DE1091234B - Kuehlvorrichtung fuer Niederdruck-Quecksilberdampf-Gasentladungslampen unter erhoehter Belastung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für Niederdruck-Quecksilberdampf-Gasentladungslampen, die unter verhältnismäßig erhöhter Belastung betrieben werden. Diese Kühlvorrichtung erfüllt die Aufgabe, im Betriebszustand eine bestimmte Stelle innerhalb der Entladungslampe so weit abzu kühlen, daß der Betriebsdampfdruck innerhalb der Entladungslampe dem gewünschten Wert mindestens nahekommt. Bekanntlich besitzen die bekannten Gasentladungslampen die größte Lichtausbeute in Lumen je Watt, wenn der Quecksilberdampfdruck in der Lampe zwischen etwa 6 und 9 μΗ^ liegt. Ein Quecksilberdampfdruck in diesem Bereich läßt sich leicht erzielen, wenn an einer Stelle der Lampe kondensiertes Quecksilber bei einer Temperatur von etwa 40 bis 45° C vorhanden ist. Bei den bekannten Gasentladungslampen läßt sich diese Bedingung ohne Schwierigkeit erreichen. Wenn jedoch Gasentladungslampen mit größerer Leistungsaufnahme ohne Hilfsvorrichtungen zur Einhaltung des Dampfdruckes betrieben werden, so ergibt die größere Leistungsaufnahme je Volumen der Lampe einen erhöhten Quecksilberdampfdruck, wodurch die Lichtausbeute der Lampe verringert wird. So werden z. B. die gewöhnlichen Gasentladungslampen mit einer Belastung von etwa 10 Watt je 30,5 cm der Lampenlänge betrieben. Höher belastete Lampen können mit einer Belastung von etwa 25 Watt je 30,5 cm der Länge betrieben werdfen, wobei das Ausmaß der erhöhten Belastung sich erheblich ändern kann. Um den Betriebsdampfdruck in den höher belasteten Lampen zu verringern und hierdurch der größten Lichtausbeute für die Erzeugung ultravioletter Strahlen wenigstens nahezukommen, muß ein Teil des Kolbens auf eine Temperatur von etwa 40 bis 45° C gekühlt werden, da der kälteste Teil des Kolbens den Gleichgewichtsdruck des Quecksilberdampfes in dem Kolben bestimmt. Mit Hilfe einer künstlichen Kühlung können Leuchtstofflampen mit erheblich höherer Eingangsleistung betrieben werden und haben trotzdem noch eine hohe Lichtausbeute für ultraviolette Strahlen.

Ähnliche Probleme treten auch bei Ultraviolettlampen auf, die z. B. in Geräten zur Bakterienvernichtung verwendet werden. Solche Bestrahlungsgeräte werden z.B. in den Heißluftkanälen von Klimaanlagen untergebracht. Die in diesen Kanälen teilweise herrschenden Temperaturen sind jedoch so hoch, daß der Wirkungsgrad des Bestrahlungsgerätes hinsichtlich der Erzeugung der bakterienvernichtenden Strahlung verringert würde. Wenn also der Quecksilberdampfdruck, innerhalb der Gasentladungslampe den· für die beste Lichtausbeute richtigen Druck übersteigt, so wird hierdurch stets die Strahlungsleistung beeinträchtigt, ob das Gerät nun mit erhöhter Eingangs-

Kühlvorrichtung für Niederdruck-Quecksilberdampf-Gasentladungslampen unter erhöhter Belastung

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 46

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Oktober 1958

Edward Arnott, Montclair, N. J.,

und Robert Young, Nutley, N. J. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

leistung oder bei verhältnismäßig hoher Umgebungstemperatur oder unter beiden Bedingungen betrieben wird.

