DE918585C - Elektrische Hochdruckentladungslampe fuer Netzspannungsbetrieb und Leistungsaufnahme von weniger als 200 Watt - Google Patents

Description

• Elektrische Hochdruckentladungslampe für Netzspannungsbetrieb und Leistungsaufnahme von weniger als 200 Watt Zusatz zum Patent 730 454 Die Erfindung bezieht sich auf wechselstrombetriebene Hochdruckentladungslampen, bei denen ein gesockeltes Hüllgefäß einen Hochdruckbrenner und einen diesem vorgeschalteten Glühdraht enthält. Bei allen in die Praxis eingeführten Hochdruckentladungslampen dieser Art, die in übliche Glühlampenfassungen eingesetzt werden können und unmittelbar an Netzspannungen brennen, werden Quecksilberhochdruckbrenner mit Dampfdrücken von i bis etwa 8 Atm. verwendet und so große Vorschaltglühdrähte vorgesehen, daß diese im Betrieb den Hauptteil der Netzspannung aufnehmen. Zu dieser Bemessung zwingt die immer wieder beobachtete Erscheinung, daß bei Wechselstrombetrieb und rein ohmschem Vorschaltwiderstand der Hochdruckbrenner wegen der bei jedem Nulldurchgang des Wechselstromes auftretenden hohen Wiederzündspitze und der unvermeidlichen Netzspannungsschwankungen etwa eine Verdoppelung der an den Elektroden auftretenden Spannung zur Herbeiführung der Wiederzündung braucht. Wegen des verhältnismäßig hohen Spannungsverbrauches am Vorschaltglühdraht kommt man bei den bekannten Hochdruckentladungslampen über eine Lichtausbeute von etwa 2o Lumen je Watt nicht hinaus.
• Nähere Untersuchungen haben nun gezeigt, daß die Ursache der hohen Wiederzündspannung ein bei diesen Hochdruckbrennern bisher nicht beachteter Dunkelraum ist, der beim Nulldurchgang des Stromes, währenddessen die heißen Dämpfe der Entladungsstrecke noch ionisiert bleiben und nachleuchten, in Nähe der Elektrode auftritt und bei der Wiederzündung durchschlagen werden muß. Ferner wurde gefunden, daß die Breite dieses Dunkelraumes mit wachsendem Strom und Gradienten, also mit wachsender Lichtbogenleistungsaüfnahme, je Zentimeter Bogenlänge abnimmt und damit auch die W iederzündspannung sinkt.
• Diese Erkenntnisse haben gezeigt, daß sich zur Kombination mit einem Vorschaltglühdraht eine Hochdruckentladungslampe nach Patent 730 454 vorzüglich eignet und daß diese Kombination die Möglichkeit bietet, bei Lampen kleiner Leistungsaufnahme den Vorschaltglühdraht ohne Beeinträchtigung der Betriebssicherheit kleiner als bisher erforderlich auszubilden. Es wird demgemäß bei einer Hochdruckentladungslampe für Netzspannungsbetrieb und einer Leistungsaufnahme von weniger als Zoo Watt ein kugelförmiges oder annähernd kugelförmiges Quarzentladungsgefäß von höchstens 15 mm Innendurchmesser und einem Elektrodenabstand von weniger als 5 mm verwendet, das einen Betriebsdruck von etwa 5o Atm. und darüber, eine spezifische Lichtbogenleistungsaufnahme von mehr als 300 Watt je Zentimeter Bogenlänge und eine spezifische Wandbelastung von mehr als 2o Watt je Quadratzentimeter Innenoberfläche aufweist, und nach der Erfindung im gesockelten Hüllgefäß der Lampe ein höchstens 40% der Netzspannung aufnehmender Vorschaltglühdraht untergebracht. Mit einer derart ausgebildeten Hochdruckentladungslampe läßt sich ohne Schwierigkeit eine Lichtausbeute von etwa 4o Lumen je Watt bei guter Lichtfarbe erzielen, und zwar bei einer verhältnismäßig geringen Lampenleistungsaufnahme.
• Es wurde zwar bereits eine Hochdruckentladüngslampe vorgeschlagen; bei der der Vorschaltglühdraht weniger Spannung als der Hochdruckbrenner 'I aufnimmt. Dabei wurde jedoch ein Hochdruckbrenner vorgesehen, dessen spezifische Wandbelastung j e Quadratzentimeter und eine spezifische Leistungsaufnahme je Zentimeter Lichtbogenlänge um ein Vielfaches geringer ist als bei dem Hochdruckbrenner, der bei der Lampe nach der Erfindung Verwendung findet. Infolgedessen rnuß bei der bekannten Lampe der Glühdraht immer noch 45 bis 48% der Netzspannung aufnehmen. Aus diesem Grunde und wegen der anderen Ausbildung des Hochdruckbrenners ist die Lichtausbeute der bekannten Lampe wesentlich geringer als bei der Lampe nach der Erfindung.
• In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine nach der Erfindung ausgebildete Hochdruckentladungslampe für eine Anschlußspannung von 22o Volt und eine Leistungsaufnahme von etwa ` i io Watt bei einer Stromstärke von etwa 1/z Ampere schematisch dargestellt. Die Leistungen und Spannungen sind zur Erleichterung der Übersicht ohne Berücksichtigung der Kurvenverzerrungen angegeben.
• Das mit einem Schraubsockel i versehene Hüllgefäß 2 enthält einen kleinen Hochdruckbrenner 3 und einen diesem vorgeschalteten Glühdraht 4, der in üblicher Weise als Wendel ausgebildet sein kann: Der kugelförmige, aus einem hochschmelzenden Glas, insbesondere Quarzglas, bestehende Hochdruckbrenner 3 weist einen Innendurchmesser von etwa 8 mm auf und enthält zwei Glühelektroden 5, deren Abstand etwa 2,4 mm beträgt. Die Glühelektroden 5 bestehen aus kleinen, mit Öffnungen versehenen Wolframhöhlkörpern, die etwas Thoriumaxyd oder Zirkonoxyd enthalten. Statt dieser massiven Wolframhohlkörper können auch aus Drahtwendeln gewickelte Elektroden benutzt werden.
• Der Hochdruckbrenner 3 enthält ferner eine Edelgasgrundfüllung zur Erleichterung der Zündung, etwa Argon von 2o mm Druck. Um auch eine rasche Aufheizung des Hochdruckbrenners herbeizuführen, kann eine Edelgasgrundfüllung von erheblich höherem Druck, etwa einem Druck von 4oo mm, Verwendung finden. Außerdem befindet sich im Hochdruckbrenner noch etwas Quecksilber 6, dessen Menge so bemessen ist, daß bei der Inbetriebnahme der Lampe eine untersättigte Dampfatmosphäre von etwa i5o Atm. entsteht und die Brennspannung des Lichtbogens auf etwa 145 Volt ansteigt, während der zuerst hohe Spannungsabfall am Vorschaltglühdraht 4 auf etwa 75 Volt zurückgeht. Da die Betriebsspannung des Hochdruckbrenners demgemäß etwa 66% der Anschlußspannung erreicht und der Wirkungsgrad des Brenners den des Glühdrahtes um ein Vielfaches übertrifft, ergibt sich bei der neuen Lampe trotz des ohmschen Vorschaltwiderstandes eine sehr hohe Strahlungsausbeute. Bei der Entladungsstromstärke von 1/z Ampere nimmt der Hochdruckbrenner etwa 72,5 Watt auf, woraus sich eine spezifische Wandbelastung seiner Innenoberfläche von etwa 36 Watt je Quadratzentimeter errechnet. Die auf den Zentimeter Bogenlänge bezogene spezifische Lichtbogenleistungsaufnahme ergibt sich zu etwa 3o2 Watt.
• Das Hüllgefäß 2 enthält eine bei Glühlampen übliche Gasfüllung, z. B. ein Stickstoff-Argon-Gemisch. Es wird zweckmäßig zur Vermeidung einer Blendung lichtstreuend ausgebildet. Zur Ausnutzung der beträchtlichen Ultraviolettstrahlung wird für Bestrahlungszwecke ein Hüllgefäß 2 von geeigneter UV-Durchlässigkeit benutzt. Für Beleuchtungszwecke empfiehlt es sich, das Hüllgefäß 2 mit Leuchtstoffen 7 zu versehen oder aus einem Leuchtglas herzustellen. Im Hüllgefäß 2 oder im Sockel i kann gegebenenfalls ein Anlaßwiderstand untergebracht sein, der den Einbrennüberstrom weitgehend unterdrückt und dessen Widerstandswert beim Einbrennen der Lampe selbsttätig absinkt. Sofern besondere, an sich bekannte Hilfsmittel zur Herabsetzung der Wiederzündspannung auch bei der neuen Lampe zusätzlich verwendet werden, kann naturgemäß die Betriebsspannung des Hochdruckbrenners in entsprechendem Maße noch weiter erhöht werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Elektrische Hochdruckentladungslampe für Netzspannungsbetrieb und Leistungsaufnahme von weniger als 200 Watt mit kugelförmigem oder annähernd kugelförmigem Quarzentladungsgefäß von höchstens 15 mm Innendurchmesser, das weniger als 5 mm voneinander entfernte Glühelektroden, eine Gasgrundfüllung und etwas Quecksilber enthält und bei einem Betriebsdampfdruck von etwa 5o Atm. und darüber eine spezifische Lichtbogenleistungsaufnahme von mehr- als 300 Watt je Zentimeter Bogenlänge sowie eine spezifische Wandbelastung von mehr als 2o Watt je Quadratzentimeter Innenoberfläche aufweist, nach Patent 730454, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampe ein in einem gesockelten Hüllgefäß untergebrachter, höchstens 401/9 der Netzspannung aufnehmender Glühdraht vorgeschaltet ist.
2. 2. Elektrische Hochdruckentladungslampe nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllgefäß aus ultraviolettdurchlässigem Glas oder Leuchtglas besteht oder mit Leuchtstoffen versehen ist.