Vorrichtung zur Aussendung von Strahlen, mit künstlich gekühlter Hoelidr uckquecksilberdampfentladungsr öhre. Vor kurzem sind künstlich gekühlte Queck- silberdampfentladungaröhren zur Lichtaussen dung bekannt geworden, die im Betriebe einen besonders hohen Quecksilberdampfdruck und eine grosse spezifische Belastung (Belastung per Längeneinheit der Entladungsbahn) auf weisen. Neben einem grossen Wirkungsgrad und einer besondern Zusammensetzung des Spektrums des ausgesandten Lichtes (ein kon tinuierlicher Untergrund und ein verhältnis mässig grosser Gehalt an roten Strahlen) zei gen diese Röhren die Eigenschaft, dass die Oberflächenhelligkeit der Entladung besonders gross ist.
Zur Kennzeichnung können zum Beispiel die folgenden Abmessungen und kennzeich nenden Grössen einer solchen Entladungsröhre angegeben werden.
Eine aus einer kleinen Quarzröhre mit einem Innen- sind Aussendurchmesser von 2 bezw. 6 mm gebildete, mit zwei durch die Entladung erhitzten und in einer Entfernung von 10 mm voneinander angeordneten Glüh- elektroden versehene Entladungsröhre wurde mit einem Strom von 1,4 Amp. betrieben und durch über die Quarzröhre strömendes Wasser gekühlt. Die Belastung dieser Röhre war 600 Watt und die Spannung der Entladung be trug 500 Volt.
Der Betriebsquecksilberdampf- druck war annähernd 135 Atm. und die Ober flächenhelligkeit der Entladung betrug an nähernd 40'000 Int.B/cm2.
Infolge des hohen Quecksilberdampfdruckes und des geringen Innendurchmessers der Ent ladungsröhre besitzt die Entladung, die ein geschnürt ist und nur einen Teil des Quer schnittes durch die Entladungsröbre füllt, in radialer Richtung besonders kleine Abmes sungen, so dass eine praktisch drahtförmige Lichtquelle entsteht. Dies ist für gewisse Anwendungen besonders vorteilhaft. Es gibt jedoch auch Anwendungen für die Entladungs röhre, bei denen es besser wäre, wenn die Entladung einen grössern Durchmesser besässe, so dass die Breite der scheinbaren Oberfläche der Entladung grösser wäre.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vor richtung zur Aussendung von Strahlen mit einer künstlich gekühlten und einer Vorsehalt- impedanz aus einer Stromquelle gespeisten Hochdruckquecksilberdampfentladungsröhre, mittels welcher unter Beibehaltung einer gro ssen Oberflächenhelligkeit der Entladung und einer guten Färbung und guten Nutzwirkung des ausgesandten Lichtes eine breitere Ent ladungsbahn erhalten wird.
Gemäss der Erfindung wird durch die Wahl der Spannung der Stromquelle, der Vorschalt- impedanz, der Abmessungen der Entladungs- röhre und des Kühlungsmasses die spezifische Belastung der Entladungsröhre (Belastung je Längeeinheit der Entladungsbahn) grösser als 400 W/cm, die Stromstärke grösser als 2 A, der spezifische Spannungsverlust (Spannungs gefälle per Längeneinheit derEntladungsbahn) kleiner als 300 V/cm und der Betriebsqueck- silberdampfdruck grösser als 10 Atm. gewählt.
Hat man bei den bisher bekannten künst lich gekühlten Entladungsröhren mit ganz hohen Quecksilberdampfdrücken die grosse spezifische Belastung mittels eines relativ grossen Spannungsverlustes und einer relativ kleinen Stromstärke erhalten (vgl. das vorher gegebene Beispiel, bei dem bei einer spezi fischen Belastung von 600 W/eni der spezi fische Spannverlust 500 V/cin und die Strom stärke 1,4 A beträgt), so erfolgt dies gemäss der Erfindung durch einen relativ kleineren spezifischen Spannungsverlust lind eine relativ grössere Stromstärke.
Infolge des kleineren spezifischen Spannungsverlustes, durch den ein kleinerer Quecksilberdampfdruck bedingt wird, ist der Durchmesser der Entladungs bahn beigegebenemRöhrendurchmessergrösser. Ausserdem kann bei dem vom kleineren spe zifischen Spannungsverlust bedingten kleine ren Quecksilberdampfdruck der Innendurch messer der Entladungsröhre grösser gewählt werden, was auch eine Verbreiterung der Entladung zur Folge hat. Um nicht zuviel an Wirkungsgrad und an der günstigen Zu sammensetzung des Lichtes zu verlieren, wird der Betriebsquecksilberdampfdruck verhältnis mässig gross (höher als 10 Atm.) gehalten.
Überraschenderweise ist gefunden worden, dass auch die Färbung der ausgesandten Strah len sich für viele Anwendungen besser eignet, als wenn die Röhre auf bekannte Weise eine kleine Stromstärke und einen grossen spezi fischen Spannverlust aufweist, da das Licht gelber ist und sich mehr dem Liebte des für Projektionszwecke häufig benutzten Kohlen bogens nähert.
