DE1589162C3 - Elektrische Hochdruck-Metalldampf entladungslam pe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Metalldampfentladungslampe mit einem thermischen Schalter, der in dem Raum zwischen dem Entladungsrohr und dem äußeren Lampenkolben angeordnet ist, und dessen Kontakte zu den Lampenelektroden parallel geschaltet sind und ein eine Schnappwirkung aufweisendes Bimetallelement aufweist, das einen bewegbaren Kontakt trägt, der normalerweise mit einem ortsfesten Kontakt in Berührung steht, sowie ein Widerstandsheizelement, das bei dem Einschalten der Lampe einen elektrischen Strom führt und das Bimetallelement so weit erhitzt, daß dessen Kontakte sich plötzlich öffnen und die Entladung der Lampe einleiten, und mit einer Anordnung, die so getroffen ist, daß das Bimetallelement genügend stark erhitzt bleibt, um die Schalterkontakte während des Anlaufs und des normalen Betriebs

ίο der Lampe geöffnet zu halten, wobei die thermische Speicherkapazität des Schalters und der Lampe so getroffen und der Schalter im äußeren Lampenkolben so angeordnet ist, daß bei einem vollständigen Erlöschen der Lampenentladung im vollen Betrieb das Wiederschließen der Schalterkontakte so lange verzögert wird, bis die Temperatur des Entladungsrohres auf einen Wert abgesunken ist, bei dem der Schalter die • Entladung wieder einleiten kann.

Elektrische Hochdruck-Metalldampfentladungslampen weisen ein in einem äußeren Glaskolben angeord-" netes verschlossenes Entladungsrohr auf, das mit einem Edelgas sowie mit einer Menge eines verdampfungsfähigen Metalls gefüllt ist, so daß im normalen Betrieb der elektrische Entladungsstrom zwischen den Elektroden des Entladungsrohres mindestens zum Teil vom Metalldampf geführt wird, wobei der Gesamtdruck der Gas- und Dampffüllung, hiernach als Füllungsdruck bezeichnet, mindestens 13 332 Pa beträgt. Die Erfindung befaßt sich im besonderen, wenn auch nicht ausschließlieh, mit solchen Lampen, bei denen das verdampfungsfähige Metall aus Quecksilber besteht, während das dann üblicherweise aus Quarz bestehende Entladungsrohr noch ein oder mehrere verdampfungsfähige Iodide enthält-wie Natrium-, Thallium- und Indiumiodide. Bei anderen Lampen der genannten Art kann jedoch das verdampfungsfähige Metall aus Natrium bestehen, wobei das verschlossene Entladungsrohr dann aus dem lichtdurchlässigen gesinterten Aluminiumoxyd hergestellt ist, das gegen den Angriff des Natriumdampfes widerstandsfest ist.

Es sind Lampen bekannt, bei denen in dem Raum zwischen dem Entladungsrohr und dem äußeren Kolben ein thermischer Einschalter in Form eines Glimmstarters angeordnet ist, der zusammen mit einem induktiven Teil im Stromkreis einen genügend hohen Spannungsimpuls erzeugt, der die elektrische Entladung zwischen den Elektroden einleitet, wonach die Lampe allmählich ihre volle Betriebsleistung erreicht (DD-PS 2 031).
Es ist ferner bekannt, für diesen Zweck einen

so thermischen Schalter mit einem Bimetallelement zu verwenden, der einen beweglichen Kontakt besitzt, der normalerweise in Schließstellung auf einem feststehenden Kontakt ruht. Ferner weist der thermische Schalter ein Widerstandsheizelement auf, das das Bimetall so weit aufheizt, daß beim öffnen der Kontakte die Entladung der Lampe einsetzt und die Anordnung so getroffen ist, daß das Bimetallelement durch den Betriebsstrom der Lampe genügend stark erhitzt bleibt,· um die Lampe in Betrieb zu halten (NL-PS 65 07 847).

Zuweilen erlischt die elektrische Entladung unbeabsichtigterweise in einer derartigen Lampe einige Zeit nach dem Einschalten (z. B. als Folge eines kurzzeitigen Absinkens der Betriebsspannung), wobei die Entladung nicht sofort wieder beginnt, da eine außerordentlich hohe Spitzenspannung erforderlich ist, um die Entladung wieder einzuleiten bei dem verhältnismäßig hohen Füllungsdruck, der im normalen Betrieb erzeugt wird, und die Lampe muß sich erheblich abkühlen, um den

Füllungsdruck herabzusetzen, bevor die Entladung wieder eingeleitet werden kann.

Bei Lampen, die thermische Einschalter der bisher verwendeten Ausführung enthalten, besteht die Schwierigkeit, daß der Schalter oftmals arbeitet und vergeblich versucht, die Entladung während dieser Abkühlungsperiode wieder einzuleiten, welcher Vorgang rasch zu einem vollständigen Ausfall des Schalters führen kann oder mindestens zu einer unerwünschten Verkürzung dessen Lebensdauer.

