CH199307A

CH199307A - Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe.

Info

Publication number: CH199307A
Authority: CH
Inventors: Gloeilampenfabrieken N Philips
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1936-11-10
Filing date: 1937-11-08
Publication date: 1938-08-15

Description

Hochdruckquecksilberd ampfentladnngslampe. Unter den Beleuchtungsmitteln der letz ten Jahre spielen die Hochdruekquecksilber- dampfentladungslampen eine wichtige Rolle.

Die modernen Lampen bestehen zur Haupt sache aus einem zylindrischen Entladungs gefäss, das mit festen, im allgemeinen stark Elektronerv emittierende .Stoffe (vor allem Ei rdalkalimetallogyde) aufweisenden Glüh elektroden und mit einer Quecksilbermenge versehen äst. Zwecks Erleichterung der Zün- ,

dung wird in diesem Gefäss noch eine Menge Edelgans hineingebracht. Das eigentliche D4nt- la,dungegefäss ist meistens von einer Glas hülle umgeben, wobei .der Raum zwischen dem Entladungsgefäss und der Hülle eva kuiert oder mit Gas (z. B. Stickstoff, Edel gas oder auch Luft) gefüllt ist.

Die Entladung dieser Lampen zeigt den Charakter einer Hochdruckentladung, d. h. sie schnürt sich infolge des sich entwickeln- den hohen Dampfdruckes ein, so dass sie nicht den ,ganzen Querschnitt des.

Ent ladungsgefässes ausfüllt. Gleichzeitig steigt die Brennspannung der Entladung, und es nimmt diese Spannung Werte an, die ein Mehrfaches .der soggenannten Erstbrennspan- nung bilden, d. h.

.der Brennspannung, die unmittelbar nach der Zündung auftritt. Der Betriebsiquecksälberdampfd@ruok der zuerst entwickelten Lampen beträgt etwa 1 Atm. Diese Lampen werden in verschiedenen Grössen hergestellt, die eine Energieauf nahme von etwa 150 Watt bis zu einigen Kilowatt zeigen.

In letzter Zeit sind auch Q;uecksilber- dampfentladungslampen .bekannt geworden, die mit weit höherem Quecksilberdampf- druck arbeiten, nämlich mit einem Druck, der meistens erheblich höher als 10 Atm. ist. Diese Lampen haben einen Durchmesser, der .erheblich kleiner ist, als,

derjenige der Lam pen mit etwa 1 Atm. Betriebsdampfdruck. Der innere Durchmesser dieser neueren, aus Quarz hergestellten Lampen beträgt nur etwa 2-5 mm. Ein grosser Vorteil dieser Lampen besteht darin, @dassi sie auch. bei klei- neren Typen. z. B. 40 und 75 Watt Energie aufnahme, einen guten Wirkungsgrad haben.

Die Erfindung befasst sich mit Hoch- druckquecksilberdampfentladungslampen aus einem Material, .dessen Erweichungspunkt höher als1000' G liegt, z. B. aus Quarz, und welche Glühelektroden in festem Aggregat zustand besitzen und ermöglicht, Lampen mit hohem Wirkungsgrad und langer Le bensdauer herzustellen.

Um die Elektrodenverluste in bezug auf die Wattaufnahme der Lampen gering zu halten, empfiehlt es sich, die Lampen der art zu dimensionieren, dass die Brennspan- nung der Entladung (hier Vb genannt) mög lichst gross ist. Bei gegebener Spannung der Stromquelle. an die die Lampe angeschlossen werden soll, kann man die Brennspannung jedoch nicht willkürlich erhöhen.

Bei zu grosser Brennspannung ist nämlich ein stabi ler Betrieb nicht möglich. Die noch zulässige Höhe der Brennspannung hängt von der Schaltung ab, in der die Lampe benutzt wird.

Wird die Lampe in Reihe mit einer Drosselspule aus einer Wechselstromquelle betrieben, so wird die Brennspannung der Lampe im allgemeinen etwa gleich der Hälfte der Spannung der Stromquelle gewählt.