Um bei den hochbelasteten Gasentladungslampen einen Teil des Kolbens zu kühlen, hat man vorgeschlagen, den Kolben derart zu verformen, daß sich einzelne kühlere Kolbenabschnitte ergeben. Ein derartiges Verfahren ist teuer und führt zu einer Herabsetzung der Festigkeit des Kolbens. Außerdem läßt sich auch mit einem derart verformten Kolben der Quecksilberdampfdruck bei hoher Umgebungstemperatur nicht niedrig halten. Ferner ist es vorgeschlagen worden, mindestens an einem Ende des Kolbens eine Wärmeabschirmvorrichtung anzubringen, die eine Kühlkammer bildet, welche den Quecksilberdampfdruck in der Gasentladungslampe begrenzt. Hierbei wird aber nicht nur die Wärme abgeschirmt, sondern es werden auch die ultravioletten Strahlungen vom Ende der Lampe abgehalten, so daß im Falle einer Leuchtstofflampe die Enden oder das eine E^de der Anordnung dunkel erscheinen. Ferner ist auch diese Anordnung bei verhältnismäßig hohen Umgebungstemperaturen, wie es in einem Heißluftkanal oder in einer geschlossenen Fassung vorkommen kann, unwirksam.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Gasentladungslampe, bei der diese Schwierigkeiten nicht

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auftreten, die also sowohl bei hoher Belastung als stelle teilweise durch den Temperaturunterschied zwi-

auch bei hoher Umgebungstemperatur eine gute Licht- sehen den beiden Verbindungsstellen bestimmt ist. Es

ausbeute zeigt, ohne daß besondere Kolbenformen sind zahlreiche Kombinationen ungleichartiger Stoffe

oder Abschirmvorrichtungen und die mit ihnen ver- bekannt, welche den Peltiereffekt zeigen. Bei Verwen-

bundenen Nachteile verwendet werden. 5 dung von Bi₂Te₃ vom p-Typ und Bi läßt sich ein

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für Nieder- Temperaturunterschied zwischen der heißen und der druck-Quecksilber-Gasentladungslampen ist dadurch kalten Verbindungsstelle von bis zu 40⁰C, bei Vergekennzeichnet, daß sie thermoelektrisch arbeitet. wendung von Bi₂Te₃ vom p-Typ und Bi₂Te₃ vom Beim Durchleiten eines entsprechenden Stromes durch η-Typ ein Temperaturunterschied von 60° C und bei die thermoelektrische Kühlvorrichtung wird mithin io Verwendung noch anderer Stoffe sogar ein Tempeeine bestimmte Stelle innerhalb der Gasentladungs- raturunterschied von bis zu 80⁰C erzielen. Neuere lampe gekühlt. Veröffentlichungen über den Peltiereffekt finden sich

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in »Journal of Applied Physics«, Vol. 28, September

nun an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin ist 1957, S. 1035 bis 1042, in »Proceedings of the

Fig. 1 eine teilweise gebrochene Seitenansicht einer 15 I. R. E.«, Vol. 46, 1958, S. 538 bis 554, und in> der

Niederdruckquecksilberdampflampe gemäß der Erfin- USA.-Patentschrift 2 758 146.

dung, die als Leuchtstofflampe dient und an einem In Fig. 1 und 2 ist als Ausführungsbeispiel der ErEnde mit einer thermoelektrischen Kühlvorrichtung findung eine Leuchtstofflampe 10 dargestellt, die in beausgerüstet ist, kannter Weise als Niederdruckquecksilberdampf lampe

Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie H-II in 20 arbeitet. Die Lampe 10 weist einen langgestreckten

Fig. 1 in Pfeilrichtung, Kolben 12 mit an beiden Enden angeordneten Elektro-

Fig. 3 eine Schrägansicht der Befestigungsvorrich- den 14 auf. Die Elektrodenanschlüsse 16 sind durch

tung und der elektrischen Anschlüsse für die thermo- die Enden des Kolbens 12 mittels eines Quetschfußes

elektrische Kühlvorrichtung nach Fig. 1, 18 durchgeführt. Sie sind mit Steckerstiften 20 ver-

Fig. 4 eine schematische Darstellung der thermo- 25 bunden, die an Sockelkappen 22 befestigt sind. Der

elektrischen Kühlvorrichtung sowie der Gasentla- Kolben 12 trägt auf seiner Innenfläche einen Überzug

dungselektrode und deren Anschlüsse für die Anord- aus Leuchtstoff 24_, z.B. mit Mangan aktiviertes Zink-

nung nach Fig. 1, silikat. Im Kolben 12 befinden sich ferner eine kleine

Fig. 5 eine teilweise gebrochene Seitenansicht einer Quecksilbermenge 26 und ein inertes ionisierbares anderen Gasentladungsröhre gemäß der Erfindung, 3a Gas, z. B. Argon, unter einem Druck von 3 mm.

Fig. 6 ein Schrägbild der Befestigungsvorrichtung Zur Befestigung der erfindungsgemäßen Kühlvorfür das thermoelektrische Element der Anordnung richtung sind Rohrschellen 28 aus Metall gemäß Fig. 3 nach Fig. 5, um den Quetschfuß 18 herumgelegt und voneinander

Fig. 7 eine schematische Darstellung der thermo- isoliert. Zusätzliche Zuleitungen 30, die durch den

elektrischen Kühlvorrichtung und der Elektroden- 35 Quetschfuß 18 hindurchgeführt sind, dienen zum An-

anordnung für die Anordnung nach Fig. 5, Schluß der Rohrschellen 28 an zusätzlichen Stecker-

Fig. 8 bis 10 verschiedene Konstruktionsmöglich- stiften 32,. denen eine Gleichspannung zugeführt wer-

keiten für die thermoelektrische Kühlvorrichtung, den kann. An den Rohrschellen 28 sind Federdrähte

Fig. 11 bis 18 schematische Darstellungen weiterer 34 aus Metall befestigt, die eine thermoelektrische

Betriebs- und Anbringungsmöglchkeiten der thermo- 40 Kühlvorrichtung 36 tragen. Die Kühlvorrichtung 36

elektrischen Kühlvorrichtung. wird im einzelnen weiter unten beschrieben. Sie be-

Die Grundsätze der Erfindung sind zwar auf jede steht grundsätzlich aus zwei warmen Verbindungs-Metalldampfentladungsvorrichtung anwendbar, die stellen 38 an den beiden Enden der Vorrichtung 36 unter solchen Bedingungen betrieben werden soll, daß und einer kalten Verbindungsstelle 40 etwa in der ohne besondere Vorkehrungen der Betriebsdruck des 45 Mitte der Vorrichtung 36. Die kalte Verbindungs-Metalldampfes in der Entladungsvorrichtung den ge- stelle 40 ist etwas verbreitert, damit der Quecksilberwünschten Druck überschreiten würde. Technische dampfdruck in der Entladungslampe 10 leichter kon-Bedeutung kommt der Erfindung zur Zeit vor allem stant gehalten werden kann. Die Federdrähte 34 halbei einer Niederdruckquecksilberdampflampe mit ten die Schenkel 42 der Kühlvorrichtung 36 in Berüh-Leuchtstoffbelag zu, so daß eine solche als Ausfüh- 50 rung mit dem Kolben 12 in der gestrichelt gezeichrungsbeispiel näher beschrieben wird. neten Stellung in Fig. 3, damit die erzeugte Wärme

Die erfindungsgemäß verwendete Kühlvorrichtung rasch abgeführt wird. Bei dieser Ausfuhrungsform

beruht auf dem bekannten Peltiereffekt, d. h. der re- wirkt also der Kolben 12 als Wärmesenke, welche die

versiblen Verwandlung von elektrischer Energie in von den warmen Verbindungsstellen 38 erzeugte

Wärme an einer Verbindungsstelle ungleichartiger 55 Wärme abführt. Konstruktionseinzelheiten der Kühl-

Leiter. Wenn ein Gleichstrom in einer bestimmten vorrichtung 36 selbst werden später besprochen. Eine

Richtung durch die Verbindungsstelle zweier un- schematische Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 1

gleichartiger Stoffe fließt, so wird Wärme in elek- bis 3 zeigt Fig. 4.

irische Energie verwandelt, und die Verbindungsstelle In Fig. 5 ist eine hochbelastete Entladungslampe 44 kühlt sich ab. Fließt der Strom in entgegengesetzter 60 dargestellt, die mit einer Betriebsspannung zwischen Richtung, so erwärmt sich die Verbindungsstelle. Die den beiden Sockelstiften betrieben wird. So wird z. B. umgeformte Wärmemenge ist proportional zur Strom- eine Schnellstartlampe mit 1500 Hz betrieben, hat dichte und dem Peltierkoeffizienten der Verbindungs- einen 122 cm langen Kolben und eine Leistungsaufstelle. Letzterer hängt von den die Verbindungsstelle nähme von 100 Watt. Bei derartigen Lampen wird an bildenden Stoffen und der Temperatur der Stelle ab. 65 jede Elektrode während des Betriebs eine eigene Kühl-Grundsätzlich hat jede thermoelektrische Kühlvorrich- vorrichtung angelegt. Im übrigen weicht diese Austung eine kalte und eine warme Verbindungsstelle. führungsform 44 von der Ausführungsform 10 nach Die warme Verbindungsstelle kann mit einer »Wärme- Fig. 1 im Aufbau des Fußes ab, der im Schrägbild senke« verbunden sein, welche die erzeugte Wärme in Fig. 6 dargestellt ist. Durch den Fuß 46 sind Zuabführt, da die Temperatur der kalten Verbindungs- 70 führungen 48 durchgeführt und mit einer Elektrode

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50 verbunden. Eine thermoelektrische Kühlvorrichtung 52, die im einzelnen weiter unten beschrieben wird, ist zwischen den Zuführungen 48 parallel zur Elektrode50 geschaltet. Um einen gleichgerichteten Strom der richtigen Größe zu erzeugen, sind ein Vorwiderstand 54 und ein Gleichrichter 56 in Reihe mit der Kühlvorrichtung 52 geschaltet. Ein Kondensator 58 zum Glätten des gleichgerichteten Potentials ist parallel zu der Kühlvorrichtung 52 und dem Widerstand 54 geschaltet. Der Gleichrichter 56 kann z. B. aus einem handelsüblichen Siliziumgleichrichter bestehen. Der Vorwiderstand 54 kann einen Widerstand von 0,24 Ohm und der Kondensator 58 eine Kapazität von 5000 Mikrofarad haben. Ein schematisches Schaltbild dieser Anordnung ist in Fig. 7 gezeigt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 bis 7 sind Kühlvorrichtungen 52 an beiden Enden der Gasentladungslampe 44 angebracht. Diese Vorkehrung kann auch bei den übrigen beschriebenen Gasentladungslampen getroffen werden. Eine Kühlvorrichtung nur an einem Ende einer Gasentladungslampe hat den Vorteil der einfacheren Konstruktion und arbeitet im allgemeinen zufriedenstellend. Um jedoch Quecksilberwanderungen möglichst auszuschließen, ist es in manchen Fällen vorteilhaft, an beiden Enden der Gasentladungslampe eine Kühlvorrichtung vorzusehen.

Fig. 8 zeigt eine thermoelektrische Kühlvorrichtung 60, die bei den Gasentladungslampen nach Fig. 1 und S verwendet werden kann. Diese Kühlvorrichtung besteht aus zwei ungleichartigen Leitern. Der Leiter A kann z. B. aus Wismuttellurid vom η-Typ und der Leiter B aus Wismuttellurid vom p-Typ bestehen. Die kalte Verbindungsstelle wird an der Berührungsstelle der beiden Metalle dadurch gebildet, daß ein dünner Kupferstreifen 62 zwischengelötet wird. Die Leiter A und B können jedoch auch unmittelbar aneinandergelötet werden. Die warmen Verbindungsstellen befinden sich an den äußeren Enden der Leiter A und B und werden dadurch gebildet, daß Kupferscheiben 64 an die Enden der Leiter angelötet werden. Die Zuführungsleitungen 66 sind unmittelbar an die Kupferscheiben 64 angelötet. Beispielsweise kann jedes der Glieder A und B einen Durchmesser von 0,54 cm und eine Länge von 1,3 cm aufweisen. Mit einem Spannungsabfall von 0,07 Volt und einem Strom von 5 Ampere, was 0,35 Watt entspricht, wurde eine Temperaturerniedrigung von 16° C an der kalten Lötstelle gemessen. Durch Veränderung der Speisespannung läßt sich mit der thermoelektrischen Kühlvorrichtung gemäß Fig. 8 ein Temperaturabfall von bis zu 25° C erzielen. Die für eine bestimmte Lampe erforderliche Kühlung hängt von den Bedingungen ab, unter welchen die Lampe betrieben werden soll, sowie der Leistungsaufnahme der Lampe und anderen Konstruktionseinzelheiten wie der Belastung je Volumeinheit des Kolbens. Die beschriebene thermoelektrische Kühlvorrichtung 60 reicht für eine Leuchtstofflampe von 122 cm Länge mit einem Kolbendurchmesser von 38 mm aus, die in einer offenen Fassung mit einer Leistungsaufnahme von 25 Watt je 30,5 cm Länge betrieben wird. Bei geschlossenen Fassungen oder unter hohen Umgebungstemperaturen wird jedoch die Kühlleistung erhöht, die für den günstigsten Betriebsdampfdruck erforderlich ist, und die Leistungsaufnahme der Kühlvorrichtung und ihre Konstruktion können entsprechend geändert werden. Bei der Ausführungsform 60 nach Fig. 8 sind die warmen Verbindungsstellen mit einer vergrößerten Fläche versehen, indem die Kupferscheiben 64 einen Durchmesser von 1,5 cm aufweisen. Wenn diese Kupfer scheiben 64 nicht unmittelbar mit einer Wärmesenke verbunden sind, um die erzeugte Wärme abzuführen, so können sie mit einer geschwärzten Oberfläche versehen werden, um die Strahlungsleistung zu erhöhen. In Fig. 9 ist eine andere Konstruktion für eine thermoelektrische Kühlvorrichtung 68 gezeigt, wo die Leiter A und B wie bei Fig. 8 ausgeführt sind, jedoch jeder Leiter A eine Länge von 0,65 cm aufweist. Bei der Ausführungsform 68 nach Fig. 9 sind ίο jedoch weder die kalten noch die warmen Lötstellen mit vergrößerter Fläche versehen. Die Betriebsbedingungen und das Ausmaß der Kühlung für die Ausführungsform 68 entsprechen weitgehend denjenigen gemäß Fig. 8.

