DE1914710U

DE1914710U - Elektrische quecksilberdampf - hochdruckentladungslampe.

Info

Publication number: DE1914710U
Application number: DEP17062U
Authority: DE
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1960-08-12
Filing date: 1960-08-12
Publication date: 1965-04-29

Description

P./U51766*2U.65

Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen m»b«H_oi München

Elektrische Quecksilberdampf «Hochdruckentladungslampe.

Die Erfindung bezieht sich auf Quecksilberdampf-Hochdruck entladungslampen mit länglichem Entladung s gefäße sogenannte Quecksilberhochdruckbrennerj, wie sie für allgemeine Beleuchtung s zwecke.) z. B. für die Straßenbeleuchtung Verwendung finden.

Die Lampen zeichnen sich durch ihre Betriebssicherheit und durch eine gute Lichtausbeute_s die während der langen Lebensdauer der Lampen nur unwesentlich abfällt,, aus und stellen damit eine sehr wirtschaftliche Beleuchtung dar. Der Nachteil der Lampen liegt in dem im sichtbaren Spektralbereich fehlenden Rotanteil bei der Quecksilberentladung, wodurch das von ihr ausgesandte Licht oft als kalt empfunden wird«

Es sind bereits mehrere Anordnungen zur Erzielung eines höheren Rotanteilös am Spektrum bekannt. So wird der Quecksilberentladungslampe ein Draht oder eine Wendelj meist aus Wolfram,, die beim Betrieb der Lampe durch den Stromdurchgang zum Glühen gebracht wird;, vorgeschalt et), oder es wird um die Quecksilberentladungslampe ein Hüllgefäß angebracht,, das auf seiner Innen« wand mit einem möglicast im gelben und roten Spektralbereich emittierenden Leuchtstoff versehen ist« Auch ist bekannt, bei Quecksilber-Hochdruckentladungslampen anderer Bauart Metalle» u. a» Kadmium und Zink, zur Hofcung des Rotanteils des ausgesandten Lichtes zuzusetzen«

Um außer der Farbverbesserung auch noch eine Erhöhung der Lichtausbeute zu erhalten^ wurden eine Quecksilber-Hochdruckentladungslampe der beschriebenen Art und eine Natriumdampfentladungslampe gemeinsam in einer Leuchte

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angeordnet^ Bekanntlich haben die Natriumdampf entladungslampen eine sehr hohe Lichtaus beute« Nachteilig ist aber, daß sie ©in-Kolbenmaterial benötigen» das gegen den Natriumdampf widerstandsfähig gemaaht ist, wie es z, B. durch. Aufbringen einer Schutzschicht erreicht werden kann.

Die Quecksilberdampf^Hochdruckentladungslampen nach der Erfindung mit länglichem Gefäß aus Quarzglas oder Hartglas* in dem sich Elektroden aus vorzugsweise aktiviertem* schwer schmelzbarem Metall in einem gegenseitigen Abstand größer als der Kolbendurchmesser befinden, enthalten im Entladungsgefäß außer Quecksilber ein oder mehrere Halogenverbindungen eines oder mehrerer Metalle der I. oder/und II. oder/und III. Gruppe des Periodischen Systems^, die gleichzeitig mit dem Quecksilber zum Leuchten angeregt werden.

Überraschenderweise hat sich gezeigt^ daß die obenerwähnte nachteilige Aggressivität des Natriums gegenüber dem Kolbenmaterial dann nicht mehr auftritt, wenn das Natrium wie bei den Lampen der Erfindung in Verbindung mit einem Halogen in der Lampe vorhanden ist. Entsprechendes hat sich erfindungsgemäß für alle üblicherweise aggressiven Füllungen ergeben. Während die Halogenverbindung im Plasma dissoziiert^ ist die Temperatur in Nähe der Kolbenwand so niedrig, daß das Kolbenmaterial vermutlich nur mit dem Halogensalz in Kontakt kommt und dieses die Wand des Entladungsgefäßes gegen die schädlichen Dämpfe der Entladung abschirmt. Diese Deutung wird nahegelegt durch den optisch erkennbaren Aufbau der Entladungo Bei den Lampen nach der Erfindung ist in der Kernzone überwiegend die Strahlung des Quecksilbers zu erkennen. Dieser Kern ist umgeben von einer dem Metall des Halogens zuzuordnenden Strahlungszone. Zwischen dieser und der Gefäßwand ist nun eine schmale dunkle Zone erkennbar, die offensichtlich die abschirmende Schicht anzeigt.

