DE1286637B

DE1286637B - High pressure metal halide electric discharge lamp

Info

Publication number: DE1286637B
Application number: DE1962G0034661
Authority: DE
Inventors: Fridrich Elmer George
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1961-04-11
Filing date: 1962-04-06
Publication date: 1969-01-09
Also published as: GB1002961A; CH422987A; ES275986A1; JPS5114834B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Hochdruck- 1 und 10 mm liegt, so bemessen ist, daß sich eine Metalldampf-Entladungslampe mit einem rohrförmi- wandstabilisierte Entladung einstellt und praktisch die gen Kolben, der aus einem hochwarmfesten, licht- ganze Kolbeninnenwand unmittelbar durch die Entdurchlässigen Werkstoff besteht und ein verdampf- ladung so weit aufgeheizt wird, daß der Jodzyklus bares Metalljodid sowie gegebenenfalls ein Zündgas 5 wirksam werden kann.The invention relates to an electrical high-pressure 1 and 10 mm, is dimensioned so that a Metal vapor discharge lamp with a tubular wall stabilized discharge sets and practically the gen piston, which consists of a highly heat-resistant, light-whole piston inner wall directly through the drainage Material exists and an evaporative charge is heated up to such an extent that the iodine cycle Bares metal iodide and optionally an ignition gas 5 can be effective.

enthält, und mit zwei stabförmigen Wolframelektroden, Mit Lampen gemäß der Erfindung können einecontains, and with two rod-shaped tungsten electrodes, With lamps according to the invention can one

die von den einander entgegengesetzten Enden des kontinuierliche Strahlung hoher Intensität erzeugt und Kolbens in dessen Innenraum hineinreichen. die für eine hohe Leuchtdichte erforderlichen hohengenerated by the opposite ends of the continuous high intensity radiation and Piston reach into its interior. the high ones required for high luminance

Für Signalanlagen, Projektionszwecke u.dgl. hat Leistungsdichten erreicht werden, ohne daß extrem man bisher häufig Hochdruck-Gasentladungslampen io hohe Drücke oder Stromdichten erforderlich sind, verwendet, die mit Xenon gefüllt sind, dessen Spektrum Mit einer Lampe, die vorzugsweise Gallium- und im sichtbaren Spektralbereich ein starkes Kontinuum Indiumjodid im. Dampfstadium bei Drücken in der aufweist. Es ist jedoch mit diesen Lampen nicht Größenordnung von einer Atmosphäre und darüber möglich, Wirkungsgrade zu erreichen, die 501m/W enthältunddiemitLeistungsdichtenvonetwaTSWcm-³ (Lumen/Watt) übersteigen. Hohe Helligkeiten erfor- 15 und darüber arbeitet, kann eine vorherrschend dem außerdem extrem hohe Stromdichten. Höhere kontinuierliche Strahlung erzeugt werden, und zwar Wirkungsgrade bis etwa 70 lm/W können bekanntlich ist mit Drücken unterhalb von 20 Atmosphären mit Quecksilberhochdrucklampen erreicht werden, sichtbare Strahlung erzielbar, die der Strahlung eines diese Lampen besitzen jedoch das typische Queck- schwarzen Körpers hoher Temperatur ähnelt. Mit Silberspektrum, in dem Rot trotz des bei diesen 20 diesen Dämpfen sind zudem Leistungsdichten von Drücken auftretenden Kontinuums nur schwach über 8 kWcm~³ in einem Quarzkolben und damit vertreten ist. Hohe Helligkeit und ein nennenswertes hohe Leuchtdichten möglich. Gleichzeitig ist die Kontinuum können nur bei Drücken in der Größen- Lichtausbeute wegen der selektiven Strahlungscharakordnung von 100 Atmosphären und mehr mit Queck- teristik dieser Dämpfe hoch.For signal systems, projection purposes, etc., power densities have been achieved without the need for high pressure gas discharge lamps or high current densities, which are filled with xenon, the spectrum of which is preferably gallium and im a strong indium iodide continuum in the visible spectral range. Steam stage at pressures in the. However, it is not possible with these lamps of the order of an atmosphere and above to achieve efficiencies as high as 501m / W and exceeding that with power densities of about TSWcm- ³ (lumens / watt). If high brightness levels are required, 15 and above that, a predominantly extremely high current density can also be achieved. Higher continuous radiation can be generated, namely efficiencies up to about 70 lm / W is known to be achieved with pressures below 20 atmospheres with high-pressure mercury lamps, visible radiation can be achieved, which is similar to the radiation of these lamps, however, the typical high-temperature mercury . With a silver spectrum, in which red, despite the continuum occurring with these 20 of these vapors, is also represented only weakly above 8 kWcm ^-3 in a quartz bulb and is thus represented. High brightness and a noticeable high luminance are possible. At the same time, the continuum can only be high in terms of size and light yield because of the selective radiation pattern of 100 atmospheres and more with mercury characteristics of these vapors.

Silberkapillarlampen erzielt werden. Wegen der ehe- 25 Während bei bekannten Lampen mit Quarzkolben mischen Aggressivität und der Tatsache, daß andere die Wandbelastung, d. h. das Verhältnis der Lampen-Metalle viel höhere Temperaturen benötigen, um eingangsleistung (in Watt) zur Oberfläche des Entgenügend hohe Dampfdrücke zu erzeugen, war es ■ ladungskolbens zwischen den Elektrodenspitzen ohne bisher nicht möglich, mit anderen Metalldämpfen als - Flüssigkeitskühlung normalerweise unterhalb von Quecksilber weißes Licht mit hohem Wirkungsgrad 30 15 Wear² liegt, weist eine Lampe gemäß der Erfindung zu erzeugen. einen hitzebeständigen Kolben kleinen Volumens mitSilver capillary lamps can be achieved. Because of the marring aggressiveness in known lamps with quartz bulbs and the fact that others require the wall load, ie the ratio of the lamp metals, much higher temperatures in order to generate input power (in watts) to the surface of the Ent sufficiently high vapor pressures it ■ charge bulb between the electrode tips without previously not possible with other metal vapors than - liquid cooling normally below mercury white light with high efficiency 30 15 Wear ² has to produce a lamp according to the invention. a heat-resistant flask of small volume with

Aus der VDI-Zeitschrift, Bd. 102, Nr. 21, S. 1016 einem oder mehreren Metalljodiden als Hauptfüllung, bis 1018, ist eine Wolframfaden-Glühlampe bekannt, vorzugsweise unter Zusatz eines Zündgases, auf, dessen deren Kolben Jod enthält, das mit am Kolben nieder- Wandbelastung ohne Flüssigkeitskühlung 40 Wcrnr² geschlagenem Wolfram zu Wolframjodid reagiert, 35 übersteigt. Es sind also nun zum ersten Mal Lampen welches dann zum Glühfaden diffundiert und dort verfügbar, die weißes oder gewünschtenfalls farbiges wieder zu Wolfram und Jod dissoziiert. Licht mit sehr hohen Wirkungsgraden emittieren.From the VDI magazine, vol. 102, no. 21, p. 1016 one or more metal iodides as the main filling, up to 1018, a tungsten filament incandescent lamp is known, preferably with the addition of an ignition gas, the bulb of which contains iodine, which with on the piston low wall load without liquid cooling 40 Wcrnr ² beaten tungsten reacts to tungsten iodide, exceeds 35. So for the first time there are lamps which then diffuse to the filament and are available there, the white or, if desired, colored ones again dissociate to tungsten and iodine. Emit light with very high efficiencies.

Aus der deutschen Patentschrift 967 658 ist ferner Weißes Licht wird auf Grund der Tatsache emittiert,From the German patent specification 967 658 white light is also emitted due to the fact

eine Metalldampf-Hochdruck-Entladungslampe be- daß die Lampen gemäß der Erfindung thermisch hoch kannt, die einen Quarzkolben mit zwei eingeschmol- 40 belastet sind. Die Lampen besitzen im Vergleich zu zenen Wolframelektroden aufweist und eine Füllung den üblichen Lampen gleicher Eingangsleistung einen aus einem verdampf baren Metallhalogenid, beispiels- Entladungskolben mit einem relativ kleinen Volumen, weise Jodid, und im Bedarfsfall zusätzlich als Zündhilfe so daß eine hohe Leistungskonzentration auftritt. Aus ein inertes Gas enthält. Die bekannte Lampe wird mit diesem Grund wird der Innendurchmesser des Kolbeneinem Druck von etwa 50. Torr und mit Temperaturen 45 rohres vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 6 mm von höchstens 800⁰C betrieben. gewählt. Bei höheren Belastungen steigen Temperatura metal-vapor high-pressure discharge lamp that the lamps according to the invention have a high temperature, which are loaded with two quartz bulbs. The lamps have compared to zenen tungsten electrodes and a filling of the usual lamps with the same input power from a vaporizable metal halide, for example discharge bulb with a relatively small volume, such as iodide, and if necessary also as an ignition aid so that a high power concentration occurs. Contains an inert gas. The known lamp is with this reason, the inner diameter of the piston is operated to a maximum of 800 ⁰ C pressure of about 50 Torr and at temperatures of 45 mm tube preferably in the range 1 to 6 chosen. Temperatures rise with higher loads

