DE1297225B - Quecksilberdampf-Hochdrucklampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Quecksilberdampf- Xenon, bei einem Druck von beispielsweise 25 Torr Hochdrucklampe zur Erzeugung weißen Lichts. enthalten. Die Gegenwart von Wasserstoff, Wasser-

Die meisten bekannten Hochdrucklampen enthal- dampf oder anderen wasserstoffhaltigen Gasen ist ten Quecksilberdampf; das hierbei erzeugte Spektrum unerwünscht.

besteht aus Strahlung einzelner Wellenlängen. Mit 5 Das Scandium kann in einer Menge bis zu 25% Ausnahme einer Linie in dem grünen und einer ande- durch Thoriumsplitter ersetzt sein, ren Linie in dem gelben Bereich des Spektrums des Das Entladungsgefäß kann zusätzlich zu den gesichtbaren Lichts ist beinahe alle von solchen Lam- nannten Stoffen noch ein Alkalimetall, wie Natrium, pen stammende Strahlung im Blaugebiet des sieht- enthalten. Hierbei kann das Natrium in Form von baren Strahlungsbereichs enthalten. So erscheint ein io Natriumchlorid vorhanden sein. Objekt, welches Licht nur im Bereich von 6000 bis An Stelle von Natrium können auch andere Alkali-

6800A (rot) reflektiert,, bei der Beleuchtung mit einer metallverbindungen, wie Lithiumjodid, Rubidiumderartigen Lampe nahezu schwarz. . jodid, Kaliumiodid oder Cäsiumjodid, verwendet Um der mangelnden Wiedergabe von Rotlicht ab- werden. Die Alkalimetalle können in Mengen von zuhelfen, ist die Zugäbe metallischer Elemente, wie 15 5,25-ΙΟ"⁷ bis 6,8 · 1O^-5 Grammatom pro Zentimeter Zink, Cadmium oder Natrium, zu dem Quecksilber- Lichtbogenlänge in das Entladungsgefäß einge-Iichtbogen empfohlen worden. Diese Elemente fügen bracht sein. Sie stabilisieren den Bogen und setzen jedoch lediglich eine Reihe einzelner und diskreter die Betriebsspannung herab.

Linien zu den Quecksilberlinien hinzu und bewirken Zur Modfikation der Farbe können gegebenenfalls

nicht die Emission weißen Lichts. 20 noch andere Elemente, wie Cadmium, Zink oder

Bekannt ist ferner die Verwendung einer durch Thallium, mitverwendet werden, ultraviolette Strahlung anregbaren Leuchtstoffschicht Die erfindungsgemäßen Lampen zeichnen sich

auf der inneren Fläche der Kolben solcher Lampen. durch ein praktisch fast weißes Spektrum mit Ab-In der Hauptsache wurden solche Leuchtstoffe ver- ständen der Spektrallinien von etwa 20 A mit einem wendet, die bei Ultraviolettbestrahlung durch einen 25 Rotanteil von 5 bis 7 %, einer Lichtausbeute im sicht-Quecksilberbogen unter Emission von rotorangem baren Bereich von 80 bis 85 Lumen pro Watt und Licht ansprechen. Diese Lampen verlieren jedoch im durch eine lange Lebensdauer aus. Betrieb an Lichtausbeute, weil der Leuchtstoff einen Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform einer

Teil der sichtbaren Strahlung, welche durch den Lampe gemäß der Erfindung. Quecksilberbogen erzeugt wird, absorbiert. 30 Zur besseren Darstellung ist der äußere, birnen-

Überdies entsteht auch, wenn beide empfohlenen förmige Kolben und der Lampensockel in gestrichel-Wege beschritten werden, noch kein weißes Licht. ten Linien dargestellt, welche die Brennerhalterung

Es sind schon Hoehdruck-Entladungslampen be- und den Brenner umgeben. Die Lampe besitzt einen kannt, deren Füllung außer einem Zündgas und äußeren Kolben aus Glas 2 von im allgemeinen röh-Quecksilber, das im Betrieb völlig verdampft, ein 35 renförmiger Gestalt, welche in der Mitte 3 knollen-Halogen und Atome eines Metalls der III. Gruppe förmig ausgebildet ist. Der Außenkolben 2 ist an des Periodischen Systems enthält. Diese Lampen lie- seinem Ende mit einem Zuführungsstiel versehen, fern in der Regel ebenfalls kein weißes Licht. welcher eine Druckabdichtung besitzt, durch welche

Die Erfindung betrifft eine Quecksilberdampf- sich steife Zuführungsdrähte 6, 7 erstrecken. Diese Hochdrucklampe mit einem Entladungsgefäß aus 40 sind an ihrem äußeren Ende mit den elektrischen einem hochschmelzenden lichtdurchlässigen Material Kontakten einer Schraubfassung 8 verbunden. Die und einer ein Halogen enthaltenden Füllung. Die innenliegenden Enden der Drähte 6, 7 sind mit dem Lampe ist dadurch .gekennzeichnet, daß das Entla-" Entladungsgefäß und der Halterung verbunden, dungsgefäß als bei Anregung Licht ausstrahlenden Die Brennerröhre ist in der Regel aus Quarz oder

