Hochdruckmetalldampfbogenlampe und Verfahren zu deren Herstellung. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Hoeh@druckm@etalldiampfbogenlampe, .d. h. eine Lampe, welche im normalen, statio nären Betriebszustand einen Druck von mehr als fünf, zweckmässig aber mehr als zehn Atmosphären:
besitzt, wobei @dieser Druck grösstenteils der Druok der bei Betriebs temperatur der Lampe entstehenden Dämpfe des in derselben befindlichen verdampfbaren Metalles, z. B. Quecksilber, Cadmium, Zink usw. oder mehrerer dieser Metalle ist.
Zur Zündung enthält die Lampe vorteilhaft eine Edelgasfüllung, deren, Druck. bei Zimmer- temperatur einer Quecksilbersäule von 2s bis 1,00 mm entspricht.
Die Umhüllung solcher bisher bekannter Lampen besteht aus hoch .schmelzendem Material, in. der Regel aus Quarz oder einer besonderen Glassorte; ihre Elektroden bestehen aus hochschmelzenden Metallen, z. B. aus Wolfram; sie tragen eine Elektronen emittierende Schicht z.
B. eine Bariumagydschioht, und werden durch die Entladung selbst geheizt. Der Vorteil dieser Lampen besteht darin, dass .sie einen ausser- ordentlich guten Lichteffekt und grosse F'lächenihelligkeit besitzen, sie @ s,elbst jedoch sehr klein sind, :so,dass sie sich für Reflek toren und andere besondere Zwecke gut eignen.
Euch wurde bereits ihre Anwendung für allgemeine Beleuchtungszwecke in Vor schlag gebracht.
Lampen der-oben beschriebenen bekann ten Art hatten bisher immer röhrenförmige Umhüllungen; die Elektroden -v3Taren an den Enden der Lampen angeordnet und die Röhre war gerade, gebogen, U- oder stern förmig aus;
gestadtet. Unter "Röhren" sollen in dieser Beschreibung solche Formen, von C asräumen verstanden werden, deren Länge mehr als das Dreifache ihres kleinsten innern Durchmessers beträgt, während unter ,
der Bezeichnung "Kolben" hingegen solche Formen Üesi mit Gas. gefüllten Raumes ver standen werden sollen, öderen grösste dänge kleiner als das Dreifache des kleinsten in- nern Durchmessers ist,
von welchen Kolben formen die äussere Form. -des Ballons bei solchen Lampen - zufolge ihres kleinen Rauminhaltes im Verhältnis zur Wand stärke - oft bedeuten. abweicht.
Wir fanden, dass bei solchen Hochdruck- metalldampfbogenlampen bedeutende Vor teile erzielt werden können, wenn man ihren Aufbau in,der Weise ändert, dass ihre Elek troden nicht an den beiden einander ent gegengesetzten Enden ihres nicht röhren förmigen Ballons, sondern - und darin liegt die Erfindung - nebeneinander (z. B. nahe beieinander) in einem (z.
B. kugelför migen) Kolben so angeordnet werden, dass ,die Geraden, welche irgend einen Punkt des brennenden Bogens mit den Einschmelz punkten der Arbeitselektroden verbinden, miteinander einen Winkel einschliessen, der kleiner ist als 180 (im allgemeinen kleiner als<B>150',</B> zweckmässig sogar kleiner als<B>901</B> ist, wobei die gerade Strecke, welche die in den Gasraum der Lampe hineinragenden Enden der Arbeitselektroden miteinander verbindet, sich völlig im Gasraum des Kol bens befindet, also keine Kolbenwand schnei det; meistens wird sie annähernd die Bahn des verhältnismässig kurzen Bogens bilden.
Unter Arbeitselektroden werden jene Elek troden der Lampe verstanden, zwischen wel chen beim normalen Betrieb die Entladung stattfindet.
Der wesentlichste Vorteil, welcher durch diesen Aufbau der Lampe erreicht wird, ist, dass ihre Lichtverteilungstkurve den prak tischen Erfordernissen entspricht. Die neben einander angeordneten Elektroden beschat ten nämlich den Bogen bloss in einer Rich tung und auch :
diese Richtung kann noch mit jener des Sockels identisch werden, \nenn man die erfindungsgemässe Lampe derart in einen den Glühlampenballons ähnlichen Bal lon einbaut, dass alle ihre zueninander par allelen oder einen spitzen Winkel umschlie- Benden Elektroden dem Sockel zugerichtet verlaufen.
