DE1017285B

DE1017285B - Self-heating electrode made of heat-resistant metal for high-pressure arc discharge lamps

Info

Publication number: DE1017285B
Application number: DEG17504A
Authority: DE
Inventors: Ernest Cherington Martt
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1954-07-12
Filing date: 1955-07-02
Publication date: 1957-10-10
Also published as: GB786359A; US2765420A; FR1134055A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstaufheizende Elektrode aus hitzebeständigem Metall für elektrische Hochdruck-Bogenentladungslampen, insbesondere für Quedcsilberdampf-Hochdruckentla,-dungslampen. The invention relates to a self-heating electrode made of heat-resistant metal for electric high-pressure arc discharge lamps, in particular for high-pressure silver vapor discharge lamps.

Die bekannten Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampen, in denen die Entladung durch den hohen Druck der Ouecksilberdampfatmosphäre bei Betrieb der Lampe zu einer schmalen Bogenentladung hoher Intensität zusammengedrängt wird, haben ein Entladungsgefäß in Gestalt einer abgeschmolzenen glasartigen Hülle aus Quarz oder Hartglas, welche eine bestimmte abgemessene Ottecksilbermenge enthält, die im allgemeinen während des Betriebes der Lampe vollständig verdampft wird, um eine ungesättigte Quecksilberdampf-Hochdruckatmosphäre zu schaffen, in der der Quecksilberdampf überhitzt ist. Die Entladungsgefäße solcher Lampen enthalten außerdem ein Zündgas, zwei zusammenarbeitende, die Hauptentladung übernehmende Elektroden, welche in die entgegengesetzten Enden des Entladungsgefäßes eingeschmolzen sind, sowie eine Hilfszündelektrode, die in der Nähe der einen Hauptelektrode angeordnet ist.The well-known mercury vapor high-pressure discharge lamps, in which the discharge through the high Pressure of the mercury vapor atmosphere during operation of the lamp leads to a narrow arc discharge higher Intensity is compressed, have a discharge vessel in the form of a melted glass-like Case made of quartz or hard glass, which contains a certain measured amount of Otteckilber, the is generally completely vaporized during operation of the lamp to an unsaturated mercury vapor high pressure atmosphere in which the mercury vapor is superheated. The discharge vessels of such lamps also contain an ignition gas, two working electrodes, which take over the main discharge and which are inserted into the opposite one Ends of the discharge vessel are melted, as well as an auxiliary ignition electrode, which is in the Is arranged near the one main electrode.

Derartige Lampen werden für verschiedene Wattbelastungen hergestellt, z. B. für 100, 250, 400 und 1000 Watt und werden im allgemeinen mit einem die Wärme zurückhaltenden Schutzmantel in Gestalt einer abgeschlossenen äußeren. Glashülle versehen, welche das Entladungsgefäß vollständig einschließt und mit einem inerten Gas, z. B. Stickstoff, gefüllt ist. Das inerte Gas in der äußeren Hülle befindet sich bei Zimmertemperatur unter einem Druck von etwa einer halben Atmosphäre und dient als nicht oxydierendes Wärmeübertragungsmittel.Such lamps are used for different wattages manufactured, e.g. B. for 100, 250, 400 and 1000 watts and are generally with a die Heat-retaining protective jacket in the form of a closed outer. Glass envelope provided, which the discharge vessel completely encloses and with an inert gas, for. B. nitrogen is filled. That inert gas in the outer shell is at a pressure of about one at room temperature half atmosphere and serves as a non-oxidizing heat transfer medium.

Die die Hauptentladung übernehmenden Elektroden, welche an den Enden eines Entladungsgefäßes angebracht sind, heizen sich im Betrieb selber auf, d. h., diese im folgenden als Hauptelektroden bezeichneten Elektroden werden unmittelbar durch den Entladungsstrom auf ihre Arbeitstemperatur gebracht und auf ihr gehalten.The electrodes that take over the main discharge and are attached to the ends of a discharge vessel are, heat themselves up in operation, d. That is, these are referred to as main electrodes in the following Electrodes are brought to and on their working temperature directly by the discharge current held.

Eine Elektrodenform für diese Hauptelektroden, die gegenwärtig in derartigen Lampen häufig benutzt wird, weist einen geraden, hitzebeständigen Metalldraht, der sich in Längsrichtung von einem Ende her in das Entladungsrohr erstreckt, sowie eine schraubenförmig gewickelte Drahtwendel aus hitzebeständigem Metall auf, welche über den geraden Draht gestreift und an ihm so befestigt ist, daß sich die freie Spitze des geraden Drahtes über das entsprechende Ende der Drahtwendel hinaus erstreckt. Ein Stück aus einem in der Wärme Elektronen abgebenden Metall, z. B. aus Thorium, wird zwischen den geraden Draht und die Drahtwendel eingefügt und durch die DrahtwendelAn electrode shape for these main electrodes that is currently widely used in such lamps has a straight, heat-resistant metal wire that extends lengthways from one end extends into the discharge tube, as well as a helically wound wire coil made of heat-resistant Metal, which is streaked over the straight wire and attached to it so that the free tip of the straight wire extends beyond the corresponding end of the wire coil. One piece from one in the heat electron donating metal, z. B. Thorium, is placed between the straight wire and the wire helix inserted and through the wire helix

aus hitzebeständigem Metallmade of heat-resistant metal

für Hochdruck-Bogenentladungslampenfor high pressure arc discharge lamps

Anmelder:Applicant:

General Electric Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)General Electric Company,
New York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Klose, Patentanwalt,
Mannheim O 6, 7 (Planken)Representative: Dr.-Ing. W. Klose, patent attorney,
Mannheim O 6, 7 (planks)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. Juli 1954Claimed priority:
V. St. v. America July 12, 1954

Ernest Cherington Martt, Chagrin Falls, Ohio fV.St.A.), ist als Erfinder genannt wordenErnest Cherington Martt, Chagrin Falls, Ohio fV.St.A.), has been named as the inventor

bedeckt. Diese drei Elemente werden zur Bildung der Elektrode miteinander verschweißt.covered. These three elements are welded together to form the electrode.

Die Arbeitsweise derartiger bekannter Lampen ist in kurzen Zügen im folgenden dargelegt.The mode of operation of such known lamps is briefly outlined below.

Beim Anlegen einer geeigneten Spannung zündet zwischen der Zündelektrode einerseits und der ihr benachbarten Hauptelektrode andererseits eine Glimmentladung. Die Ionisation breitet sich durch das Entladungsrohr aus, und sehr schnell zündet eine Glimmentladung zwischen den beiden Hauptelektroden an den Enden des Rohres und überzieht diese Hauptelektroden. When a suitable voltage is applied, the ignition electrode ignites on the one hand and the one adjacent to it Main electrode, on the other hand, a glow discharge. The ionization propagates through the discharge tube off, and a glow discharge ignites very quickly between the two main electrodes the ends of the tube and covers these main electrodes.

Unter dem Einfluß des Ionenibeschusses der Glimmentladung werden die Hauptelektroden heiß und beim Ansteigen der Elektrodentemperatur gibt das Thorium eine reichliche Elektronenmenge ab, welche eine Bogenentladung zwischen den Hauptelektroden einleitet. Der übliche Kathodenfleck der Bogenentladung nimmt zunächst einen beschränkten Bereich der Drahtwendel in Anspruch. Da jedoch unter dem Einfluß der Wärme der Bogenentladung der Quecksilberdampfdruck in der Entladungslampe steigt und sich die Entladung infolge des hohen Druckes zusammenzieht, zieht sich der Elektrodenfleck auf die vorragende Spitze des geraden Drahtes, wo er während der normalen Arbeit der Lampe verbleibt, so daß der gerade Draht als Betriebselektrode dient.Under the influence of the ion bombardment of the glow discharge the main electrodes get hot and when the electrode temperature rises, the thorium is released a copious amount of electrons which initiate an arc discharge between the main electrodes. The usual cathode spot of the arc discharge initially occupies a limited area of the Wire helix to complete. However, since under the influence of the heat of the arc discharge, the mercury vapor pressure increases in the discharge lamp and the discharge contracts as a result of the high pressure, The electrode pad pulls itself onto the protruding tip of the straight wire, where it is during the normal work of the lamp remains, so that the straight wire serves as the operating electrode.

Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer die Hauptentladung übernehmenden Elektrode dieser Bauart, welche die Zündung erleichtert und die Kon-The main object of the invention is to create an electrode for the main discharge thereof Design that facilitates ignition and

TC9'7G0^;337TC9'7G0 ^; 337

stanz der Lichtausbeute einer Hochdrucik-Bogenentladungslampe verbessert.punch the light output of a high-pressure arc discharge lamp improved.

Eine selbstaufheizende Elektrode aus hitzebeständidem Metall für Hochdruck-Bogenentladungsgefäße mit einem geraden Metalldraht als Betriebselektrode, mit einer diesen geraden Draht umschließenden und gegenüber seiner Spitze zurück versetzt angeordneten Metalldrahtwendel und mit einem Stück eines thermionisch aktiven Metalls, z. B. Thorium, welches sichA self-heating electrode made of heat-resistant material Metal for high-pressure arc discharge vessels with a straight metal wire as the operating electrode, with one that surrounds this straight wire and is offset back from its tip Metal wire helix and with a piece of a thermionically active metal, e.g. B. Thorium, which is

Zur Herstellung der Elektroden nach der Erfindung wird jede der üblichen Hauptelektroden der in Frage stehenden Bauart der handelsüblichen Lampen einer gegebenen Wattbelastung zusätzlich mit einer solchen 5 zweiten Wendel versehen, so daß die einzige bei der Herstellung der bekannten Lampen der erwähnten Art zur Erreichung der Vorteile der Elektroden nach der Erfindung notwendige Änderung das Anbringen einer derartigen zweiten Wendel an jeder der Hauptelektro-For the manufacture of the electrodes according to the invention, any of the usual main electrodes is used standing type of commercially available lamps with a given wattage in addition to such 5 second filament provided, so that the only one in the manufacture of the known lamps of the type mentioned to achieve the advantages of the electrodes according to the invention necessary change the attachment of a such a second coil on each of the main electrical

zwischen der Drahtwendel und dem geraden Draht io den ist.
befindet, wobei dieses Metallstück durch die Wendel Das Hinzufügen einer zweiten Wendel zu jederbetween the wire helix and the straight wire is io.
located, this piece of metal through the helix Adding a second helix to each

bedeckt ist, ist gemäß der Erfindung mit einer zweiten Elektrode erhöht naturgemäß die Masse der Haupt-Metalldrahtwendel (zweite Wendel) von geringerer elektroden und damit ihrer wärmeabstrahlenden Ober-Wärmekapazität als die übrigen Teile der Elektrode fläche. Im allgemeinen wird eine solche Vergrößerung versehen, welche in der Weise um die erste Wendel 15 der Elektrodenmasse die Zündzeit verlängern, weil die gewickelt ist, daß die Windungen der zweiten Wendel Geschwindigkeit, mit welcher die Hauptelektrode eine von denen der ersten Wendel zumindest an dem der hohe elektronenabgebende', die Bogenentladung über-Entladungsstreoke zugekehrten Ende der Wendel nehmende Temperatur annimmt, verringert wird, und einen radialen Abstand haben. Bei dieser Anordnung es würde außerdem die Arbeitstemperatur der Hauptsind beide Wendeln gleichachsig, und der erwähnte ao elektroden in ungünstiger Weise herabgesetzt werden, radiale Abstand der beiden Wendeln voneinander Es konnte jedoch gezeigt werden, daß im Gegensatzis covered, is naturally increased according to the invention with a second electrode, the mass of the main metal wire coil (second coil) of smaller electrodes and thus their heat-radiating upper heat capacity than the remaining parts of the electrode area. In general, such an enlargement provided, which extend the ignition time in the manner around the first coil 15 of the electrode mass, because the is wound that the turns of the second coil speed with which the main electrode one of those of the first filament, at least at that of the high electron-donating ', the arc discharge over-discharge stray facing end of the coil assumes the temperature increasing, is reduced, and have a radial distance. With this arrangement the working temperature would also be the main one both coils are coaxial, and the mentioned ao electrodes are reduced in an unfavorable way, radial distance of the two coils from each other It could be shown, however, that in contrast

setzt die Wärmeübertragung von den Windungen der zu diesen Erwartungen bei der Elektrode nach der Erzweiten Wendel auf die erste Wendel herab. findung durch das beschriebene Hinzufügen der beson-Das der Entladungsstrecke zugekehrte Ende der ders ausgebildeten und angebrachten zweiten Wendel zweiten Wendel Hegt bei der Elektrode nach der Er- 25 geringerer Wärmekapazität zu jeder der Hauptfindung zweckmäßig zwischen dem entsprechenden elektroden eine Lampe erhalten wird, die schneller Ende der ersten Wendel und der Spitze der Betriebs- zündet, die ihre stabile Arbeitsweise schneller erreicht elektrode. Im allgemeinen wird man es vorziehen, die und die auch eine bessere Konstanz der Lichtausbeute zweite Wendel in beiden Richtungen über die erste hat wie gleichgebaute Lampen, welche nicht mit den Wendel hervorragen zu lassen. Beide Wendel werden 30 erfindungsgemäßen Elektroden versehen sind, miteinander zweckmäßig versahweißt, und zwar vor- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für zugsweise etwa in der Mitte zwischen ihren Enden. den Gegenstand der Erfindung schematisch dar-Bei einer Hauptelektrode dieser Bauart geht die gestellt. Es zeigtsets the heat transfer from the windings of the to these expectations at the electrode after the ore expanding Spiral down onto the first spiral. finding by adding the special that as described the end of the second helix which is formed and attached and faces the discharge path The second coil is found in the electrode according to the invention, which has a lower thermal capacity for each of the main inventions expediently a lamp is obtained between the corresponding electrodes, the faster End of the first coil and the tip of the operating ignition, which reaches its stable mode of operation more quickly electrode. In general, one will prefer that and which also have a better constancy of the light output second filament in both directions over the first has like lamps of the same construction, which are not with the To let the helix protrude. Both filaments will be provided with 30 electrodes according to the invention, with each other appropriately versahweißt, namely before- In the drawing is an embodiment for preferably approximately in the middle between their ends. the subject matter of the invention schematically shows a main electrode of this type is provided. It shows

Entladung nach der Zündung der Glimmentladung Fig. 1 eine Seitenansicht einer Entladungslampe, inDischarge after ignition of the glow discharge. FIG. 1 shows a side view of a discharge lamp in FIG

zwischen den Hauptelektroden der Lampe schnell in 35 deren Enden die die Entladung führenden, erfmdungseine Bogenentladung über, bei der der Kaihodenfleck gemäßen Elektroden eingebaut sind, sich auf den Windungen des dünnen Drahtes der Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht inbetween the main electrodes of the lamp quickly in 35 the ends of which carry the discharge Arc discharge with built-in electrodes according to the Kaihodenfleck, shows a partially sectioned side view in FIG. 2 on the turns of the thin wire

zweiten Wendel befindet. Im allgemeinen befindet sich größerem Maßstab, welche das eine Ende des Entder Kathodenfleck auf den der Elektrodenspitze nächst ladungsgefäßes nach Fig. 1 wiedergibt und die inneren benachbarten Windungen der zweiten Wendel. Unter 40 Teile der an diesem Ende befindlichen Hauptelektrode dem Einfluß der Glimmentladung zwischen den zeigt,second helix is located. Generally there is larger scale which is one end of the Entder Cathode spot on the charge vessel next to the electrode tip according to FIG. 1 and the inner ones adjacent turns of the second helix. Under 40 parts of the main electrode at this end the influence of the glow discharge between the shows

Hauptelektroden der Lampe erreichen diese Windun- Fig. 3 eine Aufsicht auf das innere Ende der Hauptgen der zweiten Wendel, auf denen sich der Katho- elektroden gemäß Fig. 1 und 2.Main electrodes of the lamp reach this winding- Fig. 3 a plan view of the inner end of the main gene of the second filament, on which the cathode electrodes according to FIGS. 1 and 2 are located.

denfleck zusammendrängt, infolge ihrer geringen Die Entladungslampe nach Fig. 1 hat einen licht-The discharge lamp according to Fig. 1 has a light-

Wärmeträgheit bzw. geringen Wärmekapazität eine 45 durchlässigen, rohrförmigen Quarzkolben 1, dessen hohe, zur Elektronenemission ausreichende und die Enden durch Quetschfüße 2 und 3 dicht geschlossen Hauptbogenentladung übernehmende Temperatur in sind. Die zusammenarbeitenden Hauptelektroden 4 einer kürzeren Zeit als irgend ein Teil der bekannten und 5 sind in die entgegengesetzten Enden des KoI-Hauptelektroden, welche . nicht mit einer zweiten bens 1 eingebaut. Eine zum Zünden dienende Hilfsfeinen Drahtwendel wie die Elektroden gemäß der Er- 50 elektrode 6 mit einer feinen Drahtschleife 6' zur Herfindung ausgerüstet sind.~ Infolge der hohen Elektro- absetzung der Elektrolyse in der Quarzeinschmelnenemission dieses Teiles der Hauptelektrode nach der zung 2 ist in der Nähe der Hauptelektrode 5 in dem Erfindung zieht sich der Kathodenfleck während der einen Ende des Kolbens angeordnet. Eine mit 7 beZündung auf diesen Teil zusammen. Mit dem Steigen zeichnete Quecksilbermenge ist innerhalb des KoI-des Dampfdrucks unter dem Einfluß der Wärme der 55 bens 1 enthalten, der außerdem ein Zündgas, z. B. Bogenentladung geht der. Kathodenfleck auf die als Argon, unter einem Druck von etwa 2 cm enthält. Betriebselektrode dienende Elektrodenspitze des ge- Die Quecksilber menge ist zweckmäßig so bemessen,Thermal inertia or low heat capacity of a 45 permeable, tubular quartz bulb 1, the high temperature of which is sufficient for electron emission and the ends tightly closed by pinch feet 2 and 3 and which accept the main arc discharge. The cooperating main electrodes 4 of a shorter time than any part of the known and 5 are in the opposite ends of the KoI main electrodes, which. not installed with a second bens 1. An auxiliary fine wire helix serving for ignition, like the electrodes according to the electrode 6, are equipped with a fine wire loop 6 'for the purpose of making them In the vicinity of the main electrode 5 in the invention, the cathode spot is drawn during one end of the envelope. One with 7 ignition on this part together. The amount of mercury recorded with the rise is contained within the vapor pressure under the influence of the heat of the 55 bens 1, which also contains an ignition gas, e.g. B. arc discharge goes the. Cathode spot on which contains argon, under a pressure of about 2 cm. The operating electrode, the electrode tip of the

raden Drahtes über. Somit erleichtert die dünne zweite daß sie dazu genügt, während des Betriebes Drahtwendel die Zündung und Stabilisierung der eine Quedisilberhochdruck-Dampfatmosphäre in der Hauptentladung in der Entladungslampe infolge ihrer 60 Größenordnung von etwa einer oder mehreren Atmoschnellen Erwärmung auf eine die Bogenentladung Sphären zu schaffen, wobei sie gleichzeitig so gering speisende Temperatur. bemessen ist, daß während des Betriebes und bei einerstraight wire over. Thus, the thin second makes it easy to suffice during operation Wire helix the ignition and stabilization of a high-pressure quedisilver steam atmosphere in the Main discharge in the discharge lamp as a result of its magnitude of about one or more atmospheres Heating to create one of the arc discharge spheres, while at the same time being so low feeding temperature. is dimensioned that during operation and at a

Es kann auch gezeigt werden, daß die zweite dünne etwas unterhalb der Arbeitstemperatur des Ent-Drahtwendel die Konstanz der Lichtausbeute einer ladungsrohres liegenden Temperatur die gesamte Bogenentladungslampe verbessert, indem sie einen 65 Quecksilbermenge verdampft, so daß die QuecksilbeT-zusätzlichen Schutz des Thoriumstücks oder Thorium- dampfatmosphäre ungesättigt und der Quecksilberstreifens bietet und dadurch die Bildung lichtabsor- dampf während der Arbeit der Lampe überhitzt ist. bierender Niederschläge aus zerstäubtem Elektroden- Auf diese Weise werden die Einflüsse von Schwanmaterial auf den Endwänden des Entladungsrohres kungen der Temperatur und der Spannung auf die einschränkt. 70 Lichtausbeute und die Arbeitscharakteristik der mit-It can also be shown that the second thin one is slightly below the working temperature of the ent-wire helix the constancy of the light output of a charge tube lying temperature the entire Arc discharge lamp improves by vaporizing a 65 amount of mercury, so that the mercuryT-additional Protection of the thorium piece or thorium vapor atmosphere unsaturated and the mercury strips and thus the formation of light absorption vapor is overheated while the lamp is working. In this way, the influences of swan material on the end walls of the discharge tube effects of temperature and voltage on the restricts. 70 Luminous efficiency and the working characteristics of the

tels eines Lichtbogens betriebenen Lampe durch die abgegrenzte Quecksilbermeng© herabgesetzt.by means of an arc operated lamp by the delimited amount of mercury ©.

Die Elektroden 4, 5 und 6 sind an Stromzuführungsdrähte 8, 9 bzw. 10 angeschlossen, die vorteilhaft aus Molybdän bestehen, und einen, blattartig abgeflachten Teil 11 aufweisen, der vollständig in die Ouarzeinschmelzungen 2 und 3 eingebettet und mit diesen dicht verschmolzen ist. Die Zündelektrode 6 wird aus einem Wolframdraht gebildet; ihr äußeres Ende überlappt den blattförmigen Teil der Stromzuführung 10 und ist mit ihm verschweißt. Die Hauptelektroden 4 und 5 sind durch Punktschweißung mit den inneren zylindrischen Enden der Stromzufuhrungsdrähte 8 bzw. 9 verbunden. Die Schweißverbindung zwischen der Hauptelektrode 4 und der Stromzuführung 8 ist in Fig. 2 mit 12 bezeichnet.The electrodes 4, 5 and 6 are connected to power supply wires 8, 9 and 10, respectively, which are advantageously made of molybdenum and have a sheet-like flattened part 11 which is completely embedded in the quartz fusions 2 and 3 and fused tightly to them. The ignition electrode 6 is formed from a tungsten wire; its outer end overlaps the sheet-shaped part of the power supply 10 and is welded to it. The main electrodes 4 and 5 are connected by spot welding to the inner cylindrical ends of the power supply wires 8 and 9, respectively. The welded connection between the main electrode 4 and the power supply 8 is denoted by 12 in FIG. 2.

Die Hauptelektroden 4 und 5 sind gleich aufgebaut, und die folgende Beschreibung der Einzelteile der in Fig. 2 und 3 dargestellten Hauptelektrode 4 bezieht sich auf die Bauart der anderen Hauptelektrode 5.The main electrodes 4 and 5 have the same structure, and the following description of the individual parts of FIG The main electrode 4 shown in FIGS. 2 and 3 relates to the type of the other main electrode 5.