Es ergibt sich somit nach der Erfindung der Vorteil* daß sich zwei Entladungen in einer Lampe vereinigen lassen. Man kann also damit dieselben günstigen Wirkungen, die die obenerwähnte Kombination von je einer Natrium- und einer Quecksilberentladungslampe bringt, nämlich eine Farbverbösserung und erhöhte Lichtausbeute? mit einer einzigen Lampe, wie sie die Erfindung angibt, erreichen, ohne daß eine besonderes schwierige und kostspielige Vorbehandlung des Kolbenmaterials notwendig ist₀

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Besonders günstig in dieser Hinsicht hat sich als Halogen Jod erwiese^ vorzugsweise in Verbindung mit Natrium als Natriumiodid* Eine vorteilhafte Farbwirkung ergibt die Kombination von Natriumiodid^ Kaliumiodid und Lithiumiodid als Zusatz zur Quecksilberfüllung*

Auch für die nichtaggressiven Metalle wie z« B. Thallium oder Kadmium hat sich die Einbringung als Halogenverbindung als vorteilhaft erwiesen. Hierbei tritt noch in gewissem. Maße eine andere Wirkung des Halogens, nämlich der bekannte Halogen-Kreislaufe in Erscheinung, Das Halogen- a« B. Jod, verbindet sich an der kühleren Gefäßwand mit dem dorthin zerstäubten Wolfram der Elektroden Diese flüchtigen Verbindungen zersetzen sich bei höherer Temperatur> also insbesondere an den Elektroden. Das bewirkt, daß der infolge Schwärzung der Gefäßwand hervorgerufene Lichtabfall vermindert wird_o

Eine weitere Beeinflussung der Farbe der Entladung kann dadurch erzielt werden, daß die von der Entladung nicht erfüllten Toträume durch die von einem an den Kolbenenden angebrachten Belage z„ B, aus Platin> reflektierten Wärme« strahlen aufgeheizt werden); denn dadurch wird die Temperatur des Quarzgefäßes und damit der Dampfdruck der Halogenverbindung erhöht.

Einen Einfluß auf die Farbe hat auch die Wärmeleitfähigkeit der Umgebung des Brenners. Dieser Einfluß kann variiert werden durch die Dimensionierung eines um den Brenner angeordneten Hüllgefäßes und durch Füllen des Zwischenraumes zwischen dem Hüllgefäß und dem Entladungsgefäß entweder mit einem gut wärmeableitenden Gas, z. B. Helium, oder mit einem die Wärme schlecht leitenden schweren Gas geringen Druckes oder indem dieser Zwischenraum evakuiert ist«, Als schlecht wärmeleitende Gasfüllung eignet sich z. B. Argon oder ein Stickstoff-Argon-Gemisch von 2 bis 50 Torr«

Eine weitere wesentliche Änderung der Farbe ist durch die Anbringung eines oder mehrerer Leuchtstoffe auf Teilen oder der gesamten Innenwand des Hüllgefäßes möglicn. Durch einen Reflektor auf einem Teil der Hüllgefäßwandung läßt sich außer einer Erhöhung des Lichtstromes in einer bestimmten Richtung auch durch Reflexion der Wärmestrahlung in die Entladung deren Farbe beeinflussen. Bei senkrechter Brennlage der Lampe befindet sich der Reflektor zweckmäßigerweise auf der sookelnahen Hälfte des Hüllgefäßes.