Ferner hat die erfindungsgemässe Lampe bei Projektionszwecken noch den grossen Vorteil, dass sie unter allen bisher bekannten Lampen eine sich der Punktform am meisten nähernde Lichtquelle bildet, da die Länge ihres Bogens sehr klein sein kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist noch der, .dass die spezifische Belastung solcher Lampen im Verhältnis zu jener der bisher bekannten Lampen bei gleicher .Sicherheit grösser bemessen werden kann.
Der bei höhe rer Belastung - unter sonst gleichen Um ständen - auftretende höhere Druck zeitigt einen besseren Lichteffekt der Lampe und auch die Farbenzusammensetzung ihres Lich tes wird vorteilhafter. Ein höherer Druck kann bei der erfindungsgemässen Lampe des halb zugelassen werden, weil die Festigkeits bedingungen ihres Ballons vorteilhafter sind, da auch ihre Form in bezug auf die Festig keit vorteilhafter und ihre Ballontemperatur gleichmässiger ist,
als jene der röhrenför migen Lampen. In einem Ballon gleichmässi ger Temperatur - bei im übrigen gleichen Belastungsbedingungen- steigt der Dampf druck, weil dessen Wert durch die die nie drigste Temperatur besitzende Stelle des Bal lons bestimmt wird.
Dies hat zur Folge, dass die Errergieauf- nahme der erfindungsgemässen Lampe mehr als 10 Watt pro Millimeter der Bogenlänge berechnet sein, ja sogar 15 Watt überschrei ten kann, ohne eine künstliche Kühlung des Ballons, z.
B. eine Wasserkühlung, anwen den zu müssen; unter Anwendung einer künstlichen Kühlung können selbstverständ lich noch höhere Leistungen erzielt werden. Diesen Umständen ist es zuzuschreiben, dass die Vorteile der erfindungsgemässen Lampe besonders gross- sind, wenn die aufgenom mene Leistung kleiner als 50 Watt ist;
sie kann sogar für noch geringere Leistung an gefertigt werden, wogegen die untere Grenze der Leistung bei den bekannten ähnlichen Lampen etwa 40 Watt beträgt.
Bei solchen Elektrodenanordnungen ist die Länge der zwischen den Elektroden befindlichen Ent ladungsbahn in der Regel kürzer als 8 mm und kann man demnach mit der Lampe, auch ohne besondere Hilfsmittel anwenden zu müssen, so günstige Verhältnisse erzielen, da3 die Zündspannung zwischen den Ar-. beitselektrocden unter 170! Volt, z.
B.110 Volt, gehalten werden kann, insbesondere, wenn die Edelgasfüllung der Lampe aus Krypton besteht, das auch in anderer Hinsicht vor- tei-Ihaft ist und dessen Druck in der Lampe bei Zimmertemperatur zum Beispiel 25 bis.
40 mm Ug betragen kann. An .Stelle oder neben; Krypton kann man auch Xenon, .ge- gebenenfalls auch mit andern Gasen ge- mischt, anwenden. Der Lampenballon kann anstatt .genaue Kugelform, jene eines Ro- tationsellip@sioids., Rotationsovoids oder eine ähnliche Form besitzen,
so dass das Verhält nis der im Gasraum gemessenen längsten und kürzesten. Asen weniger als. 3 ist.
Gegebenenfalls, z. B. bei Projektionslampen, kann der Ballon sogar eine ein wenig abge- flachte, Form besitzen. Die Zahl der Arbeits elektroden beträgt gewöhnlich zwei;
es kön nen jedoch zum Beispiel bei Lampen, die mit Dreiphasenetrom. ,gespeist werden, auch drei Arbeitselektroden angewendet w=erden. Die Elektroden werden, zweckmässig von der Ent- ladung selbst erhitzt und auf der zur Emis sion erforderlichen Temperatur gehalten.