Aus der deutschen Patentschrift 948 897 ist es und Druck. Hohe Drücke und Temperaturen sind schließlich bekannt, eine Gasentladungsfluoreszenz- jedoch die Voraussetzungen für das Entstehen einer lampe mit Dämpfen von Metallen, insbesondere kontinuierlichen Strahlung, die der Strahlung eines Indium, Aluminium oder Gallium, oder von Metall- 50 schwarzen Körpers ähnelt. Um ein Absinken des halogeniden zu betreiben, jedoch mit nur sehr niedriger Dampfdruckes zu verhindern, der bekanntlich durch Wandbelastung. die kühlste Stelle im Entladungskolben bestimmt wird,From the German patent specification 948 897 it is and pressure. High pressures and temperatures are Finally known, a gas discharge fluorescence - however, the prerequisites for the emergence of a lamp with fumes from metals, especially continuous radiation that is the radiation of a Resembles indium, aluminum or gallium, or of metal 50 blackbody. To prevent the to operate halides, but with only a very low vapor pressure, which is known to be prevented by Wall load. the coolest point in the discharge bulb is determined,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die soll der Totraum in der Lampe, d. h. insbesondere der bekannten Lampen hinsichtlich der Farbtemperatur Raum hinter den Elektroden, so klein wie möglich des erzeugten Lichtes und des Wirkungsgrades zu 55 gehalten werden.The invention is based on the object that the dead space in the lamp, d. H. especially the known lamps in terms of color temperature space behind the electrodes, as small as possible the generated light and the efficiency can be kept at 55.

verbessern. Nachteile, die normalerweise mit hohen Tempera-to enhance. Disadvantages normally associated with high temperature

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Ent- türen verknüpft sind und die bisher als unvermeidbar ladungslampe der eingangs genannten Art der Betriebs- galten, wie z.B. ein Zerstäuben der Elektroden und druck des Metalljodids im Kolben bei einer Eingangs- eine Entglasung des Quarzes, der normalerweise als leistung von über 2 kW/cm³ des Kolbeninnenvolumens 60 Kolbenmaterial verwendet wird, können, wie noch größer als 1 Atmosphäre ist; daß die Elektroden so gezeigt werden wird, vermieden werden. Das im bemessen sind, daß die Betriebstemperatur der Entladungskolben vorhandene Jod gewährleistet das Elektrodenspitzen beim Schmelzpunkt des Wolframs Auftreten des bekannten Jod-Regenerierungszyklus oder nur so wenig darunter liegt, daß die Entladung mit einem außergewöhnlich hohen Wirkungsgrad. Der diffus an den Elektroden ansetzt; daß das Metalljodid S5 Joddampf verbindet sich mit dem auf kühleren ein Metall enthält, das beim Betriebsdruck in der Wandteilen niedergeschlagenen zerstäubten Elektro-Lampe im wesentlichen ein Kontinuum emittiert, und denwerkstoff zu flüchtigen Verbindungen, die oberhalb daß der Kolben, dessen Innendurchmesser zwischen und auf den heißen Elektroden wieder zersetzt werden;The invention consists in the fact that, in the case of an entrance, a charge lamp of the type mentioned at the beginning is considered to be unavoidable, such as, Normally used as a power of over 2 kW / cm ^{3 of} the piston internal volume 60 piston material can, as is still greater than 1 atmosphere; that the electrodes will be shown so should be avoided. The iodine present in the operating temperature of the discharge bulb ensures that the electrode peaks at the melting point of the tungsten occurrence of the known iodine regeneration cycle or is only so slightly below that the discharge is extremely efficient. The diffuse attaches to the electrodes; that the metal iodide S5 combines iodine vapor with the cooler containing a metal which, at the operating pressure in the wall parts precipitated, sputtered electric lamp emits essentially a continuum, and the material to form volatile compounds that are above that of the bulb, whose inner diameter is between and on the hot electrodes are decomposed again;

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dieser Vorgang ist dauernd wirksam, so daß eine -seele bezeichnet werden soll, ist im allgemeinen einthis process is continuously effective, so that a soul is to be designated is generally a

Kolbenschwärzung mit Sicherheit verhindert wird und Bereich hohen Stroms, der eine Strahlung emittiert, diePiston blackening is prevented with certainty and area high current that emits radiation that

die Stabilität der Elektroden gewährleistet ist. Auch in der Hauptsache aus den Atomlinien des oder derthe stability of the electrodes is guaranteed. Also mainly from the atomic lines of the or the

die Entglasung des Kolbens, die zu seiner Zerstörung Metalle des verwendeten Jodsalzes besteht. In derthe devitrification of the flask, which consists of its destruction metals of the iodized salt used. In the

führen kann, läßt sich unter bestimmten Voraus- 5 Zeichnung ist der Kern durch die dicken gestricheltencan lead, under certain pre- 5 drawing, the core is indicated by the thick dashed line

Setzungen verhindern. Bekanntlich tritt eine Entglasung Linien innerhalb der Grenze 6 dargestellt und erstrecktPrevent subsidence. As is known, devitrification occurs within the boundary 6 shown and extends

von Quarz bei Temperaturen oberhalb von 900⁰C ein. sich zwischen den Elektroden. Bei Verwendung vonof quartz at temperatures above 900 ^° C. between the electrodes. When using

Oberhalb von 1000⁰C existiert jedoch wieder ein Elektroden mit geschmolzenen, kugelförmigen Spitzen,Above 1000 ⁰ C, however, there is again an electrode with molten, spherical tips,

Temperaturbereich, in dem keine Entglasung statt- wie dargestellt, reicht der Kern um die geschmolzenenTemperature range in which no devitrification takes place - as shown, the core extends around the melted

findet. Bei Wandbelastungen, die Betriebstempera- io Elektrodenspitzen 5,5 herum. Außerhalb des Kernesfinds. With wall loads, the operating temperature of the electrode tips is around 5.5. Outside the core

türen ergeben, die entweder unterhalb von 900⁰C oder und diesen umgebend befindet sich ein glühenderDoors result, which are either below 900 ⁰ C or and this is a glowing

zwischen 1000⁰C und dem Erweichungspunkt liegen, Bereich, der als leuchtende Aureole erscheint. Dielie between 1000 ^° C. and the softening point, area that appears as a luminous aureole. the

läßt sich eine Entglasung weitgehend vermeiden. Aureole ist durch die dünneren Striche 7 versinn-devitrification can largely be avoided. Aureole is indicated by the thinner lines 7

Nur durch das gleichzeitige Vorhandensein der bildlicht, die Strahlung aus dieser Zone liegt in derOnly through the simultaneous presence of the image light, the radiation from this zone lies in the

beiden obenerwähnten Bedingungen, d. h. der hohen 15 Hauptsache im sichtbaren Spektralbereich und weistboth conditions mentioned above, d. H. the high 15 main in the visible spectral range and points

Wandbelastung und der Jodfüllung, die gleichzeitig ein Kontinuum auf. Wenn Dichte oder Druck desWall loading and the iodine filling, which at the same time form a continuum. If the density or pressure of the

wirksam werden, ist es möglich, die bisher unbekannte Metalljodiddampfes zunehmen, beginnt die Aureole zutake effect, it is possible to increase the previously unknown metal iodide vapor, the aureole begins to

Lampe gemäß der Erfindung zu bauen. überwiegen und den Mittelteil oder Kern des BogensBuild lamp according to the invention. predominate and the midsection or core of the arch

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung in abzuschatten mit dem Ergebnis, daß der Prozentsatz Verbindung mit Ausführungsbeispielen näher erläutert 20 der Linienstrahlung einschließlich des Ultraviolettwerden, es zeigt anteiles abnimmt, während die KontinuumstrahlungThe invention should now be based on the drawing in shadow with the result that the percentage Connection with exemplary embodiments explained in more detail 20 of the line radiation including the ultraviolet becoming, it shows the proportion is decreasing while the continuum radiation

F i g. 1 eine vergrößerte, schematische Abbildung zunimmt. Die glühende Aureole ist ein Bereich, derF i g. 1 is an enlarged, schematic illustration. The glowing aureole is one area that

einer Metall-Jodid-Bogenlampe gemäß der Erfindung aktiviertes Jod enthält, sie erstreckt sich nach außena metal iodide arc lamp according to the invention contains activated iodine, it extends outward

zur Erläuterung der anzuwendenden Prinzipien, praktisch bis zur Innenwand 3 der Bogenkammer. Wieto explain the principles to be applied, practically up to the inner wall 3 of the arch chamber. As

Fig. 2a eine teilweise im Schnitt gehaltene Seiten- 35 in Fi g. 1 dargestellt ist, reicht die Aureole sogar in2a shows a partially sectioned side 35 in Fi g. 1, the aureole even extends in

ansicht einer Hochdrucklampe gemäß der Erfindung, die Bereiche 8 hinter den Elektroden und umgibt dieview of a high pressure lamp according to the invention, the areas 8 behind the electrodes and surrounds the

