DE1809443A1 - Metalldampfbogenlampe - Google Patents
MetalldampfbogenlampeInfo
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-
- H—ELECTRICITY
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- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Description
4 DÜSSELDORF, XINDBMANNSTBASSK Sl
TBLKFOIf β7 29*β
DIPK-ING. H. MARSCH
Beschreibung zum Patentgesuch
der Uarian Associates^ 611 Hansen ü)ayt PaIo Altoy California/USA
betreffend t
"IKIe tall dampf bogenlampe"
Die Erfindung bezieht sich auf (liletalldampfbogenlampen
und insbesondere auf Kurzbogenmetalldampflampen hoher Intensität mit einem eingebauten Reflektor, der in einem vakuumdichten
keramischen Gehäuse angeordnet ist.
In der US-Patintanmeldung, Serien-Nr. 655,717, uiird
eine Kurzbogenlampe -hoher Intensität beschrieben, die ein neuartiges Gehäuse besitzt. Das Gehäuse umfaßt einen keramischen
Zylinder, der einerseits durch den Reflektor und andererseits durch ein optisches Fenster vakuumdicht verschlossen
ist. In diesem Gehäuse sind zwei Elektroden angeordnet und der Gehäuseinnenraum ist mit ioniaierbarem Gas
unter Druck gefüllt. Durch diese Konstruktion uiird eine Bogenlampe
hoher Intensität geschaffen, die einen zusammengesetzten stabilen Kolben und einen Reflektor besitzt. Da~
bei wird eine Glas-flfletall-Dichtung vermieden, und das verwendete
(flaterial ist so ausgewählt, daß keine Reaktion mit der inneren Atmosphäre auftritt. Die innere Gasatmosphäre kann
aus einem Inertgas, wie z.B. Xenon, Argon oder Krypton, oder
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aber auch einem Metalldampf, mie z.B. Quecksilber, Cäsium,
Rubidium, Natrium, Kalium oder Lithium bestehen»
Die Erfindung stellt, ©ine Verbesserung gegenüber der
oben beschriebenen Lampe dar, uienn bei dieser das ionisierbare Gas aus einem korrosiven Metalldampf, wie z.B. Cäsium, Rubidium,
Natrium und Kalium besteht. Dies© Elemente sind als Strahlungsquelle in der Nähe des infraroten Bereiches des Spektrums sehr
wirksam. Sie müssen jedoch über Raumtemperatur erhitzt werden» damit sie durch ein elektrisches Potential ionisiert werden
können und der Lichtbogen gezündet werden kann. Da aber die beschriebene Lampe keine Heizeinrichtuiigsn enthält, muß sin
Inertgas mit dem Metalldampf gemischt werden? welches als
Zündkatalysator dient· Dieser Zusatz verändert jedoch die Spektraiemiesion der Lampe; dadurch tuird ihre Verwendbarkeit
eingeschränkt und in einigen Fällen ihr Einsatz unmöglich· Weiterhin, erfordert ein hoher Energieumuiandlungstuirkungsgrad
entsprechend große Metalldampfdrucks^ die durch Erhitzen dae
Dampfes auf Temperaturen von ettue 1000 C erzeugt weidan· Da
die beschriebene Lampe eine eingebaute Strahlungsquelle und einen Reflektor besitzt, muß die gesamte Konstruktion aufge»
heizt werden, damit der nötige Druck zur Erzielung eines hohen Umwandlungswirkungsgrades erreicht wird, falls die
Lampe mit einem korrosiven Metalldampf gefüllt ist*
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Bogenlampe hoher Intensität gefüllt mit einem ionisierbaren gasförmigem
Medium aus Metalldämpfen ohne Zusatz fremder katalytischer
Dämpfe, welche einen hohen Emissionswirkungsgrad in der Nähe des infraroten Bereiches des elektromagnetischen
Spektrums aufweist? dabei soll sie zur Erzielung eines hohen Energieumiuandlungswirkungsgrades bei Temperaturen von etwa
1000° C betrieben werden und mit einem Gehäuse ausgestattet
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sein, welche« einen keramischen Zylinder umfaßt, der eineraeita durch einen Reflektor und andererseits durch ein optisches Fenster vakuumdicht verschlossen ist·
Eins Metalldampfbogenlampe dieser Bauart ist zur Lösung der Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse ein abgedichtetes Bogsnrohr angeordnet ist, das ein
ionisierbares Fluid - ausgewählt aus der Gruppe der aus Cäsium, Natrium, Kalium und Rubidium bestehenden Alkalimetalle - enthält und in das im Abstand voneinander endende, den Bogenspalt definierende Elektroden eingeführt sind,
und daß eine Heizeinrichtung für die Erhitzung des Fluids und damit zur Ermöglichung der Ionisierung desselben mittels
einer über dem Bogenspalt angelegten Spannung und damit zur Zündung der Lampe vorgesehen ist.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.
Fig» 1 ist die Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, und
Fig. 2 ist die Vorderansicht der in Fig· 1 gezeigten Konstruktion.
Die Zeichnung zeigt eine metalldampfbogenlampe mit
einem keramischen zylindrischen Teil 10, das vorzugsweise aus polykristalliner Tonerde hergestellt wird} das keramische
Teil 10 ist an ein ringförmiges Itietallbauteil 12 mit Flanschansatz 14 gelötet. Ring 12 und Flanschansatz 14, die vorzugsweise aus einem material mit dem gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die verwendete Keramik, etwa aus
dem handelsüblichen Kovar hergestellt sind, sind ein Teil
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des Lampengehäuses und bilden gleichzeitig einen äußeren Anschluß einer Lampenelektrode. Ein metallischer,Abstandsring
16 wird durch Lötung einerseits mit dem Fensterrahmen 18, der
aus Kovar gefertigt ist, und andererseits mit dem Ring 12 verbunden.
Ein optisches Fenster 20, in diesem Falle aus Glas, ist vakuumdicht in den Fensterrahmen eingesetzt. Ein konzentrischer
Ring 22 ist mit Hilfe eines Zwischenringes 23 durch Schutzgas-Schuieißung mit dem Abstandsring 16 verbunden.
Die andere Seite des keramischen Teils 10 wird an einem weiteren Kovar-Ring 24 durch Lötun^g befestigt· Der
Ring 24 besitzt einen Kupfer-Rohranschluß 26. Ein konzentrischer Ring 26 ist am Ring 24 befestigt und mit dem keramischen
Teil 10 verlötet. Ein Ring 29 wird mit dem Kovar-Ring 24 verlötet und die Ringe 28 und 29 werden an ihren
äußeren Enden durch Schutzgas-Schuieißung verbunden·
Ein parabolischer Reflektor 30 besitzt eine axiale öffnung und wird an einer Innenkante des Kovar-Ringes 24
festgelötet. Der Reflektor hat einem Metallboden mit einem sehr dünnen Gold-, Silber- oder Platinbelag. Die Geometrie
des Reflektors verursacht eine Strahlenstreuung, die auf nur 1 bis 2 begrenzt ist.
Die eine Seite eines Metallbauteiles aus Kovar in Form eines Rohres 32 ist an den Rand der Reflektoröffnung
angelötet« Die andere Seite des Kovar-Rohres 32 ist mit dem äußeren Rand einer Kappe 34 verschweißt. Innerhalb der Kappe
34 ist ein scheibenförmiger keramischer Einsatz 36 verlötet.
Der Einsatz besitzt eine Öffnung koaxial mit der Reflektoröffnung.
Eine Elektrode 38 iuird durch die Öffnung des Einsatzes
36 eingeführt und mittels eines Dichtringes 40 an ihm befestigt} damit ist das Lampengehäuse vervollständigt.
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Ein liliderstandsheizdraht 42 wird um einen Teil der
Elektrode 38 gewickelt. Ein End» des tüiderstandsheizdrahtea
wird an der Elektrode befestigt, das andere Ende am Kovar-Rohr 32. Auf diese U/eise dienen sowohl die Elektrode 38 als
auch das Kovar-Rohr 32, ebenso wie der Flansch 14, als von
außen zugänglicher Anschluß für die Lampenelektroden.
Die in das Lampengehäuse hineinragende Elektrode 38 ist in ein Bogenrohr eingeführt. Dieses Bogenrohr besteht
aus einer transparenten Saphir-Röhre 44, welche an beiden Seiten durch Kappen 46 dicht verschlossen ist· Die Kappen
werden vorzugsweise aus Niob gefertigt· Gegenüber der Elektrode 38 ist koaxial innerhalb des Bogenrohres die Elektrode
48 angeordnet, welche durch eine der beiden Kappen 46 eingeführt u/ird« Der Abstand zwischen dsn beiden Elektroden be»
stimmt die Bogenlänge, welche annähernd dem Durchmesser der Elektroden entsprechen soll. Durch ihren geometrischen Aufbau
fällt die Lampe unter die Kategorie der Kurzbogenlampen·
Das Bogenrohr wird mit Cäsium, Natrium, Kalium oder Rubidium gefüllt. Diese alkalischen metalle befinden sich bei
Raumtemperatur im flüssigen Zustand. Werden die Metalle erhitzt, so gehen sie in den dampfförmigen Zustand über} dabei
bildet sich ein typischer Druck von etwa 10 Atmosphären.
