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Elektrische Hochdruckentladungslampe mit regelbarer Hilfsentladung
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Hochdruckentladungslampen, bei denen
im Entladungsraum ein hochschmelzender Leuchtkörper angeordnet ist, der durch den
Lichtbogen aufgeheizt wird und dessen Lichtstrahlung das Spektrum des Lichtbogens
auffüllen soll, das in der Regel nur w enigej Linien aufweist bzw. bevorzugt ausstrahlt
und daher eine für viele Anwendungsgebiete unbefriedigende, ja vielfach sogar unbrauchbare
Farbstrahlung liefert.
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Bei den bisher bekanntgewordenen Mischlichtentladungslampen mit zusätzlich
strahlenden, durch den Lichtbogen geheizten Leuchtkörpern, bei denen in dar Regel
nur verhältnismäßig niedrige, eine Atmosphäre nicht übersteigende Betriebsdrücke
auftreten, wird der Leuchtkörper entweder gleichzeitig als Glühelektrode benutzt
oder ein Leuchtkörper ohne Stromzuführung im Entladungsweg oder -seitlich davon
angeordnet und isoliert gehaltert.
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Eingehende Versuche haben gezeigt, daß die an sich günstige Anordnung
des Leuchtkörpers im Entladungsbogen oder in Nähe des Entladungsbogens beim Übergang
zu Betriebsdrücken, die eine Atmosphäre übersteigen, und zehn, ja sogar hundert
Atmosphären und darüber erreichen können, also beim Übergang zu Betriebsdrücken,
bei denen sich bekanntlich außerordentlich hohe Lichtausbeuten und Leuchtdichten
.ergeben, erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringt, weil auch bei peinlichst genauer
Herstellung der Lampe und sorgfältiger Innehaltung aller Abmessungen und Abstandsverhältnisse
nicht mit der erforderlichen Genauigkeit erreicht werden kann, daß im Betrieb der
Lampe der vom Lichtbogen erhitzte Leuchtkörper die gewünschte Temperatur annimmt.
Wegen
der bei den in Frage kommenden hohen Betriebsdrücken außerordentlich
hohen Temperatur des Lichtbogens wird beispielsweiss der Leuchtkörper schon dann,
wenn seid, Abstand vom Lichtbogen nur Bruchteile .eis Millimeters zu klein oder
zu groß ist, 1entweder übermäßig hoch erhitzt, so daß er frühzeitig verdampft oder
sogar stellenweise schmilzt, oder nicht genügend aufgeheizt, so daß er -eine schlechte
Lichtausbeute aufweist und nur eine geringe Leuchtdichte liefert.
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Dieser Nachteil wird bei der Hochdruckentladungslampe mit festen und
zju hoher Elektronenemission aktivierten Glühekktroden und :einem durch den eingeschnürten
Lichtbogen erhitzten, in diesem oder in seiner Nähe angeordneten, vorzugsweise aus
T.antalcarbid oder Wolfram bestehenden schwer schmelzenden Leuchtkörper, insbesondere
bei Quecksilberdampflampen mit mehr als io cbm Betriebsdampfdruck, erfindungsgemäß
dadurch vermieden, daß der Leuchtkörper mit einer Stromzuführung versehen und im
Betrieb der Lampe zusätzlich durch einen regelbaren oder einstellbaren Stromdur
chfluß oder durch eine regelbar -e oder ,einstellbare Hilfsentladung geheizt wird.
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Zu,r Regelung bzw. Einstellung des über den Leuchtkörper fließenden
Hilfsheizstromes wird zweckmäßig in die Stromzuführung des Legchtkörpers ein von
Hand zu betätigender oder gegebenenfalls auch selbständig arbeitender Regelwiderstand
eingeschaltet, so daß die Möglichkeit besteht, während des Betriebes der Lampe die
Leuchtkörpertemperatur innerhalb weiter Grenzen nach Belieben einzustellen, beispielsweise
derart, däß sich unter Berücksichtigung der erforderlichen Lebensdauier der Lampe
dis günstigste Lichtausbeute oder Leuchtdichte ergibt, oder so, da:,ß die vom Lichtbogen
und vom Leuchtkörper herrührende Mischlichtstrahlung das für den Verw-enidungs::lveck
günstigste Spektrum aufweist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die Stromzuführung
des Leuchtkörpers über einen regelbaren Widerstand mit einer der beiden Glühelektroden
verbunden wird. In diesem Falle tritt beim Betrieb der Lampe eine Hilfsheizentladumg
zwischen dem Leuchtkörper und der anderen Glühelektrode auf, deren Stromstärke bequern
mittels des vorgeschalteten Widerstandes so geregelt b.zw. eingestellt werden kann,
daß der durch den Lichtbogen unge rügend erhitzte Leuchtkörper infolge der zti,-sätzlichen
Heizung .durch die Hilfsentladung auf die gewünschte Betriebstemperatur kommt. Ein
derart geschalteter Leuchtkörper kann ferner genau so wie irgendeine der bekannten
Hilfselektroden ,zur Erleichterung der Zündung bzw. Wiedarzündung der Hochdruckentladungslampe
verwendetwerden.
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Auf der Zeichnung ist als Ausführungs-#ueispiel eine nach der Erfindung
ausgebil-W w, .#; Tete Quecksilherhochdruckentladungslampe '' x gestellt.
