DE1100167B

DE1100167B - Method for operating a discharge lamp of high light intensity and luminance as well as high-pressure discharge lamp for this purpose

Info

Publication number: DE1100167B
Application number: DEU6478A
Authority: DE
Inventors: Robert Maccornack Gage; Leo Isadore; Harold Sylvanus Morton Jun
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1958-09-08
Filing date: 1959-09-07
Publication date: 1961-02-23
Also published as: FR1245599A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Entladungslampe großer Lichtstärke und Leuchtdichte mit axialem oder seitlichem Lichtaustritt, bei welcher ein Bogen zusammen mit einem inerten Gasstrom durch einen die Entladung einengenden Durchgang eingeleitet wird und damit ein verjüngter Bogen von hoher axialer Stabilität und konzentrierter Wärme hergestellt wird.The present invention relates to a method of operating a large discharge lamp Luminous intensity and luminance with axial or lateral light emission, in which an arc together is introduced with an inert gas stream through a passage constricting the discharge and thus a tapered arch of high axial stability and concentrated heat is produced.

Hoch intensive Lichtquellen finden wirtschaftlich l>edeutende Anwendungen, besonders bei dem Film-Lildwurf. Bei dieser Anwendung reicht es nicht aus, nur eine Quelle mit einer hohen Gesamtlichtausbeute zu haben. Die Optik dieses Projektionssystems macht es wünschenswert, daß dieses Licht von einer Lichtquelle hoher und verhältnismäßig gleichmäßiger Leuchtdichte kommt,Highly intensive light sources find economically significant applications, especially in film throwing. In this application, it is not sufficient to have just one source with a high overall luminous efficacy to have. The optics of this projection system make it desirable for this light to come from a light source high and relatively uniform luminance,

Die übliche hochintensive Lichtquelle, die zur Zeit Anwendung findet, ist der Kohlelichtbogen. Es ist bekannt, daß Lichtbogen im Xenongas ein äußerst brillantes weißes Licht erzeugen. Es wurde deshalb auf diesem Gebiet daran gearbeitet, eine Xenonlichtbogenquelle zu entwickeln, die den Kohlelichtbogen auf einigen Gebieten ergänzen und sogar ersetzen kann.The most common high-intensity light source currently in use is the carbon arc. It is known that arcs in xenon gas produce an extremely brilliant white light. It was because of that worked in this area to develop a xenon arc source that uses the carbon arc can complement and even replace in some areas.

Kürzlich wurde ein Verfahren für die Erzeugung eines ausgerichteten Lichtbogenausflusses hoher Wärmeintensität beschrieben, bei dem ein Lichtbogen, der zwischen zwei Elektroden von entgegengesetzter Polarität gebildet wird, zusammen mit einem Gasstrom in einem verjüngten Durchgang einfließt, dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt eines gleichwertigen offenen Lichtbogens. Als Folge dieser Verengung vermischen sich der Lichtbogen und der Gasstrom innerhalb des Durchganges, um als hocherhitzter Ausfluß auszuströmen, der entweder Strom führen kann oder nicht, je nachdem, ob die Elektroden auf der gleichen Seite oder auf entgegengesetzten Seiten des verjüngten Durchganges liegen. Ein Lichtbogenbrenner, der einen Lichtbogen anwendet, welcher zwischen einer nicht abschmelzenden Stabelektrode innerhalb einer Düse und einem benachbarten Wandteil der Düse gezündet wird, ergibt einen Ausfluß, der keinen Strom auf einen Körper, auf den er auftritt, überträgt und der als »nicht übertragender« Lichtbogenbrenner bezeichnet worden ist. Demgegenüber ergibt ein Lichtbogenbrenner, der einen Lichtl >ogen zwischen einer solchen inneren Stabelektrode und einem äußeren Körper, der unterhalb der Düse angebracht ist, zündet, einen Ausfluß, der einen vollen Strom auf einen bereits getroffenen Körper trägt, und ist als »übertragender« Lichtbogen bekannt. Man hat nun herausgefunden, daß die sich verjüngende innere oder äußere Lichtbogensäule, die von beiden dieser Lichtbogenbrennerarten erzeugt wird, unter bestimm-Verfahren zum Betrieb
einer Entladungslampe großer LichtstärkeRecently, a method has been described for producing an aligned arc outflow of high heat intensity in which an arc formed between two electrodes of opposite polarity flows in together with a gas flow in a tapered passage, the cross section of which is smaller than the cross section of an equivalent open arc . As a result of this constriction, the arc and gas flow mix within the passage to flow out as a highly heated effluent which may or may not be current depending on whether the electrodes are on the same side or opposite sides of the tapered passage. An arc torch using an arc which is ignited between a non-consumable rod electrode within a nozzle and an adjacent wall part of the nozzle produces a discharge which does not transmit any current to a body on which it occurs and which is called "non-transmitting" Arc torch has been designated. In contrast, an arc torch that ignites an arc between such an inner rod electrode and an outer body which is attached below the nozzle produces an outlet that carries a full current to a body that has already been hit and is called a "transmitting" arc known. It has now been found that the tapered inner or outer arc column produced by either of these types of arc torches is subject to certain procedures for operation
a high intensity discharge lamp

und Leuchtdichte
sowie Hochdruckentladungslampe hierfürand luminance
and high pressure discharge lamps therefor