Gemäß Fig. 2 und 3 hat die Hauptelektrode 4 als Betriebselektrode 13 einen geraden Mitteldraht, eine erste Drahtwendel 14, welche über die Betriebselektrode 13 geschoben ist, das Thoriumstück 15, welches zwischen die erste Wendel 14 und die Betriebselektrode 13 vom Spitzenende der Hauptelektrode 4 aus eingesetzt ist, und eine zweite feine Drahtwendel 16,, welche gleichachsig über die erste Wendel 14 geschoben, und an ihr befestigt ist. Diese Teile der Hauptelektrode 4 sind aneinander dadurch befestigt, daß zuerst die Betriebselektrode 13, der Thoriumstreifen 15 und die erste Wendel 14 bei denjenigen Windungen der ersten Wendel 14 verschweißt werden, welche sich der Spitze 18 der Elektrode am nächsten befinden. Nach dem Zusammenfügen und Befestigen dieser Teile aneinander wird die zweite Wendel 16 über die erste Wendel 14 geschoben, und dann werden ausschließlich die mittleren Windungen der beiden Wendeln 14 und 16 bei der Stelle 17 miteinander verschweißt. According to FIGS. 2 and 3, the main electrode 4 has as the operating electrode 13 a straight central wire, a first wire coil 14, which is pushed over the operating electrode 13, the thorium piece 15, which between the first coil 14 and the operating electrode 13 from the tip end of the main electrode 4 is used, and a second fine wire helix 16 ,, which is pushed coaxially over the first helix 14 and attached to it. These parts of the main electrode 4 are attached to one another in that first the operating electrode 13, the thorium strip 15 and the first coil 14 are welded at those turns of the first coil 14 which are closest to the tip 18 of the electrode. After joining and securing these Parts of each other, the second helix 16 is pushed over the first helix 14, and then exclusively the middle turns of the two coils 14 and 16 are welded to one another at point 17.

Die folgende Beschreibung der erfindungsgemäßen Hauptelektrode gibt ein besonderes Ausführungsbeispiel, wie es für Entladungsröhren üblicher Quecksilber-Hochdruakentladungslampen mit einem Entladungsrohr und äußeren Glasmantel vorteilhaft ist; eine solche im Handel erhältliche Lampe arbeitet bei etwa 3 A und 400 W.The following description of the main electrode according to the invention gives a special embodiment, as is the case with the discharge tubes of high-pressure mercury discharge lamps having a discharge tube and outer glass jacket is advantageous; such a commercially available lamp works at about 3 A and 400 W.

Jede der erfindungsgemäß ausgebildeten Hauptelektroden einer solchen Lampe hat eine erste WendelEach of the main electrodes of such a lamp embodied according to the invention has a first filament

14 aus 0,75 mm starkem Wolframdraht, der mit 12,5 Windungen je cm eng auf einen geraden Kern von 0,94 mm gewickelt ist. Die erste Wendel 14 ist 6 mm lang, und ihr inneres Ende befindet sich in einem Abstand von etwa 2 mm von der Spitze 18 der Betriebselektrode 13. Der Durchmesser der Betriebselektrode 13 beträgt 0,75 mm, und das Thoriumstück14 made of 0.75 mm thick tungsten wire with 12.5 turns per cm tightly on a straight core of 0.94 mm is wound. The first coil 14 is 6 mm long and its inner end is in a distance of about 2 mm from the tip 18 of the operating electrode 13. The diameter of the operating electrode 13 is 0.75 mm, and the thorium piece

15 zwischen, der ersten Wendel 14 und der Betriebselektrode 13 ist 0,13 mm stark, etwa 5 mm lang und etwa 0,5 mm breit.15 between the first coil 14 and the operating electrode 13 is 0.13 mm thick, about 5 mm long and about 0.5 mm wide.

Die zweite Wendel 16 besteht aus einem 0,13 mm starken Wolframdraht, der auf einen geraden Kern von 2,25 mm mit 70 Windungen je cm gewickelt ist; die Länge dieser zweiten Wendel betragt 8 mm. Nach dem Wickeln springt der gewendelte Draht der zweiten Wendel 16 etwas zurück, so daß die zweite Wendel 16 einen äußeren Durchmesser von etwa 3 mm hat. Die zweite Wendel 16 ist so· auf der inneren Wendel 14 angeordnet, daß ihr inneres Ende 0,5 mm über das entsprechende Ende der ersten Wendel 14 vorsteht und 1,5 mm gegen die Spitze 18 der Betriebselektrode 13 zurücktritt. Das innere Ende der zweiten Wendel 16 kann etwa 2 mm von der Spitze 18 der Betriebselektrode 13 entfernt sein und mit dem entsprechenden Ende der ersten Wendel 14 fluchten. Man erhält auf diese Weise für die Herstellung eine ausreichende Toleranz.The second helix 16 consists of a 0.13 mm thick tungsten wire which is attached to a straight core of 2.25 mm is wound with 70 turns per cm; the length of this second helix is 8 mm. To the winding, the coiled wire of the second coil 16 jumps back somewhat, so that the second Helix 16 has an outer diameter of about 3 mm. The second helix 16 is thus on the inner one Helix 14 arranged so that its inner end is 0.5 mm above the corresponding end of the first helix 14 protrudes and recedes 1.5 mm against the tip 18 of the operating electrode 13. The inner end of the second Helix 16 can be about 2 mm from the tip 18 of the operating electrode 13 and with the corresponding Align the end of the first helix 14. In this way, a sufficient amount is obtained for production Tolerance.

