DE754219C - Metalldampfhochdrucklampe, insbesondere Quecksilberhochdrucklampe, mit festen, nichtaktivierten Aufheizelektroden - Google Patents
Metalldampfhochdrucklampe, insbesondere Quecksilberhochdrucklampe, mit festen, nichtaktivierten AufheizelektrodenInfo
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- H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
- H01J61/06—Main electrodes
- H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
- H01J61/0732—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
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Description
Die Kathoden von Metalldampfhochdrucklampen, insbesondere Quecksilberhochdrucklampen,
mit fester, nichtaktivierter Aufheizelektrode, bestehen aus kleinen, auf einem Stiel aufsitzenden Wolframkugeln, die jedoch
in kurzer Zeit so stark zerstäuben, daß eine rasche Abnahme der Intensität des ausgestrahlten
Lichtes und der ultravioletten Strahlung eintritt. Ein weiterer Nachteil
to dieser bekannten Entladungsröhren besteht darin, daß ihre kugelförmigen Elektroden
eine sehr große abstrahlende Oberfläche besitzen, so daß eine verhältnismäßig große
Aufheizleistung erforderlich ist, durch die die Strahlungsausbeute der Lampe vermindert
wird. Wegen dieser Nachteile sind Metalldampfhochdrucklampen mit festen, nichtaktivierten
Aufheizelektroden bisher nur sehr wenig verwendet worden.
Bei der Metalldampfhochdrucklampe nach der Erfindung, die ebenfalls mit festen, nichtaktivierten
Aufheizelektroden ausgerüstet ist und eine zur Einleitung der Entladung
dienende Edelgasgrundfüllung besitzt, wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die
Aufheizelektroden aus einem vorzugsweise in der Achse des Entladungsgefäßes angebrachten
Draht aus schwer schmelzendem Metall, insbesondere aus Wolfram, bestehen, dessen
Durchmesser d (in Millimeter) für eine Röhre mit einem Betriebsstrom i (in Ampere) so
bemessen ist, daß der Quotient ild% zwischen
5 und 15. vorzugsweise zwischen 7 und 10
liegt. Die Länge des nicht eingeschmolzenen Teiles des die Kathode bildenden Drahtes soll
größer als 5 mm, vorzugsweise größer als 8 mm und kleiner als 15 mm sein. Es sind
drahtförmige Kathoden auch bei Metalldampfhochdrucklampen bekanntgeworden, jedoch
waren Drahtdurchmesser und die Belastung nicht so aufeinander abgestimmt, daß der Quotient i/d2 innerhalb der obengenannten
Grenze liegt. Infolgedessen zeigt diese bekannte Kathode keine ausreichende Lebensdauer,
sondern eine starke Zerstäubung, die eine praktische Verwendung ausschließt.
Durch die erfindungsgemäße Bemessung der Aufheizelektrode wird erreicht, daß die Arbeitstemperatur der Kathode in der Nähe des Brennflecks, d. h. in einem Abstand von weniger als 0,5 mm vom Brennfleck, etwa 2727° C oder höher ist. Bei den bisher bekannten Metalldampfhochdrucklampen mit nichtaktivierten Elektroden wurden Kugeln von mehreren Millimetern Durchmesser verwendet, die eine so große Oberfläche besitzen, daß sich bei der Betriebsstromstärke eine Arbeitstemperatur von höchstens 22270 C einstellte. Durch die große Oberfläche treten zudem erhebliche Verluste durch die abgegebene Wärmestrahlung auf. Aus diesem Grunde war die Strahlenausbeute bei den bekannten Entladungslampen verhältnismäßig gering, da diese Verluste einen sehr großen Teil der im Entladungsgefäß umgesetzten elektrischen Leistung ausmachten. Bei der Metalldampfhochdrucklampe nach der Erfindung wird die abstrahlende Oberfläche der Aufheizelektrode wesentlich kleiner gewählt. Die sich aus der Bemessungsvorschrift für den Quotienten Ud- ergebenden Durchmesser des Kathodendrahtes sind noch bei Strömen bis zu mehreren Ampere kleiner als 1 mm. Die Arbeitstemperatur in der