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Elektrische, einen Betriebsdruck von -mehr als 5 Atmosphären aufweisende
Quecksilberdampfentladungslampe mit entladungsgeheizten Betriebsglühelektroden und
Anlaßelektröden Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Überdruckmetalldampfentladungslampen
mit mehr .als. 5 Atmosphären Betriebsdrudk, bei denen die Entladung während des
Einbrennens der Lampe beim Erreichen :eines hohen Dampfdruckes von Anlaßelektroden,
die mit besonders stark elektronenemittierenden Stoffen versehen sind, auf Betriebsglühelektroden
selbsttätig übergeht, die einen 'geringeren gegenseitigen Abstand haben und- aus
schwer schmelzbaren Stoffen bestehen sowie erst durch die Anlaß.entladung selbst
geheizt werden.
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Eine besonders günstige Ausführungsform einer derartigen überdruckmetalldampfentladungslampe
wird nach der Erfindung erzielt, wenn- jeder in der- verlängerten Achse der Entladungsbahn
ausgestreckte, an seiner, Spitze die Betriebselektrode bildende oder tragende. Stromzuführungsd'raht
urimittelbar hinter der Betriebsglühelektrode oder in einigem Abstand davon mit
einem Draht umwickelt ist, der stark elektronenemittierende Stoffe trägt und die
Anlaßelektrode bildet. Die zweckmäßig kugel-, block- oder wendelförmigen Betriebsglühelektroden
bestehen vorzugsweise aus Wolfram. Als elektronenemittierende Stoffe für die dahinterliegenden
Anlaßelektroden eignen sich hauptsächlich
Erdalkalimetalloxyde,
Thoriumoxyde oder Gemische aus diesen Stoffen.
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Die äußerst einfach ausgebildeten Anlaß-und Betriebselektroden einer
nach der Erfindung ausgebildeten Überdruckentladungs-Lampe sind leicht herzustellen
und zu entgasen und können bequem auch in Entladungsgefäße mit sehr kleinem Durchmesser,
beispielsweise in sog. Superdruckkapillar-Lampen, eingebaut werden.
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Der erforderliche Abstand zwischen der Betriebsglühelektrode ®lind
der durch die Drahtwicklung auf dem rückwärtigen Teil ihrer Stromzuführung gebildeten
Anläßelektrode hängt von dem Betriebsdruck der Lampe ab. Er darf nicht zu klein
sein, weil sonst entweder die stark elektronenemittierenden Stoffe der Anlaßelektröde
im Betrieb der Lampe zu stark erhitzt und verdampft werden, gegebenenfalls sogar
auf die Betriebs;glühelektroden übierdiffundieren oder die Gefahr auftritt, daß
die Entladung auch im Betrieb auf der Anlaßelektrode stehenbleibt bzw. nach stärker
Aufheizung der Anlaßelektrode infolge der Wärmeleitung von der Betriebsglühelektrode
her wieder auf die Anlaßelektrode überschlägt. Andererseits darf dieser Abstand
auch nicht zu groß gewählt werden, weil sonst die Zündspannung der Lampe allzu hoch
ist und die Temperatur der Anlaßelektroden im Betrieb der Lampe so niedrig bleibt,
daß sich leicht Verunreinigungen auf ihren aktivierenden Stoffen ablagern und diese
dadurch vergiftet werden. Dazu kommt, daß ein großer, Abstand zwischen der Betriebsglühelektrode
und der Anlaßelektröde einen beträchtlichen, schlecht erhitzten Totraum hinter der
Betriebsglühelektrode zur Folge hat, der bekanntlich bei diesen Lampen möglichst
vermieden werden muß. Der günstigste Abstand kann aber für jeden Betriebsdampfdruck
ohne Schwierigkeit durch Versuche ermittelt werden.
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Bei sehr hohen Betriebsdampfdrücken kann die Anlaßelektrode unmittelbar
an die Betriebsglühelektrode anschließen. Um auch bei niedrigeren Betriebsdampfdrücken
die Anlaßelektrode möglichst nahe an die Betriebsglühelektr ode heranrücken zu können,
empfiehlt es sich, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auf dem Stromzuführangsdraht
zwischen den beiden Elektroden einen für die Entladung undurchlässigen -Trennkörper,
vorzugsweise eine Trennscheibe, anzuordnen, die zweckmäßig aus Wolfram oder einem
hochbitzebes'tändigen Isolierstoff, etwa Thoriumoxyd, besteht.
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Bei hoch belasteten Überdruckentladüngslämpen hat es sich als zweckmäßig
erwiesen, als aktivierenden Stoff der Anläßelektrode Thoriumoxyd, gegebenenfalls
in Verbindung mit Erdalkalimetalloxyden zu benutzen. Thoriumoxyd verdampft wesentlich
weniger als die@Erdalkalimetalloxyde und ist infolgedessen ortsbeständiger.
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'Unter Umständen kann es zweckmäßig sein; bei Verwendung einer Erdalkalimetalloxyde
aufweisenden Anlaßelektrode die Betriebselektrode mit Thoriumoxyd zu versehen, «
insbesondere eine aus einem Wolframblock, bestehende Betriebselektrode zu verwenden,
die eine feine axiale Bohrung aufweist, die Thoriumoxyd enthält.
