DE1174428B

DE1174428B - Helical cathode for high pressure gas discharge lamps

Info

Publication number: DE1174428B
Application number: DEQ650A
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Osterhammel; Helmut Weissbrod; Karl Scheider
Original assignee: Quarzlampen GmbH
Current assignee: Quarzlampen GmbH
Priority date: 1961-04-01
Filing date: 1961-04-01
Publication date: 1964-07-23
Also published as: CH404811A; NL276588A; GB1006098A; NL136985C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.:. HOIjBoarding school Class:. HOIj

Deutsche Kl.: 21 f - 82/03 German class: 21 f - 82/03

Nummer: 1174428Number: 1174428

Aktenzeichen: Q 650 VIII c / 21 fFile number: Q 650 VIII c / 21 f

Anmeldetag: 1. April 1961 Filing date: April 1, 1961

Auslegetag: 23. Juli 1964Opening day: July 23, 1964

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wendeiförmige Kathode für Hochdruckgasentladungslampen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen stabilisierten Lichtbogen zu erhalten.The present invention relates to a helical cathode for high pressure gas discharge lamps. It is based on the task of maintaining a stabilized arc.

Es ist bereits bekannt, durch die Entladung aufgeheizte Kathoden für Hochdruckgasentladungslampen zu verwenden, die eine auf einem axial angeordneten Tragstab aufgesteckte aktivierte Doppelwendel aufweisen. Bei diesen Ausführungen ist jedoch der primäre Durchmesser der Wendel derart groß, daß der Lichtbogenansatz eine kreisbogenförmige Bewegung entsprechend dem Durchmesser der oberen Windung dieser zylinderförmigen Wendel ausführen kann. Der Lichtbogenansatzpunkt ist durch die mit Aktivierung versehenen Stellen festgelegt. Wird diese Aktivierung verbraucht, so wandert der Lichtbogen zu einem Punkt, der gegenüber dem zuletzt eingenommenen Punkt bessere Aktivierungsmöglichkeit bietet. Der Lichtbogen-Ansatzpunkt springt daher über eine relativ große Fläche hin und her.It is already known that cathodes for high-pressure gas discharge lamps which are heated by the discharge to use which have an activated double helix attached to an axially arranged support rod. In these designs, however, the primary diameter of the helix is so large that the Arc approach an arc-shaped movement corresponding to the diameter of the upper turn this cylindrical helix can run. The starting point of the arc is through the activation designated places. If this activation is used up, the arc wanders to you Point that offers better activation options compared to the last point taken. Of the Arc starting point therefore jumps back and forth over a relatively large area.

Es sind ferner Kathoden bekannt, die aus einem stabförmigen aktivierten Draht bestehen. Auch bei dieser Gestaltung ist nicht die Gewähr dafür vorhanden, daß der Lichtbogen immer an der äußeren Spitze der Kathode ansetzt, sondern es geschieht oftmals, daß er an verschiedenen Stellen unterhalb der Spitze liegt. Dieses Wandern begründet sich durch den Verbrauch der Aktivierung an der Lichtbogenansatzstelle. Cathodes are also known which consist of a rod-shaped activated wire. Also at this design does not guarantee that the arc will always be at the outer The tip of the cathode attaches, but it often happens that it is in different places below the top lies. This migration is due to the consumption of the activation at the point of attachment of the arc.

Es ist auch bekannt, eine aktivierte Einfachwendel in eine Spitze auslaufen zu lassen. Diese Spezialanordnung dient aber nicht einer Stabilisierung des Lichtbogens, sondern soll es möglich machen, die Lampe sowohl im Hochdruck- wie im Niederdruckgebiet verwenden zu können. Je nach den grundsätzlich verschiedenen Betriebsbedingungen wollte man unterschiedliche Lichtbogenansätze erzielen.It is also known to let an activated single helix terminate in a tip. This special arrangement but does not serve to stabilize the arc, but should make it possible for the To be able to use the lamp in both high pressure and low pressure areas. Depending on the principle different operating conditions one wanted to achieve different arc approaches.