Nähe des Brennflecks ist jedoch wesentlich höher als bei den bekannten Metalldampflampen, so daß trotz der verkleinerten Kathodenoberfläche der Emissionsstrom bei einem verhältnismäßig geringen Spannungsabfall vor der Kathode erzielt wird. Gegen die Erhöhung der Betriebstemperatur auf 2727 ° C und mehr bestanden erhebliche Bedenken, da eine sehr starke Zerstäubung bzw. Verdampfung des Kathodenmaterials befürchtet werden mußte. Überraschenderweise stellte sich jedoch heraus, daß Metalldampfhochdrucklampen gemäß der Erfindung eine Lebensdauer von 1000 Stunden und mehr haben. Dies ist anscheinend darauf zurückzuführen, daß durch die Verkleinerung der Abmessungen der Kathode auch die zerstäubende Oberfläche kleiner wird, so daß trotz der erhöhten Temperatur die gesamte Verdampfung bzw. Zerstäubung der Kathode kleiner ist als bei den bekannten Metalldampflampen mit kugelförmigen Kathoden größerer Oberfläche. Für den Betrieb der Lampe ist wichtig, daß der Metalldampfdruck 1 Atm. oder mehr beträgt, da mit zunehmender Dichte des die Kathode umgebenden Dampfes die Verdampfung des Kathodenmetalls bekanntlich stark abnimmt. Es empfiehlt sich deshalb, den Dampfdruck nach Möglichkeit noch weiter, beispielsweise auf 5 bis 10 Atm. oder mehr, zu steigern.
Durch die erfindungsgemäße Bemessung der Aufheizelektrode wird erreicht, daß die Arbeitstemperatur der Kathode in der Nähe des Brennflecks, d. h. in einem Abstand von weniger als 0,5 mm vom Brennfleck, etwa 2727° C oder höher ist. Bei den bisher bekannten Metalldampfhochdrucklampen mit nichtaktivierten Elektroden wurden Kugeln von mehreren Millimetern Durchmesser verwendet, die eine so große Oberfläche besitzen, daß sich bei der Betriebsstromstärke eine Arbeitstemperatur von höchstens 22270 C einstellte. Durch die große Oberfläche treten zudem erhebliche Verluste durch die abgegebene Wärmestrahlung auf. Aus diesem Grunde war die Strahlenausbeute bei den bekannten Entladungslampen verhältnismäßig gering, da diese Verluste einen sehr großen Teil der im Entladungsgefäß umgesetzten elektrischen Leistung ausmachten. Bei der Metalldampfhochdrucklampe nach der Erfindung wird die abstrahlende Oberfläche der Aufheizelektrode wesentlich kleiner gewählt. Die sich aus der Bemessungsvorschrift für den Quotienten Ud- ergebenden Durchmesser des Kathodendrahtes sind noch bei Strömen bis zu mehreren Ampere kleiner als 1 mm. Die Arbeitstemperatur in der Nähe des Brennflecks ist jedoch wesentlich höher als bei den bekannten Metalldampflampen, so daß trotz der verkleinerten Kathodenoberfläche der Emissionsstrom bei einem verhältnismäßig geringen Spannungsabfall vor der Kathode erzielt wird. Gegen die Erhöhung der Betriebstemperatur auf 2727 ° C und mehr bestanden erhebliche Bedenken, da eine sehr starke Zerstäubung bzw. Verdampfung des Kathodenmaterials befürchtet werden mußte. Überraschenderweise stellte sich jedoch heraus, daß Metalldampfhochdrucklampen gemäß der Erfindung eine Lebensdauer von 1000 Stunden und mehr haben. Dies ist anscheinend darauf zurückzuführen, daß durch die Verkleinerung der Abmessungen der Kathode auch die zerstäubende Oberfläche kleiner wird, so daß trotz der erhöhten Temperatur die gesamte Verdampfung bzw. Zerstäubung der Kathode kleiner ist als bei den bekannten Metalldampflampen mit kugelförmigen Kathoden größerer Oberfläche. Für den Betrieb der Lampe ist wichtig, daß der Metalldampfdruck 1 Atm. oder mehr beträgt, da mit zunehmender Dichte des die Kathode umgebenden Dampfes die Verdampfung des Kathodenmetalls bekanntlich stark abnimmt. Es empfiehlt sich deshalb, den Dampfdruck nach Möglichkeit noch weiter, beispielsweise auf 5 bis 10 Atm. oder mehr, zu steigern.