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'` '- In der Achse des aus Quarzglas .oder einem quarzähnlichen Glase
bestehenden dickwandigen Lampenkolbens i sind die beid.-n einen gegenseitigen Abstand
von etwa 6 mm aufweisenden Glühelektroden 2, 3 angeordnet, die von den Stromzuführungen
4, 5 getragen wenden, die mit den Sockelkontakten 6, 7 verbunden sind. Die mit Löchern
8 versehenen, als Behälter ausgebildeten Glühelektroden 2, 3 bestehen. aus Wolfram
und enthalten einen Vorrat aus stark e#lektronenemittkerenden Stoffen.
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In der zur besseren Aufheizung verspiegelten Kuppe ,des Lampengefäßes
i ist ferner ein Auffangschirm 9 untergebracht, durch dessen Ausnehmungen to die
im Betrieb' .der Lampe . nach oben strömenden, heißen Dämpfe seitlich abfließen
können, wobei sich die vom Dampfstrom mitgeführten, von den Elektroden abgestäubten
Teilchen auf dem Schirm 9 ablagern, so daß die in Höhe des Lichtbogens liegenden,
für die Lichtausstrahlung in Frage kommenden Wandungsteile des Lampenkolbens von
lichtabsorbierenden Beschlägen. frei bleiben. Die Lampenglocke i enthält des weiteren
@einie Zündgasgrundfüllung von niedrigem Druck sowie einen kleinen Bodenkörper i
i aus Quecksilber; der beim Einschalten der Lampe bereits vor dem Erreichen der
Betriebsgefäßteinperatur völlig verdampft und den gewünschten Betriebsdampfdruck
liefert.
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In der Mitte zwischen den beiden Glüh-
elektroden 2, 3, aber
etwa i mm von ihrer Verbindungsachse -entfernt, ist der als Wolframkugel oder Tantalcarbidkugel
ausgebildete Leuchtkörper 12 angeordnet, der von der Stromzuführung 13 getragen
wird, die zum Sockelkontakt 14 führt. Der nach außen vortretende, bei diesen Lampen
meist eine beträchtliche Länge aufweisende Einschmelzfuß des Lampenkolbens ist im
Innern des rohrförmigen keramischen Sockels 15 gegen mechanische Beschädigung geschützt
untergebracht.
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Beim Einschalten der Lampe werden die Stromanschlußkontakte 6 und
7 unter Vorschaltung eines strombegrenzenden, auf der Zeichnung nicht dargestellten
Widerstandes an Spannung gelegt, worauf sich zwischen den Elektroden 2; 3 eine Niederdruckgasentladung
einstellt,-die-den Lampenkölben mehr und mehr aufheizt;- wobei das Quecksilber verdampft
und der Füllungsdruck steigt, his schließlich -alles _Quecksilber in Dampf über=
geführt
und ein Quecksilberlichtbogen von etwa 3o Atmosphären Dampfdruck entstanden ist.
Dieser Lichtbogen heizt den Leuchtkörper 12 fast bis zu ,dessen Betriebstemperatur
auf. Wird nun der An.s.chlußkonta.kt i q. mit dem Ans:chlußkontakt 6 oder 7 -bei
Gleichstrombetrieb zweckmäßig rnit dem Anschlußkontakt der Anode - über einen regelbaren,
ebenfalls nicht dargestellten Hilfswiderstand miteinander verbunden, so bildet sich
eine Hilfsentladung zwischen dem Leuchtkörper 12 und der Glühelektrode 2 bzw.3,deren
Stromstärke mittels des Regelhilfswiderstandes bequem so eingestellt werden kann,
daß der Leuchtkörper 12 die gewünschte Betriebstemperatur erreicht.
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Für den Fall, daß die Betriebstemperatur des Leuchtkörpers am Verwendungsart
nicht geändert zu werden braucht, kann der an der fertigen Lampe im Probebetrieb
ermittelte Hilfswiderstand und die leitende Verbindung zwischen .dem Leuchtkörper
12 und der Glühelektrode 2 oder 3 im Innern des Sockels 15
untergebracht sein,
so. daß dann der Anschlußkontakt 1q. wegfällt.
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Die Lampenfüllung kann je nach dem gewünschten Strahlungsspektrum
aus Gasen, Dämpfen. oder Gas.dampfge arischen irgendwelcher Art ,besteben.
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Bei geeigneter Bemessung des Leuchtkörpers, der Lichtbogenstromstärke
sowie des Dampfdruckes kann ferner der Leuchtkörper statt seitlich vom Lichtbogen,
wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, auch ganz oder teilweise im Lichtbogen selbst
angeordnet sein.
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Gegebenenfalls wird man mehrere Leuchtkörper mit verschiedenen Strahlungseigenschaften
vorsehen und abwechselnd oder gleichzeitig durch Regelung ihrer Hilfsh eizströme
mehr oder weniger an, der Ge.samtlichtauisstrahlung beteiligen. Bei Verwendung einer
Gleichstromhilfsheizentladung, die .bei Speisung des Lichtbogens mit Wechselstrom
von einer besonderen Gleichstromhilfsquelle versorgt werden kann, ist der Leuchtkörper
als Anode zu schalten.