DE1489350C3 - Gasentladungslampe mit einer Gasfüllung aus Deuterium- oder Wasserstoffgas - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungslampe mit einer Gasfüllung aus Deuterium- oder Wasserstoffgas zum Erzeugen eines kontinuierlichen Spektrums im Ultraviolett, einer aufheizbaren Kathode, einer Anode und einem zumindest die Anode weitgehend umgebenden elektrisch leitenden Gehäuse, das im Bereich zwischen Anode und Kathode mit einer die Entladung ermöglichenden und einengenden Blendenöffnung versehen ist.

In den Abb. 1 und 2 ist eine bekannte Gasentladungslampe dieser Art dargestellt. Zwischen einer Kathode 1 und einer Anode.2 befindet sich eine Blende 3, die gewöhnlich aus Molybdänblech besteht und kreisförmigen, rechteckigen oder konkaven Querschnitt aufweist. Die Kathode besteht aus einer Wolframwendel, die mit bekannten Aktivierungsmassen aktiviert ist und vor dem Zünden der Lampe auf ausreichende Rotglut aufgeheizt wird. Als Anodenspannung wird Gleichspannung benutzt. Die Anodenstromstärke liegt meist bei 300 mA, sie kann aber auch bis 2 A erhöht werden. Das Lampengefäß 4 besteht gewöhnlich aus Quarzglas. Drei Stromzuführungen 5 sind außen zum Schutz durch metallische Sockelkappen 17 abgedeckt und mit Anschiußleitungen 6 verbunden.

Die kleine Blende von etwa 1 mm Durchmesser hat den Zweck, die durch sie hindurchtretende Entladung so einzuengen, daß eine hohe Strahldichte erzielt wird. Um die Entladung zu zwingen, von der Anode durch die Blende zur Kathode zu gelangen, ist es erforderlich, die Anode weitgehend in einem eigenen Gehäuse so von der Katiiode zu trennen, daß die Entladung nicht durch eine Nebenbahn von der Anode zur Kathode gelangen kann. Dieses Anodengehäuse 7 ist mit der Blende metallisch verbunden und im allgemeinen vollkommen geschlossen, wobei die gewöhnlich aus Molybdänblech bestehende Blende an das im allgemeinen aus Nickel bestehende

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Gehäuse angesetzt wird. Die Stromzuführung zur ragenden Ende des elektrischen Leiters. Diese Entla-

Anode ist durch das Gehäuse isoliert hindurchge- dung ionisiert die Umgebung der Kathode und der

führt. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, Blende so stark, daß eine sofortige Entladung zwi-

daß die Anode nur teilweise abgedeckt ist, ohne daß sehen Anode und Kathode durch die Blende hin-

dic Fintladung auf einem falschen Weg erfolgt. Das 5 durch stattfindet. Die erforderliche Zündspannung

ist z.B. dann möglich, wenn ein solcher Entladungs- liegt je nach dem Aufbau der Gasentladungslampe

weg wesentlich langer als der Entladungsweg durch bei 50 bis 200 V.

die Blende ist. Es ist zwar aus der deutschen Patentschrift

Auch die Kathode ist gewöhnlich von einem Ge- 911871 bereits eine Gasentladungslampe der ein-

häuse aus Metall umgeben, das mit dem Anodenge- io gangs genannten Art bekannt, bei der zwischen der

häusc in der Regel metallisch fest verbunden ist. Blende und der Anode eine unmittelbare galvanische

Größere Öffnungen im Gehäuse gestatten der Entla- Verbindung, beispielsweise über einen Widerstand,

dung bzw. der Strahlung den Durchtritt. Das Ge- hergestellt ist, so daß eine Teilentladung zwischen

häusc ist meistens mit einem Pol der Kathode ver- der Kathode und der Blende entsteht, jedoch dient

bunden; es kann aber auch von Kathode oder Anode 15 diese Teilentladung einer völlig anderen Aufgabe,

elektrisch getrennt sein. Eine Gasentladungslampe Bei dieser bekannten Gasentladungslampe ist die

dieser Art ist beispielsweise in der deutschen Ausle- Blende mit einem festen Stoff beschichtet, der unter

geschrift 1 042 1.15 beschrieben. dem Einfluß dieser Teilentladung verdampft bzw.

Gasentladungslampen dieser Art können entweder zerstäubt wird und durch die Emission auf bestimm-

mit Wasserstoffgas oder mit Deuteriumgas gefüllt 20 ten Spektrallinien verstärkt.

sein. Gegenüber wasserstoffgeiüllten Lampen zeich- In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesenen sich die mit Deuteriumgas gefüllten Lampen hen, daß das Schaltelement als Widerstand ausgebildurch eine höhere Strahldichte aus. Es soll deshalb det ist. Der Widerstand kann einen Wert zwischen 5 im folgenden nur noch auf D-Lampen (Deuterium- und lOOkOhm, vorzugsweise 15kOhm haben. Kleilampen) Bezug genommen werden, obgleich auch 25 nere und größere Widerstände sind zwar ebenfalls wasserstoffgefüllte Lampen unter die Erfindung fal- brauchbar, führen jedoch meist zu einer etwas len. schlechteren Wirkung. Bei relativ niedrigohmigen

Bekannte D-Lampen verlangen eine Zündspan- Widerständen wird der durch ihn fließende Strom im nung von etwa 300 bis 500 V. Diese Zündspannung Verhältnis zum Nutzstrom, der durch die Blende läßt sich zwar durch bekannte Vorschaltgeräte leicht 30 geht, zu hoch. Bei zu hochohmigen Widerständen erzeugen, jedoch sind diese Vorschaltgeräte relativ steigt hingegen die Zündspannung an. Bei einem teuer und verbrauchen auch meist während des Be- Wert des Widerstands von 15 kOhm beträgt die triebs einen erheblichen Teil der Gesamtleistung. Stromstärke durch diesen vor dem Zünden bei etwa Aus den deutschen Patentschriften 722 565 und 180 V Anodenspannung 10 mA. Nach dem Zünden 945 100 sind beispielsweise Zündhilfen in Form von 35 fällt der Strom auf etwa 2 bis 3 mA zurück. Da der zusätzlichen Heizwicklungen an den Elektroden be- eigentliche Anodenstrom durch die Blende 300 mA kannt, die diese Elektroden während des Zündvor- beträgt, beträgt der Stromverlust durch den Widergangs zusätzlich aufheizen. Derartige Zündhilfen sind stand nur etwa 1⁰Zo. Bei höherohmigen Widersländen jedoch für die vorliegenden Gasentladungslampen als 15 kOhm liegt dieser Verluststrom entsprechend ungeeignet. 4° niedriger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Widerstand

Gasentladungslampe der eingangs genannten Gat- im Kolben der Lampe angeordnet ist. Dadurch erhält

tung anzugeben, die sich bereits mit geringer Span- man eine Gasentladungslampe von gedrungener Bau-

nung auf einfache Weisezünden läßt. weise. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft,

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch 45 wenn der Widerstand aus einem hochtemperaturbe-

gelöst, daß zum Zünden der Lampe zumindest bis zu ständigen, nicht gasendem Material besteht, z. B. ein

deren Zündzeitpunkt zwischen der Anode und dem Urdox-Widerstand oder ein keramischer Widerstand,

die Anode umgebenden Gehäuse ein stromleitendes Derartige Widerstände sind auch hohen Betriebstem-

Schaltelement vorgesehen ist, das vor dem Zündzeit- peraturen gewachsen.

punkt eine Vorentladung zwischen der Kathode und 5° In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesedem Gehäuse bewirkt und dadurch zu einem schnei- hen, daß der Widerstand in einem isolierenden Rohr, len Aufbau der Ionisation im Kolben der Lampe z.B. aus Quarzglas, angeordnet ist. Dadurch wird geführt, sichert, daß der Widerstand vor Berührung mit dem

Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe ist da- elektrisch leitenden Gehäuse geschützt ist.
durch gegeben, daß zum Zünden der Lampe an die 55 Eine weitere vorteilhafte Ausfühningsform besteht

Anode ein elektrischer Leiter, beispielsweise in Form darin, daß das Schaltelement als Bimetallstreifen

eines Widerstandes, eines Drahtstiftes, einer Scheibe ausgebildet ist, der die Verbindung zwischen der

oder Platte angeschlossen ist, dessen freies Anschluß- Anode und dem Gehäuse im heißen Zustand der

ende in den Kathodenraum ragt. Lampe trennt. Im kalten Zustand der Lampe stellt der

Die bei herkömmlichen Gasentladungslampen er- 60 Bimetallstreifen einen Kontakt zwischen der Anode

forderliche hohe Zündspannung kommt dadurch zu- und dem Gehäuse her, wodurch sich beim Zünden

stände, daß wegen des geringen Durchmessers der der Lampe eine schwache Glimmentladung zwischen