Bei der Metalldampfhochdrucklampe nach der Erfindung ist ferner wegen der geringen
Oberfläche der Kathode der Kathodenverlust verhältnismäßig niedrig, da die Verluste
infolge von Wärmestrahlung klein sind; es ist also eine niedrigere Leistung zur Erzielung
und Aufrechterhaltung der Arbeitstemperatur als bei den bekannten Lampen mit nichtaktivierten kugelförmigen Glühelektroden
erforderlich. Ein Teil der der Kathode zugeführten Energie wird durch Wärmeleitung durch ihre metallische Zuführung abgeleitet. Zur Verminderung dieses
Verlustes wird der nicht eingeschmolzene, in das Polgefäß hineinragende Teil des die
Kathode bildenden Drahtes mindestens 5 mm, vorzugsweise 8 mm, jedoch nicht mehr als
15 mm lang gewählt. Würde der Kathodendraht kürzer gewählt, so würde entweder die
Kathode nicht die gewünschte hohe Arbeitstemperatur annehmen, oder es wäre zur Erzielung
dieser Temperatur ein unnötig hoher Leistungsaufwand erforderlich. Eine Vergrößerung
der Länge des Kathodendrahtes über 15 mm hinaus wäre ebenfalls ungünstig,
falls dadurch im Polgefäß ein Totraum entsteht, der durch besondere Maßnahmen so
hoch erhitzt werden muß, daß der Druck des Metalldampfes nicht infolge von Kondensation
von Metall im Polgefäß unter den gewünschten Wert sinkt. Es empfiehlt sich auch,
dem Entladungsgefäß möglichst kleine Abmessungen unter Vermeidung von Toträumen zu geben, damit seine Temperatur
und damit der im Innern herrschende Dampfdruck möglichst rasch auf den Betriebswert
ansteigt. Je kürzer die Einbrennzeit ist, desto geringer ist die während dieser Zeit
eintretende Zerstäubung, die eine Folge des zu niedrigen Dampfdruckes und der zu niedrigen
Kathodentemperatur ist.
Die Metalldampfhochdrucklampe nach der Erfindung kann ohne Zuhilfenahme von
fremdgeheizten Glühelektroden, die zur Aufheizung von nichtaktivierten Aufheizkathoden
bekannt sind, in Betrieb genommen werden. Sie zündet nämlich sofort beim Anlegen
der Spannung an die drahtförmigen Hauptelektroden. Zur Zündung genügt im allgemeinen
die Spannung der üblichen Nieder-
Claims (6)
1. Metalldampfhochdrucklampe, insbesondere Ouecksilberhochdrucklampe, mit
einer oder mehreren festen, nichtakti-
vierten xA.ufheizelektroden aus schwer schmelzendem Metall, insbesondere Wolfram,
die nicht vom flüssigen Metall der Dampffüllung umgeben sind, und Edelgasgrundfüllung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizelektroden aus einem vorzugsweise in der Achse des Entladungsgefäßes angebrachten Draht bestehen,
dessen Durchmesser d (in Millimeter) für ίο eine Lampe mit einem Betriebsstrom i (in
Ampere) so bemessen ist, daß der Quotient ildZ zwischen 5 und 15, vorzugsweise
zwischen 7 und 10 liegt.
2. Metalldampfhochdrucklampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Länge des nicht eingeschmolzenen Teiles des die Kathode bildenden Drahtes größer als 5 mm, vorzugsweise größer als
8 mm und kleiner als 15 mm ist.
3. Metalldampf hochdrucklampe nach
den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser und die
Länge des Kathodendrahtes so bemessen sind, daß die Temperatur der Kathode in der Nähe des Brennflecks etwa 27270 C
oder höher ist.
4. Metalldampfhochdrucklampe nach Anspruch 1 und den folgenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Kathode Wandungsteile vorgesehen sind, die die von der Elektrode
fortfliegenden Teilchen zum Teil derart abfangen, daß der auf der Seitenwand des Polgefäßes entstehende Belag
nicht in leitender Verbindung mit der Aufheizelektrode steht.
5. Metalldampfhochdrucklampe nach Anspruch 1 und den folgenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodendraht auf einem Teil seiner Länge von einem Röhrchen aus isolierendem
Werkstoff derart umgeben ist, daß zwischen dem Draht und dem Röhrchen ein schmaler, ringförmiger Spalt vorhanden
ist.
6. Metalldampfhochdrucklampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
im Innern des Röhrchens aus isolierendem Werkstoff in der Nähe des eingeschmolzenen
Endes des Kathodendrahtes ein kurzes Distanzröhrchen aus Quarz oder einem anderen schwer schmelzenden oder
nichtleitenden Werkstoff vorgesehen ist.
Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren
folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:
Deutsche Patentschriften Nr. 434414, 588 602, 650 383, 711 871;
österreichische Patentschriften Nr. 130 412,
151.817;
französische Patentschriften Nr. 722 092, 786387 nebst Zusatz 47662;
britische Patentschriften Nr. 28 888 vom Jahre 1910, 18 149 vom Jahre 19T4,
125 944, 185 416, 441 895, 462 889,
479 on;
Elektrotechnik und Maschinenbau, Jahrgang 36 (1918), S. 345 bis 348;
Uyterhoeven, Elektrische Gasentladungslampen (1938), S. 307 fr.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 5847 3.
Priority Applications (6)
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DEQ2207D DE754219C (de) | 1938-04-24 | 1938-04-24 | Metalldampfhochdrucklampe, insbesondere Quecksilberhochdrucklampe, mit festen, nichtaktivierten Aufheizelektroden |
FR853268D FR853268A (fr) | 1938-04-24 | 1939-04-20 | Lampe à vapeur métallique à haute pression, avec électrode de chauffage solide non activée |
CH210418D CH210418A (de) | 1938-04-24 | 1939-04-22 | Metalldampfhochdrucklampe mit fester, nicht aktivierter Aufheizelektrode. |
BE433959D BE433959A (de) | 1938-04-24 | 1939-04-22 | |
GB1219739A GB528577A (en) | 1938-04-24 | 1939-04-22 | Improvements relating to high pressure metal vapour lamps |
NL93034A NL55294C (de) | 1938-04-24 | 1939-04-22 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEQ2207D DE754219C (de) | 1938-04-24 | 1938-04-24 | Metalldampfhochdrucklampe, insbesondere Quecksilberhochdrucklampe, mit festen, nichtaktivierten Aufheizelektroden |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE754219C true DE754219C (de) | 1954-03-15 |
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ID=5797266
Family Applications (1)
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---|---|
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CH (1) | CH210418A (de) |
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FR (1) | FR853268A (de) |
GB (1) | GB528577A (de) |
NL (1) | NL55294C (de) |
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1938
- 1938-04-24 DE DEQ2207D patent/DE754219C/de not_active Expired
-
1939
- 1939-04-20 FR FR853268D patent/FR853268A/fr not_active Expired
- 1939-04-22 NL NL93034A patent/NL55294C/xx active
- 1939-04-22 GB GB1219739A patent/GB528577A/en not_active Expired
- 1939-04-22 BE BE433959D patent/BE433959A/xx unknown
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