorgesehen sind und mit niedrigen Stromstärken betrieben werden, ist der Lampentyp nach der Neuerung für stromstarke Lampen höherer Leistungsaufnahme bestimmt. Die obere Grenze der zuzusetzenden Menge an Quecksilber von 0,7 mg/cm ist bedingt durch die Ausführungsformen von Lampen herab bis zu Leistungsaufnahmen von 3 kW, da mit abnehmender Leistungsaufnahme und kleinerem Rohrdurchmesser

eine größere Menge an Quecksilber erforderlich ist, um zu optimaler Lichtausbeute zu gelangen.

Es' ist das besondere Merkmal des Lampentyps, der durch die Neuerung verbessert wird, daß trotz des relativ niedrigen Edelgasfülldruckes von weniger als 350 Torr die Lampen ausgesprochenenHochdruckcharakter zeigen. Gegenüber den davor bekannten Lampen mit u.a. hohen Drucken, geringen Stromstärken, kleinen Entladungsquerschnitten, hohen Leistungskonzentrationen werden mit diesen Lampen 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 dieser Lampen das Quecksilber zugesetzt, so bleibt der Hochdruckcharakter der Lampen erhalten, d.h. die Temperatur von etwa 7OOO K, wie sie für die Lampen ohne Quecksilberzusatz angegeben wird, ändert sich nicht. Der Gradient wird durch den Quecksilberzusatz erhöhtj die Lichtausbeute bleibt nicht nur erhalten, sondern nimmt ebenfalls zu. Dabei hat sich bei den Lampen nach der Neuerung als überraschend und neu herausgestellt, daß der Verlauf der Lichtausbeutezunahme ein völlig anderer ist, als bei den bisher bekannten Quecksilber-Langbogenlampen mit Xenon als Zündgas. Bei den zuletzt genannten Lampen nimmt mit zunehmendem Druck, d.h. also mit zunehmender Menge Quecksilber/Kubikzentimeter, die Lichtausbeute laufend zu. Im Gegensatz dazu findet bei den Lampen gemäß der Neuerung im Anfang eine schnelle Zunahme

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der Liohtausbeute statt, die aber schon bei kleinem Quecksilberzusatz, also bei verhältnismäßig niedrigem Betriebsdruck in ein Gebiet nahezu konstanter, maximaler Ausbeute übergeht..

In der Abbildung ist für ein Ausführungsbeispiel der Lampe nach der Neuerung die Abhängigkeit der Lichtausbeute und des Gradienten von der zugesetzten Quecksilbermenge dargestellt. Die Lampe hat einen Rohrdurchmesser von JO mm; sie enthält als Edelgas eine Xenonfüllung mit einem Pülldruck von 100 Torr,

/Torr

der einem reduzierten Fülldruck von etwa JQ /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/cm . Die Kurven lassen erkennen, daß mit zunehmendem Quecksilbergehalt der Gradient anwächst. Im Bereich des ansteigenden Spannungsgrad/ienten wachsen zunächst gleichzeitig auch die Lichtstärke bzw. der Lichtstrom schnell an. Bereits schon beieiner Füllmenge von 0,2 mg Hg/cm , 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 Neuerung ergibt sich demnach eine Xenon-Quecksilber-Entladung niedrigen Druckes und hoher Gastemperatur mit einer Lichtausbeute wie bei einer Höchstdruck-Quecksilberdampf-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 zwei Millionen Lumen erreicht wird, lassen sich mit Lampen nach der Neuerung mit Quecksilberzusatz zur Edelgasfüllung bei gleicher Leistungsaufnahme noch weit höhere Lichtströme erzielen.

-Schutzanspruch-

Claims (1)

1. RA. 733 269*16.11.62

   S chutzansprueh

   Elektrische Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe für kontinuierlichen Betrieb, bei der der Elektrodenabstand mindestens das Doppelte des lichten Rohrdurchiliessers 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/cm beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz zur Edelgasfüllung Quecksilber in einer geringen Menge von 0,01 mg/cm bis zu 0,7 mg/cm im Entladungsgefäß

   2 enthalten ist, wobei die Stromdichte der Entladung mehr als 2 A/cm beträgt.

   Dr.Be/Ne