Stoff reines Scandium enthält und daß das atomare 45 einem anderen Silikatglas gefertigt. An den gegen-Verhältnis von Halogen zu Quecksilber zwischen überliegenden Enden des Entladungsgefäßes befinden 0,025 und 0,85, vorzugsweise bei etwa 0,5, liegt. sich Hauptentladungselektroden 13, 14, welche an

In der Regel sollen im Entladungsgefäß pro Zenti- den entsprechenden Zuführungsdrähten 4, S aufgemeter Lichtbogenlänge 5,2 · 10~⁷ bis 1,6 · 10~⁵ Gramm- hängt sind. Jede Hauptelektrode umfaßt ein Kernteil, atom Scandium enthalten sein. 50 welches eine Verlängerung der Zuführungsdrähte 4,5

Das Scandium kann in elementarer Form oder als sein kann. Dieses Kernteil kann aus einem geeigneten Halogenid, vorzugsweise als Jodid, oder als Gemisch Metall, wie beispielsweise Molybdän oder Wolfram, solcher Stoffe verwendet werden. hergestellt werden. Die Verlängerungen dieser Zu-

Das Verhältnis von Quecksilber zum Halogen, führungsdrähte können von Molybdän oder Wolfvorzugsweise Jod, ist kritisch. Verwendet man höhere 55 ramspiralendraht umgeben sein. Eine Hilfselektrode als die angegebenen Mengen, so erhält man kein ein- 18 aus Tantal oder Wolfram ist an der der Basis wandfreies weißes Spektrum. Setzt man weniger als zugekehrten Seite der Brennerröhre 12 in Nachbardie angegebenen unteren Mengen zu, so kann das schaft zur Hauptelektrode 14 vorgesehen. Diese Scandium mit dem Kolben des Entladungsgefäßes Hilfselektrode ist ein innenseitig vorspringendes reagieren und ihn beschädigen. 60 Ende eines anderen Zuführungsdrahtes.

Das Quecksilber in elementarer Form oder in Form Die Enden jeder der beschriebenen Stromzufüh-

von beispielsweise Quecksilberjodid kann in Mengen rungsdrähte sind mit zwischengeschalteten Blechvon 2,5 · 10~⁵ bis 4,1 · 10~^s Grammatom pro Zenti- streifenabschnitten aus Molybdän verschweißt, meter Lichtbogenlänge vorhanden sein. Bei den üb- welche innerhalb der durch Verpressung abgedichtelichen Betriebstemperaturen von 450 bis 700° C 65 ten Teile der Röhre 12 hermetisch eingeschmolzen sollte das gesamte Quecksilber verdampft sein. sind. Die Streifenabschnitte sind ungefähr 0,02 mm

Das Entladungsgefäß kann in üblicher Weise ein dick und spannen sich, ohne zu reißen oder abzu-Edelgas, wie Helium, Argon, Neon, Krypton oder blättern, wenn die erhitzte Brennerröhre auskühlt.

Relativ kurze Molybdändrähte 23, 24, 35 sind an die äußeren Enden des Streifens geschweißt und dienen zur Stromzuführung zu den verschiedenen Elektroden in der Röhre 12.

Entsprechend sind Metallstreifen 45, 46 an die Zuführungsdrähte 23,24 angeschweißt. Ein Widerstand 26 ist an den Folienstreifen 45 angeschweißt, welcher wiederum an die Röhrenhalterung 12 angeschweißt ist. Der Widerstand 26 kann eine Höhe von 40000 0hm besitzen und dient dazu, den Strom zur Hilfselektrode 18 während des normalen Zündens der Lampe zu begrenzen. Der Folienstreifen 46 ist an einem Ende an ein Stück Molybdänfolie angeschweißt, welche in die Röhre 12 eingeschmolzen ist. Die Folie wiederum ist an die Hauptelektrode 4, 13 angeschweißt. Der Folienstreifen 47 ist mit einem Ende des Zuführungsdrahtes 35 verschweißt und mit dem anderen Ende mit der Halterung. Das breitgepreßte Ende der Brennerröhre 12 bildet eine Dichtung, welche von beliebiger Breite sein kann und her- ao gestellt werden kann durch Pressen der Enden der Brennerröhre 12, während letztere erhitzt wird.

Eine U-förmig gestaltete, innere Brennerröhrenhalterung dient dazu, die Lage der Brennerröhre 12 im wesentlichen koaxial innerhalb des Außenkolbens 2 zu halten. Um die Röhre 12 innerhalb des Außenkolbens 2 zu unterstützen, ist der Zuführungsdraht 6 an die Basis 53 der Halterung angeschweißt. Da die Zuführungsdrähte 6, 7 mit verschiedenen Polen des Versorgungsnetzes verbunden werden, werden sie, wie alle mit ihnen verbundenen Glieder, voneinander isoliert gehalten. Bügel 56, 57 halten die Röhre 12 und sind befestigt an Stegen 54 der Halterung. Ein Bügel 57 überbrückt die freien Enden der Stege 54 und ist daran befestigt, um der Halterung Stabilität zu verleihen. Die freien Enden der Stege 54 sind mit Metallfedern 60 versehen, welche durch Reibungswirkung den oberen Teil des Kolbens 2 festhalten. Ein Hitzeschild 61 ist unterhalb der Röhre 12 und oberhalb des Widerstandes 26 angebracht, um die Röhre von überschüssiger Hitze, welche beim Betrieb der Lampe erzeugt wird, zu schützen.