Anmelder:Applicant:

Union Carbide Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)Union Carbide Corporation,
New York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27Representative: Dipl.-Ing. H. Görtz, patent attorney,
Frankfurt / M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. September 1958Claimed priority:
V. St. v. America 8 September 1958

Leo Isadore, Larchmont, N. Y.,Leo Isadore, Larchmont, N.Y.,

Harold Sylvanus Morton jun._r Gaithersburg, Md.,Harold Sylvanus Morton jun. _r Gaithersburg, Md.,

und Robert MacCornack Gage, Summit, N. J.and Robert MacCornack Gage, Summit, N. J.

(V. StA.),
sind als Erfinder genannt worden(V. StA.),
have been named as inventors

ten Bedingungen als eine Lichtquelle hoher Intensität dienen kann.ten conditions can serve as a high intensity light source.

Die Erfindung liegt nun darin, daß zusätzlich ein unter Druck stehendes inertes Gas mit einem über 39 liegenden Molekulargewicht durch den Entladungsraum des eingeengten Lichtbogens stetig hindurchgeführt wird. Geeignete Gase zur Anwendung bei dem Verfahren dieser Erfindung sind Argon (Molekulargewicht 39,9), Krypton (Molekulargewicht 83,70) und Xenon (Molekulargewicht 131,3). Ganz besonders wird Xenon bevorzugt, weil es das hellste und Weiß am nächsten kommende Licht erzeugt.The invention is now that in addition, a pressurized inert gas with a 39 lying molecular weight continuously passed through the discharge space of the narrowed arc will. Suitable gases for use in the process of this invention are argon (molecular weight 39.9), krypton (molecular weight 83.70) and xenon (molecular weight 131.3). Most notably Xenon is preferred because it produces the brightest light closest to white.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Hochdruckentladungslampe für die Ausführung des zuvor erwähnten Verfahrens mit einer nicht abschmelzenden Stabelektrode, die innerhalb einer Düse mit einem verjüngten Auslaßdurchgang angeordnet ist. Die Spitze der Elektrode befindet sich in der Nähe des Eingangs des sich verjüngenden Durchganges, und eine Ergänzungselektrode ist unterhalb der Düsenöffnung angeordnet. Die Düse ist an einer Zuführung neutralen Gasen angeschlossen, und die Elektroden sind an eine Quelle mit Gleichstrom angeschlossen. Die Stabelektrode dient als Kathode und die Ergänzungselektrode als Anode. Gemäß der Erfindung istThe invention also relates to a high pressure discharge lamp for performing the aforementioned method with a non-consumable Rod electrode placed within a nozzle with a tapered outlet passage. the The tip of the electrode is located near the entrance of the tapered passage, and a supplementary electrode is arranged below the nozzle opening. The nozzle is on a feeder neutral gases, and the electrodes are connected to a source of direct current. The rod electrode serves as the cathode and the supplementary electrode as the anode. According to the invention is

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diese Hochdruckentladungslampe dadurch gekennzeichnet, daß eine Sichtkammer, die in an sich bekannter Weise durch Umschließen des Zwischenraums zwischen der Düse und der zusätzlichen Elektrode von einer Wand gebildet ist, die mindestens teilweise lichtdurchlässig ist, Teil eines Leitungssystems ist, welches dem Umwälzen des Düsengases dient, das stetig durch die Düse in die Kammer eingeführt ist.this high pressure discharge lamp characterized by that a viewing chamber, which in a known manner by enclosing the space is formed between the nozzle and the additional electrode by a wall which is at least partially is translucent, is part of a line system that is used to circulate the nozzle gas that is introduced steadily through the nozzle into the chamber.

Dieser übertragende Lichtbogenbrenner erzeugt eine äußerst stabile, hochintensive Lichtbogensäule, die über ihre Länge eine relativ gleichmäßige Leuchtdichte aufweist. Dies ist anscheinend auf den wandstabilisierten, sich verjüngenden Lichtbogen, der innerhalb dieses Brenners erzeugt wird, zurückzuführen, indem das Gas in einer Linie mit dem Lichtbogen durch die Brenndüse fließt, dazu neigt, die sich verjüngende Eigenschaft der Lichtbogensäule über einige Entfernung von dem Düsenende aufrechtzuerhalten.This transmitting arc torch creates an extremely stable, high intensity arc column that has a relatively uniform luminance over its length. This is apparently due to the wall-stabilized, tapered arc generated within this torch by the gas flowing in line with the arc through the burner nozzle tends to be tapered Ability to maintain the arc column for some distance from the nozzle end.

Die Strom führende Gasströmung, die in einem übertragenden Lichtbogenbrenner entsteht, wenn von der Seite her gesehen wird, findet als eine Lichtquelle bei Filmbildwerfern Verwendung oder bei anderen Anwendungen, wo eine äußerst helle, relativ gleichförmige Lichtquelle erwünscht ist. Vom Ende her gesehen wird die stromführende Gasströmung, die bei einem übertragenden oder nicht übertragenden Lichtbogenbrenner erzeugt wird, da, wo ein äußerst heller Lichtpunkt erforderlich ist, gebraucht.The current-carrying gas flow that arises in a transmitting arc torch when from viewed from the side, is used as a light source in film projectors or in other applications, where an extremely bright, relatively uniform light source is desired. Seen from the end is the current-carrying gas flow that occurs in a transmitting or non-transmitting arc torch is generated where an extremely bright point of light is required, needed.

Bei all diesen Lichtquellenanwendungen bringt die Stabilität des sich verjüngenden Lichtbogens und das hellere ausgebreitete Licht unerwartete Vorteile gegenüber den bekannten elektrischen Lichtbogenquellen und besonders gegenüber den bekannten Lichtquellen, die Xenon anwenden.In all of these light source applications, the stability of the tapered arc brings about and the brighter propagated light has unexpected advantages over known electric arc sources and especially compared to the known light sources that use xenon.

Weiter« Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Darstellungen von Ausführungsbeispielen und der nachfolgenden Beschreibung. Es zeigtNext «Advantages, features and possible uses result from the representations of exemplary embodiments and the following description. It shows

Fig. 1 eine Teilansicht im vertikalen Querschnitt der neuen Hochdruckentladungslampe,1 shows a partial view in vertical cross section of the new high-pressure discharge lamp,

Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt einer abgewandelten Ausführung,2 shows a similar section of a modified embodiment,

Fig. 3 ein Diagramm der Leuchtdichte in Abhängigkeit der axialen Lage der Lichtbogensäule,3 shows a diagram of the luminance as a function of the axial position of the arc column,

Fig. 4 und 5 Schnitte, ähnlich den Fig. 1 und 2, weiterer abgewandelter Ausführungen,4 and 5 sections, similar to FIGS. 1 and 2, of further modified versions,

Fig. 6 einen vertikalen Querschnitt einer verbesserten Hochdruckentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung,6 shows a vertical cross section of an improved high pressure discharge lamp according to the present invention Invention,

Fig. 7 einen ähnlichen Schnitt einer abgewandelten Ausführung,7 shows a similar section of a modified embodiment,

Fig. 8 ein Diagramm der relativen Leuchtdichte in Abhängigkeit vom in einer Linie mit dem Bogen liegenden Gaßfluß für verschiedene Lichtbogenzonendrücke. 8 is a diagram of the relative luminance as a function of in line with the arc lying gas flow for different arc zone pressures.

Wie in Fig, I gezeigt, liegt eine Wolframelektrode 110 mit einem Durchmesser von 2,4 mm koaxial innerhalb einer wassergekühlten Kupferdüse 112 mit einem inneren Rohrdurchmesser von 4 mm. Die Elektrodenspitze wird 4,8 mm von dem Düsenausgang zurückgesetzt. Argongas mit 566 1 pro Stunde wird nach unten und rund um die Elektrode sowie aus der Düse herausgeleitet. Dann wird ein Lichtbogen 114 von der Elektrode 110 zu einer wassergekühlten Kupferanode 116 gezogen und bei über 40 Volt Gleichstrom und 100 Ampere aufrechterhalten. Die Leuchtdichte wurde unter diesen Bedingungen mit über 4380 Stilb gemessen, und zwar durch Fokussierung des Lichtes von diesem Teil des Lichtbogens genau unterhalb der Düse aitf ein Photometer. Der Strom wird dann von _ - 50 auf 200 Ampere verstärkt, und die Durchschnittsleuchtdichte des Lichtbogens genau unterhalb der Düse änderte sich dabei von 1710 auf 6550 Stilb über diesen Strombereich.As shown in FIG. 1, a tungsten electrode 110 with a diameter of 2.4 mm lies coaxially within a water-cooled copper nozzle 112 with an inner tube diameter of 4 mm. The electrode tip is set back 4.8 mm from the nozzle exit. Argon gas at 566 liters per hour is directed down and around the electrode and out of the nozzle. An arc 114 is then drawn from electrode 110 to a water-cooled copper anode 116 and maintained at over 40 volts DC and 100 amps. Luminance under these conditions was measured to be over 4380 stilbs by focusing the light from that portion of the arc just below the nozzle using a photometer. The current is then increased from 50 to 200 amps and the average luminance of the arc just below the nozzle changed from 1710 to 6550 stilbs over this current range.

Die Versuchsanordnung wurde mit Xenongas wiederholt, das in einer Menge von 424 1 pro Stunde durch den übertragenden Lichtbogenbrenner hindurchfließt. Die Leuchtdichte des Lichtbogenteils genau unter der Düse wuchs von 17 800 auf 30 400 Stilb an,The test arrangement was repeated with xenon gas in an amount of 424 liters per hour flows through the transmitting arc torch. The luminance of the arc part exactly under the nozzle grew from 17 800 to 30 400 stilb,

ίο als der Strom von 100 auf 200 Ampere verstärkt wurde.ίο as the current increased from 100 to 200 amps became.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird ein Lichtbogenbrenner 123 mit einer Wolframelektrode 122 und 2,4 mm Durchmesser, die koaxial innerhalb einer wassergekühlten Kupferdüse 124 mit einem Innendurchmesser von 3,2 mm gelegen und 3,2 mm von dem Düsenauslaß zurückgesetzt ist, innerhalb eines Druckbehälters 126 mit einem Quarzfenster 128 angeordnet. Der Behälter wird mit Xenon gefüllt. Ein Lichtbogen 130 mit 100 Ampere und 21 bis 38 Volt Gleichstrom wird von der negativen Elektrode zu einer wassergekühlten Kupferanode 132 gezogen. Die Leuchtdichte des Lichtbogens wurde dadurch gemessen, daß ein Teil des Lichtbogenbildes durch das Quarzfenster auf ein Photometer eingestellt wurde. Der Xenondruck in dem Behälter wurde dann allmählich bis zu 65,3 Atm. verstärkt. Die höchste Leuchtdichte wuchs von 21 900 auf 120 000 Stilb an, als der Außendruck über den oben angegebenen Bereich verstärkt wurde. Zur Erzielung maximaler Leuchtdichte wird, wie ersichtlich, das vorliegende Verfahren vorzugsweise bei einem über den atmosphärischen Druck hinausgehenden Druck ausgeführt. Besonders wird bevorzugt in dem Bereich von 15 bis 50 Atm. gearbeitet.As shown in Fig. 2, an arc torch 123 having a 2.4 mm diameter tungsten electrode 122 located coaxially within a water cooled copper nozzle 124 3.2 mm inside diameter and set back 3.2 mm from the nozzle outlet is positioned within a pressure vessel 126 with a quartz window 128 is arranged. The container is filled with xenon. A 100 amp, 21 to 38 volt DC arc 130 is drawn from the negative electrode to a water cooled copper anode 132 . The luminance of the arc was measured by adjusting part of the arc image through the quartz window on a photometer. The xenon pressure in the container then gradually increased up to 65.3 atm. reinforced. The highest luminance increased from 21,900 to 120,000 stilb as the external pressure was increased over the range given above. In order to achieve maximum luminance, as can be seen, the present method is preferably carried out at a pressure above atmospheric pressure. It is particularly preferred in the range of 15 to 50 atm. worked.

Einer der Hauptvorteile des übertragenden Lichtbogens als Lichtquelle ist die relativ gleichförmige Leuchtdichte, die entlang der Lichtbogensäule erzeugt wird.One of the main advantages of the transmitting arc as a light source is that it is relatively uniform Luminance generated along the arc column.

Die Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der Leuchtdichte, gemessen in Richtung senkrecht zur Achse der Lichtbogensäule für einen nicht verengten offenen Lichtbogen in Argon (Kurve 134) und für einen analogen, aber eingeengten Lichtbogen in Argon (Kurve 136) unter ähnlichen Betriebsbedingungen vom Abstand der Düse oder Kathode. Ein Vergleich der Kurven 134 und 136 zeigt, daß der verengte Lichtbogen entlang der gesamten Länge der Lichtbogensäule im wesentlichen gleichmäßig hell ist, wogegen der nicht verengte oder offene Lichtbogen bei zunehmendem Abstand von der Düse oder Kathode entlang der Lichtbogensäule stark an Leuchtdichte verliert.Fig. 3 shows the dependence of the luminance, measured in the direction perpendicular to the axis of the arc column for a non-narrowed open arc in argon (curve 134) and for an analog, but narrowed arc in argon (curve 136) under similar operating conditions on the distance Nozzle or cathode. A comparison of curves 134 and 136 shows that the narrowed arc is substantially uniformly bright along the entire length of the arc column, whereas the unconstricted or open arc loses luminance significantly as the distance from the nozzle or cathode increases along the arc column.

Das obige Ergebnis wurde durch eine Betrachtung des Lichtbogens von der Seite in der herkömmlichen Weise ermittelt, wobei eine Bogenlichtquelle benutzt wird. Gelegentlich wird ein äußerst heller Lichtpunkt gefordert, z. B. als Beleuchtungsquelle' zum Mikroskopieren oder für Schlierenaufnahmen. Für diesen Anwendungsfall kann der Lichtbogen axial beobachtet werden. Dies wird mit dem übertragenden Lichtbogenbrenner bewerkstelligt, indem man eine Anode mit einem zentrischen Loch benutzt und den Bogen durch dieses Loch betrachtet.The above result was obtained by viewing the arc from the side in the conventional Manner using an arc light source. Occasionally it becomes an extremely bright point of light required, e.g. B. as a source of illumination 'for microscopy or for Schlieren recordings. For this In this application, the arc can be observed axially. This is done with the transmitting arc torch done by using an anode with a center hole and passing the arch through it considered this hole.

Das folgende Beispiel gibt Werte an, die für Argon und Xenongase in einem axial betrachteten übertragenden Lichtbogenbrenner erzielt wurden.The following example gives values for argon and xenon gases in an axially considered transmitting Arc torches have been achieved.

