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Gasgefüllte elektrische Glühlampe, insbesondere für
Projektionszwecke
Die Erfindung betrifft gasgefüllte elektrische Glühlampen mit einer mindestens zur Hälfte aus Stickstoff bestehenden Gasfüllung und einem wendelförmigen Glühkörper aus mehreren, in räumlich gedrängter Form angeordneten Schenkeln, insbesondere für Projektionszwecke.
Hauptzweck der Erfindung ist die Verbesserung der oben genannten Speziallampen durch weitgehende Vermeidung von Gasentladungen in der Lampe mittels eines entsprechenden Wasserstoffzusatzes zur Gasfüllung der Lampe.
In der österr. Patentschrift Nr. 204637, welche sich hauptsächlich auf Lampen für allgemeine Beleuchtungszwecke bezieht, deren Gasfüllung stets Edelgas, in einer zumeist mindestens 70 Vol.-% betragenden Menge, enthält, wurde zu demselben Zweck ein Wasserstoffzusatz von etwa 0, 1 bis etwa 1, 5 Vol. -0/0 vorgeschlagen, bei einer vom Edelgas der Gasfüllung abhängigen Menge des Stickstoffgehaltes der Gasfüllung. Bei diesen Lampen ist nämlich zwecks Verbesserung der Lichtausbeute der Edelgasgehalt der Lampen soweit als möglich zu erhöhen.
Es ist aber Fachleuten wohl bekannt, dass es Speziallampen, insbesondere Projektionslampen gibt, bei denen die Gefahr des Abblitzens derart bedeutend ist, dass diese Lampen bisher nur mit einer aus reinem Stickstoff bestehenden Gasfüllung hergestellt werden konnten. Bogenentladungen zerstörende Wirkung, die also explosionsartig die Lampe zerstören, müssen nämlich bei solchen Lampen mit grosser Sicherheit vermieden werden, da diese Lampen zumeist in teuere optische Systeme eingebaut sind, welche bei einer explosionsartigen Zerstörung der Lampe schwer beschädigt werden könnten.
Diese erhöhte Gefahr des Abblitzens ist teilweise durch die hohe, bei der an der Nennspannung brennenden Lampe über 25000C liegenden, Betriebstemperatur des Glühkörpers bedingt, welche nebst der gedrängten Anordnung des Glühkörpers notwendig ist, um die erforderliche hohe Leuchtdichte zu erreichen. Diese gedrängte Anordnung des Glühkörpers führt aber zumeist zu recht hohen Gradienten, die ebenfalls eine erhöhte Gefahr des Abblitzens bedeuten.
In der Beschreibung der oben genannten Patentschrift ist bereits dargelegt, dass bei den Speziallampen, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, zwei Arten von Gradienten berücksichtigt werden müssen. Der erste dieser Gradienten besteht entlang den zumeist einfach wendelförmigen Wolframdrahtschenkeln, aus denen der Glühkörper der Lampe besteht. Der zahlenmässige Wert dieses ersten Gra-
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d berechnetwerden soll, bei der an der Nennspannung brennenden Lampe in Volt und L die Distanz dieser beiden Punkte voneinander in Millimeter bedeutet.
Bei den Lampen, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, besteht der Maximalwert des zweiten Gradienten G zwischen denjenigen zwei Punkten des Glühkörpers, welche sich an denjenigen nebeneinander liegenden Enden zweier nebeneinander liegender
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in Reihe zwischen den Stromzuführungsdrähten der Lampe schalten. Da in der Praxis die Glühkörper dieser Lampen zumeist aus solchen Schenkeln bestehen, die in derselben Ebene zueinander räumlich parallel liegen, d. h. mit parallelen Achsen ihrer Schraubenlinien angeordnet sind und aus Wendeln bestehen, die aus demselben Wolframdraht verfertigt, miteinander gleiche Drahtdurchmesser und ausserdem gleiche
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der Schenkelpaare, aus denen der Glühkörper besteht.
In diesem Falle ist also Vkr gleich dem Doppelwert von Vs der ersten Formel, und L bezeichnet die Entfernung zwischen den einander benachbarten äussersten Punkten der einander benachbarten obengenannten Schenkelenden.
Zu den obigen Ausführungen ist zu bemerken, dass bei denselben der in der Praxis meistverbreitete Aufbau der Projektionslampen berücksichtigt wurde, bei dem der Glühkörper aus einem einzigen Wolframdrahtstück besteht, das mehrere miteinander in Reihe geschaltete einfach wendelförmige Glühkörperschenkel bildet, welche in derselben Ebene liegen. Es sind aber auch Lampen bekannt, bei denen die einzelnen Schenkel des Glühkörpers nicht aus demselben Wolframdrahtstück bestehen und bzw. oder nicht in derselben Ebene liegen, aber in der Regel miteinander elektrisch ebenfalls in Reihe geschaltet, jedoch gegebenenfalls nicht einfach wendelförmig, sondern doppelwendelförmig sind.
Für solche Lampen, auf welche sich die Erfindung ebenfalls bezieht, gelten die obigen Ausführungen sinngemäss ebenfalls, da bei denselben der Gradient G ja auch entlang der einzelnen Schenkel des Glühkörpers und der Gradient G zwischen den einander benachbarten Glühkörperschenkeln vorhanden ist. Demnach bezeichnet in der vor- liegenden Beschreibung und in den Ansprüchen der Ausdruck "Schenkel" ein solches einfach oder doppelt gewendeltes Gebilde aus Wolframdraht, dessen geometrische Achse genau oder praktisch eine gerade Linie ist.
