AT235965B

AT235965B - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: AT235965B
Application number: AT643363A
Authority: AT
Original assignee: Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh
Priority date: 1962-08-22
Filing date: 1963-08-09
Publication date: 1964-09-25

Description

Hochdruckentladungslampe
Die Erfindung bezieht sich auf Hochdruckentladungslampen mit festen Glühelektroden, deren Füllung eine Verbindung eines in der Hochdruckentladung anzuregenden Metalles enthält.

Von allen Hochdrucklampen weisen zur Zeit die Quecksilberdampfhochdrucklampen die grösste Ver- breitung auf. Das meist aus Quarzglas gefertigte Gefäss dieser Lampen enthält neben einem Zündgas eine geringe Quecksilbermenge, die im Betrieb der Lampe restlos verdampft ist. Der bei einem Dampfdruck von etwa 1 bis 25 Atm brennende Lichtbogen liefert neben einem verhältnismässig schwachen Kontinuum hauptsächlich ein Linienspektrum mit wenigen aber sehr kräftigen Linien, weshalb sich die Lichtfarbe die- ser Lampen sehr stark vom natürlichen Licht und auch von dem durch einen glühenden festen Körper aus- gesandten Licht unterscheidet und die Farbwiedergabe deshalb unbefriedigend ist.

Zur Verbesserung der
Farbwiedergabe dieser Lampe ist es bereits bekannt, dem Quecksilber andere Metalle wie Zink oder Kadmium zuzusetzen, deren Zweck die Erhöhung des Rotanteils des von der Entladung ausgesandten Lichtes ist. Diese Zusätze bewirken jedoch immer eine starke Verringerung der Lichtausbeute, durch die der bezüglich der Lichtfarbe erzielte Vorteil wieder aufgehoben wurde.

Bei Quecksilberdampflampen älterer Bauart mit flüssigen Quecksilberelektroden war auch schon ein Zusatz an Salzen, z. B. von Halogeniden bekannt, die dem Quecksilberbogen eine bestimmte Färbung verleihen sollten.

Der Ausgangspunkt der Erfindung ist der Vorschlag, in einer Quecksilberhochdruckdampfentladungs- lampe mit festen Elektroden ausser der Quecksilberfüllung noch einen Zusatz von Halogenverbindungen anderer Metalle, die gleichzeitig mit dem Quecksilber zum Leuchten angeregt werden, einzufüllen. Die nach diesem Vorschlag hergestellten Quecksilberdampflampen enthalten meist einen Zusatz an Natriumjodid, Kaliumjodid, Lithiumjodid oder Thalliumjodid und ergeben eine befriedigende Auffüllung der Rotlücke des Quecksilberbogens ohne die nachteilige Verringerung der Lichtausbeute der bekannten Quecksilberdampflampen mit Zink- oder Kadmiumzusatz zu zeigen.

Da jedoch keines der angeregten Metalle wesentlich mehr Linien abstrahlt als Quecksilber, besteht das sichtbare Spektrum nach wie vor nur aus einigen Linien und ist bezüglich Farbqualität von dem Tageslicht noch weit entfernt.

Eine hervorragende Farbwiedergabe ist mit einer Hochdruck-Entladungslampe zu erzielen, in der seltene Erden angeregt werden, da deren Spektren eine dichte Folge von Linien besitzen. Die seltenen Erden haben jedoch den Nachteil eines sehr niedrigen Dampfdruckes, so dass zur Erzielung einer hohen Lichtausbeute das Entladungsgefäss Temperaturen von über 10000 C annehmen muss. So hat beispielsweise das Lanthanjodid einen Siedepunkt von 14000 C.

Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde nun die überraschende Feststellung gemacht, dass Scandiumverbindungen eine Sonderstellung gegenüber allen bisher als Füllung herangezogenen Metallen bzw.

Metallverbindungen einnehmen.

Wird Scandium mit bestimmter Intensität zum Leuchten angeregt, dann sendet es im sichtbaren Bereich ein ebenso dichtes Lichtspektrum wie die seltenen Erden aus, aber ohne wesentliche Energieverluste im ultravioletten und infraroten Bereich. Ausserdem reicht der Dampfdruck einiger Scandiumverbindungen

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beispiel gemäss der Erfindung ist in Fig. 2 veranschaulicht. Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Das Entladungsgefäss 1 besteht aus Quarzglas und umschliesst das Volumen 27 cms. Der Innendurch- messerdes oben und unten kugelig abgeschlossenen rohrförmigen Kolbens beträgt 30 mm. Die Stiftelelek- troden 2 und 3 bestehen aus schwerschmelzbarem Metall, vorzugsweise aus Wolframdraht von 1, 2 mm Durchmesser und haben eine übliche Foliendurchführung 4 und 5. Die Elektroden können enganliegende in das Quarzgefäss 1 übergehende Quarzmanschetten 6 und 7 bekommen, um den erwähnten Jodkreislauf an den kühleren Stellen der Elektroden, wo unter Umständen Wolfram abgetragen wird, abzubremsen.
Eine über den normalen Thoriumzusatz hinausgehende Aktivierung der Elektroden ist zu vermeiden. Die
Edelgasfüllung zur Zünderleichterung beträgt 15 Torr Argon. Die im Betrieb völlig verdampfende Queck- silberfüllung von 304 mgr ergibt einen Dampfdruck von etwa 10 Atm.

