DE1864388U

DE1864388U - ELECTRIC GAS HIGH PRESSURE DISCHARGE LAMP.

Info

Publication number: DE1864388U
Application number: DE1959P0015265
Authority: DE
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1959-07-22
Filing date: 1959-07-22
Publication date: 1962-12-27

Description

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RA. Βί'269*16.11.62RA. Βί '269 * 11/16/62

Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH., MünchenPatent-Treuhand-Gesellschaft for electric light bulbs mbH., Munich

"Elektrische Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe""Electric noble gas high pressure discharge lamp"

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.It is an electric noble gas high pressure discharge lamp for continuous Operation in which the electrode spacing is at least twice the clear tube diameter of the discharge tube and which has a discharge vessel Quartz glass or a thermally similar to quartz glass more resilient., Transparent Material has been suggested. In this lamp, to achieve wall stabilization of the high pressure discharge, a lamp without Dead space reduced filling pressure of the gas between 5 and 350 Torr is used. The lamp is operated without any artificial cooling with a low gradient and low current density such that the average power concentration in the discharge between 5 and 200 W / cm may contain additives such as metal vapors.

tion in der Entladung zwischen 5 und 200 W/cm beträgt. Die Edelgasfüllungtion in the discharge is between 5 and 200 W / cm. The inert gas filling

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-Although it is known to use metal vapors, e.g. Mercury, to be filled in additionally, but this is usually the case Spherical high-pressure discharge lamps which have been known for a long time and in which the distance between the electrodes is only a fraction of the bulb diameter. These lamps contain an inert gas filling under high pressure of several atmospheres and burn not wall-stabilized. In addition, there are also noble gas high-pressure discharge lamps known with the addition of mercury, in which, with an inner diameter of the lamp bulb of a few millimeters, the electrode spacing is a few Centimeters. But even with these lamps, the noble gas is at room temperature even under a pressure of several atmospheres. In addition to the lamps mentioned, elongated papers are used for exposing photosensitive papers High-pressure gas discharge lamps have been built that contain mercury and a noble gas, including xenon, as ignition gas. These lamps have relatively small power consumption of around 3 kW and less and are only used with low currents operated so that the mean current densities are below 1 A / cm. According to their intended use, the lamps are designed in such a way that a radiation

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ausbeute an langwelligem UV mit hoher Konstanz erzielt wird.yield of long-wave UV is achieved with high constancy.

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.The lamps according to the innovation contain in the discharge vessel as an additive to Noble gas filling mercury in a small amount of 0.01 mg / cnr up to 0.7 mg / cm, the current density of the discharge being more than 2 A / cm.

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 RohrdurchmesserIn contrast to the previously known mercury long-arc lamps with xenon as ignition gas, which are intended for a maximum power consumption of up to 3kW and are operated with low currents, the lamp type according to the innovation is intended for high-current lamps with higher power consumption. The upper The limit of the amount of mercury to be added of 0.7 mg / cm is conditional through the design of lamps down to power consumption of 3 kW, because with decreasing power consumption and smaller pipe diameter

eine größere Menge an Quecksilber erforderlich ist, um zu optimaler Lichtausbeute zu gelangen.a larger amount of mercury is required to get optimal light output to get.

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.It's the special feature of the lamp type that has been improved by the innovation is that despite the relatively low noble gas filling pressure of less than 350 Torr the lamps show a pronounced high pressure character. Compared to the previously known lamps with, among other things, high pressures, low currents, small Discharge cross-sections, high power concentrations with these lamps almost the same luminous efficacy with low power concentration, low pressure and wall stabilization achieved when working with higher currents and large arc diameters.

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 ZunahmeIf the mercury is now added to the inert gas filling of these lamps, it remains the high pressure character of the lamps, i.e. the temperature of about 700O K, as specified for the lamps without added mercury, does not change. The gradient is increased by the addition of mercury and the light yield Not only is it maintained, it also increases. It has turned out to be surprising and new with the lamps after the innovation that the course of the increase in luminous efficiency is completely different from that of the previously known mercury long-arc lamps with xenon as the ignition gas. At the last With increasing pressure, i.e. with increasing amount of mercury / cubic centimeter, the luminous efficiency increases continuously. In contrast in addition, according to the innovation, there is a rapid increase in the lamps at the beginning

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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..instead of the yield, which, however, occurs even with a small addition of mercury, i.e. at relatively low operating pressure in an area of almost constant, maximum yield passes.

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,In the figure, the dependence of the light yield and the gradient on the amount of mercury added is shown for an embodiment of the lamp according to the innovation. The lamp has a tube diameter of JO mm; it contains a xenon filling as a noble gas with a purging pressure of 100 Torr,

/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.which corresponds to a reduced filling pressure of about JQ /. With a constant arc power of 170 W / cm, a lamp length of 120 cm results in a power consumption of approximately 20 kW. The current density is about 6 A / cm. The curves show that the gradient increases with increasing mercury content. In the area of the increasing degree of voltage, the luminous intensity or the luminous flux also increase rapidly at the same time. Already at a filling level of 0.2 mg Hg / cm, which roughly corresponds to a mercury operating pressure of only 200 Torr, the light yield almost reaches its maximum value. If the addition of mercury is increased further, the light yield practically no longer increases.

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.According to the innovation, there is accordingly a low xenon-mercury discharge Pressure and high gas temperature with a luminous efficacy as with a high pressure mercury vapor discharge lamp. The lamps can be used for any produce high performance. While lamps with pure noble gas fill with high power consumption, e.g. 65 kW, a luminous flux of over two Millions of lumens is reached, can still be achieved with lamps according to the innovation with the addition of mercury for inert gas filling with the same power consumption achieve much higher luminous flux.

-Schutzanspruch-- Protection claim -

Claims

RA. 733 269*16.11.62RA. 733 269 * 11/16/62

Protection claim

Electric noble gas high pressure discharge lamp for continuous operation, where the electrode spacing is at least twice the clear tube diameter of the discharge tube and the discharge vessel is made of quartz glass or a transparent material that can be thermally stressed in a similar way to quartz glass exists, and to achieve a wall stabilization of the high pressure discharge, a filling pressure of the gas reduced to a lamp without dead space between 5 and 350 Torr and without any artificial cooling low gradient and low current density is operated so that the mean power concentration in the discharge is between 5 and 200 W / cm, characterized in that mercury as an additive to the inert gas filling a small amount of 0.01 mg / cm up to 0.7 mg / cm in the discharge vessel

2 is included, the current density of the discharge being more than 2 A / cm.

Dr Be / Ne