Das eine Ende der Elektrode 48, das sich außerhalb des Bogenrohres, aber innerhalb des Lampengehäuses befindet,
ist durch eine Lötverbindung an 3 bogenförmigen Stützen 50
befestigt· Diese Stützen 50 werden zweckmäßigerweise aus Kouar oder Molybdän hergestellt. Die freien Enden dieser
Stützen 50 sind am Ring 12 angelötet, wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen Elektrode 48 und Flansch 14 entsteht. Die
Bogenform der Stützen 50 gewährleistet einen Spannungsausgleich während des Betriebes der Lampe bei hohen Temperaturen.
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Nach dem Zusammenbau wird das Gehäuse mit Hilfe des KupferrohranschluQes 26 evakuiert. Letzterer wird dann dicht
verschlossen· Das Gehäuse kann wahlweise mit einem Inertgas gefüllt werden.
Die beschriebene Metalldampf bogenlampe* eignet sich
vorzüglich als intensive Infrarot-Strahlungsquelle im Spektralbereich
von 7500 bis 12000 A. Die Tatsache, daß das mit
metalldampf gefüllte Bogenrohr bei hohen Temperaturen, welche
wiederum hohe Dampfdrücke erzeugen, arbeiten kann, bietet
den erheblichen Vorteil einer Verstärkung der infraroten Strahlung unter Verzicht auf eine totale Lichtemission,
So wird bei einer verborgenen Quelle weniger sichtbare Strahlung erzeugt und mehr Energie in infrarote Strahlung
umgewandelt*
- Patentansprüche -
ORIGINAL INSPECTED
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Claims (8)
1. metalldampf-Bogenlampe mit einem Gehäuse, das
einen an beiden Enden mit Verschlußteilen vakuumdicht verschlossenen
keramischen zylindrischen Teil umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse ein abgedichtetes Bogenrohr
(44,46) angeordnet ist, das ein ionisierbares Fluid ausgewählt aus der Gruppe der aus Cäsium, Natrium, Kalium
und Rubidium bestehenden Alkalimetalle - enthält und in das im Abstand voneinander endende, den Bogenspalt definierende
Elektroden (38,48) eingeführt sind, und daß eine Heizeinrichtung (42) für die Erhitzung des Fluids und damit zur
Ermöglichung der Ionisierung desselben mittels einer über dem Bogenspalt angelegten Spannung und damit zur Zündung der
Lampe vorgesehen ist.
2· Ifletalldampf-Bogenlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung einen im Abstand um
einen Teil mindestens einer der Elektroden (38) angeordneten elektrischen Widerstand (42) umfaßt.
3. Ifletalldampf-Bogenlampe nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Widerstand (42) elektrisch und mechanisch mit der Elektrode (38) verbunden ist.
4. Ifletalldampf-Bogenlampe nach Anspruch 1:, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bogenrohr eine Saphirröhre (44) und mit einer Öffnung vers.ehene, an den Enden der Saphirröhre
abgedichtet befestigte Kappen (46) aus Niob umfaßt.
5. Wetalldampf-Bogenlampe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß eines der Verschlußteile ein für Infrarotstrahlung
durchlässiges optisches Fenster (20) umfaßt·
6. Rletalldampf-Bogenlampe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß eine der Elektroden (38) durch das Gehäuse ragt.
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-B-
7. lYletalldampf-Bogenlampe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der VerschluQteile
ein erstes lYletallbauteil (12) und das optische Fenster (20) umfaßt, daß das andere Verschlußteil ein
zweites Metallbauten (32) und einen mit einer Öffnung versehenen
dielektrischen Einsatz (36) umfaßt, durch dessen Öffnung sich die erste Elektrode (38) in das Bogenrohr (44)
erstreckt, daß die zweite Elektrode (48) elektrisch und
mechanisch innerhalb des Gehäuses mit dem ersten ffletallbauteil
(12) verbunden ist, und daß die Heizeinrichtung
(42) elektrisch mit dem'zu/eiten lYletallbauteil (32) gekoppelt
ist.
8. Metalldampf-Bogenlampe nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Metallbauten sin zu der ersten Elektrode (38) koaxiales Rohr (32) ist zur Ausbildung
eines zweipoligen Steckkontaktstiftes,
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