In Fig. 10 ist eine weitere Konstruktion für eine thermoelektrische Kühlvorrichtung 70 dargestellt, wo die Teile A und B derart geformt und elektrisch miteinander verbunden sind, daß sich eine verbreiterte kalte Lötstelle 72 ergibt. Materialien und Leistung entsprechen denjenigen nach den vorhergehenden Ausführungsformen, wobei jedoch die warmen Lötstellen 73 und die kalte Lötstelle 72 mit verbreiterten Flächen versehen sind, indem z. B. diese Lötstelle als Kupferscheiben mit einem Durchmesser von 1,5 cm ausgeführt werden. Solche Verbreiterungen können auch bei der Ausführungsform 68 angebracht werden. Die Gasentladungslampen 10 und 44 nach Fig. 1 und 5 können leicht so abgeändert werden, daß sich eine Lampe zur Bakterienabtötung ergibt. Hierzu braucht nur der Leuchtstoffüberzug auf der Innenfläche des Kolbens weggelassen zu werden, und die Kolben werden dann aus einem Material hergestellt, das ultraviolette Strahlung der gewünschten Wellenlänge durchläßt.

Abgesehen von den erfindungsgemäßen thermoelektrischen Kühlvorrichtungen sind die Gasentladungslampen nach Fig. 1 und 5 in bekannter Weise aufgebaut. Es sind auch zahlreiche andere Entladungsvorrichtungen mit thermoelektrischen Kühlvorrich- tungen denkbar, von denen einige nachstehend beschrieben werden. Zwecks leichterer Beschreibung sind diese Gasentladungsvorrichtungen nur schematisch dargestellt, da sie abgesehen von der thermoelektrischen Kühlvorrichtung in bekannter Weise aufgebaut sind.

Fig. 11 zeigt die schematische Darstellung einer Schnellstartlampe 74, die etwa der Lampe 44 nach Fig. 5 entspricht, bei der jedoch die thermoelektrische Kühlvorrichtung sich in einem Glasfuß 76 befindet. Die Kühlvorrichtung 78 kann wie die Vorrichtung 70 in Fig. 10 ausgebildet sein, wobei der Gleichrichter, der Kondensator und der Vorwiderstand entsprechend der Ausführungsform 44 in Fig. 5 und 6 gewählt sind.. Die kalte Lötstelle 80 der Kühlvorrichtung 78 befindet sich in Berührung mit einem bestimmten Teil der Fläche des Fußes 76. Das Quecksilber kondensiert sich am Fuß 76 innerhalb des Kolbens in der Nähe dieser gekühlten Stelle, wodurch der Betriebsdampfdruck innerhalb der Gasentladungslampe 74 auf einem bestimmten Wert gehalten wird. Die warmen Lötstellen 82 der Kühlvorrichtung 78 in Fig. 11 befinden sich nicht in Berührung mit einer Wärmesenke. In diesem Falle sind die verbreiterten Flächen der warmen Lötstellen 82 vorzugsweise mit sehr guten Wärmestrahlungseigenschaften ausgerüstet, z. B. dadurch, daß sie geschwärzt sind. Noch besser wird die Wirkung, wenn die heißen Lötstellen 82 sich in Berührung mit einem solchen Teil des Glasfußes 76 befinden, der einen möglichst großen Abstand von der kalten Stelle 80 hat. Auf diese Weise erfüllt dann der

Glasfuß 76 die doppelte Aufgabe, die Wärme von den heißen Lötstellen 82 abzuführen und die Wärme zu der kalten Lötstelle 80 zu leiten und hierdurch das Quecksilber an dieser Stelle zu kondensieren. Eine derartige Ausführungsform 84 ist in Fig. 12 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 11 auch noch dadurch, daß die Kühlvorrichtung 86 getrennt gespeist werden kann, wie es an Hand der Fig. 1 geschildert worden ist.

In Fig. 13 ist eine Ausführungsform dargestellt, wo die thermoelektrische Vorrichtung 88 sich völlig außerhalb der Gasentladungslampe 90 befindet. Die Vorrichtung 88 entspricht der Vorrichtung 70 nach Fig. 10, und die Gasentladungslampe 90 ist im übrigen in bekannter Weise aufgebaut. Bei dieser Ausführungsform lassen sich die warmen Lötstellen 92 leicht so anbringen, daß sie die Metallteile der Fassung für die Gasentladungslampe 90 berühren, während die kalte Lötstelle 94 sich in Berührung mit einem bestimmten Teil der Außenfläche des Glaskolbens der Lampe 90 befindet. Auch andere Wärmesenken können gegebenenfalls vorgesehen werden. Das Quecksilber kondensiert sich an der Innenfläche des Kolbens in der Umgebung der kalten Lötstelle 94. Eine solche Ausführungsform läßt sich leicht für Lampen anpassen, die in geschlossenen Fassungen betrieben werden, wo manchmal verhältnismäßig hohe Umgebungstemperaturen auftreten. Die Temperatur des kondensierenden Quecksilbers kann hierbei geringere Werte annehmen als die Umgebungstemperatur in der heißen Fassung rings um die Entladungsvorrichtung 90.

In Fig. 14 ist schematisch eine weitere Gasentladungslampe 96 dargestellt, die im allgemeinen der Lampe 10 nach Fig. 1 entspricht, wobei jedoch die thermoelektrische Kühlvorrichtung 98 gemäß Fig. 9 ausgeführt ist. Die Kühlvorrichtung 98 ist insofern abweichend gestaltet, als die warme Verbindungsstelle 100 sich nicht in Berührung mit einer Wärmesenke befindet, sondern mit einer verbreiterten Strahlungsfläche zur Wärmeabfuhr versehen ist.

In Fig. 15 ist schematisch eine weitere Gasentladungslampe 102 gezeigt, wo die thermoelektrische Kühlvorrichtung 104 etwa der Vorrichtung 70 nach Fig. 10 entspricht. Die Kühlvorrichtung 104 kann wie bei Fig. 1 getrennt gespeist werden, aber die kalte Lotstelle 106 befindet sich innerhalb des Kolbens der Lampe 102, so daß das Quecksilber sich unmittelbar daran niederschlagen kann, während die heißen Lötstellen 108 sich außerhalb des Kolbens befinden. Die leitenden thermoelektrischen Glieder können dicht durch den Glaskolben der Lampe 102 mit Hilfe einer passend gewählten Einschmelzung hindurchgeführt werden, oder die Dichtung kann mittels eines Harzes, z. B. eines Epoxyharzes, vorgenommen werden, wobei dafür zu sorgen ist, daß die zerstörenden Wirkungen der ultravioletten Strahlung von dem Harz ferngehalten werden.

Bei der Gasentladungslampe 100 nach Fig. 16 wird die Halterung und der elektrische Anschluß für die thermoelektrische Kühlvorrichtung 112 durch einen der Anschlußleiter 114 und einen zusätzlichen Leiter 116 bewirkt. Die Kühlvorrichtung 112 kann wieder entsprechend Fig. 10 ausgeführt sein. Zur Speisung der Kühlvorrichtung 112 kann eine eigene Gleichspannung über den zusätzlichen Leiter 116 und die Elektrodenzuführung 114 zugeführt werden.

Bei der Gasentladungslampe 118 nach Fig, 17 entspricht die Kühlvorrichtung 120 etwa der Kühlvorrichtung 60 nach Fig. 8, wobei jedoch die warmen Verbindungsstellen 122 nicht verbreitert sind. Bei dieser Ausführungsform wird die Speisespannung für die Kühlvorrichtung 120 mittels einer Sonde 124 gewonnen, die sich in die Entladungsbahn der Lampe 118 in der Nähe der Elektrode 126 erstreckt. Der elekirische Stromkreis für die Speisung der Kühlvorrichtung 120 wird dadurch geschlossen, daß die andere Seite der Kühlvorrichtung mit der Zuführung 128 verbunden wird, welche zum Anschluß der Elektrode 126 dient. Die Halterung für die Kühlvorrichtung 120

ίο geschieht mittels einer Schelle 130, die um den Fuß 132 der Lampe 118 paßt, ähnlich wie in Fig. 1 bis 3. Vorzugsweise sind zusätzliche Siebglieder vorgesehen, um die Gleichspannung, die von der Sonde 124 abgenommen wird, zu glätten. Die Sonde 124 kann auch mit einer vergrößerten Oberfläche versehen sein, wenn die Gleichspannung einen größeren Wert annehmen soll.

In Fig. 18 ist schließlich eine Gasentladungslampe 136 schematisch dargestellt, bei der die Speisespannung für die thermoelektrische Kühlvorrichtung 138 von einem Thermoelement 140 geliefert wird. Das Thermoelement 140 besteht in bekannter Weise aus zwei ungleichartigen Metallen, die im übrigen in Zusammensetzung und Ausbildung den Metallen für die Kühlvorrichtung 70 nach Fig. 10 entsprechen können. Manchmal empfiehlt es sich auch, zwei oder mehr derartige Thermoelemente in Reihe zu schalten, um eine ausreichende Spannung zum Betrieb der Kühlvorrichtung 138 zu erzeugen. Die Verbindungsstelle 144 der ungleichartigen Metalle befindet sich in der Nähe einer der Elektroden 146 der Lampe 136, so daß die Verbindungsstelle 144 von der Elektrode 146 erwärmt wird. Hierdurch wird unmittelbar ein Gleichstrom erzeugt, der von der Verbindungsstelle 144 durch die Kühlvorrichtung 138 fließt. Die Kühlvorrichtung 138 kann im übrigen der Vorrichtung 120 nach Fig. 17 entsprechen, abgesehen davon, daß die warmen Lötstellen 148 vorzugsweise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 verbreitert sind und sich in Berührung mit dem Kolben der Lampe 136 befinden. Die Halterung der Kühlvorrichtung und des Thermoelements geschieht z. B. mittels eines Metallbundes 150, der um den Fuß 152 der Lampe 136 entsprechend Fig. 1 bis 3 paßt. .

Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen ergibt, sind zahlreiche Ausgestaltungen der Erfindung hinsichtlich der Konstruktion der Kühlvorrichtung und ihrer Speisung möglich. Wenn die thermoelektrischen Kühlvorrichtungen dadurch gespeist werden, daß sie parallel zu den Hauptzuführungen geschaltet werden, oder daß Hilfsspannungserzeuger wie eine Sonde verwendet werden, sind vorzugsweise Siebmittel vorgesehen, um die Schwankungen der Gleichspannung zu glätten. Diese Siebmittel sind aber nicht unbedingt erforderlich, da die thermoelektrische Kühlvorrichtung auch bei schwankender Gleichspannung arbeitet. Bei einigen Ausführungsformen sind thermoelektrische Kühlvorrichtungen vorhanden, die von einer getrennten Spannungsquelle gespeist werdn. Bei diesen Ausführungsformen kann eine zusätzliche Wicklung an der Drossel für die Gasentladungslampe vorgesehen werden, die zusammen mit einem Gleichrichter und Siebelementen die Gleichspannung liefert.