Öffnung der Blende der Durchgriff zwischen Anode der Kathode und der Blende ausbilden kann. Nach

und Kathode sehr klein ist. Bei den angegebenen Lö- gezündeter Lampe löst sich der Bimetallstreifen von sungen der gestellten Aufgabe entsteht sofort nach 65 dem Gehäuse, so daß über den Bimetallstreifen

dem Aufheizen der Kathode auf Rotglut eine selbst keine Entladung mehr stattfindet,

schwache Glimmentladung zwischen der Kathode In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgese-

und dem Gehäuse bzw. dem in den Kathodenraum hen, daß das Schaltelement als Glimmlampe ausge-

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bildet ist. Über diese Glimmlampe fließt beim Zünd- Anode umgebenden Gehäuse angeordneten Wider-

vorgang der für die Vorionisierung nötige Strom zwi- stand,

sehen der Kathode und dem Gehäuse. Abb. 4 eine Gasentladungslampe gemäß der Er-

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist vor- findung mit einem zwischen der Anode und dem die gesehen, daß das Schaltelement als Glimmzünder 5 Anode umgebenden Gehäuse angeordneten Bimetallausgebildet ist. Dieser Glimmzünder ist beispiels- streifen, '

weise mit niedrigzündendem Gas, wie Argon, Neon A b b. 5 eine Gasentladungslampe gemäß der Er-

oder Gemischen aus Edelgasen gefüllt. Dieser findung mit einem zwischen der Anode und dem die

Glimmzünder gewährleistet beim Zündvorgang den Anode umgebenden Gehäuse angeordneten Glimm-

zur Vorionisierung nötigen Strom zwischen der Ka- io zünder,

thode und dem Gehäuse, ohne daß während des Abb. 6 eine Gasentladungslampe gemäß der Ereigentlichen Betriebs eine wesentliche Entladung findung mit einem zwischen der Anode und dem die über das Gehäuse entsteht. Anode umgebenden Gehäuse im Sockel der Lampe

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die Glimmlampe angeordneten Widerstand,

bzw. der Glimmzünder im Kolben der Lampe an- 15 A b b. 7 eine Gasentladungslampe gemäß der Ergeordnet ist und daß das Gehäuse der Glimmlampe findung mit einem einseitig an der Anode ange- bzw. des Glimmzünders aus Quarzglas oder aus schlossenen Widerstand, dessen freise Anschlußende einem anderen hochschmelzenden Glas besteht. in den Kathodenraum ragt, und
Durch die Anordnung der Glimmlampe bzw. des A b b. 8 eine Gasentladungslampe gemäß der Er-Glimmzünders im Kolben der Lampe erhält man ao findung mit einem zwischen Anode und Kathode eine sehr kompakte Gasentladungslampe. Allerdings vorgesehenen Spannungsteiler, dessen Mittelzapfung ist es dann nötig, das Gehäuse der Glimmlampe bzw. mit dem die Anode umgebenden Gehäuse verbunden des Glimmzünders aus Quarzglas oder einem ande- ist.

ren hochschmelzenden Glas herzustellen, da in dem Die in A b b. 3 dargestellte Gasentladungslampe Kolben der Lampe Temperaturen bis zu 1000⁰C 25 unterscheidet sich von der in den Abb. 1 und2 darentstehen können, gestellten Gasentladungslampe nach dem Stand der

In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, Technik, wie er eingangs beschrieben wurde, dadaß das Schaltelement im Sockel der Lampe an- durch, daß zwischen der Anode 2 und dem die geordnet ist. Das kann vorteilhaft sein, wenn das ver- Anode umgebenden Gehäuse 7 ein Widerstand 8 vorwendete Schaltelement nicht im Kolben der Lampe 30 gesehen ist. Dieser Widerstand ist mit einem Glasselbst untergebracht werden kann, weil dort entwe- oder Quarzröhrchen 15 umgeben, das den Zweck der die Temperatur auf zu hohe Werte ansteigt oder hat, den Widerstand auf seiner ganzen Länge vor Bedie Fremdgase bei der Herstellung nicht vollständig rührung mit dem elektrisch leitenden Gehäuse 7 zu entfernt werden können. schützen. Beim Zünden erzeugt die über den Wider-