Die Färbung der Strahlen kann noch durch die Wahl der Stromstärke beeinflusst werden. Es ist empfehlenswert, die Stromstärke (in A) gleich 0,5 bis
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zu machen, wobei G den spezifischen Spannungsverlust in der Ent ladungsbahn in V/cm und d den innern Röh rendurchmesser in min bezeichnet.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Die dargestellte Entladungsröhre 1 besteht aus einer kleinen Quarzröhre mit Innen- und Aussendurchmesser von 5 bezw. 7,5 mm, durch deren verengte Endet) die Wolfraindrähte 2 und 3 unter Zwischenfügung eines Übergangs glases mit einer zwischen den Ausdehnungs zahlen des Quarzes und des Wolframs ge legenen Ausdehnungszahl hindurchgeführt sind. Die einander zugekehrten Enden dieser Wolframdräbte sind in einer Entfernung von 1 ein voneinander angeordnet und bilden die Elektroden der Röhre. Beide Enden der Röhre enthalten Quecksilber; die Elektroden springen nur sehr wenig aus diesem Quecksilber vor.
Das Seitenrohr 4, mittels dessen die Entla dungsröhre mit der Vakuumpumpe verbunden gewesen ist, kann in bekannter Weise dazu benutzt werden, das Mass, um das die Elek troden aus dem Quecksilber vorspringen, ein zustellen. Neben dem Quecksilber enthält die Röhre noch eine Edelgasfüllung, die z. B. aus Argon unter einem Druck (bei Zimmer temperatur) von 40 mm Quecksilbersäule be steht.
Die Entladungsröhre 1 ist von einem zylindriseben Glasgefäss 5 umgeben, durch das hindurch eine Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, geführt wird. Dieses Kühlgefäss ist mit Seiten rohren 6 und 7 zur Zu- und Ableitung des Kühlmittels ausgestattet und an den Enden durch zwei Stöpsel 8 und 9 verschlossen, durch die hindurch die mit kleinen isolieren den Röhren 10 und 11 umgebenen Strotrizu- führungsdrähte 12 und 13 geführt sind, die unter Zwischenschaltung der Drosselspule 14 an das Wechselstromnetz 15 von 220 Volt und 50 Perioden angeschlossen sind. Im Be darfsfalle kann die Röhre selbstredend auch über einen Transformator gespeist werden.
Die Vorsehaltdrosselspule kann dann mit dem Transformator vereinigt sein und in diesem Falle wird ein Streutransformator benutzt. Abgesehen voll einer Drosselspule kann auch eine andere Vorschaltimpedanz, z. B. ein Ohmacher Widerstand, verwendet werden.
Die Stromstärke einer Entladungsröhre der beschriebenen Bauart wurde auf 7 A ein gestellt und die Wärmeabgabefähigkeit, sowie die Gestalt der Röhre wurden derart gehalten, dass bei dieser Strombelastung die Spannung zwischen den Elektroden 140 V betrug, wo bei die von der Entladung verbrauchte Energie 840 W war. Bei der erwähnten Brennspannung war der Quecksilberdampfdruck ungefähr 25 Atm.
Die ausgesandten Strahlen haben eine andere Färbung als die Strahlen der bisher bekannten Entladungsröhren mit ganz hoben Quecksilberdampfdrücken, da es gelber ist. Ausserdem war die scheinbare Breite der Entladungsbahn grösser.
Mit einer andern Entladungsröhre mit Innen- und Aussendurchmesser von 4,5 bezw. 8 mm wurden gute Ergebnisse mit einer Stromstärke von 4 A und einem spezifischen Spannungsverlust von 200 V/em erzielt, wo bei die Belastung 690 Wem betrug.
Wieder eine andere Entladungsröhre mit einem Innen- und Aussendurchmesser von 2 bezw. 4 mm wurde mit einem Strom von 2,25 A, einem spezifischen Spannungsverlust von 290 V/cm und einer Belastung von 580 W/cm betrieben.
Die Elektroden sind so gross zu gestalten, dass sie die grosse Stromstärke gut vertragen können. Um die Wärme gut von den Elek troden ableiten zu können, empfiehlt es sich, die Quecksilbermenge in den Röhrenenden gering und die Wandstärke an dieser Stelle klein zu halten.
Device for emitting rays, with artificially cooled hoelid pressure mercury vapor discharge tube. Artificially cooled mercury vapor discharge tubes for light emission have recently become known, which have a particularly high mercury vapor pressure and a large specific load (load per unit length of the discharge path) in operation. In addition to a high degree of efficiency and a special composition of the spectrum of the emitted light (a continuous background and a relatively large content of red rays), these tubes show the property that the surface brightness of the discharge is particularly high.
For example, the following dimensions and characteristic sizes of such a discharge tube can be specified for identification.
One made of a small quartz tube with an inside diameter of 2 respectively. 6 mm formed, provided with two discharge tubes heated by the discharge and arranged at a distance of 10 mm from one another, was operated with a current of 1.4 amps and cooled by water flowing over the quartz tube. The load on this tube was 600 watts and the voltage of the discharge was 500 volts.