Wie bereits erwähnt, stehen die Elektro den der Lampe in. der Regel parallel, was bei der Herstellung vorteilhaft ist. Eine solchelampe wird nämlich vorteilhaft der- art hergestellt, @dass die Elektroden in ihrer gewünsohten relativen Lage mittelst jenes bekannten:
, alkalifreien Glases fixiert wer den, welohes man beim Einschmelzen der Elektroden, in den Kolben solcher Lampen als Zwischenstoff zu verwenden pflegt, und flie Elektroden werden gemeinsam und gleichzeitig in den Kolben- eingeschmolzen.
Die erfindungsgemässe Lampe ist zu je der bisher für solche Lampen vorgeschlage- nen Verwendung geeignet.
Will man sie zu allgemeinen B,eleuchtungszweoken venven- den, so kann man - insbesondere bei klei- nen: Einheiten - als Vorschaltwiderstand in Reihenschaltung den. Glühkörper einer Glüh lampe in an sich bekannter Weise gehrau= chen und;
kann diesen in den auch die erfin- dungsgemässe Metalldampfbogenlampe ber genden Ballon, respektive im Gasraum ange ordnet werden. Um die auf die Metalldampf - bogenlampe :ad.sorbierte Melalldampfschicht zu entfernen, lässt man - nach einen eben falls Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren - beim Pumpen der äussern.
Hülle einer solchen "kombinierten Lampe die illetall,dampfbogeulampe brennen, d. h. man hält sie in normalem Betrieb. Will man die Metalldampfbogenlampe und den als Vor- schaltwiderstand verwendeten Glühfaden in- nerhalbeines, zweckmässig gasgefüllten äussern Kolbens unterbringen,
so wird der Glühfaden vorteilhaft in der Weise einge- baut, :dassidieser die Metalldampfbogenlampe mindestens teilweise umfasst und sich von ,derselben in.
einer Entfernung von Milli- meter-Grössenordnung befindet. Bei einer solchen Anordnung wird nämlich dadurch, dass, .der bei der Zündung überlastete Glüh faden: die Metalldampfbogenlampe beheizt, .die zur Erreichung eines stationären Be- trIebpzustandes nötige Zeit wesentlich ver kürzt.
High pressure metal vapor arc lamp and process for their manufacture. The present invention relates to a Hoeh @ druckm @ metal vapor arc lamp, .d. H. a lamp which, in the normal, stationary operating state, has a pressure of more than five, but appropriately more than ten atmospheres:
possesses, where @ this pressure is largely the pressure of the vapors of the vaporizable metal located in the same at operating temperature of the lamp, z. B. mercury, cadmium, zinc, etc. or more of these metals.
For ignition, the lamp advantageously contains an inert gas filling, its pressure. corresponds to a mercury column of 2s to 1.00 mm at room temperature.
The envelope of such previously known lamps consists of a high-melting material, usually quartz or a special type of glass; their electrodes are made of refractory metals, e.g. B. made of tungsten; they wear an electron-emitting layer e.g.
B. a Barium Agydschioht, and are heated by the discharge itself. The advantage of these lamps is that they have an exceptionally good light effect and great surface brightness, but they are very small themselves: so that they are well suited for reflectors and other special purposes.
You have already been proposed to use it for general lighting purposes.
Lamps of the known type described above have always had tubular envelopes; the electrodes -v3Taren were placed at the ends of the lamps and the tube was straight, curved, U- or star-shaped;
urbanized. In this description, "tubes" are to be understood as meaning those shapes, of casings, the length of which is more than three times their smallest inner diameter, while under,
the designation "piston" however such forms Üesi with gas. filled space should be understood that the largest length is less than three times the smallest inner diameter,
of which pistons form the outer shape. -the balloon in such lamps - due to their small volume in relation to the wall thickness - often mean. deviates.
We found that with such high-pressure metal vapor arc lamps, significant advantages can be achieved if their construction is changed in such a way that their electrodes are not at the two opposite ends of their non-tubular balloon, but - and therein lies the Invention - side by side (e.g. close together) in one (e.g.
B. kugelför shaped) pistons are arranged in such a way that the straight lines that connect any point of the burning arc with the melting points of the working electrodes enclose an angle that is smaller than 180 (generally smaller than 150 ' , </B> is expediently even smaller than <B> 901 </B>, the straight line connecting the ends of the working electrodes protruding into the gas space of the lamp being located entirely in the gas space of the bulb, i.e. no bulb wall cuts; in most cases it will roughly form the path of the relatively short arch.
Working electrodes are those electrodes of the lamp between which the discharge takes place during normal operation.
The main advantage that is achieved by this structure of the lamp is that its light distribution curve corresponds to the practical requirements. The electrodes arranged next to each other only shade the arc in one direction and also:
this direction can still be identical to that of the base if the lamp according to the invention is installed in a balloon similar to the incandescent bulb balloon in such a way that all of its electrodes, which are parallel to one another or enclose an acute angle, run toward the base.
In addition, the lamp according to the invention has the great advantage for projection purposes that it forms a light source that most closely approximates the point shape among all lamps known to date, since the length of its arc can be very small.
Another important advantage is that the specific load on such lamps can be made larger in relation to that of the previously known lamps with the same .Safety.
The higher pressure that occurs with higher loads - all other things being equal - produces a better light effect in the lamp and the color composition of its light is also more advantageous. A higher pressure can therefore be permitted in the lamp according to the invention because the strength conditions of your balloon are more advantageous, since its shape is also more advantageous in terms of strength and its balloon temperature is more uniform,
than those of the tubular lamps. In a balloon with a uniform temperature - with otherwise the same load conditions - the vapor pressure rises because its value is determined by the part of the balloon that has the lowest temperature.
As a result, the energy consumption of the lamp according to the invention can be calculated to be more than 10 watts per millimeter of the arc length, and can even exceed 15 watts, without artificial cooling of the balloon, e.g.
B. water cooling to have to apply; using artificial cooling, of course, even higher outputs can be achieved. It can be attributed to these circumstances that the advantages of the lamp according to the invention are particularly great if the power consumed is less than 50 watts;
it can even be made for even lower power, whereas the lower limit of power for the known similar lamps is about 40 watts.
With such electrode arrangements, the length of the discharge path between the electrodes is usually shorter than 8 mm and, accordingly, one can achieve such favorable conditions with the lamp that the ignition voltage between the ar-. beitselektrocden under 170! Volts, e.g.
B. 110 volts, can be maintained, especially if the noble gas filling of the lamp consists of krypton, which is also advantageous in other respects and whose pressure in the lamp at room temperature, for example 25 to.
40 mm Ug can be. In place or next to; Krypton can also be used with xenon, if necessary also mixed with other gases. Instead of an exact spherical shape, the lamp balloon can have that of a rotary ellipsoid, rotary ovoid or a similar shape,
so that the ratio of the longest and shortest measured in the gas space. Sir less than. 3 is.
Optionally, e.g. B. with projection lamps, the balloon can even have a slightly flattened shape. The number of working electrodes is usually two;
However, it can be used, for example, with lamps with three-phase electricity. , are fed, three working electrodes are also used. The electrodes are conveniently heated by the discharge itself and kept at the temperature required for emission.
As already mentioned, the electrodes of the lamp are usually parallel, which is advantageous during manufacture. Such a lamp is advantageously manufactured in such a way that the electrodes are in their desired relative position by means of the known:
, alkali-free glass, which is usually used when melting the electrodes in the bulb of such lamps as an intermediate material, and flowing electrodes are melted together and at the same time in the bulb.
The lamp according to the invention is suitable for any use previously proposed for such lamps.
If you want to use them for general lighting purposes, you can - especially with small: units - as a series resistor as a series resistor. Incandescent body of an incandescent lamp gehrau = chen in a known manner and;
this can be arranged in the balloon, which also contains the metal vapor arc lamp according to the invention, or in the gas space. In order to remove the metallic vapor layer adsorbed onto the metal vapor arc lamp, the outer vapor layer is left while pumping - according to a method which is also the subject of the invention.
Sheath of such a "combined lamp, the illetallic arc lamp burn, that is, it is kept in normal operation.
Thus, the filament is advantageously installed in such a way that it at least partially surrounds the metal vapor arc lamp and extends from it in.
a distance of the order of millimeters. In such an arrangement, the fact that the filament, which is overloaded during ignition: heats the metal vapor arc lamp, significantly shortens the time required to achieve a steady-state operating state.