Die durch die Halogenverbindungen erhöhte Zündspannung der Entladung kann

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durch Einbau einer parallel zur Entladung liegenden und rait den Elektroden über je einen Heißleiter verbundenen Zündwendel auf den für den Betrieb der Lampe an der jeweils vorhandenen Netzspannung, z«B« 220 V, erforderlichen Wert herabgesetzt werden. Diese Zündwendel^ die auch in beliebig anderer^ an sich bekannter Weise mit den Elektroden verbunden sein kann, ermöglicht auch das Wiederzünden der heißen Lampe nach beliebig kurzer Schaltpause.

Da die Lebensdauer der Lampen oberhalb einer gewissen Grenze mit wachsender Belastung der Quarz oberfläche der Brenner stark abnimmt, soll die Oberflächenbelastungi d. h. das Verhältnis von der der Entladung aufgedrückten elektrischen Leistung zur Oberfläche des Entladungsgefäßesj möglichst nicht über 25 W/cm betragen.

Je ein Ausfüliruugsbeispiel gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen schema— tisch veranschaulicht.

Die Figo 1 zeigt einen Quecksilber-Hochdruckbrenner mit einem Hüllgefäß«. Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung des Quecksilber-Hochdruckbrenners, und zwar einen Brenner mit Zündwendel.

In Fig. 1 besteht das Entladungsgefäß 1 aus einem wasser stoff armen Quarz zur Verminderung des Licatabfalles. Der Innendurchmesser des rohrförmigen Kolbens beträgt 20 ram. An jedem Ende des Gefäßes befindet sich je eine Elek-τ trode 2 und 3 aus aktiviertem, schwer schmelzbarem Material, z_o B. aus Wolfram» das mit an sich bekanntem, Erdalkalikarbonate und Thoriumoxyd enthaltendem Emissions material aktiviert ist» Die Kerndrähte der Elektroden 2 und 3 sind mittels Folieneinschmelzungen 4 und 5 mit den Stromzuführungen 6 bzw. 7 verbunden. Der Elektrodenabstand beträgt 50 mm. Außerdem befindet sich an jedem Kolbenende eine Zündelektrode 8 und 9, die über je eine eigene Foliendurchführung 10 und 11 und über je einen Widerstand 12 und 13 mit vorzugsweise positiver Charakteristik an die Stromzuführungen 6 und 7 gelegt sind. Die Endejn des Entladung sgefäßes sind mit einem die Wärmestrahlen reflektierenden Belag 14 verseilen. Der Quecksilber-Hochdruckbrenner ist mit Hilfe der Stromzuführungen 6 und 7j die zugleich als Halterung dienen;, in dem Hüllgefäß 15 aus Hartglas, das mit einem Reflektor 16 und einem Schraubsockel 17 versehen ist, befestigt.

Statt der Zündelektroden S und 9 ist in dem in Fig. 2 dargestellten Brenner etwas exzentrisch parallel zur Entladung eine Zündwendel 18 angeordnet, die etwa in

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ihrer Mitte bei 19 an der Kolbenwand 1 befestigt sein kann. Die Zündwendel ist über zwei eigene Foliendurchführungen 20 und 21 und über die Heißleiterwiderstände 22 und 23 an die Stromzuführungen 6 und 7 angeschlossen. Gleiche Teile in den Figuren 1 und 2 sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Füllung des Entladungsgefäßes 1 besteht aus einem Grundgas als Zündhilfe* z« B. Argon von 10 bis 30 Torr? 6 mg Natriumiodid und 75 mg Quecksilber,) etwa dem Zehnfachen des Gewichtes der Halogenverbindung.