The operating mercury vapor pressure was approximately 135 atm. and the surface brightness of the discharge was almost 40,000 int.B / cm2.
As a result of the high mercury vapor pressure and the small inside diameter of the discharge tube, the discharge, which is tied and only fills part of the cross-section through the discharge tube, has particularly small dimensions in the radial direction, so that a practically wire-shaped light source is created. This is particularly advantageous for certain applications. However, there are also applications for the discharge tube in which it would be better if the discharge had a larger diameter, so that the width of the apparent surface of the discharge would be larger.
The invention relates to a device for emitting rays with an artificially cooled and a reserve impedance fed from a power source high pressure mercury vapor discharge tube, by means of which a wider discharge path while maintaining a large surface brightness of the discharge and a good color and good efficiency of the emitted light is obtained.
According to the invention, the specific load on the discharge tube (load per unit length of the discharge path) is greater than 400 W / cm, the current strength greater than 2 through the choice of the voltage of the power source, the series impedance, the dimensions of the discharge tube and the cooling factor A, the specific voltage loss (voltage drop per unit length of the discharge path) is less than 300 V / cm and the operating mercury vapor pressure is greater than 10 atm. elected.
With the previously known artificially cooled discharge tubes with very high mercury vapor pressures, the high specific load was obtained by means of a relatively large voltage loss and a relatively small current strength (see the example given above, in which at a specific load of 600 W / eni the specific voltage loss 500 V / cin and the current strength is 1.4 A), this is done according to the invention by a relatively smaller specific voltage loss and a relatively larger current strength.
As a result of the smaller specific voltage loss, which causes a smaller mercury vapor pressure, the diameter of the discharge path is larger with the tube diameter added. In addition, with the smaller mercury vapor pressure caused by the smaller specific voltage loss, the inner diameter of the discharge tube can be selected to be larger, which also results in a widening of the discharge. In order not to lose too much efficiency and the favorable composition of the light, the operating mercury vapor pressure is kept relatively large (higher than 10 atm.).
Surprisingly, it has been found that the color of the emitted Strah len is better suited for many applications than when the tube has a small current strength and a large specific voltage loss in a known manner, since the light is more yellow and is more the loved one for Projection purposes often used coal arc approaches.
The color of the rays can also be influenced by the choice of current strength. It is recommended that the current strength (in A) equals 0.5 to
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to make, where G denotes the specific voltage loss in the discharge path in V / cm and d denotes the inner tube diameter in min.
The drawing illustrates an exemplary embodiment of the subject matter of the invention. The discharge tube 1 shown consists of a small quartz tube with an inner and outer diameter of 5 respectively. 7.5 mm, through the narrowed ends) the wolf wire 2 and 3 with the interposition of a transition glass with a ge between the expansion numbers of the quartz and the tungsten expansion number are passed. The facing ends of these tungsten wires are arranged at a distance of 1 one from one another and form the electrodes of the tube. Both ends of the tube contain mercury; the electrodes protrude very little from this mercury.
The side tube 4, by means of which the discharge tube has been connected to the vacuum pump, can be used in a known manner to adjust the amount by which the electrodes protrude from the mercury. In addition to the mercury, the tube also contains a noble gas filling that z. B. from argon under a pressure (at room temperature) of 40 mm of mercury be available.
The discharge tube 1 is surrounded by a cylindrical glass vessel 5 through which a cooling liquid, e.g. B. water is performed. This cooling vessel is equipped with side tubes 6 and 7 for the supply and discharge of the coolant and closed at the ends by two plugs 8 and 9 through which the Strotrizu guide wires 12 and 13 surrounded by small insulating tubes 10 and 11 are guided , which are connected with the interposition of the choke coil 14 to the alternating current network 15 of 220 volts and 50 periods. If necessary, the tube can of course also be fed via a transformer.
The reserve choke coil can then be combined with the transformer, in which case a leakage transformer is used. Apart from a full choke coil, another ballast impedance, e.g. B. an Ohmacher resistor can be used.
The current intensity of a discharge tube of the type described was set to 7 A and the heat dissipation capability and the shape of the tube were kept in such a way that at this current load the voltage between the electrodes was 140 V, while the energy consumed by the discharge was 840 W. . At the voltage mentioned, the mercury vapor pressure was approximately 25 atm.
The rays emitted have a different color from the rays of the previously known discharge tubes with very high mercury vapor pressures, since they are more yellow. In addition, the apparent width of the discharge path was greater.
With another discharge tube with inner and outer diameter of 4.5 respectively. 8 mm, good results were achieved with a current of 4 A and a specific voltage loss of 200 V / em, where the load was 690 who.
Again another discharge tube with an inner and outer diameter of 2 respectively. 4 mm was operated with a current of 2.25 A, a specific voltage loss of 290 V / cm and a load of 580 W / cm.
The electrodes are to be made so large that they can withstand the high current strength. In order to be able to dissipate the heat from the electrodes, it is advisable to keep the amount of mercury in the tube ends low and the wall thickness small at this point.