DE680041C - Elektrische Hoechstdruckdampfentladungslampe mit zylindrischem Gefaess - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AIH 21. AUGUST 1939

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 f GRUPPE 82 os

P 74669 VIII φι f

Victor James Francis in North Wembley, Middlesex, und John Walter Ryde in Addison, England,

sind als Erfinder genannt worden.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Februar 1937 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 27. Juli 1939

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Höchstdruckdampfentliadungslampen mit eingeschnürtem Entladungsbogen, insbesondere auf Quecksilberhöchstdruckdampflampen, deren Dampfdruck eine Atmosphäre weit übersteigt. Wind bei diesen Höchstdruckdampflampen ein verhältnismäßig weites, etwa kugelförmiges Entladungsgefäß benutzt, so wird der Lichtbogen durch die beim Betrieb auftretenden kräftigen Konvektionsströme je nach der Belastung und den Tempenaturverhältnissen der Umgebung mehr oder weniger stark bogenförmig nach oben abgetrieben, wobei er zudem vielfach noch durch -ständiges Verändern seiner Entladungsbahn unruhig brennt. Diese Erscheinungen sind insbesondere dann von großem Nachteil, wenn die Höchstdruckdampf lampe für Projektionszweoke, für die sie Wegen ihrer großenLeuchtdichte besonders geeignet erscheint, benutzt werden soll, da in diesen Fällen bekanntlich eine unveränderte Lage der Lichtquelle zum optischen System gefordert wird. Ein brauchbares Mittel zur Erzielung eines weitgehend in seiner Stellung unveränderten Höchstdrucklichtbogens besteht in der bekannten Ausbildung des Entladungsgefäßes als Kapillarröhrchen, in dessen nur wenige. Millimeter weiter Bohrung der Entladungsbogen unverrückbar festgehalten ist. Eine derartige Kapillarhöchstdrucklampe erscheint noch deswegen als günstig, weil sich durch Stromstärkeerhöhung die Leuchtdichte des Lichtbogens außerordentlich steigern läßt, da sich der Durchmesser des Lichtbogens nicht vergrößern kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die den Lichtbogen eng umschließende Innenwand des Kapillarröhrchens manchmal schon nach verhältnismäßig kurzer Brenndauer geschwärzt und zersetzt wird. Ein weiterer Nachteil dieser Lampe liegt in der durch den kleinen Querschnitt bedingten hohen Zündspannung.

Die Erfindung bezweckt, die Vorteile eines weiten Lampengefässes, nämlich die niedrige Zündspannung und das Unbeschädigtbleiben

der weit vom Entladungsbogen entfernten Gefäßwand mit den Vorteilen einer Kapillarlampe zu vereinigen, die darin liegen, daß der Lichtbogen unverrückbar festgehalten und die Leuchtdichte durch Erhöhung der Stromstärke beträchtlich gesteigert werden kann. Dies gelingt nach der Erfindung durch eine neuartige Gestaltung des zylindrischen Entladungsraumes der Höchstdrucklampe, und ίο zwar .ist diese dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Elektroden zur mechanischen Einschnürung eine den bereits durch die Entladung eingeschnürten Entladungsbogen eng einschließende kapillarartige Rinne befindet und die der Öffnung der Rinne gegenüberliegende " Gefäßwand vom Entladungsbogen vielfach weiter entfernt ist als die Rinnenwand.

Bei einer derart ausgebildeten Höchstdruckdampflampe mit zylindrischem .Gefäß steht für die Zündung und die anfangs auftretende Glimmentladung ein großer Entladungsquerschnitt zur Verfügung, so daß schon niedrige Spannungen zur Zündung ausreichen. Sobald jedoch die Glimmentladung in die Bogenentladung übergeht und der Entladungsbogen mit Zunahme des Dampfdruckes sich mehr und mehr einschnürt, wird der Lichtbogen -bei waagerechter Stellung der Lampe durch die auftretenden kräftigen Konvektionsströme nach oben in die Rinne hineingedrückt, dabei unter Erhöhung seiner Leuchtdichte noch mehr zusammengeschnürt und unverrückbar in der Rinne festgehalten. Dieses Hineinwandern des Entladungsbogens in die Rinne kann aber auch, was insbesondere bei senkrecht brennender Lampe erforderlich ist, mittels eines an sich bekannten Magnetfeldes oder durch eine geeignete Anordnung und Ausbildung der Elektroden begünstigt oder herbeigeführt werden, beispielsweise durch Anordnung der Elektroden in der Achse der Rinne.

Bei der neuen Höchstdruckentladungslampe erfolgt die Lichtausstrahlung vorwiegend oder hauptsächlich durch die der Öffnung der Rinne gegenüberliegende Gefäßwand, die wegen ihrer großen Entfernung vom Entladungsbogen auch'nach langer Betriebsdauer von schwärzenden Beschlagen frei bleibt.

Die den Entladungsbogen führende Rinne kann durch entsprechende Einschnürung einer Wandhälfte eines zylindrischen ■Entladungsgefäßes erzeugt sein. Es kann aber auch in das zylindrische Entladungsgefäß eine die Rinne bildende Hilfswand eingeschoben und mit der Wandung des Entladungsgefäßes verschmolzen sein.

In vielen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, die den Entladungsbogen führende Rinne in an sich bekannter Weise durch in das Entladungsgefäß eingebrachte Hilfskörper, etwa Stäbe oder Hohlzylinder, zu bilden.

Während bei den 'bisher bekannten Höchstdruckentladungslampen bei sehr hohen Be-..lastungen alle Wandungsteile des, Entladungsgefäßes gleichmäßig gekühlt werden mußten, beispielsweise durch Unterbringung der Höchstdruckdampflampe in. einem Kühlwassergefäß, braucht bei der Höchstdruckdampflampe nach der Erfindung nur die den Entladungsbogen eng umschließende^ Rinne gekühlt zu werden, etwa durch einen Luftoder Wasserstrom. Zu diesem Zweck kann aber auch die Rinne doppelwandig ausgeführt und von einem Kühlmittel, vorzugsweise Kühlwasser, durchströmt sein. Finden zur Bildung der Rinne Hohlzylinder Verwendung, so kann durch diese Hohlzylinder das Kühlwasser geleitet werden. In einzelnen Fällen genügt es, wenn die Außenwandung der Rinne in bekannter Weise stark wärmeableitend ausgebildet wird, z.B. durch Metallbeläge, die gegebenenfalls zur weiteren Er^ höhung der Wärmeableitung Kühlrippen oder Kühlflächen aufweisen können.

Soll, wie es meist der Fall sein wird, die Lichtausstrahlung ausschließlich durch die weit vom Entladungsbogen entfernte, der Öffnung, der Rinne gegenüberliegende Gefäßwand erfolgen, so empfiehlt es sich, die Rinne reflektierend auszubilden, beispielsweise in bekannter Weise auf der Innen- oder Außenseite mit einem Spiegelbelag zu verseilen.

Es ist bereits bekannt, bei Quecksilberhochdruckdampflampen mit Edelgasgrundfüllung und Glühelektroden zwischen den Elektroden Querwände mit mittlerer Durchtrittsöffnung für den Lichtbogen einzubauen. Diese Querwände führten hierbei jedoch zu keiner zusätzlichen mechanischen Einschnürung des bereits durch die Entladung eingeschnürten Lichtbogens, sondern dienten nur dazu, den Bogen am Abwandern an die aus Glas bestehende und dadurch sehr empfindliehe Gefäßwandung zu hindern. Bekannt ist es andererseits auch, im. Innern von Ouecksilberdampfentladungslampen rohrförmige . Führungskörper für den Lichtbogen einzubauen. Da hierbei im Augenblick der Zündung nur derselbe Entladungstjuerschnitt wie bei eingebrannter Lampe, also nach ausgebildeter Hochdruckentladung, zur Verfügung steht, so benötigen derartige Lampen, ähnlich wie solche mit Kapillargefäß, eine hohe Zündspannung und einen diese liefernden, geeignet bemessenen Transformator, ganz abgesehen davon, daß sie« auch weit leichter schwärzen als Lampen mit erfindungsgemäß eingebauter Rinne.

Auf der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele zwei Querschnitte von nach der Er-

findung ausgebildeten Höchstdruckdampflampen mit zylindrischem Gefäß schematisch dargestellt.

Abb. ι zeigt den Querschnitt einer Quecksilberhöchstdruckdampflampe, bei der das ursprünglich im Querschnitt kreisförmige Entladungsgefäß i, das aus Quarz oder einem hoohschmelzenden Glase bestehen kann, an der oberen Seite zu einer den Entladungsbogen führenden Rinne 2 von nur wenigen Millimetern Weite eingeschnürt bzw. eingedrückt ist. Mit 3 ist die Achse des beim Betrieb durch die Konvektions(-ströme in die Rinne hineingedrückten Entladungsbogens bezeichnet. Die nicht dargestellten Glühelektroden üblicher Bauart sind etwa in Höhe dieser Achse 3 angeordnet. Die mit einem äußeren Spiegelbelag 2' versehene Rinne 2 kann die Glühelektroden mit einschließen, aber auch beiderseits kurz vor den in erweiterten Polgefäßen untergebrachten Elektroden endigen. Das Entladungsgefäß enthält eine Edelgasgrundfüllung von geeignetem Druck, das die Zündung bei niedrigen Spannungen ermöglicht, und ferner einen Ouecksilberbodenkörper 4, dessen Menge so bemessen ist, daß im Betriebe alles Quecksilber völlig verdampft und darüber hinaus der Quecksilberdampf bis zu einem gewissen Grade überhitzt ist.

Statt die obere Gefäßwand einzuschnüren, könnte die Rinne 2 auch durch eine Hilfsvvand gebildet sein, die bei 5 an die Wandung des zylindrischen Entladungsgefäßes angeschmolzen ist. Diese Hilfswand kann aus demselben Stoff wie das Entladungsgefäß, beispielsweise aus Quarz, oder aber auch aus einem anderen Isolierstoff bestehen, der noch hitzebeständiger ist als das Entladungsgefäß, wie etwa Thoriumoxyd.

Bei der im Querschnitt veranschaulichten Höohstdruckdampflampe nach der Abb. 2 wird die Rinne durch drei in das zylindrische Entladungsgefäß eingebaute Höhlzylinder 6 gebildet, die parallel neben- bzw. übereinanderliegen und den Entladungsraum nach oben begrenzen.

Ist bei besonders hohen Strombelastungen eine Kühlung der den Entladungsbogen führenden Rinne erforderlich, so kann durch diese in ihrer Lage gesicherten Hohlzylinder 6 in geeigneter Weise Kühlwasser geleitet werden.

Bei einer Höchstdruckdampflampe nach der Erfindung kann gegebenenfalls auch die Rinne selbst zur Lichtausstrahlung herangezogen werden, wenn sie durch den Entladungsbogen auf so hohe Temperatur gebracht wird, daß sie zum Glühen kommt. Die Rinne kann gegebenenfalls auch aus einem in das Entladungsgefäß" eingesetzten Winkelblech bestehen, das sich nach dem Entladungsbogen zu öffnet.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrische Höchstdruckdampfentladungslampe mit zylindrischem Gefäß, Edelgasgrundfüllung und einem eine Atmosphäre weit übersteigenden Druck, insbesondere Quecksilberhöchstdruckdampflampe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden zur mechanischen Einschnürung eine den bereits durch die Entladung eingeschnürten Entladungsbogen eng einschließende, kapillarartige Rinne angeordnet ist, und die der Öffnung ■der Rinne gegenüberliegende Gefäßwand vom Entladungsbogen vielfach weiter entfernt ist als die Rinnenwand.

2. Höchstdruckdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Entladungsbogen führende Rinne durch die entsprechend eingeschnürte Gefäßwand selbst oder durch eine im Innern des Entladungsgefäßes untergebrachte, mit der Gefäßwand verschmolzene HilfsWand gebildet ist.

3. Höchstdruckdampflampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die den Entladungsbogen führende Rinne go durch einen oder mehrere in das Entladungsgefäß eingebrachte Körper, insbesondere Stäbe oder Hohlzylinder, gebildet ist.

4. Höchstdruckdampflampe nach An-Spruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinnenwandung von außen gekühlt ist, etwa durch einen Luft- oder Wasserstrom, oder durch einen mit Kühlflächen versehenen, gut wärmeableitenden Metallbelag.

5. Höchstdruckdampflampe nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne doppelwandig ausgeführt und der Raum zwischen den beiden Rinnenwandungen zur Durchleitung von Kühlwasser ausgenutzt ist.

6. Höchstdruckdampflampe nach Anspruch ι bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne reflektierend ausgebildet ist, vorzugsweise dadurch, daß sie auf der Innen- oder Außenseite verspiegelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen