CH381769A - Elektrische Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe - Google Patents

Description

  Elektrische     Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe       Im Hauptpatent ist eine elektrische     Edelgas-          Hochdruck-Entladungslampe    für Dauerbetrieb, bei  der der     Elektrodenabstand    mindestens das Doppelte  der lichten Weite des Entladungsgefässes beträgt  und die ein Entladungsgefäss aus einem trans  parenten, thermisch wenigstens wie Quarzglas be  lastbaren Material besteht.

   Diese Lampe weist zur  Erzielung einer wandstabilen Entladung unter Fort  fall jeglicher künstlicher Kühlung eine elektrische Lei  stungskonzentration zwischen 5 und 200     W/cm3    auf,  und der auf eine Lampe ohne     Totraum    reduzierte       Gasfülldruck    liegt zwischen 5 und 350     Torr.    Die       Edelgasfüllung    kann Zusätze u. a. von Metalldämpfen  enthalten.  



  Es ist zwar bekannt, in     Edelgas-Hochdruck-Ent-          ladungslampen    Metalldämpfe, z. B. Quecksilber, zu  sätzlich einzufüllen, doch handelt es sich dabei     meistum     die seit langem bekannten kugelförmigen     Hochdruck-          Entladungslampen,    bei denen der Abstand der Elek  troden nur einen Bruchteil des Kolbendurchmessers  beträgt. Diese Lampen enthalten eine     Edelgasfüllung     unter hohem Druck von mehreren Atmosphären und  brennen nicht wandstabilisiert.

   Daneben sind auch       Edelgas-Hochdruck-Entladungslampen    mit Quecksil  berzusatz bekannt, bei denen bei einem Innendurch  messer 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 meh  reren Atmosphären. Ausser den erwähnten Lampen  sind für die Belichtung lichtempfindlicher Papiere       langgestreckte        Hochdruck-Gasentladungslampen    ge  baut 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 Strom-    stärken betrieben, so dass die mittleren Stromdichten  unter 1     A/cm2    liegen. Entsprechend ihrem Verwen  dungszweck sind die Lampen so ausgelegt, dass eine  Strahlungsausbeute an langwelligem UV mit hoher  Konstanz erzielt wird.  



  Die Lampen nach der Erfindung enthalten im  Entladungsgefäss als Zusatz zur     Edelgasfüllung    Queck  silber in einer Menge von 0,01     mg/cm3    bis zu  0,7     mg/cm3,    wobei die Stromdichte mehr als 2     A/cm=     beträgt.  



  Im Gegensatz zu den bisher bekannten     Queck-          silber-Langbogenlampen    mit     Xenon    als Zündgas, die  maximal für Leistungsaufnahmen bis zu 3     kW    vor  gesehen sind und mit niedrigen Stromstärken betrie  ben werden, ist der Lampentyp nach der Erfindung  zweckmässig für stromstarke Lampen höherer Lei  stungsaufnahme bestimmt. Die obere Grenze der zu  zusetzenden Menge an Quecksilber von 0,7     mg/cm3     kann, bedingt durch die Ausführungsformen von  Lampen, herab bis zu Leistungsaufnahmen von 3     kW     betragen, da mit abnehmender Leistungsaufnahme  und kleinerem Rohrdurchmesser eine grössere Menge  an Quecksilber erforderlich ist, um zu optimaler  Lichtausbeute zu gelangen.  



  Wie im Hauptpatent schon ausführlich beschrie  ben wurde, zeigen diese Lampen trotz des relativ  niedrigen     Edelgasfülldruckes    von weniger als 350       Torr    ausgesprochenen Hochdruckcharakter. Gegen  über den davor bekannten Lampen mit u. a. hohen  Drucken, geringen Stromstärken, kleinen Entladungs  querschnitten, hohen Leistungskonzentrationen kön  nen mit den Lampen nach dem Hauptpatent nahezu  die gleichen Lichtausbeuten mit niedriger Leistungs  konzentration, niedrigem Druck und Wandstabilisie  rung erreicht werden, wenn man mit höheren Strom  stärken und grossen Bogendurchmessern arbeitet.

        Wird nun der     Edelgasfüllung    der Lampen nach  dem Hauptpatent das Quecksilber     zugesetzt,    so bleibt  der Hochdruckcharakter der Lampen erhalten, d. h.  die Temperatur von etwa 7000  K, wie sie für die  Lampen nach dem Hauptpatent angegeben wird,  ändert sich nicht. Der Gradient wird durch den  Quecksilberzusatz erhöht; die Lichtausbeute bleibt  nicht nur erhalten, sondern nimmt ebenfalls zu. Dabei  hat sich bei den Lampen nach der Erfindung als über  raschend 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 pro Kubik  zentimeter, die Lichtausbeute laufend zu. Im Gegen  satz dazu findet bei den Lampen gemäss der Erfin  dung im Anfang eine schnelle Zunahme der Licht  ausbeute statt, die aber schon bei kleinem Quecksil  berzusatz, also bei verhältnismässig niedrigem Be  triebsdruck in ein Gebiet nahezu konstanter, maxi  maler Ausbeute übergeht.  



  In der Abbildung ist für ein Ausführungsbeispiel  der Lampe nach der Erfindung die Abhängigkeit der  Lichtausbeute und des Gradienten von der zugesetz  ten Quecksilbermenge dargestellt. Die Lampe hat  einen Rohrdurchmesser von 30     mm;    sie enthält als  Edelgas eine     Xenonfüllung    mit einem Fülldruck von  100     Torr,    der einem reduzierten Fülldruck von etwa  70     Torr    entspricht.

   Bei konstant gehaltener Bogen  leistung von<B>170</B> W/ cm ergibt sich für eine Lampen  länge von 120 cm eine     Leistungsaufnahme    von unge  fähr 20     kW    und eine Leistungskonzentration von etwa  6     W/cm3.    Die Stromdichte beträgt etwa 6     A/cm=.    Die  Kurven lassen erkennen, dass mit zunehmendem    Quecksilbergehalt der Gradient anwächst. Im Bereich  des ansteigenden Spannungsgradienten wachsen zu  nächst gleichzeitig auch die Lichtstärke bzw. der  Lichtstrom schnell an.

   Bereits schon bei einer Füll  menge von 0,2 mg     Hg/cm3,    die etwa einem     Queck-          silberbetriebsdruck    von nur 200     Torr    entspricht, er  reicht die Lichtausbeute fast ihren Höchstwert. Bei  weiterer Erhöhung des Quecksilberzusatzes nimmt die  Lichtausbeute praktisch nicht mehr zu.  



  Es ergibt sich demnach eine     Xenon-Quecksilber-          Entladung    niedrigen Druckes und hoher Gastempe  ratur mit einer Lichtausbeute wie bei einer     Höchst-          druck-Quecksilberdampf-Entladungslampe.    Die Lam  pen lassen sich für beliebig hohe Leistungen herstel  len. 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 Erfindung mit  Quecksilberzusatz zur     Edelgasfüllung    bei gleicher Lei  stungsaufnahme noch weit höhere Lichtströme erzie  len.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Elektrische Edelgas-Hochdruck-Entladungslampe für Dauerbetrieb, bei der der Elektrodenabstand min destens das Doppelte der lichten Weite des Entla dungsgefässes beträgt, nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass als Zu satz zur Edelgasfüllung Quecksilber in einer Menge von 0,01 mg/cm3 bis zu 0,7 mg/cm3 im Entladungs gefäss enthalten ist, wobei die Stromdichte der Ent ladung mehr als 2 A/Cm= beträgt.