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Elektrische Hochleistungsüberdruckentladungslampe für Projektionszwecke
Im Patent 687o86 ist eine elektrische Überdruckentladungslampe beschrieben, bei
der feste, vom Entladungsbogen geheizte Glühelektrodenkörper unmittelbar auf der
Quarzgefäßwand aufsitzen, vorzugsweise 'sogar bis auf ihren Vorderteil in die. Quarzgefäßwand
eingebettet sind. Durch eine solche Anordnung der Glühelektrodenkörper werden schlecht
erhitzte, das Hochbrennen der Lampe erschwerende Toträume hinter den Glühelektrodenkörpern
vermieden und die Quarzwand durch die zugeführte Wärme aufgeheizt. Insbesondere
aber wird im Betrieb der Lampe--durch die Wärmeableitung der Quarzglaswandung in
vorteilhafter Weise die Gefahr einer schädlichen Überhitzung der Glühelektroden
beseitigt.
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Die mit solchen Lampen durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß
die innige Vereinigung der Glühelektrodenkörper mit der Quarzglaswandung auch bei
Anwendung sehr hoher Lichtbogenleistungen und höchster Betriebsdrücke ohne Gefährdung
des Lampengefäßes durchgeführt werden kann und daß diest Anordnung der Glühelektrodenkörper
die Möglichkeit bietet, Überdruckentladungslampen für Projektions-, Scheinwerfer-
und ähnliche Zwecke herzustellen, die einen verhältnismäßig breiten Lichtbogen,
also eine günstige Leuchtfläche, mit bisher dabei nicht erreichbarer Leuchtdichte
und Lichtausbeute aufweisen.
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Gemäß der Erfindung wird die Hochleistungs-Überdruckentladungslampe
für Projektionszwecke mit einem Betriebsdruck von mehr als 5o Atmosphären und mit
festen, auf die Quarzwandung dicht aufgesetzten, vorzugsweise bis auf ihre Stirnfläche
in die Quarzwandung eingebetteten Glühelektrodenkörpern nach Patent 687o86 dadurch
verbessert, däß die auf den Zentimeter Lichtbogenlänge bezogene spezifische Leistungsaufnahme
des Lichtbogens auf mehr
als iooo, vorzugsweise auf mehr als --ooo
Watt eingestellt und ein mit Wasserkühlung versehenes, kugelförmig oder annähernd
kugelförmig gestaltetes, im Innern 6 bis 15 mmweites, dickwandiges Quarzentladungsgefäß
verwendet,-. wird, dessen Innendurchmesser derart auf die Leistungsaufnahme der
Lampe abgestimmt ist, daß die spezifische Wandbelastung mehr als 50o Watt je Quadratzentimeter
Innenoberfläche ergibt.
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Durch die Zusammendrängung einer extrem hohen Lichtbogenleistung auf
eine möglichst kurze Entladungsstrecke bei Anwendung höchster Füllungsdrücke und
Vorsehung eines kleinen wassergekühlten kugelförmigen Entladungsgefäßes ergibt sich
ein für Projektionszwecke vorteilhafter ellipsoidischer Lichtbogen von höchster
Leuchtdichte und Lichtausbeute, der außerdem ein günstiges Spektrum aufweist und
nach neueren Erkenntnissen eine erheblich ansteigende, positive Stromspannungskennlinie
besitzt.
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Ein weiterer Vorteil der neuen Lampe, bei der eine hohe Stromstärke
bei sehr kleinem Elektrodenabstand angewendet wird, liegt darin, daß die wegen des
kleinen Elektrodenabstandes geringe Bogenbrennspannung einen Betrieb der Hochleistungs-Projektionslampe
an üblichen Netzspannungen ermöglicht.
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Diese Vorteile, die im wesentlichen durch die Kugelform des Entladungsgefäßes
und die Vorsehung von festen, mit der Gefäßwand vereinigten Elektrodenkörpern bedingt
sind, treten naturgemäß bei den bekannten wassergekühlten, nur etwa i bis 2 mm weiten
Kapillarlampen mit durch Quecksilber angefüllten Endteilen nicht auf. Diese erreichen
zwar annähernd ebenso hohe spezifische Lichtbogenleistungsaufnahmen, Gradienten
und Wandbelastungen, zeigen dabei aber einen stark eingeschnürten, überaus schmalen
Lichtbogen und erfordern hohe Anschlußspannungen.