Fig. 2 b eine Querschnittsansicht dieser Lampe, Elektrodenzuführungen. An Stelle der mit geschmolze-Fig. 2b shows a cross-sectional view of this lamp, electrode leads. Instead of the melted

F i g. 2 c eine Teilansicht der ursprünglich spitzen nen, kugelförmigen Vorderenden arbeitenden Elek-F i g. 2 c a partial view of the originally pointed, spherical front ends working elec-

Elektrode, troden kann man auch kleine, stabförmige Wolfram-Electrode, you can also trode small, rod-shaped tungsten

Fig. 3 a eine teilweise im Schnitt gehaltene 30 elektroden verwenden, deren Spitzen bei TemperaturenFig. 3a use a partially cut 30 electrodes, the tips of which at temperatures

Seitenansicht einer verhältnismäßig kurzen, mit sehr nahe des Schmelzpunktes des Wolframs betriebenSide view of a relatively short, operated with very near the melting point of tungsten

hohen Drücken arbeitenden, pumpstutzenlosen Lampe werden. Hierbei umfaßt der Bogenkern die Spitzen derhigh pressure working, pump nozzle-free lamp. Here, the arc core includes the tips of the

gemäß der Erfindung und Elektroden nicht so ausgeprägt, es wurde nichtsdesto-according to the invention and electrodes not so pronounced, it was nonetheless

F i g. 3 b eine Querschnittsansicht dieser Lampe, weniger gefunden, daß die den Kern umgebende,F i g. 3 b a cross-sectional view of this lamp, less found that the,

F i g. 4 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seiten- 35 glühende Aureole bis hinter die Elektroden reicht, soF i g. 4 a partially cut side glowing aureole extends behind the electrodes, see above

ansicht einer etwas langgestreckteren, pumpstutzen- daß die ganze Innenfläche der Bogenkammer vonview of a somewhat more elongated, pump nozzle that covers the entire inner surface of the arc chamber from

losen Lampe, aktiviertem Jod bespült wird. Die in Fig. 1 schema-loose lamp, activated iodine is rinsed. The schematic in Fig. 1

Fig. 5 eine im Schnitt gehaltene Seitenansicht tisch dargestellte Elektroden- und KolbenanordnungFig. 5 is a sectional side view of the table shown electrode and piston assembly

einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ist also typisch für Metalljodid-Bogenlampen gemäßa further embodiment of the invention, is thus typical of metal iodide arc lamps according to

F i g. 6 ein Diagramm einer typischen Spektral- 40 der Erfindung,F i g. 6 is a diagram of a typical spectral 40 of the invention;

charakteristik einer Lampe gemäß der Erfindung und Lampen, die Galliumjodid enthalten und gemäß dercharacteristic of a lamp according to the invention and lamps containing gallium iodide and according to the

F i g. 7 ein Diagramm, das denAnstieg der Licht- vorliegenden Erfindung betrieben werden, durchlaufen stärke und der Lichtausbeute als Funktion der die üblichen Anheizstufen, bevor sich ein stabiler spezifischen Belastung einer typischen Lampe zeigt. Betriebszustand einstellt. Zündet man sie bei Zimmer-Beieiner Metallhalogenidlampe gemäß der Erfindung 45 temperatur, so kann kurz ein violettes Leuchten ist eine Kolben-und Elektrodenkonfiguration erforder- auftreten, während sich die Elektroden erwärmen, lieh, die erlaubt, daß das Entladungsplasma bis zu den Dieses Leuchten rührt vom Verdampfen des Jodes Kolbenwänden reicht, so daß die ganze Innenfläche her, das sich beim früheren Erkalten der Lampe der Bogenkammer von aktivem, d. h. atomarem Jod, kondensiert hatte. Das violette Leuchten verschwindet das in der Entladung entsteht, erreicht wird. Diese 50 sofort, wenn Galliumjodid an der Kolbenwand Erfordernisse bedingen im allgemeinen eine rohr- kondensiert. Kurz darauf, wenn sich die gesamte förmigeEntladungskammermitverhältnismäßigkleinen Lampe beginnt zu erwärmen, erscheint die violette Elektroden an gegenüberliegenden Enden. Eine typische Farbe wieder und nimmt in der Intensität mit ansteigen-Konfiguration zeigt die schematisierte Lampe 1 in dem Galliumjodiddampfdruck zu. Bis zu einem Fig. 1, bei welcher ein durchsichtiger oder durch- 55 bestimmten Zeitpunkt besteht die Strahlung des scheinender Kolben 2 eine durch eine Innenwand 3 Bogens aus einem praktisch reinen Linienspektrum begrenzte, langgestreckte und rohrf örmige Entladungs- mit der Ausnahme der von den Elektroden stammenkammer bildet. Kleine nadel- oder stiftförmige den Strahlung. In diesem Bereich werden die Linien Wolframelektroden 4 erstrecken sich in die Bogen- bei 4032 und 4172 Ä von der Lampe mit hohem kammer, sie arbeiten mit geschmolzenen Enden 5, die 60 Wirkungsgrad abgestrahlt, zusammen mit schwächeren infolge der Oberflächenspannung im allgemeinen Linien im ultravioletten, sichtbaren und infraroten Kugelgestalt annehmen. Das ionisierbare Medium im Spektralbereich. Eine Lampe mit einem Elektroden-Entladungsraum besteht aus einem geeigneten Metall- abstand von 8 mm kann in diesem Zustand bei einer jodid und enthält außerdem vorzugsweise ein inertes, Betriebsspannung von nur etwa 10 bis 20 V arbeiten, ionisierbares Zündgas. 65 Wenn der Dampfdruck des Galliumjodides gemäßF i g. Fig. 7 is a graph showing the rise of the light operating mode of the present invention strength and luminous efficacy as a function of the usual heating levels before a stable one shows the specific load of a typical lamp. Operating status. If you ignite them at Zimmer-Beieiner Metal halide lamp according to the invention 45 temperature, then briefly a purple glow a piston and electrode configuration is required - occur while the electrodes are heating up, This glow is due to the evaporation of the iodine The bulb walls are sufficient so that the entire inner surface area, which is located when the lamp cools down earlier the arc chamber of active, d. H. atomic iodine, had condensed. The purple glow disappears that arises in the discharge is achieved. This 50 immediately when gallium iodide on the bulb wall Requirements generally require a pipe condensed. Shortly afterwards when the whole shaped discharge chamber with a relatively small lamp begins to heat up, the purple one appears Electrodes on opposite ends. A typical color again and increases in intensity with increasing configuration shows the schematized lamp 1 in the gallium iodide vapor pressure. Up to a Fig. 1, at which a transparent or transparent time 55 exists the radiation of the shining piston 2 one through an inner wall 3 arc from a practically pure line spectrum limited, elongated and tubular discharge with the exception of the chamber originating from the electrodes forms. Small needle- or pen-shaped den radiation. In this area are the lines Tungsten electrodes 4 extend into the arc at 4032 and 4172 Å from the lamp at high chamber, they work with fused ends 5 that radiate 60 degrees of efficiency, along with weaker ones generally lines in the ultraviolet, visible and infrared due to surface tension Assume spherical shape. The ionizable medium in the spectral range. A lamp with an electrode discharge space consists of a suitable metal gap of 8 mm iodide and also preferably contains an inert, operating voltage of only about 10 to 20 V, ionizable ignition gas. 65 If the vapor pressure of gallium iodide is according to

Das Licht emittierende Volumen einer solchen der Erfindung ansteigt, nimmt die UltraviolettstrahlungThe light-emitting volume of such of the invention increases, the ultraviolet radiation decreases

Lampe läßt sich im wesentlichen in zwei Zonen ab, die Resonanzlinien des Galliums verbreitern sichThe lamp can essentially be lowered into two zones, the resonance lines of the gallium broaden

unterteilen. Die Mittelzone, die als Bogenkern oder und zeigen Selbstumkehr, die Bogenseele beginnt sichsubdivide. The middle zone, as the core of the arch or and show self-reversal, the arch soul begins

,5 6, 5 6

einzuschnüren und nimmt an Helligkeit zu, und es Die spezifische Belastung liegt vorzugsweise im Bereich tritt ein Kontinuum auf. Ein projiziertes Bild der zwischen 50 und 1000 W pro Zentimeter Bodenlänge,constrict and increase in brightness, and it The specific load is preferably in the range a continuum occurs. A projected image of between 50 and 1000 W per centimeter of floor length,

Lampe zeigt, daß das Violett hauptsächlich aus dem unddieStromdichteliegtimBereichvonSbislSOAcmr² Lamp shows that the violet is mainly from and the current density is in the range from S to ^{1 SOAcmr 2}

Kern stammt und daß das Kontinuum in der den des Kolbenquerschnittes oder darüber. Es ist im all-Kern originates and that the continuum is in that of the piston cross-section or above. It is in all-