Es ist ferner günstig, daß zusätzlich zu dem Wider- 35 stand 8 am Gehäuse 7 liegende Anodenspannung

stand ein weiterer Widerstand zwischen dem Ge- eine Glimmentladung zwischen dem Teil C oder so-

häuse und der Kathode vorgesehen ist. Durch diesen gar zwischen dem Teil// des Gehäuses7 und der Ka-

Spannungsleiter, dessen Mittelanzapfung an dem die thode 1. Es kommt zur Vorionisierung, und dann

Anode umgebenden Gehäuse liegt, wird der Zünd- schlägt die Entladung von der Anode 2 durch die

Vorgang günstig beeinflußt. Dabei ist es nicht von 40 Blende 3 zur Kathode 1 durch.

wesentlicher Bedeutung, daß diese beiden Wider- Bei der in A b b. 4 dargestellten Ausführungsform

stände gleich groß sind, weil die Zündung zwischen ist ein Bimetallstreifen 12 zwischen der Anode 2 und

dem Gehäuse und der Kathode schon bei niedriger dem die Anode umgebenden Gehäuse 7 vorgesehen.

Zündspannung erfolgt. Durch die Erwärmung des Bimetallstreifens 12 legt

Weiterhin ist es günstig, daß die Kathode ebenfalls 45 sich dieser gegen das Gehäuse 7. Damit liegt die An-

von einem mit einer Blendenöffnung versehenen Ge- odenspannung direkt an dem Gehäuse 7. Es entsteht

häuse umgeben ist. Dieses Gehäuse dient dazu, eine eine Vorionisierung und Glimmentladung, wodurch

Verschmutzung der Glaswand in Strahlungsrichtung sich der Bimetallstreifen von dem Gehäuse 7 wieder

zu vermeiden. Dabei kann dieses Kathodengehäuse abhebt und dabei die Gasentladungslampe zündet,

mit dem Anodengehäuse elektrisch verbunden sein. 50 In dem in A b b. 5 dargestellten Ausführungsbei-

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß spiel ist als stromleitendes Schaltelement zwischen die Kathode möglichst nahe an dem die Anode um- der Anode 2 und dem die Anode umgebenden Gegebenden Gehäuse in Richtung der Entladung an- häuse 7 ein Glimmzünder 10 von üblicher Bauart im geordnet ist. Dadurch wird vermieden, daß die Vor- Entladungsgefäß untergebracht. Der eine Pol des entladung nach hinten zu dem die Anode umgeben- 55 Glimmzünders liegt an der Anode 2, der andere am den Gehäuse überschlägt. In diesem Fall würde der Gehäuse 7. Beim Zünden entsteht zunächst eine EntRaum zwischen Kathode und dem die Anode umge- ladung im Glimmzünder. Bekannterweise bewegen benden Gehäuse nicht genügend ionisiert. sich dann die Bimetalle bis zur Berührung aufeinan-

In der nun folgenden Beschreibung von Ausfüh- der zu. Dann liegt die Anodenspannung direkt am

rungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert 60 Gehäuse 7. Die Entladung im Glimmzünder 10 er-

werden. lischt. Die Bimetalle trennen sich voneinander; in

Es zeigt diesem Moment zündet dann die Entladung von der

Abb. 1 eine Gasentladungslampe nach dem Stand Anode durch die Blende3 hindurch zur Kathode 1

der Technik, hinüber.

A b b. 2 einen Schnitt durch die Gasentladungs- 65 Die Glaswand 11 des Glimmzünders 10 ist aus

lampe nach Abb. 1, Quarzglas hergestellt. Das ist wünschenswert, damit

A b b. 3 eine Gasentladungslampe gemäß der Er- nicht beim Ausheizen der D-Lampe, deren Wand

findung mit einem zwischen der Anode und dem die ebenfalls aus Quarzglas besteht, die Wand des

Glimmzünders erweicht. Eventuell genügt es aber auch, die Wand des Glimmzünders aus normalem Glas oder Hartglas herzustellen, falls eine so starke Erhitzung an der Stelle des Glimmzünders nicht entsteht oder der Glimmzünder innerhalb des Sockels untergebracht wird.

A b b. 6 zeigt eine Ausführungsform bei der der Sockel 9 der Gasentladungslampe mit einer vierten Durchführung 13 versehen ist, mit welcher das Gehäuse? elektrisch herausgeführt ist. Im Sockel 9 der Lampe ist das stromleitende Schaltelement in Form eines Widerstandes 8 angeordnet. Wie bereits erwähnt, ist diese Anordnung dann vorzuziehen, wenn das Schaltelement, wie hier der Widerstand, nicht unmittelbar im Lampengehäuse untergebracht werden kann.