Wie in Fig. 4 gezeigt, wird ein Lichtbogenbrenner benutzt, der aus einer Wolframelektrode 142 mit einem Durchmesser von 2,4 mm, die koaxial innerhalb einer wassergekühlten Kupferdüse 144 mit einem Durchmesser von 3,2 mm gelegen ist, besteht. DieAs shown in Fig. 4, an arc torch is used which consists of a tungsten electrode 142, 2.4 mm in diameter, located coaxially within a water-cooled copper nozzle 144, 3.2 mm in diameter. the

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Elektrodenspitze ist vom Düsenauslaß um 4,8 mm zu- 15 um die Kathode 10 herum, geht mit dem Lichtrückgesetzt. Eine scheibenförmige Anode 146 mit bogen 13 durch die Öffnung in der Düse 11, verläuft einem 4,8 mm großen Loch 148 ist 3,2 mm unter der durch einen hohlen Raum 16 in der Anode 12 und ver-Brennerdüse angeordnet. Argon wird in einer Menge läßt den Brenner durch einen Auslaß 17. Der Einlaß von 566 1 pro Stunde nach unten durch den Brenner 5 14 und Auslaß 17 sind durch eine äußere Rohrleitung durchgelassen, während ein Lichtbogen bei 150 Ampere 18 und ein Ventil 19 verbunden. Der Gasumlauf kann und 34,5 Volt Gleichstrom aufrechterhalten wird. Die durch Lichtbogenpumpen oder Konvektion aufrechtdurch die Anodenöffnung beobachtete Leuchtdichte erhalten werden. Für diese Lampe aber ist eine äußere betrug 18330 Stilb. Der obige Test wurde unter Ver- Pumpe 20 in der Verbindung 18 vorgesehen,
wendung von 84,9 1 pro Stunde Xenongas wiederholt io Die Lichtbogenzone ist durch eine durchsichtige und der Brenner mit 200 Ampere und 45 Volt Gleich- Hülle 21 umgeben, welche dem Aufrechterhalten einer strom betrieben. Die durch die Öffnung der Anode Druckkammer genausogut dient wie zum Schaffen einer beobachtete Leuchtdichte betrug 70 600 Stilb. Strahlenöffnung für die Bogenlichtquelle. Eine solcheElectrode tip from the nozzle outlet by 4.8 mm to-15 to the cathode 10 around goes with the light reset. A disk-shaped anode 146 with arc 13 runs through the opening in the nozzle 11, a 4.8 mm large hole 148 is 3.2 mm below which is placed through a hollow space 16 in the anode 12 and ver-burner nozzle. Argon is released in an amount to the burner through an outlet 17. The inlet of 566 l per hour down through the burner 5 14 and outlet 17 are passed through an outer conduit, while an arc at 150 amps 18 and a valve 19 are connected. The gas can circulate and is maintained at 34.5 volts DC. The luminance observed by arc pumping or convection maintained through the anode opening can be maintained. For this lamp, however, an external figure was 18,330 Stilb. The above test was provided under Ver Pump 20 in connection 18 ,
application of 84.9 1 per hour xenon gas repeated io The arc zone is surrounded by a transparent and the burner with 200 ampere and 45 volt DC envelope 21, which is operated to maintain a current. The pressure chamber through the opening of the anode serves as well as providing an observed luminance of 70,600 stilb. Beam opening for the arc light source. Such

Der nicht übertragende Bogen kann ebenfalls als Hülle ist vorzugsweise aus Quarz zusammengesetzt,The non-transferring sheet can also be used as a cover, preferably composed of quartz,

punktförmige Lichtquelle benutzt werden. In diesem 15 Ein Wärmeaustauscher 22 kann, falls erwünscht, inpunctiform light source can be used. In this 15 a heat exchanger 22 can, if desired, in

Fall ist keine äußere Anode notwendig, und der Bogen der äußeren Gasleitung 18 benutzt werden, um dieCase, no external anode is necessary, and the bend of the external gas line 18 can be used to cut the

strahlt axial durch die Brennerdüse. Lichtbogenwärme von dem unwälzenden Gas abzu-radiates axially through the burner nozzle. Arc heat to be removed from the rolling gas

Die übertragenden und nicht übertragenden Bogen leiten. Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Lampe 8 nacli haben, wenn sie als punktförmige Lichtquellen be- der vorliegenden Erfindung mit einer Kathode 23, die nutzt werden, den Vorteil, daß sie Licht ergeben, 20 vorzugsweise aus einem thorhaltigen Wolfram btwelches stabiler und heller als bekannte punktförmige steht und zu einem wassergekühlten Kupferelektroden-Lichtquellen sind. halter 24 hin eingeschnürt ist, der innerhalb- einerConduct the transmitting and non-transmitting arcs. Fig. 7 shows a modified lamp 8 nacli if they are used as point light sources of the present invention with a cathode 23, the be used, the advantage that they produce light, 20 preferably from a tungsten containing thorium more stable and brighter than well-known punctiform stands and to a water-cooled copper electrode light sources are. holder 24 is constricted, within a