Kern umgebenden, glühenden Aureole erzeugt wird. 5 gemeinen wünschenswert, daß die Lampe Jod imGlowing aureole surrounding the core is generated. 5 common desirable that the lamp iodine im

Mit wachsendem Druck nehmen auch Spannung und Überschuß über den Betrag hinaus enthält, der sichAs the pressure increases, so do tension and excess, beyond what is contained

Helligkeit zu, bis Kern und Elektroden durch das stöchiometrisch mit dem Metall irgendeines Metall-Brightness to until core and electrodes through that stoichiometric with the metal of any metal

Kontinuum der Aureole überdeckt werden. Die jodides im Kolben verbindet, wenn es als Jodverbin-Continuum of the aureole are covered. The iodides in the flask connect when it is used as an iodine compound

Strahlung besteht dann in der Hauptsache aus einem dung eingebracht wird. Es ist außerdem vorteilhaft,Radiation then mainly consists of a manure. It is also beneficial

Kontinuum mit einer breiten Selbstumkehr (Absorp- io wenn die Lampe mehrere Metalle in Form von Jod-Continuum with a broad self-reversal (Absorp- io when the lamp has several metals in the form of iodine

tionslinie) im Violett und vier Linien, nämlich einer salzen enthält. Eine Strahlung hohen Wirkungsgradestion line) in violet and four lines, namely one containing salts. A radiation of high efficiency

gelben, einer orangen und zwei roten. hauptsächlich in einem Wellenbereich oberhalb desyellow, one orange and two red. mainly in a wave range above the

Wenn die Konzentration an Galliumjodid groß und Ultraviolette mit bei hohen Temperaturen stabilen,When the concentration of gallium iodide is large and ultraviolet with stable at high temperatures,

die Bohrung der Lampe weit sind, ändert sich der gefärbten Dämpfen erhält man bei Verwendung vonIf the bore of the lamp is wide, the colored vapors are obtained when using

Farbton des von der Lampe emittierten Lichtes von 15 Jodsalzmengen, die vorzugsweise im Bereich vonColor tone of the light emitted by the lamp of 15 amounts of iodized salt, which are preferably in the range of

einem ursprünglich violett getönten Weiß in ein 1 · 10~⁶ bis 1 · 10~⁵ g Molekulargewicht pro Zenti-an originally violet tinted white into a 1 · 10 ~ ⁶ to 1 · 10 ~ ⁵ g molecular weight per centimeter

Reinweiß und sogar in ein weniger wirksames Gelb- meter innerer Lampenlänge liegen. Im normalenPure white and even a less effective amber meter inside the lamp. In normal

orange, im Falle daß die Bohrung zu groß ist oder zu Betrieb der Lampe soll vorzugsweise das gesamte Jodidorange, in the event that the bore is too large or to operate the lamp should preferably use all of the iodide

viel Galliumjodiddampf vorhanden ist, der als Gelb- verdampft sein.there is a lot of gallium iodide vapor, which can be vaporized as yellow.

filter wirkt. In einer solchen Lampe mit großer 20 Der Betriebsdruck der Gase und Dämpfe im EntBohrung kann der Bogen ausknicken, und es kann ladungskolben liegt oberhalb einer Atmosphäre, verschiedenfarbiges Licht emittiert werden: Weißeres, vorzugsweise zwischen 2 und 8 Atmosphären, er kann helleres Licht tritt dann aus dem oberen Teil der jedoch auch noch etwas höher sein. Der Entladungs-Lampe aus, wo die absorbierende Galliumjodiddampf- kolben enthält als Grundgas, das zur Zündung dient, schicht dünner ist. 25 ein oder mehrere Edelgase, wie Argon, vorzugsweise Mit einer sehr dünnen Bohrung, hohem Druck und aber Xenon unter einem Fülldruck oberhalb von einem gleichmäßigen Betrieb der Galliumjodidlampe 10 Torr. Der Entladungskolben ist vorzugsweise rohrmit hoher Eingangsleistung kann der Bogen anderer- förmig, der Elektrodenabstand ist vorzugsweise gleich seits eine Lichtstärke bekommen, die das Fünf- oder oder größer als der Innendurchmesser des Kolbens. Mehrfache der äußersten Helligkeit einer konzen- 30 An Stelle von Quarz kann der Kolben aus einem inerten Wolframglühwendel beträgt. Es wird weißes anderen hochwarmfesten und lichtdurchlässigen Werk-Licht emittiert, das in der Hauptsache aus einem stoff bestehen, z. B. aus Saphir (Aluminiumoxyd). Die Kontinuum mit einem reichlichen Anteil an Rot Wandstärke eines Quarzkolbens beträgt bei Lampen besteht, die Strahlung liegt dabei bis zu einem gewissen gemäß der Erfindung mehr als 2 mm, vorzugsweise Grade bevorzugt innerhalb des sichtbaren Spektral- 35 3 bis 5 mm, er ist also verhältnismäßig dick. Im Falle bereiches und fällt am violetten Ende verhältnismäßig besonders kleiner Durchmesser kann die Wanddicke scharf ab. gleich dem Innendurchmesser des Entladungskolbens Wegen der im Entladungsgefäß herrschenden hohen sein oder diesen übersteigen. Durch eine Vergrößerung Temperaturen ist es möglich, in der Entladung sogar der Oberfläche bleibt die Kolbentemperatur immer schwer verdampfbare Metalle anzuregen und zu 40 noch auf Werten, bei denen Quarz noch ausreichende ionisieren, wie z. B. Indium, Gallium, Thallium und mechanische Festigkeit besitzt. Eine Flüssigkeits-Mischungen dieser Metalle, die also in Lampen gemäß kühlung kann, wie bereits erwähnt worden ist, bei den der Erfindung verwendet werden können. Außer den Lampen gemäß der Erfindung entfallen, wenn jedoch teilweise eine starke Selbstumkehr zeigenden Spektral- Quarz verwendet wird, kann, besonders bei Belastunlinien tritt ein starkes Kontinuum auf, das auf die 45 gen oberhalb von 400 bis 600 Wcmr², eine Druckluftoffensichtliche Hochdruckcharakteristik der Entladung kühlung zweckmäßig sein. filter works. In such a lamp with a large 20 The operating pressure of the gases and vapors in the boring, the arc can buckle, and light bulbs of different colors can be emitted: Whiter, preferably between 2 and 8 atmospheres, brighter light can then emerge the upper part of the, however, can also be a little higher. The discharge lamp from where the absorbing gallium iodide vapor bulb contains the base gas, which is used for ignition, is a thinner layer. 25 one or more noble gases, such as argon, preferably with a very thin bore, high pressure and xenon under a filling pressure above a uniform operation of the gallium iodide lamp 10 Torr. The discharge bulb is preferably tubular with a high input power, the arc can have a different shape, the electrode spacing is preferably equal to a light intensity that is five or more than the inside diameter of the bulb. The bulb can be made from an inert tungsten filament instead of quartz. White other highly heat-resistant and translucent plant light is emitted, which mainly consist of a material, e.g. B. made of sapphire (aluminum oxide). The continuum with a large proportion of red wall thickness of a quartz bulb is in lamps, the radiation is up to a certain level according to the invention more than 2 mm, preferably degrees preferably within the visible spectral 35 3 to 5 mm, so it is relative thick. In the case of a particularly small diameter area at the violet end, the wall thickness can decrease sharply. equal to or greater than the inside diameter of the discharge bulb due to the high prevailing in the discharge vessel. By increasing the temperatures it is possible, in the discharge even of the surface, the bulb temperature always remains to stimulate metals that are difficult to vaporize and to values at which quartz still sufficiently ionize, such as e.g. B. indium, gallium, thallium and has mechanical strength. A liquid mixture of these metals, which can therefore be used in lamps according to cooling, as has already been mentioned, can be used in the case of the invention. Apart from the lamps according to the invention, if a strong self-reversing spectral quartz is used in some cases, a strong continuum can occur, especially in the case of load lines, which extends to the levels above 400 to 600 Wcmr ² , a high pressure characteristic of the discharge that is evident from compressed air cooling be appropriate.

in diesen Lampen hinweist. Wenn geeignete Metalle Durch die Erfindung kann ein regenerativer Zyklus verwendet werden, emittieren diese Lampen ein weißes erzielt werden, der gleichzeitig saubere Kolbenwände Licht mit sehr hohem Wirkungsgrad, der mehr als und stabile Elektroden in einer Entladungslampe oder 80 lm/W betragen kann. Das Kontinuum kann sich 50 -einrichtung gewährleistet, die als Entladungsmedium bis in den ultravioletten Spektralbereich erstrecken, so ein Metallhalogenid enthalten und eine Elektrodendaß solche mit einem geeigneten Metalldampf gefüllten und Kolbenwandkonfiguration oder -geometrie aufLampen als Ultraviolettstrahler verwendet werden weisen, die gewährleisten, daß die gesamte Innenfläche können. des Entladungsraumes der aktivierenden Wirkung desin these lamps indicates. If suitable metals through the invention can be a regenerative cycle are used, these lamps emit a white color that at the same time has clean bulb walls Very high efficiency light, the more than and stable electrodes in a discharge lamp or 80 lm / W. The continuum can be assured 50 -device acting as the discharge medium extend into the ultraviolet spectral range, so contain a metal halide and an electrode that those filled with a suitable metal vapor and bulb wall configuration or geometry on lamps be used as ultraviolet emitters, which ensure that the entire inner surface can. of the discharge space of the activating effect of the

Ein starkes Kontinuum kann auch mit Jodiden 55 Jodes ausgesetzt ist.A strong continuum can also be exposed to iodides with 55 iodides.

anderer schwer verdampfbarer Metalle erhalten Die Erfordernisse bezüglich des Kolbens bestehen werden, wie Zink, Antimon, Natrium, Titan und einfach darin, daß die Innenwand des Kolbens so geKadmium. In manchen Fällen wurden den Jodiden formt sein muß, daß die Bogenkammer in Betrieb der schwer verdampfbaren Metalle Quecksilberjodid praktisch vollständig durch den Bogen und die beigemischt. Mit Quecksilberjodid allein läßt sich 60 glühende Aureole, die ihn umgibt oder allgemein gekein kontinuierliches Spektrum erzeugen. sprochen, durch das Plasma erfüllt ist. In Nieder-Es wurde gefunden, daß die Wandbelastung, ge- drucklampen reicht das Plasma praktisch bis an die messen in Watt pro Flächeneinheit der Kolbeninnen- Kolbenwände, Wenn jedoch der Strom und/oder der wand zwischen den Elektrodenspitzen im Bereich Druck erhöht werden, schnürt sich die Entladung ein zwischen 40 und 1000, gegebenenfalls sogar bis zu 65 und reicht dann im allgemeinen nicht mehr bis zu den Wcm~², vorzugsweise zwischen 100 und 400 Kolbenwänden, dieser Zustand liegt üblicherweise bei oder 500 Wcm~² liegen soll. Die Eingangsleistungs- Hochdrucklampen vor. Entladungen, bei denen sich dichtebeträgtmehr als 2und vorzugsweise bis 8 kWcm~³. das Plasma bis zu den Wänden erstreckt, gelten im all-other difficult-to-vaporize metals. The requirements for the piston will be such as zinc, antimony, sodium, titanium and simply that the inner wall of the piston should contain cadmium. In some cases the iodides had to be formed so that the arc chamber in operation of the hard-to-evaporate metals mercury iodide were practically completely mixed in by the arc and the. With mercury iodide alone, 60 glowing aureoles surrounding it or generally no continuous spectrum can be produced. spoke, through the plasma is fulfilled. In Nieder-It was found that the wall load, pressure lamps, the plasma practically reaches the measurements in watts per unit area of the bulb inner bulb walls, but if the current and / or the wall between the electrode tips are increased in the area of pressure, constricts the discharge is between 40 and 1000, possibly even up to 65, and then generally no longer extends to Wcm- ² , preferably between 100 and 400 bulb walls; this state is usually around or should be 500 Wcm- ² . The input power high pressure lamps. Discharges in which the density is more than 2 and preferably up to 8 kWcm ~ ³ . the plasma extends to the walls, apply in general

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gemeinen als wandstabilisiert, während eingeschnürte Jodiden, die die Bedingungen einer Verträglichkeit mit Entladungen durch die Elektroden oder andere Mittel Wolframelektroden und Quarzkolben, die die derzeit stabilisiert sein können. am besten geeigneten Werkstoffe für Lampen, die beicommon as wall-stabilized, while constricted iodides, which meet the conditions of a compatibility with Discharge through the electrodes or other means of tungsten electrodes and quartz bulbs, which are currently can be stabilized. most suitable materials for lamps used in

Es werden vorzugsweise stabförmige, unaktivierte hohen Temperaturen betrieben werden, sind, erfüllen, Wolframelektroden verwendet, die bei so hohen Tem- 5 haben sich die Jodide des Galliums, Indiums und peraturen betrieben werden, daß sich eine geschmol- Thalliums am brauchbarsten erwiesen. Bei Verwendung zene, kugelförmige Spitze bildet. Zusätzlich zu dem von Gallium- oder Indiumjodid oder einer Mischung Vorteil, der sich durch die einfache Herstellung und dieser beiden Stoffe ist der Zusatz einer geringen die geringen Kosten solcher Elektroden ergibt, weisen Menge freien Jodes wünschenswert, um zu verhindern, sie den Vorteil auf, daß sich ein ruhiger Bogen mit io daß sich freies Metall auf der Kolbenwand niedereinem diffusen Übergang zwischen Bogen und Elek- schlägt. Mit Kombinationen von Gallium- und trode ergibt und daß das Plasma die glühende, ge- Indiumjodid läßt sich eine ganze Reihe von Farben schmolzene Kugelspitze praktisch vollständig umfaßt herstellen, die verhältnismäßig nahe an Weiß liegen, und einschließt. Wenn der Bogen die geschmolzene Als Folge des Jodzyklus, durch den die nachteiligen Kugelspitze umgibt, befindet sich die ganze Innenfläche 15 Effekte einer Elektrodenzerstäubung vermieden werdes Entladungsraumes in gerader Sichtverbindung mit den, ist es möglich, die Elektroden thermisch höher zu mindestens einem Teil der Säule oder des Plasmas des belasten und dadurch ihre Abmessungen klein zu Bogens. Mit anderen Worten gesagt ist kein Teil der halten. Die Elektroden werden vorzugsweise als kurze, Innenfläche der Entladungskammer vom Plasma abge- dünne Stifte aus einem hochwärmfesten Metall, insschattet, nicht einmal die Bereiche auf der Rückseite 20 besondere Wolfram hergestellt. Die Elektroden sollten der Elektroden, die die Einführung umgeben. Unter geeigneterweise so bezüglich ihres Durchmessers (in diesen Umständen wird die gesamte Innenfläche des Millimeter) bemessen sein, daß bei einem Betriebs-Kolbens von aktivem Jod bespült, und der Kolben strom I (in Ampere) der Lampe das Verhältnis I/d* bleibt während einer langen Betriebsdauer klar. Im zwischen 10 und 60, vorzugsweise bei 30 liegt. Bei Gegensatz dazu werden bei den bekannten Lampen 25 diesen hohen Stromdichten treten so hohe Temperaverhältnismäßig massive Elektroden in annähernd türen auf, daß die Spitzen der Elektroden im Betrieb kugelförmigen Kolben verwendet, und der Bogen der Lampe schmelzen und nach dem ersten Zünden setzt an einem verhältnismäßig kleinen Brennfleck an kugelförmig werden. Diese kleinen kugelförmigen der Vorderseite der Elektrode an, mit dem Ergebnis, Enden haben sich im weiteren Betrieb der Lampe als daß der Bereich hinter der Elektrode vom Bogen ab- 30 besonders günstig erwiesen, da sie auch bei länger geschattet ist, nicht von aktivem Jod bespült wird und dauerndem Betrieb keine unerwünschten Deformatiosich rasch schwärzt. nen erleiden. Die Lampe kann im Dauerbetrieb mitRod-shaped, unactivated high temperatures are preferably operated, tungsten electrodes are used; the iodides of gallium, indium and temperatures have been operated at such high temperatures that molten thallium has proven to be most useful. When used zene, forms a spherical tip. In addition to the advantage of gallium or indium iodide or a mixture, which results from the ease of manufacture and the addition of a small amount of the low cost of such electrodes, it is desirable to have an amount of free iodine in order to prevent them from having the advantage that a calm arc with io that free metal strikes on the bulb wall below a diffuse transition between the arc and the elec- tron. With combinations of gallium and trode, and that the plasma contains the glowing, glowing indium iodide, a whole series of colors of molten ball point can be produced which are relatively close to white, and include them. When the arc is melted as a result of the iodine cycle, by which the detrimental ball point surrounds, the entire inner surface is in direct line of sight with the discharge space, it is possible to have at least part of the column or the electrodes thermally higher of the plasma's strain and this makes their dimensions small to arc. In other words, it is not part of the hold. The electrodes are preferably made as short, inner surface of the discharge chamber, thin pins made of a highly heat-resistant metal, shaded, not even the areas on the rear side 20, special tungsten. The electrodes should be the electrodes that surround the lead-in. Suitably so with regard to their diameter (in these circumstances the entire inner surface of the millimeter will be dimensioned) that in an operating bulb is flushed with active iodine, and the bulb current I (in amperes) of the lamp remains the ratio I / d * during a long service life. Im is between 10 and 60, preferably 30. In contrast to this, in the known lamps 25 these high current densities occur so high temperatures relatively massive electrodes in approximately doors that the tips of the electrodes used spherical bulbs in operation, and the arc of the lamp melt and after the first ignition sets at a relatively small one Focal point to become spherical. These small spherical ends at the front of the electrode, with the result that in further operation of the lamp, the area behind the electrode from the arc has proven to be particularly favorable, since it is shaded for a long time and is not washed with active iodine and continuous operation, no undesired deformatiosis quickly blackened. suffer. The lamp can be used continuously