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Es wurden zwar schon verschiedentlich Entladungslampen vorgeschlagen,
die außer den Betriebsgtühelektroden noch besondere Hilfs- oder Anläßelektröden
aufweisen. Diese mußten aber in umständlicher Weise mit zwei Stromzuführungen versehen
und fremdgeheizt werden, oder sie waren nicht hinter den Betriebsglühelektroden
und nicht in Form einer Drahtwicklung auf deren Stromzuführungsdraht angeordnet,
oder es handelte sich um Lampen mit verhältnismäßig niedrigen Betriebsdrücken. Die
erfindungsgemäßen Wirkungen und Vorteile treten aber nur auf, wenn beim Einbrennvorgang
ein großer Druckanstieg stattfindet, ferner die aufzuheizenden Betriebsglühelektroden
in der Entladungsbahn zwischen den stark aktivierten Anlaßelektroden liegen und
schließlich diese in einfacher Weise als Drahtwicklungen auf den axialen Stromzuführungen
der Betriebsglühelektroden ausgebildet sind. Nur durch die Kombination aller dieser
Einzelmerkmale werden die geschilderten technischen Fortschritte erzielt.
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Auf der Zeichnung sind in den Abb. r und 2 nach der Erfindung ausgebildete
Überdrückentladungslampen schematisch dargestellt. Die Abb. 3 bis-8 zeigen bevorzugte
Ausführungsformen von Anlaß- und Betriebselektroden: Die in- Abb. z dargestellte
Quecksilberüberdrucklampe, deren Leistungsaufnahme etwa 250 Watt und deren
Brennspannung etwa 6o Volt beträgt, besitzt ein aus Quarzglas- bestehendes eiförfniges
Entladungsgefäß r, das zwei einander gegenüberstehende Einschmelzstutzen 2 aufweist,
in denen die Stromzuführungsdrähte 3 unter Zuhilfenahme von Dichtungsfolien d. eingeschmolzen
sind. Die von beiden Seiten in den Entladungsraum vortretenden, in der verlängerten
Achse der Entladungsbahn angeordneten Stromzuführungsdrähte 3 von etwa ö;6 mm Durchmesser
tragen an der Spitze blockförmige, als Betriebsglühelektroden dienende Wolframkörper
5, die- etwa 3 mm lang sind und einen Durchmesser von etwa. 2 min aufweisen und
einander im Abstand von etwa 3 mm gegenüberstehen. Um jetten Stromzuführungsdraht
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ist in einigem Abstand von dem Wolframkörper 5 über eine Länge vonetwa q. mm hinweg
ein mit aktivierenden Oxyden überzogener Wolframdraht 6 von etwa o,2 mm Durchmesser
herumgewickelt, . der als Anlaßelektrode dient. Das Lampeii=° gefäß i enthält eine
übliche Zündgasgrund-" füllung von niedrigem Druck 'sowie einen im Betrieb verdampfenden
Quecksilberbodenkörper. Beim Einschalten der Lampe bildet sich zuerst eine Entladung
zwischen den aktivierten Drahtwendeln 6 aus, die dann während des Hochbrennens der
Lampe infolge des stark .anwachsenden Spannungsabfalls in der Entladungsstrecke
auf die von der Anlaßentladung vorgeheizten Wolframkörper 5 übergeht: Die in Abb.
a veranschaulichte Hochdruckentladungslampe für 125 Watt und 130 Volt Elektrödenbrennspannung
besteht aus einer Quarzröhre 7 von 8 mm innerem Durchmesser, in die an jedem Ende
ein Stromzuführungsdraht 3 eingeschmolzen ist, der einen Wolframstab 8 von i mm
Durchmesser trägt, dessen vorderer blanker Endteil die Betriebsglühelektrode bildet.
Als Anlaßelektrocte dient ein um den als Stromzuführung dienenden Wolframstab 8
herumgewickelter Draht 6, der mit Erdalkalimetallen versehen ist. Zwischen der Anlaßelektrode
und der Betriebsglühelektrode ist in diesem Falle eine Wolframscheibe 9 von etwa
3 mm Durchmesser angeordnet, die eine Verlängerung des Entladungsweges zwischen
beiden Elektroden bewirkt.
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Bei dem in Abb. 3 dargestellten Elektrodenkörper trägt der Stromzuführungsdraht3
eine als Betriebsglühelektrode dienende Wolframkugel io. Die als Anlaßelektrode
dienende aktivierte Drahtwendel 6 ist in diesem Falle unmittelbar hinter der Betriebsglühelektrode
angeordnet. " Abb. q. zeigt einen Elektrodenkörper, bei dem zwischen der blockförmigen
Betriebsglühelektrode 5 und der aktivierten Drahtwendel 6 eine blanke, ebenfalls
aus Wolfram bestehende Drahtwendel i i auf den Ström-' zuführungsdraht 3 aufgeschoben
ist.
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Abb. 5 zeigt'eine Ausführungsform, bei der die Betriebsglühelektrode-durch
den in Form einer flachen Spirale gewickelten blanken Stromzuführungsdraht selbst
gebildet ist.
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Nach Abb. 6 ist auf dem vorderen blanken Endteil des Stromzuführungsdrabtes
3 eine blanke, als Betriebsglühelektrode dienende Wolframwendel 9 aufgebracht. .
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Abb. 7 veranschaulicht "eine aus einem Wolframzylinder 13 von 3 mm
Durchmesser bestehende Betriebsglühelektrode, die von einem @tromzuführungsdraht
von etwa i min Durchmesser agetragen wird, der wiederum .'eine aktivierte Drahtwende16
trägt. Der Wolframzylinder 13 besitzt eine feine axiale `lohrung 14 mit einer- lichten
Weite von etwa 0,5 mm, die Thoriumoxyd enthält.
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Nach Abb. 8 trägt der -Stromzuführungsdraht 3 zwei als Anlaßelektroden
dienende Wicklungen aus einem Draht von etwa i mm Durchmesser, der mit einem Gemisch
von Thoriumoxyd mit 5 bis io°/o Barium-Strontium-Carbonaten aktiviert ist. Der vordere,
in Forni einer Kegelspirale 16 gewickelte Teil des Stromzuführüngsdrahtes 3 dient
als Betriebsglühelektrode.