CH185268A - Künstlich gekühlte Quecksilberdampfentladungsröhre. - Google Patents

Description

  Künstlich gekühlte     Quecksilberdampfentladungsröhre.       Obwohl mit     Quecksilberdampfentladungs-          röhren    grosse Lichtmengen erzeugt werden  können, ist die Oberflächenhelligkeit der bis  her bekannten Röhren noch gering.

   Die Ober  flächenhelligkeit der in der letzten Zeit zur  Beleuchtung von Strassen, Plätzen     etc.    ver  wendeten     Hochdruckquecksilberlampen    be  trägt zum Beispiel etwa 100     Int.        X/cm2.          1lTan    hat auch schon     Quecksilberdampflampen     besonderer Bauart mit äusserst geringem       Elektrodenabstand    (ca. 1 mm) vorgeschlagen,  mit denen eine Oberflächenhelligkeit von  18 bis 36     Int.        K/mml    erreicht werden soll.

    Dieser Wert stimmt ungefähr mit demjenigen  von stark erhitztem Wolfram überein, ist  jedoch um ein Vielfaches kleiner, als die     Ober-          flächenbelligkeit    von Kohlenbogenlampen.  



  Die Erfindung hat zum Zweck, die Ober  flächenhelligkeit von Entladungsröhren mit  Quecksilberdampf zu erhöhen, so dass diese  Röhren mit Erfolg zu Projektionszwecken,  in Scheinwerfern und überall dort, wo grosse  Oberflächenhelligkeiten erwünscht sind, ver  wendet werden können.    Die     Quecksilberdampfentladungsröhre    ge  mäss der Erfindung ist mit einer Gasfüllung  versehen, weist einen innern Durchmesser  von weniger als 3,5 mm und einen so hohen  Dampfdruck auf, dass der Spannungsabfall in  der Entladungsstrecke grösser als 150     Volt/cm     ist; die Entladungsröhre wird ausserdem  künstlich gekühlt.

   In diesen Röhren ent  sprechen Spannungsabfälle, die grösser als  150 Volt/cm sind, Quecksilberdampfdrücken  von mehr als etwa 20     Atm.    Diese hohen  Dampfdrücke sind praktisch zu verwirklichen,  wenn der innere Röhrendurchmesser kleiner  als 3,5 mm ist, wobei Röhren mit normaler  Wandstärke angewendet werden können: Es  hat sich sogar als vorteilhaft erwiesen, diese  Wandstärke nicht zu hoch zu wählen und  kleiner als 3,5 mm zu halten, wodurch die  Wärmeableitung erleichtert wird. Die vor  handene Gasfüllung erleichtert die Zündung.  Mangels Gasfüllung wäre die Zündung mit  grossen Schwierigkeiten verbunden, weil bei  dem genannten kleinen Innendurchmesser  die Zündung mittels Kippen der Röhre und      dadurch, dass die Elektroden miteinander in  Kontakt gebracht werden, praktisch nicht  gut durchführbar ist.  



  In vielen Fällen -wird man mit dem  Spannungsunterschied vorzugsweise beträcht  lich über 150 Volt/cm gehen, weil die Ober  flächenhelligkeit bei höheren Spannungsunter  schieden noch stark vergrössert werden kann.  So kann man die Belastung derart wählen,  dass der Spannungsabfall per cm Entladungs  strecke grösser als 200 oder 250 Volt ist.  Er kann sogar grösser als 300 Volt/cm ge  macht werden. Besonders gute Resultate  wurden zum Beispiel mit einem Spannungs  abfall von zirka 400     Volt/cm    erreicht, was  annähernd einem Quecksilberdampfdruck in  der Röhre (der auch ein wenig von dem  innern Röhrendurchmesser -und der Strom  stärke abhängig ist) von 100     Atm.    entspricht.  



  Es wurde gefunden, dass bei den sehr  hohen Drücken in der erfindungsgemässen  Röhre die spezifische Ausbeute, das heisst  das Verhältnis des erzeugten Lichtes zur  verbrauchten Energie, eine Besonderheit zeigt.  Es zeigt sich nämlich, dass die Kurve, welche  die spezifische Lichtausbeute in Abhängig  keit des Quecksilberdampfdruckes darstellt,  einen mehr oder weniger scharf ausgeprägten  Höchstwert erreicht. In     Fig.    1 ist für ein  Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen  Röhre der angenäherte Verlauf der spezifi  schen Ausbeute R an sichtbarem Licht in  internationalen Kerzen per Watt in Abhän  gigkeit vom Spannungsunterschied per cm  Entladungsstrecke bei konstanter Stromstärke  aufgetragen.  



  Durch Erhöhung des Spannungsunter  schiedes per cm Entladungsstrecke bei kon  stanter Stromstärke wird die Oberflächen  helligkeit der eingeschnürten Entladung ge  steigert. Oberflächenhelligkeiten von 17000       Int.        K/cml    und mehr können leicht erreicht  werden. Infolge ihrer grossen Oberflächen  helligkeit kann die Entladungsröhre mit  grossem Vorteil in Projektionsapparaten und  Scheinwerfern verwendet werden. Die Ent  ladungsröhre kann auch mit Vorteil in Be-         leuchtungsapparaten    für Filmaufnahmen ver  wendet werden.  



  Ausser Quecksilber kann die Entladungs  röhre auch noch ein oder mehrere andere       verdampfbare    Metalle, zum Beispiel Cadmium  oder Zink enthalten, die in Form von Amal  gamen in die Röhre eingebracht werden  können.  



  Bei der Wahl des Kühlmittels ist darauf  zu achten, dass die auszusendenden     Strablen     möglichst wenig von diesem Kühlmittel ab  sorbiert werden. In den meisten Fällen ist  es möglich, Wasser als Kühlmittel zu ver  wenden. Wird die Entladungsröhre unter  Umständen angewendet, die es als möglich  erscheinen lassen, dass das Wasser einfriert,  so ist es empfehlenswert, dem Kühlwasser  einen Stoff, zum Beispiel Glyzerin, zur Her  absetzung des Gefrierpunktes zuzufügen.  



  Die Entladungsröhre wird zweckmässig  aus Glas mit hohem     Erweichungspunkt,    zum  Beispiel Quarzglas oder Hartglas, hergestellt.  Die     Stromzuführungsdrähte    der Elektroden,  die als feste Glühelektroden ausgebildet sein  können, sind zweckmässig in die Wand ein  geschmolzen, weil ehre Einführung mittelst  eingeschliffener Teile und Abdichtungsmittel,  wie Lack, bei den sehr hohen, in den Röh  ren auftretenden Drücken und Temperaturen       zür    grossen Schwierigkeiten Anlass gibt.

   Für  die     Stromzuführungsdrähte    können     vorteil-          hafterweise        Wolfrarndräbte        benutzt    werden,  die mit grossem Erfolge in praktisch     alkali-          freies    Glas mit einem Ausdehnungskoeffizi  enten zwischen 10 und 40 X     10-7    einge  schmolzen werden können, welches, wenn  der Ausdehnungskoeffizient genügend klein  gewählt wird, an Quarz     angeschmolzen    wer  den kann.  



  Vorzugsweise befestigt man das Röhrchen,  durch das die Entladungsröhre entlüftet wird,  an eines der Enden der     Entladungsröbre,    so  dass sich nach dem Abschmelzen der Ent  ladungsröhre die sogenannte     Abschmelzstelle     nicht in dem Teil der Entladungsröhre be  findet, der die Entladung umgibt. Es hat  sich gezeigt, dass hierdurch die Entladung  ruhiger wird. Ausserdem kann man dann      einen Reflektor bequem in geringer Entfer  nung von der Röhre anbringen.  



       Fig.    2 stellt beispielsweise eine Entla  dungsröhre gemäss der Erfindung dar.  



  Die Entladungsröhre 1 besteht aus einem  kleinen Quarzzylinder mit einem innern  Durchmesser von 2 mm und einer Wand  stärke von 2 mm. An beiden Enden sind       Wolframstromzuführungsdrähte    eingeführt.  Diese     Wolframdrähte    sind in einem Glas  folgender Zusammensetzung eingeschmolzen:

         88,3        %        Si0Q,        8,4        %        B2Os,        2,9        %        A1s0s,          0,4        %        Ca0.        Dieses        Glas        ist        an        Quarz        ange-          schmolzen.    In der Entladungsröhre befindet  sich Neon, dein eine geringe Menge,

   zum       Beispiel        0,2        %,        Argon        zugefügt        sein        kann,     unter einem Druck (bei Zimmertemperatur  von einigen     cmHg,    zum Beispiel 4 cm, ferner  etwas     Quecksilber,    das die Elektroden 3  bildet. Der Abstand zwischen diesen Elek  troden beträgt ungefähr 10 mm. Zufolge der  geringen Weite der Röhre bleibt das Queck  silber in den     Elektrodenräumen    hängen. Ge  gebenenfalls kann die Röhre an den Enden  noch etwas verengt werden.

   Die     Abschmelz-          stelle    4 befindet sich an einem der Enden  der Röhre.  



  Die Röhre ist von einem Glaszylinder 5  umgeben, der an den Enden durch Pfropfen  6 abgeschlossen ist, durch welche die Strom  zuführungsdrähte 2 geführt sind. Diese Drähte  werden von Isoliermaterial -7 umgeben. Im  Zylinder 5 befinden sich zwei Rohransätze  8 und 9 für die Zu- und Abfuhr des Kühl  wassers, das durch den Zylinder geführt  wird, der zum Beispiel über den Rohransatz  8 an einen     Wasserleitungshahn    angeschlossen  ist. Es kann auch eine abgeschlossene Menge  zirkulierenden Kühlwassers vorgesehen wer  den, zum Beispiel eine     Syphonkühlung.     



  Die Entladungsröhre wird unter Zwischen  schaltung einer Impedanz an eine Wechsel  stromquelle angeschlossen. In einem be  stimmten Fall war die     Vorschaltimpedanz     derart bemessen, dass der Strom durch die  Röhre einen Endwert von 1,5     Amp.    annahm.  Die Spannung zwischen den Elektroden be  trug hierbei 300 Volt und die Energieauf-         nahme    der Entladung zirka 310 Watt. Der       Quecksilberdampfdruck    in der     Entladungs-.     röhre betrug hierbei rund 65     Atm.    Die Ent  ladung zwischen den Elektroden war     eiDge-          schnürt    und hatte einen Durchmesser von  zirka 1 mm.

   Der von der Röhre ausgestrahlte  Lichtstrom betrug ungefähr 1800     Int.        K,     während die Oberflächenhelligkeit der Ent  ladung einen Wert von 18000     Int.        K/cm2     hatte. Die Lichtausbeute war ungefähr 5,8       Int.        K/Watt.     



  Diese Zahlen zeigen deutlich, welch grosse  Oberflächenhelligkeit erreicht worden ist.  Diese Oberflächenhelligkeit     übertrifft    selbst  diejenige von Kohlenbogenlampen. Durch  Erhöhung des Quecksilberdampfdruckes und  damit des Spannungsabfalles kann die Ober  flächenhelligkeit noch über den angeführten  Wert hinaus gesteigert werden. Die Röhre  kann vorteilhaft in Projektions- und Schein  werfervorrichtungen als Lichtquelle, gegebe  nenfalls auch für Bestrahlungszwecke, zum  Beispiel     finit    ultravioletten Strahlen verwen  det werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Künstlich gekühlte, geschlossene Hoch- druckquecksilberdainpfentladungsröhre, da durch gekennzeichnet, dass die Röhre eine Gasfüllung enthält, einen innern Durch messer unter 3,5 mm besitzt und einen so hohen Quecksilberdampfdruck aufweist, dass der Spannungsabfall in der Entladungsstrecke grösser als 150 Volt/cm ist. UNTERANSPRü CHE 1. Entladungsröhre nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Röhren wandstärke kleiner als 3,5 mm ist. 2. Entladungsröhre nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Röhre ausser Quecksilber noch mindestens ein anderes verdampfbares Metall enthält. 3.

   Entladungsröhre nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass dem aus Wasser bestehenden Kühlmittel ein den (D'refrier- punkt herabsetzender Stoff zugesetzt ist. 4. Entladungsröhre nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Stromzu- führungsdrähte aus Wolfram bestehen und in ein allialifreies Glas mit einem Aus dehnungskoeffizienten zwischen 10 und 40 X 10-' eingeschmolzen sind. 5. Entladungsröhre nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Abschmelz- stelle sich an einem der Enden der Ent ladungsröhre befindet. 6.

   Entladungsröhre nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass in der Nähe des die Entladungsstrecke umgebenden Teils der Röhrenwand ein Reffektor an gebracht ist.