Es sind auch noch weitere Ausführungsformen und Abänderungen der beschriebenen Beispiele denkbar. Wo z. B. die thermoelektrischen Kühlvorrichtungen mit verbreiterten warmen Verbindungsstellen zur Abführung der Wärme durch Strahlung versehen waren,

oZ da können diese Verbreiterungen auch weggelassen

werden und die warmen Lötstellen in unmittelbare Berührung mit einer Wärmesenke gebracht werden, und umgekehrt.

Claims (14)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kühlvorrichtung für Niederdruck-Quecksilberdampf-Gasentladungslampen unter erhöhter Belastung, die im Betriebszustand eine bestimmte Stelle innerhalb der Entladungslampe so weit abkühlt, daß der Betriebsdampfdruck innerhalb der Entladungslampe dem gewünschten Wert mindestens nahekommt, dadurch gekennzeichnet, daß sie thermoelektrisch arbeitet.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die thermoelektrische Kühlvorrichtung (36) innerhalb der Entladungsvorrichtung befindet (Fig. 1).

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoelektrische Kühl- so vorrichtung (88) außerhalb der Entladungslampe angeordnet ist und einen bestimmten Wandteil der Lampe kühlt (Fig. 13).

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Speisung mit Gleichstrom eine warme Verbindungsstelle (38) und eine kalte Verbindungsstelle (40) entsteht, wobei die warme Verbindungsstelle so angeordnet ist, daß die erzeugte Wärme abgeführt werden kann, während die kalte Verbindungsstelle so angeordnet ist, daß sie eine bestimmte Stelle innerhalb der Entladungsvorrichtung kühlt (Fig. 1).

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Verbindungsstelle eine verbreiterte Fläche (64, 72, 73) aufweist, um die Wärmeabfuhr zu verbessern.

6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die warme Verbindungsstelle (108) sich außerhalb der Entladungslampe und die kalte Verbindungsstelle (106) sich innerhalb der Entladungslampe befindet (Fig. 15).

7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mit Gleichstrom gespeiste thermoelektrische Kühlvorrichtungen (52) in der Lampe vorhanden sind (Fig. 5).

8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Hilfe von durch den Kolben der Entladungslampe durchgeführter Anschlüsse getrennt gespeist werden kann (Fig. 4, 14, 16).

9. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Fuß (76), der zum Abschluß des Kolbens der Entladungslampe dient (Fig. 11, 12), angeordnet ist.

10. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit einem Gleichrichter (56) parallel zu zwei Elektrodenanschlüssen (48) innerhalb des Kolbens der Entladungslampe angeordnet ist (Fig. 5 bis 7).

11. Kühlvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Gleichrichter (56) verbundenes Siebglied (58) parallel zu ihr geschaltet ist.

12. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einer Spannungsquelle gespeist wird, die aus einer Sonde (124) und einer Verbindung mit einem Elektrodenanschluß (128) der Entladungslampe besteht, wobei die Sonde (124) vor der benachbarten Elektrode (126) in die Entladungsbahn der Lampe ragt (Fig. 17).

13. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels einer Spannungsquelle gespeist wird, die aus einem Thermoelement (140) besteht, dessen eine Verbindungsstelle (144) Wärme in Gleichspannung verwandelt, wobei die betreffende Lötstelle (144) so angeordnet ist, daß sie Wärme von einem Teil der im Betrieb befindlichen Entladungsvorrichtung aufnimmt und die thermoelektrische Kühlvorrichtung (138) mit der Spannungsquelle verbunden ist (Fig. 18).

14. Kühlvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die warme Verbindungsstelle (144) des Thermoelements sich in der Nähe einer Elektrode (146) der Entladungsvorrichtung befindet, so daß sie die Wärme von dieser aufnimmt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 758 146;

Journal of Applied Physics, Bd. 28, September
1957, S. 1035 bis 1042;

Proceedings of the J. R. E., Bd. 46, 1958, S. 538 bis 554;

Illuminating Engineering, Mai 1957, S. 257 bis 272.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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