Bei der Ausführungsform nach Abb.7 ist statt eines stromleitenden Schaltelements zwischen Anode und Kathode ein Metallteil 14 vorgesehen, welches in unmittelbare Nähe zur Kathode geführt ist. Dadurch wird ebenfalls eine Vorionisierung im Bereich zwischen der Kathode und dem die Anode umgebenden Gehäuse erzeugt, die zu einer schnellen Zündung führt.

In der in A b b. 8 dargestellten Ausführungsform

ίο ist nicht nur zwischen der Ande und dem die Anode umgebenden Gehäuse, sondern auch zwischen der Kathode und dem Gehäuse ein Widerstand 16 vorgesehen. Die beiden Widerstände 8 und 16 sind mit ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt mit dem die Anode umgebenden Gehäuse elektrisch leitend verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Gasentladungslampe mit einer Gasfüllung aus Deuterium- oder Wasserstoffgas zum Erzeugen eines kontinuierlichen Spektrums im Ultraviolett, einer aufheizbaren Kathode, einer Anode und einem zumindest die Anode weitgehend umgebenden elektrisch leitenden Gehäuse, das im Bereich zwischen Anode und Kathode mit einer die Entladung ermöglichenden und einengenden Blendenöffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zünden der Lampe zumindest bis zu deren Zündzeitpunkt zwischen der Anode (2) und dem die Anode umgebenden Gehäuse (7) ein stromleitendes Schaltelement (8 bzw. 12, 10) vorgesehen ist, das vor dem Zündzeitpunkt eine Vorentladung zwischen der Kathode (1) und dem Gehäuse bewirkt und dadurch zu einem schnellen Aufbau der Ionisation im Kolben der Lampe führt.

2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement als Widerstand (8) ausgebildet ist.

3. Gasentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand einen Wert hat, der im Bereich zwischen 5 und 100 kOhm liegt, vorzugsweise 15 kOhm.

4. Gasentladungslampe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (8) im Kolben der Lampe angeordnet ist.

5. Gasentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus einem hochtemperaturbeständigen, nichtgasendem Material besteht, z.B. ein Urdox-Widerstand oder ein keramischer Widerstand.

6. Gasentladungslampe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (8) in einem isolierenden Rohr (15), z.B. aus Quarzglas, angeordnet ist.

7. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement als Bimetallstreifen (12) ausgebildet ist, der die Verbindung zwischen der Anode und dem Gehäuse im heißen Zustand der Lampe trennt.

8. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement als Glimmlampe ausgebildet ist.

9. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement als Glimmzünder (10) ausgebildet ist.

10. Gasentladungslampe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmlampe bzw. der Glimmzünder (10) im Kolben der Lampe angeordnet ist und daß das Gehäuse der Glimmlampe bzw. des Glimmzünders aus Quarzglas oder einem anderen hochschmelzenden Glas besteht.

11. Gasentladungslampe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement im Sockel (9) der Lampe angeordnet ist (A b b. 6).

12. Gasentladungslampe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Widerstand (8) ein weiterer Widerstand (16) zwischen dem Gehäuse (7) und der Kathode (1) vorgesehen ist (A b b. 8).

J 3. Gasentladungslampe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12. dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode ebenfalls von einem mit einer Blendenöffnung versehenen Gehäuse umgeben ist. ...... .

.14.. Gasentladungslampe mit einer Gasfüllung aus Deuterium- oder Wasserstoffgas zum Erzeugen eines kontinuierlichen Spektrums im Ultraviolett, einer aufheizbaren Kathode, einer Anode und einem zumindest die Anode weitgehend umgebenden elektrisch leitenden Gehäuse, das im Bereich zwischen Anode und Kathode mit einer die Entladung ermöglichenden und einengenden Blendenöffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zünden der Lampe an die Anode ein elektrischer Leiter, beispielsweise in Form eines Widerstandes (8), eines Drahtstiftes, einer Scheibe oder Platte angeschlossen ist, dessen freies Anschlußende in den Kathodenraum ragt (Abb. 7).

15. Gasentladungslampe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (1) möglichst nahe an dem die Anode umgebenden Gehäuse (7) in Richtung der Entladung angeordnet ist.