Nach der DD-PS 2 031 werden diese Schwierigkeiten bei einer Lampe, bei der parallel zu den Elektroden der Entladungsröhre eine Reihenschaltung aus einem Glimmstarter und einem Glühfaden angeschlossen und diese Reihenschaltung in dem Raum zwichen dem Entladungsrohr und dem äußeren Lampenkolben angeordnet ist, dadurch beseitigt, daß der Glimmstarter so ausgebildet ist, daß er nach seinem Schließen nicht gleich wieder öffnet, sondern erst dann, wenn die Hochdruckentladungslampe so weit abgekühlt ist, daß beim öffnen des Glimmstarters ihre Wiederzündung mit Sicherheit erwartet werden kann.

In dem älteren deutschen Patent 12 78 607 ist zur Beseitigung der genannten Schwierigkeiten eine Doppelkolbenlampe mit im Innern angeordneter Quecksilberdampfhochdruckentladungslampe vorgeschlagen worden, die nur Elektroden für die Hauptentladung und für jede Elektrode nur je eine Stromzuführung hat und deren Zündung über einen die Entladungsstrecke im geschlossenen Zustand kurzschließenden, mit einem seiner Bauelemente in der Stromzuführung einer der Lampenelektroden liegenden thermischen Schalter erfolgt, wobei der thermische Schalter im Raum zwischen den beiden Kolben in der Nähe eines der Enden der außer Quecksilber noch Zusätze aus Halogenverbindungen enthaltenden Hochdrucklampe angeordnet ist, derart, daß nach Erlöschen der Entladung der Starter, unter Einfluß der von der Lampe ausgestrahlten Wärme, zusammen mit der Lampe abkühlt und so lange nicht in Tätigkeit tritt, wie die Lampe nicht zündbereit ist, vorzugsweise die Lampe noch eine Temperatur über 100⁰C hat

Nach der Erfindung dient zur Beseitigung der genannten Schwierigkeiten eine elektrische Hochdruck-Metalldampfentladungslampe der eingangs genannten Art, die sich von der Doppelkolbenlampe nach dem älteren Patent dadurch unterscheidet, daß das Widerstandsheizelement des Bimetallschalters aus einer Heizwendel besteht, die nahe am Bimetallelement angeordnet ist und mit den Schalterkontakten zwischen den Lampenelektroden in Reihe geschaltet ist, so daß bei einem öffnen der Kontakte die Stromversorgung der Heizwendel unterbrochen wird.

Die Schnapp- oder Schnellwirkung des Bimetallelementes kann in der Weise erreicht werden, daß der Bimetallstreifen etwas vorgekrümmt wird, wobei bei einer Erhitzung Biegebeanspruchungen auftreten, bei denen an einem kritischen Punkt die Krümmung allmählich verschwindet und eine plötzliche Umkehrung der Krümmung in der entgegengesetzten Richtung erfolgt Diese Bewegung wird dann im Schalter benutzt, um einen Kontakt in die Mitte des Streifens in bezug auf feststehende Umfangskanten zu versetzen oder an eine Kante des Streifens in bezug auf eine feststehende entgegengesetzte Kante, wobei ein Zusammenwirken mit einem weiteren ortsfesten Kontakt erfolgt. Derartige Bimetallschalter sind bekannt und werden auch für andere Zwecke benutzt.

Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung ist die

F i g. 1 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Seitenansicht einer elektrischen Hochdruck-Metalldampfentladungslampe, die mit einem thermischen und mit Schnappwirkung arbeitenden Einschalter ausgestattet ist und die

F i g. 2 ein vergrößert gezeichneter Querschnitt durch die Lampe nach der Linie 2-2 in der F i g. 1.

Die Figuren zeigen eine 400-Watt-Hochdruck-Quecksilberdampfentladungslampe 1 mit einem aus Quarz bestehenden verschlossenen inneren Entladungsrohr 2, das in einem verschlossenen äußeren Glaskolben 3 angeordnet ist, an dem eine Gewindekappe 4 mit zwei Anschlüssen 5 und 6 angebracht ist, mit denen eine Verbindung mit einem nicht dargestellten Stromversorgungskreis hergestellt werden kann. Das Entladungsrohr 2 ist an beiden Enden mit je einer Wolframelektrode 7 und 8 versehen und mit einem Edelgas z. B. Argon unter einem Druck von einigen hundert Pa sowie mit einer Menge Quecksilber und metallischen Iodiden z. B. mit einem Gemisch aus Natrium-, Thallium- und Indiumiodiden gefüllt.