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Die maßgeblichen Werte von nach der Erfindung ausgebildeten Überdruckentladungslampen
liegen einzeln für sich betrachtet vorzugsweise innerhalb folgender Bereiche: Leistungsaufnahme
der Lampe 0,5 bis 5 kW, Stromstärke4 bis 20A, Gradient 25o bis iooo Volt
je Zentimeter, Elektrodenabstand 0,5 bis 6 mm, Innendurchmesser der Quarzentladungskugel
6 bis 15 mm, Wandstärke der Quarzentladungskugel # i bis 3 mm.
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Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine nach der Erfindung
ausgebildete Hochleistungsüberdruckdampfentladungslampe für Projektionszwecke teilweise
im Schnitt dargestellt.
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Das Entladungsgefäß i besteht aus einer kleinen, von Kühlwasser umspülten
Quarzglaskugel mit einem Innendurchmesser von etwa 9 mm, das eine Edelgasgrundfüllung
sowie etwas Quecksilber enthält. Der Betriebsdampfdruck beträgt etwa 13o Atmosphären,
wobei ein Gradient von etwa 50o Volt je Zentimeter Bogenlänge auftritt. Die beiden
etwa 5 mm voneinander entfernten Elektroden--k6rper 2, 3 sind pfropfenartig in die
Quarzglas--ivandung eingebettet, so daß nur noch ihre kegelförmig gestaltete Stirnfläche
freiliegt. Da die gezeigte Lampe für Gleichstrombetrieb bestimmt ist und die Wärmeentwicklung
an der Anode diejenige an der Kathode übersteigt, ist der Anodenkörper 2 wesentlich
größer ausgebildet als der Kathodenkörper 3. Die innige Verbindung der Elektrodenkörper
mit der Quarzwandung eileichtert das I-Tochbrennen der Lampe und sichert im Betrieb
eine kräftige Wärmeableitung von den Elektrodenkörpern durch die Wandung der Quarzkugel
hindurch zum Kühlwasser.
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Die Stromzuführungen4 sindmittels der Molybdänbänder 5 in die verhältnismäßig
großen Quarznippel 6 vakuumdicht eingeschmolzen. Das die Entladungslampe einschließende,
mit einem Wasserzuflußstutzen 7 versehene Hüllgefäß 8 enthält einen Zwischenzylinder
9, der einen Wasserabflußstutzen io aufweist. Das Hüllgefäß 8 und der Zwischenzylinder
9 sind in dem Metallmantel ii befestigt, der ein Außengewinde 12 aufweist. Die Stromzuführung
der Kathode 3 ist im Innern des Zwischenzylinders 9 zurückgeführt und an den Lampensockel
13 angeschlossen, der in den Metallmantel ii eingesetzt ist. Die von einem IsoJerkörper
14 umgebene Stromzuführung der Anode 2 steht mit dem axialen Anschlußstecker 15
in Verbindung. Mit 16 ist eine Überwurfmutter bezeichnet, die unter Zwischenlegung
einer Gummidichtungi7 auf denMetallmantelii aufgeschraubt ist. Das Kühlwasser strömt
in den äußeren Raum zwischen dem Hüllgefäß 8 und dem Zwischenzylinder 9 zur Kuppe
des Hüllgefäßes 8 und von dort im Innern des Zwischenzylinders 9 an dem kugelförmigen
Entladungsgefäß i vorbei wieder zum Sockel zurück.
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Die dargestellte Lampe nimmt etwa 25o Volt bei einer Stromstärke von
etwa 8 Ampere, also eine Leistung von etwa 2ooo W, auf. Die auf den Zeniimeter Lichtbogenlänge
bezogene Leistung beträgt etwa q.000 Watt. Die spezifische Wandbelastung des kugelförmigen
Entladungsgefäßes errechnet sich zu etwa 80o Watt je Quadratzentimeter Innenoberfläche.