AU diese geschilderten Nachteile werden nun durch die vorliegende Erfindung beseitigt, die es ermöglicht, einen stabilisierten Lichtbogen zu erhalten. Dies wird dadurch erreicht, daß die Doppelwendel als aktivierte Einfachwendel in Achsrichtung über den Tragstab hinaus vorgezogen ist. Die Kathode gemäß der Erfindung, die bei einer Quecksilber-Hochdrucklampe für Gleichstrombetrieb vorzugsweise für Dampfdruck von etwa 4 atü Verwendung findet, besteht aus einem Tragstab, auf dem eine aus Wolfram bestehende aktivierte Doppelwendel aufgesteckt ist. Am äußeren Ende des Tragstabes endet diese Doppelwendel und wird als einfache, ebenfalls aktivierte Wendel weitergeführt. Durch die Ausbildung der Kathode als Doppelwendel wird eine Vergrößerung der Oberfläche er-Wendelförmige Kathode für
HochdruckgasentladungslampenThese disadvantages are now eliminated by the present invention, which makes it possible to obtain a stabilized arc. This is achieved in that the double helix is pulled forward as an activated single helix in the axial direction beyond the support rod. The cathode according to the invention, which is used in a high-pressure mercury lamp for direct current operation, preferably for a vapor pressure of about 4 atmospheres, consists of a support rod on which an activated double helix made of tungsten is attached. This double helix ends at the outer end of the support rod and is continued as a simple helix that is also activated. The formation of the cathode as a double helix increases the surface area of the helical cathode for
High pressure gas discharge lamps

Anmelder:Applicant:

Quarzlampen Gesellschaft m. b. H.,Quartz lamps society m. B. H.,

Hanau/M., HöhensonnenstraßeHanau / M., Höhensonnenstraße

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr. Kurt Osterhammel,Dr. Kurt Osterhammel,

Bruchköbel (Kr. Hanau/M.),Bruchköbel (Kr. Hanau / M.),

Helmut Weißbrod, Hanau/M.,Helmut Weißbrod, Hanau / M.,

Karl Scheider, Langendiebach (Kr. Hanau/M.)Karl Scheider, Langendiebach (district of Hanau / M.)

zielt, wodurch genügend Oxyd untergebracht werden kann.aims, whereby enough oxide can be accommodated.

Die Kathode gemäß der Erfindung besteht aus zwei Teilen, dem Zündteil mit der Doppelwendel und dem Oxydvorrat und dem Betriebsteil mit der zylinderförmig gewendelten vorgezogenen aktivierten Spitze. Wird nun an die Quecksilberdampflampe eine ausreichend hohe Gleichspannung angelegt, so zündet die Entladungsstrecke zuerst zwischen der Doppelwendel und der gegenüberliegenden Anode. Im Zuge des Anlaufes nimmt nun der Druck in der Entladungslampe zu, und der Lichtbogen verlegt seinen Ansatzpunkt an die Spitze der Kathode. Hier hüllt er nun die letzte Windung der Einfachwendel total ein. Das Einschnüren und damit die Bildung eines Brennfleckes wird durch die Wahl des geeigneten Gradienten verhindert. Der leicht diffuse Lichtbogen zentriert sich damit in der Achse des vorgezogenen Wendelzylinders. Durch den Lichtbogenansatz wird der dünne Draht der Wolframwendel schnell auf eine hohe Temperatur gebracht. Die zu Beginn der Zündung wirksame Aktivierung der Doppelwendel geht an der Spitze teilweise in eine thermische Emission über. Dadurch wird der Oxydbedarf an der Spitze auf ein Minimum herabgedrückt. Die richtige Dimensionierung der Drahtstärke ist deswegen von besonderer Bedeutung, da bei einem zu schwachen Wolframdraht eine Metallverdampfung eintritt und bei einem zu starken Wolframdraht die Temperatur an der Spitze zu gering bleibt.The cathode according to the invention consists of two parts, the ignition part with the double helix and the oxide supply and the operating part with the cylindrically coiled pre-activated Top. A sufficiently high DC voltage is now applied to the mercury vapor lamp applied, the discharge path ignites first between the double coil and the opposite anode. During the start-up, the pressure in the discharge lamp increases, and the arc moves its starting point to the tip of the cathode. Here he now wraps the last one Turn of the single helix totally one. The constriction and thus the formation of a focal point is prevented by choosing the appropriate gradient. The slightly diffuse arc is centered thus in the axis of the drawn-out spiral cylinder. Due to the arc approach, the thin Tungsten filament wire quickly brought to a high temperature. Effective at the start of ignition Activation of the double helix is partially converted into thermal emission at the tip. This reduces the oxide requirement at the tip to a minimum. The right dimensioning The wire thickness is therefore of particular importance, since the tungsten wire is too weak metal evaporation occurs and, if the tungsten wire is too strong, the temperature at the Tip remains too low.

Durch den breitflächigen Ansatz des Lichtbogens an der letzten Windung der zylindrischen Wendel und durch die Verhinderung eines ausgesprochenenDue to the wide area of the arc on the last turn of the cylindrical filament and by preventing an outspoken

¹ "" 409 637/189 ¹ "" 409 637/189

Brennfleckes wird ein Springen dieses Lichtbogens verhindert. Das an der Ansatzfläche verbrauchte Oxyd wird durch geeignete Wahl der Temperatur an der Kathode von der zurückliegenden Reservemenge des Oxydes im Betrieb ständig nachgeführt.The focal spot prevents this arc from jumping. The consumed at the attachment surface Oxide is obtained from the previous reserve quantity by a suitable choice of the temperature at the cathode of the oxide continuously tracked during operation.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kathode, die bei einer Quecksilberdampflampe für Gleichstrombetrieb Verwendung findet, dargestellt. Die Kathode ist als aktivierte Doppelwendel 1 aus Wolframdraht von etwa 0,07 bis 0,10mm Durchmesser ausgebildet und auf einen Tragstab 2 von etwa 0,4 mm Dicke aufgesteckt. Durch die Doppelwendel wird eine Vergrößerung der Oberfläche erzielt, so daß genügend Oxyd untergebracht werden kann. Diese Doppelwendel 1 geht am Ende des Tragstabes 2 in eine gleichfalls aktivierte Einfachwendel 3 über. Diese Einfachwendel, deren Außendurchmesser bei etwa 0,4 mm liegt, hat die Form einer zylindrisch vorgezogenen Spitze von etwa 1,5 mm Länge. Nach Einschaltung der Quecksilberdampflampe wird nun der Lichtbogen 4 nach kurzer Anlaufzeit seine Ansatzfläche S an die Spitze der Kathode verlegen, wo der breitflächige Ansatz die letzte Windung der Einfachwendel 3 vollkommen einhüllt und hierdurch ein Springen des Lichtbogens gänzlich verhindert. Es wird somit ein stabilisierter Lichtbogen erhalten, der, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sich völlig in der Achse der vorgezogenen zylinderförmigen Einfachwendel 3 zentriert. Die obigen Zahlen gelten für eine Stromstärke von 0,5 bis 1 Amp.The drawing shows an embodiment of the cathode according to the invention, which is used in a mercury vapor lamp for DC operation is shown. The cathode is an activated double helix 1 made of tungsten wire with a diameter of about 0.07 to 0.10 mm and placed on a support rod 2 of about 0.4 mm thickness attached. The double helix increases the surface area achieved so that enough oxide can be accommodated. This double helix 1 goes at the end of the support rod 2 into a likewise activated single helix 3. This single helix, whose Outside diameter is about 0.4 mm, has the shape of a cylindrically drawn tip of about 1.5mm length. After switching on the mercury vapor lamp, the arc 4 is now after a short time Start-up time relocate its attachment surface S to the tip of the cathode, where the wide-area approach the last turn of the single coil 3 completely envelops and thereby a jumping of the arc completely prevented. A stabilized arc is thus obtained which, as can be seen from the drawing is completely centered in the axis of the preferred cylindrical single helix 3. the The above figures apply to a current of 0.5 to 1 amp.

Claims

Claim:

Cathode heated by the discharge for high-pressure gas discharge lamps with a activated double helix attached to an axially arranged support rod, characterized in that that this double helix is preferred as an activated single helix in the axial direction beyond the support rod.

Considered publications:
German Patent No. 962 461;
Swiss patent specification No. 214 040.

1 sheet of drawings