DE717525C

DE717525C - Spherical high-pressure electric discharge lamp

Info

Publication number: DE717525C
Application number: DEP74946D
Authority: DE
Inventors: Victor James Francis; Jon Walter Ryde
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1936-03-27
Filing date: 1937-03-23
Publication date: 1942-02-16
Also published as: NL45752C; BE420786A; FR819803A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf an üblicher Netzspannung zündende kugelförmige oder annähernd kugelförmige elektrische Hochdruckdampfentladungslampen, insbesondere Quecksilberdampflampen mit einem Betriebsdampfdruck van mehr als 10 Atmosphären und Edelgasgrundfulkmg und mit aus hochschmelzenidem Stoff, vorzugsweise aus Wolfram, bestehenden nichtaktivierten Betriebsglühelektroden, die in einem gegenseitigen Abstand von 2 bis 10 mm angeordnet sind. Ein wesentlicher Nachteil 'derartiger Hochdrucklampen liegt darin, daß der Anlaßvorgang erhebliche Zeit, in der Regel 5 bis 10 Minuten in Anspruch nimmt, weil die durch den niedrigen Füllungsdruck bedingte Bogenbrennspannung und damit die Energieaufnahme und Wärmeerzeugung des Entladungsbogens anfangs nur sehr klein ist und erst im Verlaufe des Anlaßvorganges langsam ansteigt. Ein beschleunigtes Aufheizen durch Verwendung eines besonders hohen Anfangsstromes herbeizuführen, ist ohne verteuernde Sonderausbildung des strombegrenizenden Vorschaltwiderstandes der Lampe nicht möglieh. Außerdem würde ein solcher hoher Anfangsstrom die vorerst kalten bzw. wenig erwärmten Glühelektroden frühzeitig zerstören. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine stärkere Wärmeentwicklung im Entladungsgefäß während des Anlaßvorganges bei unverändertem Vorschaltwiderstand durch eine Erhöhung der Brennspannung des Einbr.ennentladungsbogens, und zwar durch Verlängerung der Entladungsstrecke, erzielt werden kann. Eine solche verlängerte Ein-The invention relates to spherical or igniting at normal mains voltage approximately spherical electric high pressure vapor discharge lamps, in particular mercury vapor lamps with an operating vapor pressure of more than 10 atmospheres and Edelgasgrundfulkmg and with from hochschmelzenidem Substance, preferably made of tungsten, existing non-activated operating glow electrodes, which are arranged at a mutual distance of 2 to 10 mm. A major disadvantage of such high pressure lamps is that the starting process Considerable time, usually 5 to 10 minutes, because the through The arc voltage caused by the low filling pressure and thus the energy consumption and heat generation of the discharge arc is initially only very small and only slowly increases in the course of the starting process. Accelerated heating through Bringing use of a particularly high initial current is without making it expensive Special design of the current-limiting series resistor of the lamp is not possible. In addition, such a high initial current would initially be cold or not very warm Destroy glow electrodes at an early stage. The invention is based on the knowledge that a stronger heat development in the Discharge vessel during the starting process with the series resistance unchanged by increasing the burning voltage of the burn-in discharge arc, namely by Extension of the discharge distance can be achieved. Such a prolonged entry

brennentladungsstrecke wird erreicht, wenn die Lampe gemäß der Erfindung nur zwei eingeschmolzene Stromzuführungen aufweist, von denen jede außer je einer nichtaktivierten Betriebsglühelektrode noch eine elektrisch mit dieser verbundene, nur durch die Entladung aufgeheizte, aktivierte Anlaßglühelektrode trägt, und wenn außerdem der gegenseitige Abstand der beiden Anlaßglühelektroden mehr als das Doppelte, zweckmäßig mehr als das Dreifache des gegenseitigen Abstandes der beiden Betriebsglühelektroden beträgt. Bei einer derart ausgebildeten Hochdruckdampfentladungslampe für mehr als io Atmosphären ¹S Betriebsdampfdruck geht beim Einschalten die Entladung vorerst zwischen den weiter entfernten, aktivierten Anlaßglühelektroden über, weil beim Zünd- und Anlafivorgang noch ein geringer Gas- und Dampfdruck herrscht und dabei die Herabsetzung der Brennspannung durch den kleinen Kathodenfall der aktivierten Anlaßelektroden viel größer ist als die durch den !größeren Abstand der AnI aß elektroden bedingte Spanes nungserhöhung des Bogens selbst. Beim Anlaßvorgang steigt jedoch fortgesetzt der Dampfdruck und damit die Spannungsaufnahme in dem zwischen den Anlaßglühelektroden bereits gebildeten Bogen. Außerdem sinkt fortgesetzt der Kathodenfall der Betriebsglühelektroden, da diese ständig heißer werden. Dies hat zur Folge, daß, noch bevor der Anlaßvorgang beendet und der endgültige Betriebsdampfdruck hergestellt ist, dieBogenbildungsfoedingungen nunmehr zwischen den Betriebsglühelektroden günstiger werden als zwischen den Anlaßglühelektroden. Der Bogen wandert dadurch von den Anlaßglühelektroden selbsttätig auf .die Betriebsglühelektroden über.Burning discharge path is achieved if the lamp according to the invention has only two fused power supply lines, each of which carries, in addition to one non-activated operating glow electrode, an activated glow electrode that is only heated by the discharge, and if, in addition, the mutual distance between the two glow electrodes is more than double, expediently more than three times the mutual distance between the two operating glow electrodes. With a high-pressure vapor discharge lamp designed in this way for more than 10 atmospheres ¹ S operating vapor pressure, when switched on, the discharge initially passes between the activated starting glow electrodes, which are further away, because there is still a low gas and vapor pressure during the ignition and start-up process and the burning voltage is reduced by the small cathode drop of the activated starting electrodes is much greater than the voltage increase of the arc itself caused by the greater distance between the starting electrodes. In addition, the cathode drop of the operating glow electrodes continues to decrease because they are getting hotter all the time. As a result, even before the starting process has ended and the final operating steam pressure has been established, the arcing conditions between the operating glow electrodes are now more favorable than between the starting glow electrodes. As a result, the arc automatically migrates from the glow electrode to .die operating glow electrodes.

Eine nach der Erfindung ausgebildete Hochdruckdampflampe zeigt ferner den großen Vorteil, daß sie zufolge Verwendung von nur zwei eingeschmolzenen Stromzuführungen einfach herstellbar ist und daß sie auch bei langer Betriebszeit von schwärzenden Beschlagen freibleibt, weil die Betriebsglühelektroden nicht mit den die starke Schwärzung der Gefäß wandung verursachenden aktivierenden Stoffen versehen sind und die solche Stoffe tragenden Anlaßglühelektroden nur während des verhältnismäßig kurzen Anlaßvorganges Strom führen.A high-pressure vapor lamp designed according to the invention also shows the large Advantage that they use only two melted power leads is easy to manufacture and that it becomes blackened with fogging even after a long period of operation remains free because the operating glow electrodes do not match the strong blackening the vessel wall causing activating substances are provided and the such Tempering electrodes carrying substances only during the relatively short tempering process Conduct electricity.

Bei gewöhnlichen Hochdruckdampflampen mit rohrförmigem Gefäß, einer Edelgasgrundfüllung und einem Druck bis zu etwa einer Atmosphäre hat man zwar schon außer nichtaktivierten Betriebsglühelektroden im Röhrengefäß noch zusätzlich aktivierte An-With ordinary high-pressure vapor lamps with a tubular vessel, a noble gas basic filling and a pressure of up to about one atmosphere is already available in addition to non-activated operating glow electrodes Tubular vessel additionally activated

laßglühelektroden vorgesehen und dabei jedeLet annealing electrodes are provided and each

Betriebsglühelektrode einer mit ihr in Reihe geschalteten Anlaßglühelektrode vorangestellt. Die Anlaßglühelektroden bestanden hierbei aber aus mit je zwei Stromzuführungen versehenen Glühdrähten, die zur Einleitung der Zündung der Röhre erst für sich fremdgeheizt werden mußten, um die zur Herstellung einer Bogenentladung in dem röhrenförmigen Gefäß notwendige Ionisierung der Gasfüllung zu erreichen-. Damit die Anlaßglühelektroden nicht durch die später zustande kommende Bogenentladung zwischen den Betriebsglühelektroden zerstört wurden, waren sie hinter diesen angeordnet, wobei naturgemäß der gegenseitige Abstand der Anlaßelektroden um einen Bruchteil größer war als der gegenseitige Abstand der Betriebsglühelektroden. Für die Einbrenndauer der Lampe war dies aber mit Rücksicht auf die zusätzlich vorgesehene, abschaltbare Fremdheizung bedeutungslos. Im Gegensatz dazu geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß bei kleinen kugelförmigen Hochdruckdampflampen mit 10 Atmosphären übersteigendem Druck, die ohne weiteres an übliehen Netzspannungen zünden, die zusätzliche Verwendung von Anlaßelektroden, deren gegenseitiger Abstand mehr als das Doppelte des Abstandes der Betriebsglühelektroden beträgt, eine beträchtliche Verkürzung der Einbrennzeit derartiger Lampen ermöglicht, und zwar unter Fortfall jeglicher den Bau und Betrieb der Lampe erschwerender Fremdheizung der Anlaß elektroden.Operating glow electrode preceded by a starting glow electrode connected in series with it. The annealing electrodes consisted of two power supply lines each provided filaments, which first had to be externally heated to initiate the ignition of the tube in order to achieve the Creation of an arc discharge in the tubular vessel. Ionization necessary to achieve the gas filling. So that the annealing electrodes do not come about later incoming arc discharge between the operating glow electrodes were destroyed, they were arranged behind them, whereby naturally the mutual spacing of the starting electrodes is larger by a fraction was than the mutual distance of the operating glow electrodes. For the burn-in period But for the lamp this was due to the additionally provided switchable External heating insignificant. In contrast, the invention proceeds from knowledge from that with small spherical high pressure vapor lamps with 10 atmospheres exceeding Pressure that ignite easily at usual mains voltages, the additional use of starting electrodes, their the mutual distance is more than double the distance between the operating glow electrodes, enables a considerable reduction in the burn-in time of such lamps, and with the omission of any external heating that complicates the construction and operation of the lamp the starting electrodes.

Auch bei ausschließlich mit Edelgasen gefüllten Entladungsröhren hat man schon von einer zusätzlich neben der Glühkathode angeordneten Anlaßelektrode Gebrauch gemacht, die von der Glühkathode überragt wurde. Hierbei sollte aber auch nur die Zündung der ^Io° Röhre erleichtert werden, und zwar durch Herstellung einer Glimmentladung zwischen der Glühkathode und der Anlaßelektrode.Even in the case of discharge tubes filled exclusively with noble gases, use has already been made of a starting electrode which is additionally arranged next to the hot cathode and which is surmounted by the hot cathode. Here, however, only the ignition of the ^Io ° tube should be facilitated, namely by producing a glow discharge between the hot cathode and the starting electrode.

Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel so eine nach der Erfindung aus- »°5 gebildete Ouecksilberhochdruckdampfentl adungslampe schematisch dargestellt.In the drawing, such an embodiment according to the invention is shown as an exemplary embodiment formed high-pressure mercury vapor discharge lamp shown schematically.

Das aus Quarz oder einem quarzähnlichen Glas bestehende, annähernd kugelförmige Lampengefäß 1 hat zwei nach außen vor- »o tretende, einander gegenüberstehende Einschmelzstutzen 2, in denen je eine Stromzuführung 3 vakuumdicht eingeschmolzen ist. Die eingeschmolzenen Teile der Stromzuführungen bestehen vorzugsweise aus Molyb- "5 dänfolien, die nicht eingeschmolzenen Teile der Stromzuführungen dagegen aus Wolframoder Molybdändrähten. An jeder Stromzuführung ist je eine Betriebsglühelektrode 4 und außerdem noch eine Anlaßglühelektrode 5 befestigt.. Die Betriebsglütielektroden 4 bestehen aus schwer schmelzbarem Stoff, ins-The almost spherical one made of quartz or a quartz-like glass Lamp vessel 1 has two outward facing »o stepping, opposing melting nozzle 2, in each of which a power supply 3 is melted in a vacuum-tight manner. The melted down parts of the power supply lines are preferably made of molybdenum film, the parts that are not melted down the power supply lines, on the other hand, are made of tungsten or molybdenum wires. At every power supply an operating glow electrode 4 and also an annealing glow electrode 5 is attached .. The operating glow electrodes 4 are made made of difficult-to-melt material, especially

besondere aus Wolfram, haben keinerlei aktivierende Stoffe und stehen sich in Nähe des Gefäßmittelpunktes in einem Abstand von nur 2 bis höchstens lomm gegenüber. Dagegen sind die ebenfalls aus schwer schmelzbarem Stoff bestehenden Anlaßglühelektroden S mit einem Vorrat von aktivierenden Stoffen versehen und soweit vom Gefäßmittelpunkt entfernt, daß ihr gegenseitigerspecial ones made of tungsten, have no activating substances and are close to the The center of the vessel at a distance of only 2 to at most lomm opposite. Against it are the annealing electrodes, which are also made of a material that is difficult to melt S provided with a supply of activating substances and so far from the center of the vessel removed that your mutual

ίο Abstand mehr als das Doppelte, zweckmäßig das Drei- bis Fünffache des Abstandes der Betriebsglühelektroden beträgt. Zweckmäßig bestehen die Anlaßglühelektro'den aus einer Wolframdrahtwendel, die mit Erdalkalien überzogen ist oder solche Stoffe einschließt. Die Anlaßglühelektroden können aber auch aus einem gesinterten Gemisch von Wolfram und Erdalkalien bestehen. Das Lampengefäß 1 enthält eine Edelgasgrundfüllung von niedriίο Distance more than double, appropriate three to five times the distance between the operating glow electrodes. Appropriate the annealing electrodes consist of a tungsten wire coil, which is filled with alkaline earths is coated or includes such substances. The annealing electrodes can also consist of a sintered mixture of tungsten and alkaline earths. The lamp vessel 1 contains an inert gas base filling of low

ao gern Druck, etwa 5 mm Quecksilbersäulendruck, sowie einen Ouecksiberbodenkörper 6, der so bemessen ist, daß bereits vor Erreichen der Betriebstemperatur das gesamte Quecksilber verdampft ist, also die Lampe im untersättigten Zustand brennt. Um zu vermeiden, daß sich am Einschmelznippel 7 des Pumpstutzens und an den Ansätzen der Einschmelzstutzen Quecksilberdampf niederschlägt, sind diese Stellen mit Spiegelbelägen 8 versehen, die eine stärkere Aufheizung herbeiführen.ao like pressure, about 5 mm mercury column pressure, as well as an Ouecksiberbodenkbody 6, which is dimensioned so that the entire Mercury has evaporated, so the lamp burns in the undersaturated state. In order to avoid that on the fusible nipple 7 of the pump nozzle and the approaches of the Melting nozzle precipitates mercury vapor, these areas are covered with mirror coatings 8, which cause more heating.

Innerhalb der Hochdruckdampfentladungslampe kann oberhalb der Elektroden ein glockenförmiger Schirm zum Auffangen von abgestäubten und durch den Konvektionsstrom nach oben getriebenen Elektrodenteilchen vorgesehen sein. An Stelle eines solchen eingebauten Schirmes kann das Lampengefäß auch oberhalb der Elektroden einen domartigen Ansatz aufweisen. Die neue Lampe kann mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden.Inside the high pressure vapor discharge lamp a bell-shaped screen can be placed above the electrodes to collect dust and convection currents be provided upwardly driven electrode particles. Instead of one built-in screen, the lamp vessel can also have a dome-like shape above the electrodes Have approach. The new lamp can be operated with direct or alternating current.

Claims

Claim:

Spherical or nearly spherical electric high-pressure vapor discharge lamp, in particular mercury vapor lamp for ignition on mains voltage, with an operating vapor pressure of more than 10 atmospheres and noble gas basic filling and with high melting point Substance, preferably made of tungsten, existing non-activated operating glow electrodes, which are arranged at a mutual distance of 2 Ws 10 mm, characterized in that the lamp has only two fused power leads each of which except for one non-activated operating glow electrode another electrically connected to this, only heated by the discharge, activated annealing electrode carries, and that the mutual distance between the two annealing electrodes is more than twice, appropriately more than three times the mutual distance of the two operating glow electrodes.

1 sheet of drawings