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Die Erfindung betrifft eine Quecksilberdampflampe von höherer Leistung als 2 kW mit
Metallhalogenid-Zusatz, bei der die Entladungsröhre in den Schutzkolben nicht vakuumdicht eingeschmolzen ist.
Hochleistung-Gasentladungslampen können zur Beleuchtung von Flächen mit grossen Ausmassen,
Kreuzungen von Hauptstrassen, Plätzen, Sportanlagen usw. von der Spitze eines Mastes herab verwendet werden.
Gleichzeitig mit der Entwicklung und Verbreitung von Hochleistungs-Lichtquellen, nämlich von
Langbogen-Xenonlampen und Halogenlampen, ist auch die Forderung nach guter Beleuchtung von grossen
Flächen von der Spitze eines Mastes herab aufgetaucht. Diese Forderung wird sowohl wirtschaftlich als auch ästhetisch begründet.
Diese lichttechnische Lösung konnte sich jedoch nicht in grösserem Masse verbreiten. Die Hauptursache dafür liegt in der verhältnismässig niedrigen Lichtausbeute der genannten Lampen (etwa 25 Im/W). Die Erfüllung der vorhin beschriebenen Forderung kann jedoch von einer Lampe erwartet werden, die eine wesentlich höhere
Lichtausbeute (80 Im/W) hat und gleichzeitig eine gute Farbwiedergabe ergibt. Diese letzte Bedingung bedeutet, dass im Spektrum der Lampe auch die Farben grösserer Wellenlänge (rot) mit entsprechender Intensität vorhanden sein müssen.
In der Lichttechnik waren Quecksilberdampflampen von mittlerer Leistung bekannt, welche die obigen
Bedingungen mehr oder weniger erfüllt haben. Wenn jedoch diese Lampen für die erwähnten Zwecke verwendet werden sollen, sind nicht nur die Schwierigkeiten hinsichtlich einer Steigerung der Leistung, sondern auch jene hinsichtlich der Sicherstellung einer besseren Farbwiedergabe zu überwinden.
Obwohl der Gegenstand der Erfindung eine Sonderausführung einer Metallhalogenid-Lampe ist, ist der
Metallhalogenid-Zusatz der Füllung der Entladungsröhre kein Merkmal der Erfindung.
Die Konstruktion und der Betrieb von Metallhalogenid-Lampen sollen an dieser Stelle nicht erörtert werden, es sei hier nur auf brit. Patentschriften Nr. l, 128, 504 und Nr. 1, 138, 913 verwiesen, denen technische Einzelheiten zu entnehmen sind.
Im Laufe von Versuchen, die zur Erfindung geführt haben, wurde angestrebt, bei der beschriebenen Anwendung den sehr abweichenden Forderungen, die durch Lampentechnik, wirtschaftliche Gesichtspunkt usw. entstehen, mit möglichst einfacher Konstruktion gerecht zu werden.
Hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Abmessungen der zur Lampe projektierten Armatur ist es ausschlaggebend, dass die Abmessungen der Lampe klein sind. Eine Armatur mit einen Abmessungen ermöglichst die Anwendung eines billigen Tragmastes. Wenn die Entladungsröhre in den Aussenkolben, welcher der Wärmeisolierung dient, gelötet wird, wie das üblich ist, werden die Abmessungen der Lampe sehr gross. Es hat sich aber gezeigt, dass es ausreicht, statt einer vakuumdichten Einschmelzung der Entladungsröhre in den Aussenkolben beide mit einem Zwischenglied zu koppeln. Bei den Wärmeverhältnissen, die bei dieser Konstruktion auftreten, ist die Erzielung des Betriebsdruckes des HG-Dampfes und der Metallhalogenide gesichert.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass bei einer Quecksilberdampflampe der eingangs erwähnten Art die Kathode in die Entladungsröhre mit Hilfe von übergangsglas oder-gläsern und mit Wolfram- oder Molybdän-Stromeinführungen vakuumdicht eingeschmolzen ist, dass durch eine Molybdänfolie mit einer Anschmelzung des Entladungsröhrenmaterials für die Halogenide ein Verschluss gebildet ist und dass dieser Molybdänfolien-Verschluss zwischen der Kathode und der übergangsglas-Lötstelle liegt.