Die Hauptelektroden 4 und 5 werden innerhalb des Kolbens 1 des Entladungsrohres so angeordnet, daß ihre Spitzen 18 der Betriebselektroden 13 einen Abstand von etwa 70 mm voneinander aufweisen. Das Quarzrohr hat einschließlich der Quetschfüße 2 und 3 eine Gesamtlänge von etwa 133 mm; es hat einen Außendurchmesser von 22 mm bei einer Wandstärke von ungefähr 1 mm.The main electrodes 4 and 5 are arranged inside the envelope 1 of the discharge tube so that their tips 18 of the operating electrodes 13 have a distance of about 70 mm from one another. That Quartz tube, including the pinch feet 2 and 3, has a total length of about 133 mm; It has a Outside diameter of 22 mm with a wall thickness of approximately 1 mm.

Bei so ausgebildeten Lampen zündet die Bogenentladung durchschnittlich etwa innerhalb von 20 Schwingungen eines 60-Hz-Wechselstromes, nachdem die Spannung an die Lampe gelegt, ist, und die Lampe geht auch innerhalb dieser Zeit in den stabilen Betrieb über. Ähnliche Lampen gleicher Abmessungen, aber ohne die zusätzliche zweite Wendel 16 der beiden Hauptelektroden nach der Erfindung, erfordern hingegen im Durchschnitt 120 bis 150 Schwingungen eines solchen Wechselstromes nach dem Anlegen der Spannung, ehe der Bogen zündet und stabil wird.With lamps designed in this way, the arc discharge ignites on average within approximately 20 oscillations a 60 Hz alternating current after the voltage is applied to the lamp, and the lamp also goes into stable operation within this time. Similar lamps of the same dimensions, but without the additional second helix 16 of the two main electrodes according to the invention, however an average of 120 to 150 oscillations of such an alternating current after the application of the Tension before the arc ignites and becomes stable.

Es wurde außerdem festgestellt, daß Lampen mit Elektroden gemäß der Erfindung eine bessere Konstanz der Lichtausbeute haben als die bekannten Lampen mit Elektroden der in Frage stehenden Art.It has also been found that lamps with electrodes according to the invention have a better constancy the light output than the known lamps with electrodes of the type in question.

Beispielsweise wurde bei Vergleichsversuchen einer Lampengruppe, die Elektroden gemäß der Erfindung aufwies, und einer Lampengruppe gleicher Bauart, aber ohne zweite Wendeln auf den Hauptelektroden, festgestellt, daß beide Lampenarten eine mittlere Ausgangsleistung von etwa 51 Lumen/Watt hatten. Nach 500 Betriebsstunden hatten die Lampen mit den erfindungsgemäßen Elektroden eine mittlere Ausbeute von 50 Lumen/Watt, nach 2000 Stunden eine mittlere Ausbeute von 46 Lumen/Watt und am Ende von 4000 Arbeitsstunden eine mittlere Ausbeute von etwa 42 Lumen/Watt. Im Gegensatz dazu hatte die Gruppe derjenigen Lampen, deren Hauptelektroden keine zweiten Wendeln hatten, am Ende der 500 Betriebsstunden eine mittlere Ausbeute von etwa 47 Lumen/ Watt, am Ende der 2000 Betriebsstunden etwa 41 Lumen/Watt und am Ende der 4000 Betriebsstunden etwa 35 Lumen/Watt.For example, in comparative tests of a group of lamps, the electrodes according to the invention and a group of lamps of the same design, but without second filaments on the main electrodes, found that both types of lamps had an average output power of about 51 lumens / watt. To The lamps with the electrodes according to the invention had an average yield of 500 operating hours of 50 lumens / watt, after 2000 hours an average yield of 46 lumens / watt and at the end of 4000 working hours an average output of about 42 lumens / watt. In contrast, the group had of those lamps whose main electrodes did not have a second filament, an average output of about 47 lumens / Watt, at the end of the 2000 operating hours about 41 lumens / watt and at the end of the 4000 operating hours about 35 lumens / watt.

Wenn die Elektrode nach der Erfindung in Lampen anderer Wattbelastung benutzt wird, als es bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist, sind die Gesamtabmessungen und die Einzelabmessungen der Elektrode und ihrer Teile entsprechend zu ändern, um die Vorteile der Elektrode auch bei Lampen mit höherem oder kleinerem Stromverbrauch zu erhalten.When the electrode according to the invention in lamps different wattage is used than is the case in the embodiment described above, the overall dimensions and the individual dimensions of the electrode and its parts are to be assigned accordingly change to the advantages of the electrode even with lamps with higher or lower power consumption to obtain.

Außerdem kann die Betriebselektrode 13 der Hauptelektrode auch selber den Stromzuführungsdraht für die Hauptelektrode bilden und sich durch die Wandung des Quarzkolbens 1 hindurch erstrecken, wobei sie mit diesem durch eine oder mehrere zwischengeschaltete Verschmelzungsgläser verbunden wird, welche eine an sich bekannte Stufenverschmelzung bilden.In addition, the operating electrode 13 of the main electrode itself can also be the power supply wire for form the main electrode and extend through the wall of the quartz bulb 1, wherein it is connected to this by one or more intermediate fusion glasses, which form a stage merging known per se.

Wenn auch die zweite Wendel 16 sich vorzugsweise über die beiden Enden der ersten Wendel 14 hinaus erstreckt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, um einen möglichst großen Schutz des Thoriumstücks 15 gegen den Ionenbeschuß der Glimmentladung während der Zündung zu erhalten, so- kann doch die zweite Wendel 16 auch in Richtung auf die Verschmelzung 2 an der-Even if the second helix 16 preferably extends beyond the two ends of the first helix 14 extends, as shown in Fig. 2, to one The greatest possible protection of the thorium piece 15 against the ion bombardment of the glow discharge during the To get ignition, the second helix 16 can also in the direction of the fusion 2 on the other

selben Stelle wie die erste Wendel 14 endigen oder auch kurz vor diesem Ende, ohne daß die Wirkung eines schnellen Zündens der Bogenentladung an den Windungen der zweiten Wendel 16 und der folgende Übergang der Bogenentladung auf die Spitze 18 der Betriebselektrode beim Ansteigen des Quecksilberdampfdruckes in dem Entladungsgefäß der Lampe nachteilig beeinflußt würden.the same point as the first helix 14 end or shortly before this end, without the effect rapid ignition of the arc discharge on the turns of the second filament 16 and the following Transfer of the arc discharge to the tip 18 of the operating electrode when the mercury vapor pressure rises would be adversely affected in the discharge vessel of the lamp.

Wenn auch die Erfindung in Verbindung mit einer Elektrode für eine Hochdruck-Bogenentladungslampe beschrieben, wurde, so kann doch die Elektrode auch bei anderen Hochdruck-Bogenentladungsvorrichtungen benutzt werden, und zwar unabhängig davon, ob sie sichtbares Licht aussenden oder nicht. Die Anwendung der Erfindung wird überall dort vorteilhaft sein, wo ein schnelles Zünden der Bogenentladung gewünscht wird.Even if the invention is used in conjunction with an electrode for a high-pressure arc discharge lamp has been described, the electrode can be used in other high pressure arc discharge devices regardless of whether they emit visible light or not. The application the invention will be advantageous wherever rapid ignition of the arc discharge is desired will.

Claims

Patent claims:

1. Self-heating electrode made of heat-resistant metal for high-pressure arc discharge lamps with a straight metal wire as the operating electrode, with one of these straight wire surrounding metal wire coil offset back from its tip, and with a piece of thermionically active metal, e.g. B. Thorium, which is between the Wire helix and the straight wire is located, this piece of metal covered by the helix is, characterized by a second metal wire coil (16) of lower thermal capacity than the remaining parts of the electrode, which is wound around the first coil (14) in such a way that the turns of the second coil (16) of those of the first coil (14) at least on the the end of the coils facing the discharge path have a radial distance.

2. Electrode according to claim 1, characterized in that the one facing the discharge path End of the second helix (16) between the corresponding end of the first helix (14) and the Tip (18) of the operating electrode is located.

3. Electrode according to claim 2, characterized in that the second helix in both directions protrudes over the first spiral.

4. Electrode according to claim 1 to 3, characterized in that the two coils with each other, are preferably welded approximately in the middle between their ends.

5. Electrode according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least that of the The end of the second filament facing the discharge path is made of thinner wire than the rest Parts of the electrode.

Considered publications:
German Patent No. 883,782;
British Patent No. 526 064.

1 sheet of drawings