Die Füllung von 30 mgr ScJs ver- dampft im Betrieb nicht völlig. Ein Zusatz von 3 mgr HgJ sorgt für besseres Lebensdauerverhalten.

Die elektrischen und lichttechnischen Daten der Lampe sind :
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<tb>
<tb> Elektrische <SEP> Leistung <SEP> 2430 <SEP> W
<tb> Stromstärke <SEP> 13, <SEP> 3 <SEP> A <SEP>
<tb> Spannung <SEP> 240 <SEP> V
<tb> Elektrodenabstand <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> cm
<tb> Wandbelastung <SEP> 40 <SEP> W/cm2
<tb> Lichtstrom <SEP> 254000 <SEP> Im
<tb> Lichtausbeute <SEP> 105 <SEP> Im/W
<tb>

Eine Erhöhung der Leistung lässt sich entsprechend Fig. 3 bei dieser Lampentype ohne weiteres durch
Vergrösserung des Lampenkolbens erzielen und/oder durch forcierte Kühlung. Auf einfache Weise ist die
Wandbelastung um 50% - 70go dadurch zu erhöhen, dass die Lampe in einen rohrförmigen, beiderseits offe- nen, senkrecht angeordneten Aussenkolben 8 gesetzt wird, welcher nach oben z.

B. um 40 cm verlängert wird und durch die Schornsteinwirkung einen kühlenden Luftstrom erzeugt. Beispielsweise lässt sich so in einem Quarzbrenner der Form wie in Fig. 3 von der Länge 9 cm und dem Durchmesser 5, 8 cm eine elektrische Leistung von 10 kW umsetzen.

Neben der Ausführungsform mit verhältnismässig kurzem Bogenabstand wurde noch eine andere Type mit grösserem Bogenabstand entwickelt, die mit verhältnismässig hoher Spannung von z. B. 400 bis 600 V betrieben wird. Für diese Lampen erwies sich eine Magnetfeldstabilisierung notwendig. Die spezielle Form besteht aus einem oder mehreren parallelgeschalteten Leitern, die das langgestreckte Entladungsgefäss wendelförmig umgeben und vom Lampenstrom durchflossen sind. Die Oberflächen der Leiter sind zur Vermeidung von Lichtverluste hochreflektierend und z. B. versilbert. Diese Art der Magnetfeldstabilisierung ist auch für andere Lampen wie z. B. Xenonhochdrucklampen verwertbar.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe mit festen Glühelektroden, einem aus hochschmelzendem, lichtdurchlässigem Material bestehenden Gefäss und einer Füllung, die eine Metallverbindung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass als anzuregender Bestandteil der Füllung eine Scandium-Verbindung ausgewählt ist.

Claims

2. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung neben der Scandium-Verbindung noch einen Zusatz an Puffergas oder Pufferdampf enthält, der im Betrieb einen Partialdruck von über 1 at annimmt.

3. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Puffergas ein schweres Edelgas enthält.

4. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Pufferdampf eine im Betrieb restlos verdampfende Quecksilbermenge sowie zur Zünderleichterung eine Edelgasfüllung von einigen bis zu einigen hundert Torr Kaltdruck enthält.

5. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 4 für elektrodenstabilisierten Betrieb, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss etwa eiförmige oder kugelige Gestalt besitzt und der <Desc/Clms Page number 4> Elektrodenabstand bei einer Betriebsspannung von der Grössenordnung 100 V mehrere Millimeter, bei einer Betriebsspannung bis zu einigen 100 V bis zu einigen Zentimetern beträgt.

6. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 4, für magnetfeldstabilisierten Betrieb, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss Röhrenform besitzt und von einem oder mehreren parallelgeschalteten elektrischen Leitern, die vom Strom durchflossen werden, wendelartig umgeben ist.

7. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 6,dadurchgekennzeichnet, dass die Scandium-Verbindung ein Halogenid ist.

8. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der anzuregende Bestandteil der Füllung aus Scandiumjodid besteht.

9. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung neben dem Scandiumhalogenid noch zusätzlich Halogen in freier Form oder als Quecksilberhalogenid enthält.

10. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Glühelektroden aus Wolfram bestehen und ausser einem eventuell Thoriumgehalt keine weitere Aktivierung enthalten oder tragen.

11. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden im Betrieb so hoch belastet sind, dass die Umgebung des Bogenansatzes geschmolzen ist.

12. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie sich zur Erhöhung der Leistungsaufnahme in einem rohrförmigen, beiderseits offenen, senkrecht angeordneten Aussenkolben befindet.

13. Elektrische Hochdruck-Entladungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die kühleren Enden der Elektroden von enganliegenden Quarzglasmanschetten, welche in das Quarzglas des Gefässes übergehen, umschlossen sind.