Im Zusammenhang mit dem Verzicht auf eine vakkumdichte Einschmelzung der Entladungsröhre in den Schutzkolben gelingt es durch die erfindungsgemässe Ausbildung, die Abmessungen einer Quecksilberdampflampe hoher vorgegebener Leistung zu verringern und dennoch eine dauerhafte dichte und bruchsichere Durchführung und Halterung der Lampenelektrode zu erzielen.
Eine aus Molybdän oder einer Molybdänlegierung bestehende mechanische und elektrische Verbindung von aus Wolfram bzw. thoriertem Wolfram bestehenden Elektrodenteilen für Entladungslampen ist aus der österr. Patentschrift Nr. 272458 bekannt. Dabei ist jedoch die Durchführung durch die Glaswand durch einen Stab aus reinem Wolfram gebildet und das Molybdän liegt nicht in Form einer eingeschmolzenen Folie vor, sondern dient innerhalb der Entladungsröhre als Lot zwischen dem Stab aus reinem Wolfram und der Kathode aus thoriertem Wolfram, welch letzteres Material zum Einschmelzen in hochschmelzendes Glas wenig geeignet ist.
Aus der Schweizer Patentschrift Nr. 397081 sind Elektrodendurchführungen für Hochdruckentladungslampen, insbesondere für Edelgas-Hochdruckentladungslampen, bekannt, wobei entweder ein Lampenfuss mit Folieneinquetschung einer Molybdänfolie oder ein Lampenfuss mit Einschmelzung einer aus Wolfram bestehenden Stromzuführung mit Hilfe von übergangsgläsern zur Anwendung gelangt. Dabei ist für eine lange stabförmige Elektrodenhalterung im Innern der Entladungsröhre eine seitliche Abstützung vorhanden. Der eigentliche Entladungsraum und der Raum um die Stromleiter-Durchführung sind bei der bekannten Entladungslampe vakuummässig miteinander verbunden.
Für eine Quecksilberdampf mit Metallhalogenid-Zusatz enthaltende Entladungslampe ist eine solche Konstruktion nicht geeignet, da hiebei aus dem Entladungsraum Quecksilber und die Metallhalogenide in den die Stromleiter-Durchführung umgebenden Raum eindringen und dort kondensieren könnte, da dieser letztere Raum eine niedrigere Temperatur als der Entladungsraum aufweist.
Bei der erfindungsgemässen Quecksilberdampflampe mit Metallhalogenid-Zusatz sind für jede
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Stromeinführung zwei in der angegebenen Reihenfolge hintereinander liegende vakuumdichte Durchführungen notwendig. Die Molybdänfolie mit einer Anschmelzung des Entladungsröhrenmaterials (Folieneinquetschung) bildet einen Verschluss für die Halogenide und verhindert, dass die Gase in Richtung zum Übergangshohlraum bei der Einschmelzung durchdringen. Dagegen schützt die Übergangshohlraumeinschmelzung die Molybdänfolie gegen den Zutritt von atmosphärischem Sauerstoff. Die beiden erfindungsgemässen Massnahmen ermöglichen die Herstellung einer Quecksilberdampflampe mit Metallhalogenid-Zusatz, durch deren Endabschlüsse die Baulänge nicht wesentlich vergrössert wird und die keinen vakuumdicht angeschmolzenen Aussenkolben erfordert.
Die Entladungsröhre der erfindungsgemässen Quecksilberdampflampe kann mittels wenigstens einer drehkörperförmigen Spreizstange, vorteilhaft aus Metall, und/oder wenigstens eines Sockels im Aussenkolben befestigt sein, die miteinander einen Luftverschluss bilden und an das Ende oder an die Enden des Innen- und Aussenkolbens ebenso angeschlossen sind.
Die Zahl der Übergangsgläser für die Einschmelzung eines zur Molybdänfolie führenden Zuleitungsdrahtes aus Wolfram kann je nach den technologischen Erfordernissen eines oder mehr betragen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen detailliert beschrieben, die eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Quecksolberdampflampe darstellt. Fig. l zeigt die erfindungsgemässe Quecksilberdampflampe, teilweise im Längsschnitt, und Fig. 2 stellt ein Ende der Entladungsröhre der erfindungsgemässen Quecksilberdampflampe dar.
Die rohrförmige, aus Quarzglas bestehende Entladungsröhre-l-der in Fig. l dargestellten Lampe trägt an beiden Enden aus Wolfram- oder Thorium-Wolframdraht-Spiralen gefertigte Kathoden oder aus dem erwähnten Werkstoff gefertigte Vollkathoden-2-und enthält unter anderem das zur Zündung der Lampe benötigte Edelgas oder eine Mischung von Edelgasen unter einem Druck von 20 Torr. Weiters enthält die Entladungsröhre-l-Quecksilber und bekannte Metalljodid-Zusätze (z. B. TI, NaJ, Ins3), wodurch die elektrischen Parameter, gute Lichtausbeute und gute Farbwiedergabe des ausgestrahlten Lichtes gesichert werden konnten.
Die Lampe ist mit einem Aussenkolben --3-- aus Quarz oder Hartglas versehen, welcher die Aufgabe
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Aussenkolben --3-- befestigt und die Enden des Aussenkolbens--3--werden mittels der gekoppelten
Sockel--5--verschlossen. Die Spreizstangen-4--und die Sockel--5--bilden einen Luftverschluss, wodurch die Luftströmung zwischen dem Innenraum des Aussenkolbens--3--und der Aussenluft weitgehend vermindert ist.
Bei den bekannten Lampen kleiner Leistung, bei denen die Entladungsröhre in den Aussenkolben eingeschmolzen wird und der Betrieb der Entladungsröhre in Schutzgas oder in Vakuum erfolgt, werden Zuleitungen aus Molybdänfolie verwendet. Diese Technologie kann jedoch bei den erfindungsgemässen Lampen nicht angewendet werden, da die Molybdänfolie im Einsatz in Luft wegen der hohen Temperatur oxydiert und die Lampe in kurzer Zeit zugrunde geht.
Um das zu vermeiden, kann eine Konstruktion angewendet werden, bei welcher die Stromzuführung mit Hilfe von Wolframdraht und Übergangsgläsern gelöst wird. Diese Lösung führt jedoch zu neuen Schwierigkeiten.
Die Einschmelzstellen der Übergangsgläser müssen nämlich mit Rücksicht auf den Erweichungspunkt der Übergangsgläser und auf die Empfindlichkeit der Einschmelzstellen gegenüber Wärmestössen von der Kathode und vom Ende des Kolbens in ausreichendem Abstand vorgesehen werden. In diesem Fall ist der Raum hinter der Kathode gross und die Temperatur dieses Raumes ist niedrig, infolgedessen ist der Dampfdruck der Metallhalogenide niedrig und die Leichtausbeute der Lampe ist klein.
Bei der erfindungsgemässen Lampe wurden diese Schwierigkeiten durch Einschmelzen der Kathode nach Fig. 2 überwunden. Die vakuumdichte Einschmelzung der Kathode-2-in die Entladungsröhre-l-wird durch Einschmelzung der Stromeinführung--7--aus Wolfram mit dem Übergangsgläsern --8 und 9-erreicht, während durch Anschmelzen der Enden der aus Quarz bestehenden Entladungsröhre--l--auf die Molybdänfolie-6-ein Verschluss für die Halogenide gebildet wird. Auf diese Weise gefertigte Lampen sind für den Einsatz mit Luft (ohne Schutzgas) geeignet, der Dampfdruck der Metallhalogenide kann auf den gewünschten Wert eingestellt werden und ein hinreichender Lichtstrom der Lampe kann gesichert werden.