Es ist oft wünschenswert, eine durchscheinende, wassergekühlten Kupferdüse 27 angeordnet ist. Die nicht leitende Düse zu verwenden, um eine Licht- Anode besteht aus einem Knopf 25, der vorzugsweise t>ogensäule über einen größeren Teil seiner Länge ein- 25 ^aus Wolfram besteht und an dem wassergekühlten zuschnüren, um nämlich .einen größeren Bruchteil der Kupferträger 26 angeschweißt ist. Die Anode wird Strahlung von dem Lichtbogen auszunutzen und um von einer wassergekühlten Kupferröhre 41 umgeben, das Doppellichtbogenproblem zu vermeiden, dem oft welche in erster Linie als Schutz dient, um den Gasmit leitenden Düsen bei hohen Graden der Einschnü- fluß um die Anode 25 zu leiten und ebenso um den rung begegnet wird. Fig. 5 zeigt eine Lichtbogensäule 30 Lichtbogen etwas zu verengen und zu stabilisieren. 150, die innerhalb eines Wasserwirbelkanals ange- Ein Lichtbogen 28 wird zwischen der Kathode 23 und ordnet ist, welcher sowohl für die Einschnürung des der Anode 25 gezogen, während ein ausgewähltes Bogens als auch für die Kühlung des umgebenden inertes Gas in einer Linie mit diesem Lichtbogen Quarzführungsrohres 152 sorgt, durch welches das zirkuliert. Derartiges Gas tritt in den Brenner durch Licht von dem Bogen ausgestrahlt wird. Seitliche 35 ^den Einlaß 29 ein, geht nach oben durch einen Ring-Leuchtdichtebestimmungen wurden von diesem wasser- raum 30 und um den Elektrodenhalter 24 und eine wandeingeschnürten Lichtbogen gemacht, und zwar Elektrode23 herum, passiert einen ringförmigen Raum durch Verwendung von Argon und Beobachtung der 31 um den Elektrodenhalter 26 herum und tritt dann Säule durch die Quarz- und Wasserwände. Die Bogen- durch den Auslaß 32 aus. Einlaß 29 und Auslaß 32 säule wurde um einen kleinen Betrag eingeschnürt 40 sind durch eine Rohrleitung 33 verbunden, die mit und wies eine Leuchtdichte von 8000 Stilb bei einer Pumpe 34 zur Gaszirkulation versehen ist.
250 Ampere auf. Die Lichtbogenzone ist durch eine durchsichtigeIt is often desirable to have a translucent, water-cooled copper nozzle 27 arranged. Once the non-conductive nozzle to be used to a light anode consists of a knob 25, which is preferably t> ogensäule over a larger part of its length 25 is ^{made of} tungsten and the water-cooled tie up to Namely, .a greater fraction of the copper carrier 26 is welded on. The anode will take advantage of radiation from the arc and to be surrounded by a water cooled copper tube 41 to avoid the double arc problem which often serves primarily as a protection to direct the gas with conductive nozzles around the anode 25 at high degrees of constriction and also around which rung is encountered. Fig. 5 shows an arc column 30 to narrow and stabilize the arc somewhat. 150 within a water spinal canal reasonable An arc 28 is disposed between the cathode 23 and assigns which considered for the constriction of the anode 25 both during a selected arc as well as for the cooling of the surrounding inert gas in a line with this arc Quartz guide tube 152 ensures through which the circulates. Such gas enters the burner by emitting light from the arc. Lateral 35 ^the inlet 29, goes up through a ring luminance determinations were made of this water space 30 and around the electrode holder 24 and an arc constricted to the wall, namely electrode 23, passed an annular space by using argon and observing the 31 around the electrode holder 26 and then column passes through the quartz and water walls. The arches through the outlet 32 out. Inlet 29 and outlet 32 column were constricted by a small amount 40 are connected by a pipe 33 which is provided with and had a luminance of 8000 stilb at a pump 34 for gas circulation.
250 amps. The arc zone is through a clear one

Bekannte, in Quarz abgedichtete Lichtbogenquellen Ouarzhülse 35 umgeben, welche dazu dient, sowohlKnown, sealed in quartz arc sources Ouarzhülse 35, which is used to both

werden dadurch in ihrer Leuchtdichte begrenzt, daß eine Druckkammer als auch eine Strahlungsmündungare limited in their luminance by the fact that a pressure chamber and a radiation port

alle Lichtbogenhitze durch die umgebende durchsich- 45 für die Bogenlichtquelle zu schaffen. Die durchsichtigeto create all arc heat through the surrounding see-through 45 for the arc light source. The transparent one

tige Hülle aufgenommen werden muß. Insofern ist es Hülse 35 sollte dick genug gemacht werden, um denterm envelope must be included. In so far as it is sleeve 35 should be made thick enough to accommodate the

ein großer Vorteil der Lampe nach der vorliegenden inneren Betriebsdrücken standzuhalten. Zum Beispiela great advantage of the lamp after withstanding the present internal operating pressures. For example

Erfindung, daß das Umwälzen des Lichtbogengases wurde eine 4,8 mm dicke Ouarzhülse mit einemInvention that the circulation of the arc gas was a 4.8 mm thick Ouarzhülsen with a

außerhalb der Lichtbogenzone wärmekapazitäts- äußeren Durchmesser von 3,8 cm bis zu ungefähroutside the arcing zone, heat capacity - outer diameter of 3.8 cm up to approximately

mäßig keine Grenze setzt. 50 50 Atm. benutzt. Die Quarzhülse ist gegen eine durchmoderately no limit. 50 50 atm. used. The quartz sleeve is against a through

Das umwälzende Gas kann in einem wassergekühlten die Lichtbogenhitze und Strahlung bewirkte Erblin-Anodendurchgang gekühlt werden, und zwar er- dung durch Umgeben mit einer Schutztransparentwünschtenfalls durch äußeren Wärmeaustausch. Die hülse36 geschützt, um somit einen ringförmigen Raum Hitzeübertragungsbelastung, welche die durchsichtige 37 zu schaffen, durch welchen Wasser von dem Einlaß Umhüllung, wie z. B. das Quarz, aufnehmen muß, ist 55 38 zum Auslaß 39 zirkuliert. Die Hülse 36 kann aus somit weitgehend vermindert, wodurch die Leistungs- jedem Material mit der gewünschten Übertragungsaufnahme eines gegebenen Hüllenformats durch einen charakteristik für das gewünschte Licht hergestellt Schätzfaktor 3 gegenüber den mit dem bekannten werden, wie z. B. aus geschmolzenem Silizium, Quarz Quarz abgedichteten Lampen zunimmt. oder normalem Fensterglas. Die ganze Lichtbogen-The circulating gas can in a water-cooled the arc heat and radiation caused Erblin anode passage be cooled, namely grounding by surrounding with a protective transparency if desired through external heat exchange. The sleeve36 is protected, thus creating an annular space Heat transfer stress which the clear 37 create through which water from the inlet Wrapping, such as B. the quartz, 55 38 is circulated to outlet 39. The sleeve 36 can from thus largely reduced, whereby the power of each material with the desired transmission consumption of a given envelope format is produced by a characteristic for the desired light Estimation factor 3 compared to the known ones, such as B. fused silicon, quartz Quartz sealed lamps is increasing. or normal window glass. The whole arc

Wie in Fig. 6 dargestellt, weist die Lampe 6 eine 60 anordnung 8 wird durch Haltevorrichtungen 40 zu-As shown in Fig. 6, the lamp 6 has a 60 arrangement 8 is held by holding devices 40 to-

vorzugsweise aus thorhaltigem Wolfram zusammen- sammengehalten.preferably held together from thoracic tungsten.

gesetzte Stabkathode 10 auf, die sich in einer Linie Als Beispiel des Betriebes der Lampe 8, die in innerhalb einer wassergekühlten Kupferdüse 11 an- Fig. 7 gezeigt wird, wurde ein Lichtbogen von geordnet befindet. Die Anode 12 ist hohl und ebenfalls 25 Ampere und ungefähr 65 Volt Gleichstrom zwiaus wassergekühltem Kupfer zusammengesetzt. Ein 65 sehen einer im Durchmesser 2,4 mm großen thorhal-Lichtbogen 13 wird zwischen der Kathode 10 und der tigen Wolframelektrode, die sich koaxial innerhalb Anode 12 gezogen, während ausgewähltes inertes Gas einer 3,8 mm großen wassergekühlten Kupferdüse bein einer Linie mit diesem Bogen umläuft. findet, und einer 2,4 mm starken Wolframanode, die set cathode bar 10 which in a line as an example of the operation of the lamp 8, which is shown in arrival within a water-cooled copper nozzle 11 Fig. 7, was located, an arc of sorted. The anode 12 is hollow and also composed of 25 amps and approximately 65 volts direct current between water-cooled copper. A 65 see a 2.4 mm diameter thorhal arc 13 is drawn between the cathode 10 and the term tungsten electrode, which is coaxially located within anode 12 , while selected inert gas from a 3.8 mm water-cooled copper nozzle is in line with this Arc revolves. finds, and a 2.4 mm thick tungsten anode that

Derartiges Gas tritt in die Lampe 6 durch einen innerhalb einer 8 mm großen wassergekühlten Kupfer-Einlaß 14 ein, geht durch eine ringförmige öffnung 70 düse angeordnet ist, gezogen. Die KathodenspitzeSuch gas enters the lamp 6 through a water-cooled copper inlet 14 , within an 8 mm large, water-cooled copper inlet 14, passes through an annular opening 70 nozzle is arranged. The cathode tip

i 100167i 100167

wurde um ungefähr 0,8 bis 1,6 mm zurückversetzt. Größere Zurückversetzungen verstärkten die verhältnismäßige Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte über die ausgesetzte Lichtbogenlänge, und ebenso resultiert sie in einer tieferen Ausbeute infolge der -5 partiellen Abschirmung. Argongas wurde in einer Menge von 2,83 m³ pro Stunde bei normaler Temperatur- und Druckbedingung in einer Linie mit dem Bogen durchgeleitet, und die Bogenkammer wurde auf einem Druck von 25 Atm. gehalten.was set back by approximately 0.8 to 1.6 mm. Larger setbacks increased the relative uniformity of the luminance over the exposed arc length, and it also results in a lower yield due to the partial shielding. Argon gas was passed in line with the arc in an amount of 2.83 m ³ per hour under normal temperature and pressure conditions, and the arc chamber was pressurized to 25 atm. held.