Die Konstruktionsdaten und die Füllmengen gelten für einen 400 W-Brenaer. Bei Brennern mit anderen Leistungsaufnahmen werden die Füllmengen zweckmäßig so bemessen, daß der Betriebsdruck bei Brennern mit einer Leistungsaufnahme zwischen 50 und 1000 W zwischen 30 und 4 at„ vorzugsweise zwischen 25 und 6 at liegt*

Der 400 W-Brenner wird an 380 V oder über einen Streufeldtransformator an 220 V betrieben. Die Brennspannung beträgt etwa 140 V. Dabei fließt ein.-Strom von 3, 3 A,

Die Lichtausbeute liegt mit über 50 Im/W um mehr als 10% höher als die des reinen Quecksilber-Hochdruckbrenners gleicher Leistung ohne Halogenverbindungp Der Rotanteil entspricht bei den Lampen nach der Erfindung dem Fünffachen und mehr des bei Quecksilber-Hochdruckbrennern ohne Zusatz vorhandenen.

- Patentansprüche

Claims

"⁶- RA. 151766*2^.3.65 f

Patentansprüche, t .. f

l_f Elektrische Quecksilberdarjapf-Hochdruckentladungslampe mit länglichem

Entladungsgefäß aus Quarzglas oder Hartglas^, in dem sich Elektroden aus vorzugsweise aktiviertem^, schwer schmelzbarem Metall in einem gegenseitigen Abstand größer als der Kolbendurchmesser befinde^ dadurch gekennzeichnet? daß das Entladungsgefäß außer Quecksilber ein oder mehrere Halogenverbindungen eines oder mehrerer Metalle der I. oder/und IL oder/und III. Gruppe des Periodischen Systems, die gleichzeitig mit dem Quecksilber zum Leuchten angeregt werden^ enthält,
2. Elektrische Quecksilberdampf-Hoahdruckentladungslampe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet;, daß außer Quecksilber als Halogenverbindung Natriumjodid in dem Entladungsgefäß enthalten ist*
3, Elektrische Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach Anepruch I^ dadurch gekennzeichnet_s daß außer Quecksilber die Halogenverbindungen Natriumjodid, Kaliumiodid und Lithiumjodid in dem Entladungsgefäß enthalten sind.
4. Elektrische Quecksilberdampf-Hochdruckentladung slarnpe nach Anspruch dadurch gekennzeichnet daß außer Quecksilber Thalliumjodid in dem Entladungsgefäß enthalten ist_q
5. Elektrische Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß an den Enden mit einem die "Wärmestrahlen reflektierenden Belage z. B. mit einer Platin^· schicht versehen ist,
6, Elektrische Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 5p dadurch gekennzeichnet, daß im Entladungsgefäß eine parallel zur Entladung sich erstreckende und über je einen Heißleiter mit den Elektroden verbundene Zündwendel angeordnet ist.
7, Elektrische Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 6p dadurch gekennzeichnet^ daß das Entladungsgefäß von einem Hüllgefäß umgeben ist.
8« Elektrische Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7^

dadurch gekennzeichnet,, daß das Hüllgefäß teilweise mit einem Reflektor versehen ist. _
9. Elektrische Quecksilberdampf-Hoehdaaickentladungslampe nach Anspruch Sj, dadurch gekennzeichnet., daß der Reflekfor die sockelnahe Hälfte des Hüllgefäßes bedeckt.
10, Elektrische Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach den Ansprüchen 7 bis 9? dadurch gekennzeichnet,, daß das Hüllgefäß auf seiner Innenwand teilweise oder ganz mit einem Belag aus einem oder mehreren Leuchtstoffen versehen ist_e
11. Elektrische Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach den Ansprüchen 7 bis lOj dadurch gekennzeichnet,, daß der Raum zwischen dem Entladungsgefäß und dem Hüllgefä.6 evakuiert oder mit einem schweren Gas geringen Druckes, vorzugsweise mit Argon oder einer Argon-Stickstoff-Miscliung von 2 bis 50 Torr gefüllt ist»

12, Elektrische Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet^ daß der Raum zwischen dem Entladungsgefäß und dem Hüllkolben mit einem gut wärmeableitenden

z. B. mit Helium gefüllt ist«

Dr. Hz/La