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The invention relates to a mercury vapor lamp of higher power than 2 kW with
Metal halide additive in which the discharge tube is not fused vacuum-tight in the protective bulb.
High-power gas discharge lamps can be used to illuminate large areas,
Crossings of main roads, squares, sports facilities, etc. can be used from the top of a mast down.
Simultaneously with the development and dissemination of high-power light sources, namely of
Long-arc xenon lamps, and halogen lamps, is also the requirement for good lighting from large ones
Surfaces emerged from the top of a mast. This requirement is justified both economically and aesthetically.
However, this technical lighting solution could not be widely used. The main reason for this is the relatively low luminous efficacy of the lamps mentioned (around 25 Im / W). However, the requirement described above can be expected from a lamp that has a significantly higher level
Luminous efficacy (80 Im / W) and at the same time results in good color rendering. This last condition means that the colors of a longer wavelength (red) with a corresponding intensity must also be present in the spectrum of the lamp.
In the lighting technology, mercury vapor lamps of medium power were known, which the above
Have more or less fulfilled the conditions. However, if these lamps are to be used for the above-mentioned purposes, not only the difficulties in increasing the performance but also those in ensuring better color rendering must be overcome.
Although the subject of the invention is a special version of a metal halide lamp, the
Metal halide addition to the discharge tube filling is not a feature of the invention.
The construction and operation of metal halide lamps are not to be discussed at this point; reference is only made here to British Patents Nos. 1, 128, 504 and No. 1, 138, 913, from which technical details can be found.
In the course of tests that led to the invention, efforts were made to meet the very different requirements arising from lamp technology, economic aspects, etc. with the simplest possible construction in the described application.
With regard to the efficiency and the dimensions of the fitting designed for the lamp, it is crucial that the dimensions of the lamp are small. A fitting with one dimension enables the use of a cheap support mast. If the discharge tube is soldered into the outer bulb, which is used for thermal insulation, as is customary, the dimensions of the lamp become very large. However, it has been shown that it is sufficient, instead of a vacuum-tight fusion of the discharge tube in the outer bulb, to couple both with an intermediate member. With the heat conditions that occur with this construction, the achievement of the operating pressure of the HG steam and the metal halides is ensured.
The invention consists essentially in the fact that in a mercury vapor lamp of the type mentioned at the beginning, the cathode is fused in a vacuum-tight manner in the discharge tube with the aid of transition glass or glasses and with tungsten or molybdenum current leads, that by a molybdenum foil with a melting of the discharge tube material for the Halide a closure is formed and that this molybdenum foil closure is between the cathode and the transition glass soldering point.
In connection with the omission of a vacuum-tight fusing of the discharge tube in the protective bulb, the inventive design makes it possible to reduce the dimensions of a mercury vapor lamp with a high predetermined output and still achieve a permanent, tight and break-proof passage and mounting of the lamp electrode.
A mechanical and electrical connection, consisting of molybdenum or a molybdenum alloy, of electrode parts consisting of tungsten or thoriated tungsten for discharge lamps is known from Austrian patent specification No. 272458. However, the passage through the glass wall is formed by a rod made of pure tungsten and the molybdenum is not in the form of a melted-in foil, but serves as a solder within the discharge tube between the rod made of pure tungsten and the cathode made of thoriated tungsten, the latter material is not very suitable for melting in high-melting glass.
From the Swiss patent specification No. 397081 electrode bushings for high pressure discharge lamps, in particular for noble gas high pressure discharge lamps, are known, either a lamp base with a molybdenum foil being squeezed in or a lamp base with a tungsten power supply being melted with the help of transition glasses. A side support is provided for a long rod-shaped electrode holder inside the discharge tube. The actual discharge space and the space around the conductor bushing are connected to one another in terms of vacuum in the known discharge lamp.