Ein weiteres Erfordernis der Erfindung besteht Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden. Sie darin, daß als Halogen oder Halogensalz nur Jod bzw. eignet sich auch sehr gut für Impulsbetrieb und kann ein Jodid verwendet werden. Das für das Funktionieren 35 dann bekanntlich kurzzeitig höher belastet werden als des Wolfram-Jod-Regenerationszyklus erforderliche im Dauerbetrieb, wobei dann höhere Wirkungsgrade Jod kann durch Dissoziation des gewählten Jodsalzes erzielt werden. Die Lampe hat den großen Vorteil, daß oder durch Zusatz einer verhältnismäßig kleinen sie in beliebiger Lage betrieben werden kann.
Menge freien Jods, die die Stabilität der Elektrode Eine praktische Ausführungsform einer Metalljodid-Another requirement of the invention is direct or alternating current to be operated. They believe that only iodine is used as a halogen or halogen salt or that it is also very suitable for pulse operation and an iodide can be used. It is known that the load for the functioning 35 is then briefly higher than the tungsten-iodine regeneration cycle required in continuous operation, in which case higher efficiencies iodine can then be achieved by dissociation of the selected iodized salt. The lamp has the great advantage that, or by adding a relatively small one, it can be operated in any position.
Amount of free iodine, which increases the stability of the electrode A practical embodiment of a metal iodide

nicht beeinträchtigt und ausreicht, um den Regenera- 40 Bogenlampe gemäß der Erfindung ist in den Fig. 2a tionszyklus in Gang zu bringen, geliefert werden. So- bis 2c dargestellt. Die Lampe 11 enthält einen im wohl bei Verwendung eines dissoziierten Jodsalzes als wesentlichen rohrförmigen Kolben 12 aus einem dickauch eines Zusatzes von freiem Jod wird die chemische wandigen, ursprünglich zylindrischen Quarzrohr. Die Reaktivität, die auf der Gegenwart von dissoziiertem Enden des Quarzrohres sind zu Quetschfüßen verformt Jod zu beruhen scheint, im Bogen oder durch die Wir- 45 und enthalten Folieneinschmelzungen mit einer Mokung des Bogens erzeugt. Eine glühende oder glim- lybdäneinführung 13 und einem folienförmigen Teil mende Zone außerhalb des Bogenkernes stellt eine 13«, der vakuumdicht durch den Quarzquetschfuß Anzeige für diese Reaktionsfähigkeit dar und in einer reicht. Durch das Zusammendrücken bei der Bildung richtig konstruierten Lampe gemäß der Erfindung soll der Quetschfüße erhalten die Enden des Quarzrohres die Entladungskammer so bemessen sein, daß die 50 einen eingeschnürten, in erster Näherung rechteckigen glühende Zone oder Aureole des Bogens überall bis Querschnitt, wie am besten bei 14 in Fi g. 2 b zu erpraktisch vollständig zu den Wänden reicht. Die Größe kennen ist. Mit den folienförmigen Enden der Molybder Entladungskammer einer speziellen Lampe hängt däneinführungen sind kurze Wolframdrahtstücke 15 von verschiedenen Parametern einschließlich des als verschweißt, die in das Innere der Entladungskammer Entladungsmedium gewählten speziellen Metallhaloge- 55 reichen. Die die Elektroden bildenden Wolframdrähte nides, des Elektrodenabstandes, der Eingangsleistung enthalten ein zulaufendes Stück 16, dessen kleinster oder der vorgegebenen Leistungskonzentration ab. Durchmesser direkt bei der kugelförmigen Spitze 17not impaired and sufficient to the Regenera- 40 arc lamp according to the invention is shown in Fig. 2a initiation cycle can be delivered. So- to 2c shown. The lamp 11 includes an im probably when using a dissociated iodized salt as an essential tubular piston 12 made of a thick an addition of free iodine is the chemical walled, originally cylindrical quartz tube. the Reactivity based on the presence of dissociated ends of the quartz tube are deformed into pinch feet Iodine seems to be based, in the arch or through the we- 45 and contain foil seals with a mokung of the arc. A glowing or glimlybdenum inlet 13 and a foil-shaped part The zone outside the core of the arc is a 13 ", which is vacuum-tight through the quartz pinch foot Indicates this responsiveness and in one range. By squeezing in the formation Properly constructed lamp according to the invention is intended to have the pinch to receive the ends of the quartz tube the discharge chamber must be dimensioned so that the 50 constricted, in a first approximation rectangular glowing zone or aureole of the arch everywhere up to cross section, as best at 14 in Fig. g. 2 b too practical reaches completely to the walls. Know the size is. With the foil-shaped ends of the molybder Discharge chamber of a special lamp is suspended. The lead-ins are short pieces of tungsten wire 15 of various parameters including that of being welded into the interior of the discharge chamber Discharge medium selected special metal halogens. The tungsten wires that make up the electrodes nides, the electrode spacing, the input power contain a tapering piece 16, its smallest or the specified power concentration. Diameter right next to the spherical tip 17

Die Jodide von Metallen wie Zink, Antimon und liegt. Die Lampe wird evakuiert, und das Entladungsder Alkalien Natrium, Kalium, Lithium, Rubidium medium wird durch einen seitlichen Pumpstutzen ein- und Caesium sind zwar in manchen Fällen für ver- 60 geführt, der anschließend abgeschmolzen wird, wie bei hältnismäßig kurzlebige Quarzkolbenlampen brauch- 18 dargestellt ist. Die Lampe 11 ist übertrieben groß bar, die einen sehr hohen Wirkungsgrad besitzen, sie dargestellt, sie kann in Wirklichkeit etwa 5 cm lang können jedoch langzeitig in Lampen mit einem Kolben sein und eine Entladungskammer einer Länge von aus Aluminiumoxyd benutzt werden. 12 mm und eines Durchmessers von 4 mm enthalten.The iodides of metals like zinc, antimony and lies. The lamp is evacuated, and the discharge Alkalis sodium, potassium, lithium, rubidium medium are injected through a side pump nozzle. and cesium are in some cases seduced for 60, which is then melted off, as in comparatively short-lived quartz bulb lamps custom-made 18 is shown. The lamp 11 is excessively large bar, which have a very high efficiency, they shown, they can in reality be about 5 cm long however, can be long-term in lamps with a bulb and a discharge chamber of length made of aluminum oxide can be used. 12 mm and a diameter of 4 mm included.

Bei den Lampen gemäß der Erfindung bestehen die 6g Die Elektroden der in F i g. 2 dargestellten Lampe Elektroden aus Wolfram und der Kolben aus einem sollen mit geschmolzenen Kugelspitzen arbeiten. Die hochwärmfesten Werkstoff, wie Quarz oder poly- Lampe wird ursprünglich mit Wolframdrahtelektrokristallinem Aluminiumoxyd hoher Dichte. Von den den 15 gebaut, bei denen der zulaufende Teil 16 inIn the lamps according to the invention, the electrodes consist of the elements shown in FIG. 2 lamp shown Electrodes made of tungsten and the piston made of one should work with molten ball points. the highly heat-resistant material such as quartz or poly- lamp is originally made with tungsten wire electrocrystalline High density aluminum oxide. Of the the 15 built with the tapered portion 16 in

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einer Spitze endet, wie Fig. 2c zeigt. Bei der ersten 1 kW. Die Lampe zeigt eine positive Charakteristik. Inbetriebnahme der Lampe schmilzt die Elektroden- Die Leistungsdichte von ungefähr 6kWcm~³ ist für spitze mit steigendem Strom zurück, wobei sich eine zylindrische Lampen sehr hoch, die Stromdichte beKugel 17 (Fig. 2a) aus geschmolzenem Wolfram trägt etwa 100Acm"² des Kolbenquerschnittes. Die bildet, deren Durchmesser entsprechend zunimmt. Bei 5 Lampe enthält als Grundgas Xenon unter einem Füllder Bildung eines kugelförmigen Elektrodenendes druck von 50 Torr und eine gewisse Menge Indiumeiner gegebenen Größe durch Zurückschmelzen einer jodid. Der Betriebsdruck der Lampe beträgt 5 Atmo-Elektrodenspitze wird der Abstand zwischen den Sphären, Die Lampe wird mit Luft gekühlt.
Elektroden bzw. die Bogenlänge unvermeidlich ver- Das Spektrum der Lampe ist ein starkes Kontinuum,ends at a tip, as shown in FIG. 2c. At the first 1 kW. The lamp shows a positive characteristic. Starting up the lamp melts the electrodes- The power density of about 6kWcm ^-3 is for peak with increasing current, whereby a cylindrical lamp is very high, the current density is ball 17 (Fig. 2a) made of molten tungsten carries about 100Acm " ^{2 of} the bulb cross-section. This forms, the diameter of which increases accordingly. The lamp contains xenon as the base gas with a filling of the formation of a spherical electrode end pressure of 50 Torr and a certain amount of indium of a given size by melting back an iodide. The operating pressure of the lamp is 5 Atmo-electrode tip becomes the distance between the spheres, the lamp is cooled with air.
Electrodes or the arc length inevitably The spectrum of the lamp is a strong continuum,

größert. Wenn die Elektroden verhältnismäßig große, io das über den ganzen sichtbaren Spektralbereich reicht, kugelförmige Enden haben sollen und gleichzeitig ein was eine Voraussetzung für weißes Licht mit guter verhältnismäßig kleiner Elektrodenabstand erwünscht Farbwiedergabe ist. Der Lichtstrom beträgt etwa ist, kann es daher erforderlich werden, Elektroden zu 9000 Im, der Wirkungsgrad der Lampe liegt daher bei verwenden, die mindestens zum Teil vorgefertigt sind. 90 lm/W.increases. If the electrodes are relatively large, io that extends over the entire visible spectral range, Should have spherical ends and at the same time what a requirement for white light with good relatively small electrode spacing is desirable for color rendering. The luminous flux is about it may therefore be necessary to have electrodes of 9000 Im, the efficiency of the lamp is therefore around use that are at least partially prefabricated. 90 lm / W.

Fig. 3 a und 3 b zeigen eine pumpstutzenlose 15 Obgleich die Lampen gemäß der Erfindung auch bei Form einer Höchstdruckmetalljodid-Bogenlampe ge- kleinen Einheiten einen hohen Wirkungsgrad aufmaß der Erfindung. Die Lampe 21 wird durch An- weisen, besitzen sie den Vorteil, daß ihre Leistung einbringen von Rohrstücken 22 mit kleiner Bohrung an fach durch Verlängerung des kleinen Rohres und eine den Enden eines dickwandigen Rohres 23 mit größerer entsprechende Erhöhung der Betriebsspannung verBohrung, das die Bogenkammer bildet, hergestellt. 20 größert werden kann.Fig. 3 a and 3 b show a pump nozzle-less 15 although the lamps according to the invention also in In the form of a high-pressure metal iodide arc lamp, small units with a high degree of efficiency the invention. The lamp 21 is instructed, they have the advantage that they contribute their power of pipe sections 22 with a small hole to fold by extending the small pipe and one the ends of a thick-walled tube 23 with a corresponding increase in the operating voltage, that forms the arc chamber. 20 can be enlarged.

Die Wolframelektroden 24 sind in üblicher Weise an Bei den kleinen, kompakten Lampen gemäß derThe tungsten electrodes 24 are conventionally attached to the small, compact lamps according to FIG

Molybdäneinführungen 25 befestigt, die in folien- Erfindung ist die Füllmenge an Metalljodid pro Länförmigen Enden auslaufen, mit denen das Quarzrohr 22 geneinheit für den Farbtyp der erzeugten Strahlung dadurch vakuumdicht verbunden wird, daß es erhitzt nicht übermäßig stark vom Innendurchmesser des und zum Zusammenfallen gebracht wird. Bei der Her- 25 Lampenkolbens abhängig, da die Undurchsichtigkeit stellung der Lampe werden zuerst die Quarzröhren des Gases nicht so sehr von der Weglänge als von der 22 mit dem Mittelteil 23 verbunden, dann werden die Anzahl der Moleküle abhängt, die von der Strahlung Elektrodenanordnungen in die Quarzrohre 22 einge- durchlaufen werden muß. Bei Indiumjodid enthaltensetzt und eines dieser Rohre wird so weit erhitzt, daß den Lampen liegen beispielsweise die brauchbaren es um den folienförmigen Teil der Einführung zu- 30 Mengen im Bereich zwischen etwa 0,1 bis 1 mg Indiumsammenfällt und einen vakuumdichten Abschluß jodid pro Zentimeter Innenlänge der Lampe unabhänbildet. Die Lampe wird dann evakuiert, und die gig vom Innendurchmesser.Molybdenum inlets 25 attached, which in foil invention is the amount of metal iodide per lengthwise Ends run out with which the quartz tube 22 gene unit for the color type of the radiation generated is connected in a vacuum-tight manner in that it is not heated excessively from the inner diameter of the and is brought to collapse. At the Her- 25 lamp bulb depending on the opacity In the position of the lamp, the quartz tubes of the gas do not depend so much on the path length as on the 22 connected to the middle part 23, then the number of molecules depends on the radiation Electrode arrangements in the quartz tubes 22 must be run through. Contained in the case of indium iodide and one of these tubes is heated to such an extent that the lamps, for example, have the useful ones it falls around the film-shaped part of the introduction to amounts in the range between about 0.1 to 1 mg indium and a vacuum-tight closure of iodide per centimeter of inner length of the lamp independently. The lamp is then evacuated, and the gig from the inside diameter.

beispielsweise aus einem inerten Zündgas und einem Bei Lampen mit einem Innendurchmesser unterfor example from an inert ignition gas and a case of lamps with an inner diameter below

Metalljodid bestehende Füllung wird durch das andere 1 cm und mit der geringeren Menge Metalljodid, d. h. Quarzrohr 22 eingeführt; schließlich wird auch dieses 35 ungefähr 1 ■ 10~⁶ g Molekulargewicht pro Zentimeter Quarzrohr erhitzt und zum Zusammenfallen um den Länge im völlig verdampften Zustand, ist die Linienfolienartigen Teil der zugehörigen Einführungsleiter- strahlung im sichtbaren Spektralbereich schon der anordnung gebracht. Durch dieses Verfahren erhält kleinere Anteil der sichtbaren Strahlung geworden, man eine Entladungslampe, deren Mittelkörper und In diesem Bereich übersteigt das Gesamtkontinuum Bogenkammer völlig zylindrisch sind. Diese Konstruk- 40 im Sichtbaren die Linienstrahlung, nimmt jedoch tion hat den Vorteil, daß die kühle Stelle, die durch Spitzenwerte in der Nähe der Resonanzlinien des den abgeschmolzenen, seitlichen Pumpstutzen gebildet Metalls des Salzes an, also Violett bei Gallium, Blau wird, und die hierdurch verursachte optische Ver- bei Indium und Grün mit starker Intensität im nahen zerrung vermieden werden. Ultraviolett bei Thallium. Die Intensität der Linien-Metal iodide existing filling is introduced through the other 1 cm and with the smaller amount of metal iodide, ie quartz tube 22; Finally, this approximately 1 · 10 ~ ⁶ g molecular weight per centimeter of quartz tube is also heated and the line-foil-like part of the associated insertion conductor radiation in the visible spectral range is already arranged to collapse by the length in the completely vaporized state. Through this process, a smaller proportion of visible radiation is obtained, one of which is a discharge lamp whose central body and arc chamber are completely cylindrical in this area, which exceeds the entire continuum. This construction, the line radiation in the visible, assumes the advantage that the cool spot, which is formed by peak values near the resonance lines of the molten, lateral pump nozzle, becomes violet with gallium, blue, and the optical distortion caused by this in indium and green with strong intensity in the near distortion can be avoided. Ultraviolet for thallium. The intensity of the line

F i g. 4 zeigt eine Lampe 31 mit ähnlichem Aufbau 45 strahlung nimmt mit steigendem Druck bzw. Jodidwie die Lampe 21 in F i g. 2 mit einem mittleren menge ab, und in den oberen Mengenbereichen besteht Quarzkörper 32, der eine etwas weitere Bohrung auf- die Strahlung hauptsächlich aus einem Kontinuum mit weist und dessen Enden mit Quarzröhren 33 ver- einer Verteilung, die der eines schwarzen Körpers schmolzen sind, die eine kleinere Bohrung besitzen ähnelt und keine unterscheidbare Feinstruktur auf- und in die die Elektroden 34 eingeschmolzen sind. Die 50 weist. Die Resonanzlinien des Metalls zeigen Selbst-Elektroden 34 bestehen aus kleinen Wolframstäben, umkehr. Das Rekombinationsband des Jods ist bei der und die Lampe wird mit einer solchen Eingangsleistung Analyse des Spektrums erkennbar, und relativ schwache oder Leistungsdichte betrieben, daß die Enden der Natriumlinien aus Verunreinigungen können vorhan-Elektroden eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt den sein.F i g. 4 shows a lamp 31 with a similar structure 45 radiation increases with increasing pressure or iodide as the lamp 21 in FIG. 2 with a medium amount, and consists in the upper amount ranges Quartz body 32, which has a slightly wider bore - the radiation mainly from a continuum with and its ends connected to quartz tubes 33 with a distribution that of a black body are melted that resemble a smaller bore and do not have a distinguishable fine structure. and into which the electrodes 34 are fused. The 50 points. The resonance lines of the metal show self-electrodes 34 consist of small tungsten rods, reverse. The recombination band of iodine is at the and the lamp with such an input power analysis of the spectrum will be noticeable, and relatively weak or power density operated that the ends of the sodium lines from impurities can be present electrodes a temperature close to the melting point.