Die Experimente und Untersuchungen von Speziallampen, welche zu der vorliegenden Erfindung führten, haben erwiesen, dass bei diesen Lampen das Abblitzen durch die übermässige Höhe beider obengenannter Gradienten verursacht werden kann. Es scheint aber, dass dasselbe Mass der Bogenabbrandge-
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Wert des Gradienten G1 12, oder der zahlenmässige Wert des Gradienten G2 20, oder sowohl der zahlenmässige Wert des Gradienten G 12, wie der zahlenmässige Wert des Gradienten G 20 übersteigt, wobei alle diese Zahlen Volt/mm, bei der an ihrer Nennspannung brennenden Lampe, bedeuten.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass ein entsprechender Wasserstoffzusatz auch bei Lampen, deren Gasfüllung mindestens 50 Vol. -10 Stickstoff enthält, imstande ist, die Gefahr des Abblitzens bedeutend zu verringern, wodurch die im bereits erwähnten Patent beschriebenen Vorteile erreicht werden können. Bei den Speziallampen aber, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist es auch schon ein praktisch sehr wichtiger Vorteil, wenn durch den Wasserstoffzusatz der Prozentsatz derjenigen Lampen, die am Ende ihrer Lebensdauer durch Abblitzen bedeutend beschädigt werden, vermindert werden kann, - selbst wenn dies mit keiner namhaften Verlängerung der durchschnittlichen Lebensdauer und bzw. oder der Lichtausbeute der Lampen verbunden ist.
Hiezu ist aber bei den erfindungsgemässen Lampen zumeist ein höherer, zwischen etwa 0, 5 und 5 Vol. -10 liegender Wasserstoffzusatz erforderlich. Der genaue zahlenmässige Wert des jeweils erforderlichen Wasserstoffzusatzes wird am vorteilhaftesten durch einige Vorversuche bestimmt, da ja derselbe aus den in der Beschreibung des genannten Patentes erwähnten Gründen möglichst gering gehalten werden soll, wozu man gegebenenfalls auch einen über das Übliche erhöhten Gasdruck in der Lampe verwenden kann.
Es wurde ferner gefunden, dass der Wasserstoffzusatz es in einigen Fällen auch bei Speziallampen derjenigen Konstruktion, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, ermöglichen kann, bei einem Wasserstoffgehalt von mindestens 1 % einen bedeutenden Anteil der Stickstoffüllung durch Edelgas, vorzugsweise Argon, zu ersetzen, wodurch dann eine messbare Verlängerung der durchschnittlichen Lebens-
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Wenn aber die Lampe gemäss Fig. 1 mit einem gemäss Fig. 3 angeordneten Glühkörper versehen wurde, bei welchem also infolge der schrägen Anordnung der Schenkel die für den Gradienten G massgebende Entfernung "L1" auf 1, 9 mm erhöht und dadurch dieser zweite Gradient auf 30 verringert wurde, wobei aber der erste Gradient G beim früheren Wert von 7, 5 verblieb, konnte die Lampe mit einer Gasfüllung versehen werden, die aus 50 Vol.- Stickstoff, 48, 5 Vol.- Argon und 1, 5 Vol.-% Wasserstoff bestand. Durch diese Gasfüllung wird die Lichtausbeute der Lampe um etwa 4 - 5 Lumen/Watt erhöht, ohne Verkürzung der durchschnittlichen Lebensdauer der Lampe, und bei einer Glühkörpertemperatur von etwa 2750 C.
Im Falle anderer Lampentypen, welche eine besondere erhöhte Gefahr des Abblitzens zeigen, kann vorteilhaft ein höherer Wasserstoffzusatz, ohne Edelgaszusatz, verwendet werden. So z. B. können Projektionslampen der üblichen Type für 220 Volt Nennspannung und 750 Watt Verbrauch, deren Glühkörper
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5dass hiedurch die Lichtleistung wesentlich. vermindert würde.
Diese Lampentype weist eine sehr erhöhte Gefahr des Abblitzens deshalb auf, weil bei ihrem Glühkörper die Entfernung L zwischen ihren benachbarten Schenkeln nur 1, 92 mm beträgt, wodurch der obengenannte hohe Wert des Gradienten G verur- sacht wird, während der Gradient G1 den obigen niedrigen Wert bei einem Drahtdurchmesser von 0, 150 mm, einer Ganghöhe von 0, 280 mm und einen Aussendurchmesser der Schenkel von 1, 280 mm aufweist. Die wesentliche Verminderung der Gefahr des Abblitzens konnte bei obiger Lampe ohne Ver- änderung des obengenannten üblichen Glühkörperaufbaus, also nur durch Veränderung der Gasfüllung bzw. deren Zusammensetzung erreicht werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf obige Beispiele, noch auf Projektionslampen beschränkt, da erfindungsgemäss zahlreiche Speziallampentypen bedeutend verbessert werden können, z. B. solche, bei denen die einzelnen Glühkörperschenkel miteinander nicht in Reihe geschaltet sind, aber die ebenfalls einen hohen Gradienten G aufweisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Glühlampe mit einer mindestens zur Hälfte aus Stickstoff bestehenden Gasfüllung und einem wendelförmigen Glühkörper aus mehreren, in räumlich gedrängter Form miteinander räumlich mindestens nahezu parallel angeordneten, elektrisch vorzugsweise in Reihenschaltung miteinander liegenden Schenkeln aus einfach oder doppeltgewendeltem Wolframdraht, entlang welcher entweder der erste Gradient ("G") über 12 Volt/mm, oder der. zwischen den nebeneinander liegenden Schenkeln bestehende
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5 Vol.-% liegenden Menge enthält.