Such a construction is not suitable for a discharge lamp containing mercury vapor with the addition of metal halides, since mercury and the metal halides could penetrate from the discharge space into the space surrounding the conductor bushing and condense there, since this latter space has a lower temperature than the discharge space .
In the case of the mercury vapor lamp with addition of metal halide according to the invention, for each
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Power supply two vacuum-tight bushings, one behind the other in the specified order, are necessary. The molybdenum foil with a fusion of the discharge tube material (foil crimping) forms a seal for the halides and prevents the gases from penetrating in the direction of the transition cavity during the fusion. In contrast, the transition cavity seal protects the molybdenum foil against the ingress of atmospheric oxygen. The two measures according to the invention enable the production of a mercury vapor lamp with a metal halide addition, the end connections of which do not significantly increase the overall length and which does not require an outer bulb that is fused on in a vacuum-tight manner.
The discharge tube of the mercury vapor lamp according to the invention can be fixed in the outer bulb by means of at least one rotating body-shaped spreader rod, advantageously made of metal, and / or at least one base, which together form an air seal and are also connected to the end or ends of the inner and outer bulb.
The number of transition glasses for fusing a lead wire made of tungsten leading to the molybdenum foil can be one or more, depending on the technological requirements.
The invention is described in detail with reference to the drawings, which represent an exemplary embodiment of the mercury vapor lamp according to the invention. 1 shows the mercury vapor lamp according to the invention, partially in longitudinal section, and FIG. 2 shows one end of the discharge tube of the mercury vapor lamp according to the invention.
The tubular discharge tube made of quartz glass-1-of the lamp shown in Fig. 1 has cathodes made of tungsten or thorium-tungsten wire spirals or full cathodes made of the mentioned material at both ends and contains, among other things, that for igniting the Lamp required noble gas or a mixture of noble gases under a pressure of 20 torr. The discharge tube also contains 1 mercury and known metal iodide additives (e.g. TI, NaJ, Ins3), whereby the electrical parameters, good light yield and good color rendering of the emitted light could be ensured.
The lamp is provided with an outer bulb --3-- made of quartz or hard glass, which does the job
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Outer piston --3-- attached and the ends of the outer piston - 3 - are coupled by means of the
Base - 5 - locked. The spreader rods - 4 - and the base - 5 - form an air seal, whereby the air flow between the interior of the outer piston - 3 - and the outside air is largely reduced.
In the known low-power lamps, in which the discharge tube is melted into the outer bulb and the discharge tube is operated in protective gas or in a vacuum, supply lines made of molybdenum foil are used. However, this technology cannot be used with the lamps according to the invention, since the molybdenum foil oxidizes when used in air because of the high temperature and the lamp perishes in a short time.
To avoid this, a construction can be used in which the power supply is released with the aid of tungsten wire and transition glasses. However, this solution creates new difficulties.
The melting points of the transition glasses must namely be provided at a sufficient distance with regard to the softening point of the transition glasses and the sensitivity of the melting points to heat shocks from the cathode and from the end of the bulb. In this case, the space behind the cathode is large and the temperature of this space is low, as a result, the vapor pressure of the metal halides is low and the lamp yield is low.
In the lamp according to the invention, these difficulties were overcome by melting down the cathode according to FIG. The vacuum-tight fusing of the cathode-2-in the discharge tube-1-is achieved by fusing the current inlet -7- made of tungsten with the transition glasses -8 and 9-, while by melting the ends of the quartz discharge tube -l - on the molybdenum foil-6-a closure for the halides is formed. Lamps manufactured in this way are suitable for use with air (without protective gas), the vapor pressure of the metal halides can be set to the desired value and a sufficient luminous flux of the lamp can be ensured.