des Wolframs annehmen, ohne daß sie jedoch tatsäch- 55 Mit Quecksilberdampflampen ist es nur bei extrem lieh schmelzen. hohen Drücken möglich, eine Strahlung zu erzeugen,of tungsten without actually 55 With mercury vapor lamps it is only with extreme lent melt. high pressures possible to generate radiation,

Bei der in F i g. 5 dargestellten Lampe besteht der die der schwarzen Strahlung ähnlich ist. Es wird verrohrförmige Entladungskolben 35 aus Quarz, der mutet, daß die vorherrschenden Effekte bei den Lam-Innendurchmesser beträgt 3,5 mm und der Außen- pen gemäß der Erfindung auf der Nutzbarmachung durchmesser 11 mm. An den Enden des Kolbens be- 60 der Strahlungseigenschaften von bei hohen Temperafinden sich Elektroden 36, 37 aus Wolfram. Die Elek- türen stabilen, gefärbten Gasen beruhen,
troden 36, 37 sind mit Stromeinführungen 40, 41 über F i g. 7 zeigt die Abhängigkeit der Lichtstärke / inIn the case of the in FIG. The lamp shown in FIG. 5 is similar to that of black radiation. It is tubular discharge bulb 35 made of quartz, which suggests that the predominant effects with the lam's inner diameter is 3.5 mm and the outer pen according to the invention on the utilization diameter 11 mm. Electrodes 36, 37 made of tungsten are located at the ends of the bulb at high temperatures. The elec- tric doors are based on stable, colored gases,
Trodes 36, 37 are connected to current inlets 40, 41 via FIG. 7 shows the dependence of the light intensity / in

Folieneinschmelzungen 38, 39 verbunden. Der Elek- Candela pro Millimeter und des Wirkungsgrades η in trodendurchmesser beträgt ungefähr 0,6 mm, der lm/W in Abhängigkeit von der spezifischen Belastung Elektrodenabstand 17 mm. 65 in Watt pro Zentimeter Bogenlänge zwischen denFoil seals 38, 39 connected. The elec- candela per millimeter and the efficiency η in electrode diameter is approximately 0.6 mm, the lm / W depending on the specific load between the electrodes is 17 mm. 65 in watts per centimeter of arc length between the

Die Lampe wird in Reihe mit einer Drossel an Elektroden einer typischen Lampe. Die Lampe, die 220 V betrieben. Die Klemmenspannung beträgt Fig. 3a entspricht und als kompakte Lichtquelle für 105 V, der Betriebsstrom 10 A, die Eingangsleistung eine sehr helle weiße Strahlung konstruiert war, hatteThe lamp is in series with a choke on electrodes of a typical lamp. The lamp that 220 V operated. The terminal voltage is Fig. 3a corresponds and as a compact light source for 105 V, the operating current 10 A, the input power was constructed a very bright white radiation

einen Quarzkolben 23 mit 3 mm Innendurchmesser, 11,5 mm Außendurchmesser und 16 mm Kammerlänge. Die Wolframelektroden 24 hatten einen Durchmesser von 0,65 mm und 1 mm dicke Kugelspitzen mit einem Abstand von 11,5 mm. Der Lampenkolben war mit Xenon unter einem Druck von 70 Torr, 0,39 mg stöchiometrisch reinem Indiumjodid und 0,3 mg überschüssigem Jod gefüllt.a quartz bulb 23 with 3 mm inside diameter, 11.5 mm outside diameter and 16 mm chamber length. The tungsten electrodes 24 had a diameter of 0.65 mm and 1 mm thick spherical tips with a distance of 11.5 mm. The lamp envelope was filled with xenon at a pressure of 70 Torr, 0.39 mg of stoichiometrically pure indium iodide and 0.3 mg of excess iodine.

Die Unstetigkeit der beiden Kurven / und η in F i g. 7 beruht darauf, daß die Lampe im Lastbereich zwischen 400 und 1000 W/cm Bogenlänge mit einem schwachen Luftstrom gekühlt wurde, um einen Dauerbetrieb der Lampe bei 1000 Wem"² Belastung zu ermöglichen, ohne daß sich der Quarzkolben verformt. Bei einer Belastung unterhalb von 400 W/cm wurde die Lampe mit natürlicher Konvektionskühlung betrieben. Die Kurven J und η zeigen, daß sowohl der spezifische Wirkungsgrad als auch die spezifische Helligkeit mit der Belastung steigen. Helligkeit und Wirkungsgrad werden durch eine künstliche Kühlung verringert, wie zu erwarten ist, trotzdem sind Wirkungsgrad und Helligkeit bei den höchsten Belastungen noch groß, bei denen eine künstliche Kühlung erforderlich ist, um ein Aufblähen des Quarzkolbens zu verhindern. Bei Verwendung anderer Kolbenwerkstoffe, die eine größere Hitzebeständigkeit als Quarz besitzen, wie z. B. Aluminiumoxyd, kann eine künstliche Kühlung entfallen, so daß noch höhere Helligkeiten und Wirkungsgrade erzielbar sind. Die Helligkeitswerte der Kurve / sind längs einer Geraden gemittelt, die die Elektroden auf einem während des Betriebes der Lampe projiziertem Bild verbindet.The discontinuity of the two curves / and η in FIG. 7 is based on the fact that the lamp was cooled in the load range between 400 and 1000 W / cm arc length with a weak air stream in order to enable continuous operation of the lamp at 1000 Wem " ² load without the quartz bulb deforming 400 W / cm, the lamp was operated with natural convection cooling. The curves J and η show that both the specific efficiency and the specific brightness increase with the load. However, as is to be expected, brightness and efficiency are reduced by artificial cooling efficiency and brightness are still high under the highest loads, where artificial cooling is required to prevent the quartz bulb from swelling There is no need for cooling, so that even higher brightnesses and efficiencies can be achieved The values of the curve / are averaged along a straight line which connects the electrodes on an image projected during operation of the lamp.

Bei einer Leistungsaufnahme von 1,1 kW arbeitete diese Lampe mit einer Leistungsdichte von 9850 Wem"³ des gesamten Innenvolumens und 1,1 kW cm"² Kolbeninnenfläche zwischen den Elektrodenspitzen, einer Stromdichte von 1350 Acm~^a Entladungskammerquerschnitt und einem Spannungsgradienten einschließlich des Kathoden- und Anodenfalles von 127 V cm"¹.With a power consumption of 1.1 kW, this lamp worked with a power density of 9850 Wem " ^{3 of} the entire internal volume and 1.1 kW cm" ² inner bulb area between the electrode tips, a current density of 1350 Acm ~ ^a discharge chamber cross section and a voltage gradient including the cathode and anode drop of 127 V cm " ¹ .

F i g. 6 zeigt das ausgewogene, weiße Licht, das diese Lampe bei 1 kW Leistungsaufnahme emittiert. Ein kennzeichnendes Merkmal von Lampen gemäß der Erfindung, die mit hoher Belastung betrieben werden, ist die in der Spektralverteilungskurve erkennbare Umkehr und Verbreiterung der Resonanzlinie des Indiums bei 4511 Ä und der Linie bei 4101 Ä.F i g. 6 shows the balanced, white light that this lamp emits with a power consumption of 1 kW. A characteristic feature of lamps according to the invention, which are operated with high loads, is the reversal and broadening of the resonance line of the recognizable in the spectral distribution curve Indium at 4511 Å and the line at 4101 Å.

Claims

Patent claims:

1.Electric high-pressure metal vapor discharge lamp with a tubular bulb made of a highly heat-resistant, light-permeable material and containing a vaporizable metal iodide and possibly an ignition gas, and with two rod-shaped tungsten electrodes that extend from the opposite ends of the bulb into its interior, characterized in that the operating pressure of the metal iodide in the piston is greater than one atmosphere ^{at an input power of over 2 kW / cm 3 of the internal volume of the piston;} that the electrodes are dimensioned so that the operating temperature of the electrode tips is at the melting point of the tungsten or only so little below that the discharge is diffusely applied to the electrodes; that the metal iodide contains a metal that emits essentially a continuum at the operating pressure in the lamp, and that the bulb, the inner diameter of which is between 1 and 10 mm, is dimensioned so that a wall-stabilized discharge is established and practically the entire bulb inner wall directly through the discharge is heated so far that the iodine cycle can take effect.

2. Discharge lamp according to claim 1, characterized in that the bulb indium iodide and / or gallium iodide and / or thallium iodide.

3. Discharge lamp according to claim 2, characterized in that the bulb also contains mercury iodide contains.

4. Discharge lamp according to claim 2 or 3, characterized in that the bulb is iodine in Contains excess.

5. Discharge lamp according to one of the preceding claims with a quartz bulb, characterized characterized in that the wall thickness of the quartz bulb is more than 2 mm, preferably 3 to 5 mm.

6. Discharge lamp according to one of claims 1 to 4 with a quartz bulb, characterized in that that the wall thickness of the quartz bulb is equal to or greater than the inner diameter of the Piston is.

7. Discharge lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the electrodes and the bulb are dimensioned so that the bulb area behind the electrode tips is practically completely covered by the discharge is filled out.

1 sheet of drawings