Die vcn einem auf den Auslaß der Kathodendüse gerichteten Photometer gemessene Leuchtdichte betrug 128 000 Stilb. Der Bogen war äußerst stabil und annähernd zylindrisch, in seiner Form.The luminance measured by a photometer aimed at the outlet of the cathode nozzle was 128,000 stilb. The arch was extremely stable and almost cylindrical in shape.

Die relative Leuchtdichte des Lichtbogens nimmt gemäß der vorliegenden Erfindung im Prinzip durch drei Methoden zu": Erhöhung des Stromes, Erhöhung des Gasflusses durch den Brenner und Erhöhung des Lichtbogenkammerdruckes. Die Auswirkung der letzten zwei Variablen sind in Fig. 8 dargestellt. Der dargestellte Gasfluß ist der Fluß unter den angezeigten Druckbedingungen. Jeder Kammerdruck oberhalb des atmosphärischen Drucks kann verwendet werden, aber ein Druck von 15 bis 50 Atm. ist vorzuziehen.The relative luminance of the arc takes place according to the present invention in principle three methods to ": increasing the current, increasing the gas flow through the burner and increasing the Arc chamber pressure. The effect of the last two variables is shown in FIG. Of the The gas flow shown is the flow under the indicated pressure conditions. Any chamber pressure above the Atmospheric pressure can be used, but a pressure of 15 to 50 atm. is preferable.

Dabei zeigt die Fig. 8 die Wirkung zunehmenden Gasflusses durch den Brenner und zunehmenden Lichtkammerdrucks auf die relative Leuchtdichte des Borgens. Ein Vergleich der Kurven zeigt, daß die relative Leuchtdichte des Lichtbogens bei einer Zunahme des Gasflusses ebenfalls unabhängig vom herrschenden Lichtbogenkammerdruck zunimmt, aber bei demselben Gasfluß durch den Brenner ist der Lichtbogen heller bei 26,36 Atm. Lichtbogenkammerdruck als bei 15,82 Atm. Lichtbogenkammerdruck.8 shows the effect of increasing gas flow through the burner and increasing light chamber pressure on the relative luminance of the boron. A comparison of the curves shows that the relative Luminance of the arc with an increase in the gas flow is also independent of the prevailing one Arc chamber pressure increases, but for the same gas flow through the torch, the arc is brighter at 26.36 atm. Arc chamber pressure than at 15.82 atm. Arc chamber pressure.

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Claims

Patent claims:

1. Method of operating a discharge lamp with high luminous intensity and luminance axial or lateral light exit, in which an arc together with an inert gas flow is introduced through a passage constricting the discharge and thus a tapered arc is made of high axial stability and concentrated heat, characterized in that that in addition a pressurized inert gas with a molecular weight above 39 through the discharge space of the narrowed arc is steadily passed through.

2. The method according to claim 1, characterized in that the inert gas which is in the passage is introduced, consists of xenon.

3. The method according to claim 1, characterized in that the introduced into the passage inert gas is krypton.

4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that the gas pressure in the Gap between the nozzle and the second electrode greater than 1 atm. amounts to.

5. The method according to claim 4, characterized in that that in the space there is a gas pressure of 15 to 50 atm. is held.

6. High pressure discharge lamp for the method according to claims 1 to 5 with a non-melting Rod electrode placed inside a nozzle with a tapered outlet passage is, with the tip of this electrode raising the inlet of the restricted passage is located, as well as with a supplementary electrode, which is arranged below the nozzle opening is, wherein the nozzle is connected to a supply of inert gas and the electrodes, namely the rod electrode as a cathode and the opposite electrode as an anode with a Direct current source are connected, characterized in that a viewing chamber, which in itself known way by enclosing the space between the nozzle and the additional electrode is formed by a wall and at least is partially translucent, is part of a line system, which is the circulation of the The nozzle gas is continuously introduced into the chamber through the nozzle.

7. Lamp after. Claim 6, characterized in that a pump is switched on in the line is.

8. Lamp according to claims 6 and 7, characterized in that the line has a heat exchanger having.

9. Lamp according to claims 6 to 8, at which the supplementary electrode has an -axial Having passage, characterized in that the axial passage in communication with the nozzle stands.

10. Lamp according to claims 6 to 8, characterized in that the supplementary electrode from a rod electrode arranged coaxially within a second nozzle, the nozzle in connection with the first mentioned. The nozzle is stationary.

11. The lamp of claim 10, wherein the rod electrodes are connected to a source of direct current are, characterized in that the anode rod electrode with a thor-containing tungsten tip and the cathode rod electrode is provided with a tungsten button.

Printed publications in format:
German patent specifications No. 531 171, 839 832,
911871;

USA.-OP Patent No. 2 184 386, 2 567 037.

1 sheet of drawings