Bei der normalen Betriebstemperatur der Lampe, wenn die mit einem Wechselstrom von 50 Hz und einer Spannung von 240 Volt (quadratischer Mittelwert) betrieben wird, erfolgt die elektrische Entladung zwischen den Elektroden 7 und 8 bei einem Füllungsdruck von ungefähr 5 at

Nahe an dem einen Ende des Rohres 2 ist ein thermischer Schalter 9 mit Schnappwirkung angeordnet, der aus einem rechteckigen und etwas gekrümmten Bimetallelement 11 besteht, das an dem freien Ende mit einem Kontakt 12 versehen und am anderen Ende z. B. durch Anschweißen an einem Metallstift 13 befestigt ist, der in einem Glasblock 14 eingeschmolzen ist, jedoch von diesem aus an dem einen Ende vorsteht. Vom anderen Ende des Glasblockes 14 aus stehen zwei weitere in den Glasblock eingeschmolzene Metallstifte 15 und 16 vor, von denen der Metallstift 15 den zweiten ortsfesten Kontakt des Schalters 9 bildet während der Metallstift 16 eine Anschlußklemme darstellt zwischen die und den Motallstift 13 eine Heizwendel 17 geschaltet ist die nahe am Bimetallelement 11 gelegen ist

Der Schalter 9 wird an der gewünschten Stelle gehaltert, und zugleich wird von den Anschlüssen 5 und 6 aus eine elektrische Verbindung mit Hilfe von zwei kräftigen Metalldrähten 18 und 19 mit dem Schalter 9 hergestellt wobei der Draht 18 an dem einen Ende an den Kontaktstift 15 und am anderen Ende an den Einführungsdraht 21 vom Anschluß 5 angeschweißt ist Der vom Anschluß 5 abgehende Draht 21 steht über eine Metalldrahtlitze 22 mit der Elektrode 7 in Verbindung, während der Draht 19 an dem einen Ende an den Anschlußstift 16 angeschweißt ist und am anderen Ende an den das Entladungsrohr tragenden Metallrahmen 23, der an dem einen Ende über einen Metallstreifen 25 mit dem vom Lampenanschluß 6 abgehenden Draht 24 und am anderen Ende über eine Metalldrahtlitze 26 mit der Elektrode 8 verbunden ist

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß die Elektroden 7 und 8 mit den betreffenden Lampenanschlüssen 5 und 6 elektrisch verbunden sind und daß der Serienkreis mit der Heizwendel 17 und den Kontakten 12 und 15 zu den Elektroden 7 und 8 parallel geschaltet ist

Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Ausführungsform der Erfindung befriedigende Ergebnisse erzielt werden,

15 89 Ib2

wenn ein Schalter mit einem Bimetallelement verwendet wird, das eine Dicke von ungefähr 0,125 mm und eine Fläche von ungefähr 1,6 cm² aufweist und in einer Entfernung von ungefähr 19 mm von dem einen Ende des Entladungsrohres angeordnet ist Der Bimetallstreifen bestand auf der Seite der geringen Expansion aus einer Legierung aus 36% Nickel und 64% Eisen und auf der Seite der großen Expansion aus einer Legierung aus 22% Nickel, 3% Chrom und 75% Eisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Hochdruck-Metalldampfendladungslampe mit einem thermischen Schalter, der in dem Raum zwischen dem Entladungsrohr und dem äußeren Lampenkolben angeordnet ist, und dessen Kontakte zu den Lampenelektroden parallel geschaltet sind und ein eine Schnappwirkung aufweisendes Bimetallelement aufweist, das einen bewegbaren Kontakt trägt, der normalerweise mit einem ortsfesten Kontakt in Berührung steht, sowie ein Widerstandsheizelement, das bei dem Einschalten der Lampe einen elektrischen Strom führt und das Bimetallelement so weit erhitzt, daß dessen Kontakte sich plötzlich öffnen und die Entladung der Lampe einleiten, und mit einer Anordnung, die so getroffen ist, daß das Bimetallelement genügend stark erhitzt bleibt, um die Schalterkontakte während des Anlaufs und des normalen Betriebs der Lampe geöffnet zu halten, wobei die thermische Speicherkapazität des Schalters und der Lampe so getroffen und der Schalter im äußeren Lampenkolben so angeordnet ist, daß bei einem vollständigen Erlöschen der Lampenentladung im vollen Betrieb das Wiederschließen der Schalterkontakte so lange verzögert wird, bis die Temperatur des Entladungsrohres auf einen Wert abgesunken ist, bei dem der Schalter die Entladung wieder einleiten kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsheizelement des Bimetallschalters (9) aus einer Heizwendel (17) besteht, die nahe am Bimetallelement (11) angeordnet ist und mit den Schalterkontakten (12, 15) zwischen den Lampenelektroden (7, 8) in Reihe geschaltet, ist, so daß bei einem öffnen der Kontakte (12, 15) die Stromversorgung der Heizwendel (17) unterbrochen wird.

2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Schnappschalter wirkende Bimetallelement (11) des thermischen Schalters (9) aus einem etwas vorgekrümmten Bimetallstreifen besteht, in dem bei Erhitzung Biegebeanspruchungen auftreten, bei denen an einem kritischen Punkt die Krümmung allmählich verschwindet und eine plötzliche Umkehrung der Krümmung nach der entgegengesetzten Richtung erfolgt.

3. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Bimetallstreifen (11) getragene Kontakt (12) in der Mitte des Streifens angeordnet ist und sich in bezug auf feststehende Umfangskanten des Streifens (11) bewegt.

4. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Bimetallstreifen (11) getragene Kontakt (12) an der einen Kante des Streifens angeordnet ist und sich in bezug auf eine feststehende entgegengesetzte Kante des Streifens bewegt