Beim Konstruieren von Hochdruekqueek- silberdampfentladungalampen geht man des wegen von einer bestimmten Spannung der Stromquelle und einer bestimmten Schaltung aus, so dass die Brennspannung der Lampe gegeben ist. Weiter geht man von einer be- stimmten Energieaufnahme (hier B genannt) der Lampe aus.

Gemäss der Erfindung wird nun der in nere Durchmesser des Entladungsgefässes annähernd gleich
EMI0002.0049
gemacht, wobei B in Watt, Vb in Volt und der Durchmesser in Millimeter ausgedrückt werden.

Durch Versuche und Berechnung ist nämlich gefunden worden., dass bei gegebener Energieaufnahme und Brennspannung der in dieser Weise bestimmte innere Durchmesser das Erreichen des günstigsten Wirkungs- grades bei einer verhältnismässig langen Lebensdauer (etwa <RTI

ID="0002.0069"> 2000 Stunden) ermög licht. Überdies kann bei einem in dieser Weise bestimmten Durchmesser erreicht werden, dass- die Entladung, auch bei senk rechter Stellung des Entladungsgefässes, ruhig ist (keine Turbulenz zeigt).

Obwohl der innere Durchmesser am zweckmässigsten der erwähnten Formel genügen soll, können gewisse Abweichungen von dem in dieser Weise bestimmten Wert zugelassen werden. Die Abweichungen sollen jedoch nicht grösser als 20%, vorzugsweise kleiner als 15 % , sein.

Die Länge der Entladungsbahn (der ge- genseitige Abstand der Elektroden) wird zweckmässig gleich
EMI0002.0099
gewählt.

Auch hier ist B in Watt und Vb in Volt, die Länge der Entladungsbahn je- doch in Zentimeter angegeben. Hier können Abweichungen von .höchstens 2W % zugelas sen wenden.

Sind also in dieser Weise bei gegebener Energieaufnahme und Brennspannung der Durchmesser und die Länge der Entladungs bahn bestimmt, so sind auch die andern Daten der Lampen gegeben. Bei gegebener Brennspannung und Länge der Entladungs bahn ist nämlich der Gradient (Spannung per Zentimeter Länge der Entladungsbahn) bestimmt.

Zu diesem Gradienten gehört bei gegebenem Durchmesser und gegebener Ener- gieaufnabme nur ein bestimmter Queck- silberdampfdruck. Bekanntlich wird der Dampfdruck von der kältesten Stelle des Entladungsgefässes oder, falls die Queck- silbermenge derart beschränkt ist,

dass die Lampe mit ungesättigtem Dampf arbeitet, von der Menge des in der Lampe unterge- brachten Quecksilbers bedingt. Diese Grössen müssen denn auch derart gewählt werden,

dassj der geforderte Gradient erhalten wird. Die Wandstärke des Entladungsgefässes wird zweckmässig etwa
EMI0003.0001
mm gemacht, wo bei d der innere Durchmesser in Millimeter bedeutet.

Die obenerwähnten Formeln gelten nur für den Fall, dass; der innere Durchmesser grösser als 7 mm ist, und sind vor allem von Bedeutung für Lampen; mit einer Energie aufnahme grösser als 75 Watt. Auch haben sie keine Gültigkeit für Lampen, die- künst lich, z. B. mit fliessendem Wasser, gekühlt werden.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungs- beispiel einer Entladungslampe gemäss der Erfindung dar.

Das Entladungs:gefäss 1 besteht aus einem zylindrischen Quarzrohr mit einem innern Durchmesser von 15 mm und enthält zwei Glühelektroden 2 und 3, die nahe der Gefässenden angeordnet sind und aus wendel- förmigen Wolfraindrähten bestehen, die mit Erdalkalioxyd bedeckt sind.

Diese Glühelek- troden werden nicht von einem besonderen Heizstrom, sondern nur von der Entladung geheizt. Der ,gegenseitige Abstand der Elek troden 2 und 3 beträgt 4 cm. Das Ent- ladungsgef43 ist mit Argon gefüllt, das bei Zimmertemperatur einen Druck von zum Bei spiel 10 mm hat. Weiter befindet sich in nerhalb des Gefässes eine kleine Menge Quecksilber, die beim Betrieb völlig ver dampft, so dass, die Lampe mit ungesättigtem Dampf arbeitet.

Das Entladungsgefäss ist mittels der Stromzuführungsleiter 4 und 5 auf der Quetschstelle 6 der Glashülle 7 befestigt, die :die Form eines üblichen Glühlampenkol- bens aufweist. Der Raum zwischen dem Ent ladungsgefäss, 1 und der Hülle 7 ist mit Stickstoff gefüllt, der bei Zimmertemperatur einen Druck von etwa 50 cm hat. Die Hülle 7 ist mit einem :Schraubsockel 8 versehen.

Um die Zündung zu erleichtern, kann innerhalb des Entladungsgefässes 1 in der Nähe einer der Glühelektroden eine Hilfs elektrode angeordnet sein, die über einen Widerstand mit der andern Hauptelektrode verbunden ist. Eine Zünderleichterung wird auch erreicht, wenn man einen dünnen Me- talldraht, etwa in der Röhrenmitte, um die Röhre herumwickelt und mit dem Draht 5 verbindet.

Die Lampe ist bestimmt, um in Reihe mit :einer Drossels:pute an :ein Wechselstrom- netz von 220 V 50 Hertz angeschlossen zu werden. De Energieaufnahme der Lampe beträgt 2,5,0 W und :die Brennspannung (beim normalen Betrieb) ist 12.0 V.

Der innere Durchmesser des Entladungs:gef äss,es genügt der obenerwähnten Formel. Die Länge :der Entladungsbahn ist etwas kleiner als .der mit Hilfe der für diese Länge angegebenen Formel berechnete Wert.

Die Länge der Entladungsbahn ist nicht so kritisch, wie der innere Durchmesser, so dass für die Länge der Entladungsbahn grössere Abwei chungen zugestanden werden können.

Die Ausbeute an sichtbarem Lichte der beschriebenen Lampe betrug 50,8 inter- nationale Lumen per Watt. Wurde die Ent ladungsbahn 5 cm lang .gemacht, so betrug bei gleicher Energieaufnahme (250 W) und Brennspannung (120 V) die Lichtausbeute 49,4 internationale Lumen per -Watt.

Die Wandstärke des Entladungsgefässes wurde aus der Formel
EMI0003.0096
berechnet und betrug 1,3 mm. In dieser Wandstärke kann man jedoch verhältnismässig grosse Toleran zen zulassen.

Die Entladungslampe kann in einem Reflektor geeigneter Form angeordnet wer den. Die Lampe wird nicht künstlich ge kühlt; die entwickelte Wärme wird durch natürliche Kühlung abgeführt. Wird :die Lampe zum Aussenden von ultravioletten ;Strahlen benutzt, so muss die Hülle aus einem @diese Strahlen durchlassenden Mate rial hergestellt werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Hochdruokquecksilberdampfentladungs- lampe aus einem Material, dessen Erwei- chungspunkt höher als1000' C liegt, mit Glühelektroden in festem Aggregatzustand, mit einem innern Durchmesser von mehr als 7 mm und für natürliche Abkühlung, da durch gekennzeichnet,

daB der innere Durch messer in Millimeter gleich EMI0004.0003 ist oder höchstens 201'o von diesem Wert ab weicht, wobei B die Energieaufnahme der Lampe in Watt und Vb die Brennspannung in Volt bedeutet. UNTERANSPRüCHE 1.

HochdruckqueeksÜberdampfentladungs- lampe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Durch- messer der Lampe in Millimeter weni ger als 15 % vom genannten Wert ab weicht. 2.

Entladungslampe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Entladungsbahn in Zentimeter gleich EMI0004.0029 ist oder höchstens 25% von diesem Wert abweicht. .'3.

Entladungslampe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da13 die Wand stärke des Entladungsgefässes etwa EMI0004.0041 mm beträgt, wobei d den innern Durchmesser des Entladungsgefässes in Millimeter bedeutet.