Das Entladungsgefäß 12 enthält eine Füllung gemäß der Erfindung.

Es ist manches Mal von Vorteil, Thorium hinzuzufügen, um den Abfall der Kathodenspannung der Brennerröhre zu reduzieren und die Startcharakteristik der Lampe zu verbessern; das Thorium wird als Splitter innerhalb der wendeiförmigen Windungen der Elektroden 13, 14 eingelagert. Es wurde jedoch gefunden, daß der Wirkungsgrad einer Scandium enthaltenden Lampe hierdurch etwas verringert wird. Die in der Tabelle niedergelegten Meßwerte zeigen diesen Nachteil.

55

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Atomverhältnis	Lichtstrom in Lumen bei gleicher Lampenleistung	°/o Rot-Gehalt
1,0 (kein Thorium) 0,875 0,75 0,0 (kein Scandium)	32,500 31,600 26,000 26,400	5,2 4,9 3,9 4,2

Es ist zu entnehmen, daß bis zu etwa 25% der Scandium-Atome durch Thorium in Form eines Splitters von weniger als 0,5 mg Gewicht ersetzt werden können (um die Startcharakteristik zu verbessern), ohne die unerwarteten und höchst wünschenswerten Vorteile, welche durch die Verwendung von Scandium bei der Füllung von Hochdrucklampen erhalten werden, übermäßig zu verschlechtern.

Beispiel

Die Fertigung des Lampenkolbens, die Abdichtungsmaßnahmen, die Anbringung der Elektroden und die Zugabe des Quecksilbers in der erfindungsgemäßen Lampe können in üblicher Art erfolgen. Zur Vorbereitung wird ein Lampenkomben, welcher mit zwei an beiden Enden des Kolbens angeordneten, im Abstand von etwa 7 cm stehenden Elektroden versehen ist, durch ein Absaugrohr, welches von der Kolbenfläche wegführt und in Verbindung mit der Innenseite des Kolbens steht, leergepumpt. Der Kolben wird dann auf elektrischem Wege erhitzt und mit Argon gefüllt, um restliche Verunreinigungen herauszuspülen. Beispielsweise können die Elektroden im Vakuum bei 600 bis 700° C einige Stunden vor ihrem Gebrauch erhitzt werden, um Wasserstoff zu beseitigen.

Der oben beschriebene Vorgang des Leerpumpens und Füllens wird gewöhnlich drei- bis viermal wiederholt; anschließend wird ein Lichtbogen zwischen den Elektroden gebildet, während das Gefäß mit Argongas gefüllt ist. Diese Einwirkung des Lichtbogens entfernt jegliche restliche Verunreinigungen von den Elektroden, und diese Verunreinigungen können anschließend bequem von dem System abgezogen werden. Dann führt man etwa 37,4 mg Quecksilber, 7,4 mg Quecksilberjodid, 11,4 mg Scandium und 0,5 mg Thorium in der Elektrode in das Entladungsgefäß ein, wobei die Bogenlänge annähernd 7,1 cm beträgt. Das Entladungsgefäß wird hierauf mit Argongas von Atmosphärendruck gefüllt, welches langsam abgezogen wird, bis ein Druck von ungefähr 23 Torr erreicht ist. Anschließend wird das zur Absaugung verwendete Rohr geschlossen, wodurch der Lampenkolben abgedichtet ist. Die Prüfung der Lampe zeigt, daß weißes Licht vorhanden ist; die Lichtausbeute der Lampe liegt im Bereich von 85 Lumen pro Watt und besitzt einen Rot-Anteil von 4,9 «/0.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   1 .Quecksilberdampf-Hochdrucklampe mit einem Entladungsgefäß aus einem hochschmelzenden lichtdurchlässigen Material und einer ein Halogen enthaltenden Füllung, dadurch gekennzeichnet, daß es als bei Anregung Licht ausstrahlenden Stoff reines Scandium enthält und daß das atomare Verhältnis von Halogen zu Quecksilber zwischen 0,025 und 0,85 liegt.
2. 2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das atomare Verhältnis von Halogen zu Quecksilber bei 0,5 liegt.
3. 3. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in ihr je Zentimeter Lichtbogenlänge 5,2-10-7 bis 1,6-10-5 Grammatom Scandium enthalten sind.
4. 4. Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Scandium in einer Menge bis zu 25% durch Thoriumsplitter ersetzt ist.
5. 5. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung zusätzlich ein Alkalimetall, vorzugsweise Natrium, enthält.
6. 6. Lampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung Natrium als Natriumiodid enthält

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen