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Elektrische Entladungslampe für niedrige Spannungen von 15-40 Volt
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Lampen zum Ansichluß an niedrige Spannungen
von etwa i5-4o Volt, insbesondere für Scheinwerferanlagen von Fahr- und Flugzeugen,
bei denen messt nur eine elektrische Batterie niedriger Spannung zur Verfügung steht.
Bei derartigen Anlagen kommt es auf eine besonders gute Ausnutzung des nur in begrenzter
Menge zur Verfügung stehenden und verhältnismäßig -teuren elektrischen Stromes an:
Eine möglichst hohe der Lampen ist daher von besonderer Wichtizkeit, auch deswegen,
ereil die.in den Fahr- und Flugzeugen unterzubringende Stromerzeugun:gseinrichtung
möglichst klein und leicht gehalten werden muß. Diese Ge-
sichtspunkte gewinnen
noch an. Bedeutung bei Scheinwerferanlagen, die polarisiertes Licht aussenden sollen
und wegen des großen Lichtverlustes bei der Polarisation verhältnismäßig starke
Lichtquellen erfordern.
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Bisher werden für diese Zwecke fast ausschließlich elektrische Niedervoltglühlampen
benutzt. Wesentlich bessere Ergebnisse lassen sich nach der Erfindung erzielen,
wenn zum Anschluß an r 5-4o Volt eine, kleine Überdruckentladungslampe
mit
Glühelektroden verwendet wird. die durch eine nur aus Krypton oder . Kenon bestehende.
als Strahlenquelle dietieride Füllung mit ein:ni Betriebsdruck von mehr als io Atmospliäreii
gekennzeichnet ist.
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Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse zugrunde: Verkleinert man
zur Erzielung einer geringen Anschlußspannung bei den als Lichtquellen hoher Lichtausbeute
bekannten Ouecksilberüberdruckentladungslampen den Elektrodenabstand immer mehr
und mehr. so verringert sich ihre Lichtausbeute erheblich, weil bei den zum Anschluß
an i;-..lo Volt erforderlichen Elektrodenabständen von einigen zehntel Millimetern
die keine oder nur wenig Strahlung liefernden Zeile der Entladungshalin, die den
Kathoden- und Anodenfall enthalten, anteilmäßig immer stärker als Verluste in Erscheinung
treten. Kathoden-und Anodenfall verbrauchen bekanntlich zusammen bereits ein Spannung
von etwa 15 Volt. also schon ein Drittel der Anschlullspannung und mehr. Dazu kommt.
dal.i bei diesen kleinen Elektrodenabständen auch bereits die Lichtabschirmung durch
die Elektrodenkärper beträchtliche Werte erreicht.
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Diese beiden Sachteile lassen sich westgellend beseitigen. wenn nach
der Erfindung eine Cberdruckniederspannungslampe mit einer Gasfüllung versehen wird.
die aus Krypton oder Xenon besteht. Es wurde nämlieh gefunden, daß bei Betriel-)sdrücken
von io Atmosphären und darüber der Spatinungsgradient des Lichtbogens auf einen
kleinen Bruchteil, und zwar auf den fünften bis zehnten Teil sinkt, wenn die Entladung
nicht in Quecksilberdampf, sondern ausschließlich in einer Gasfüllung aus Krypton
oder lenon stattfindet. So beträgt beispielsweise der Spannungsgradient 1>e1 einem
Betriebsdruck von 6o Atmosphären in Otiecksilberdampf 150 @"oatficm: in Krypton
oder lenon aber mir 22 `-olt/Cm. Infolgedessen gibt die Verwendung einer Krypton-
oder lenonfüllung die lläglichkeit, niedrige Brennspannungen von i3--Io Volt bei
Vorsehung von vielfach größeren Elektrodenabständen zu erreichen. Beispielsweise
erhält man bei einer nach der Erfindung nur mit Krypton gefüllten Lampe bei einem
Betriebsdruck von -23 Atmosphären und einem Elektradenabstand voll 3 lnln eine Brennspannung
von nur etWa 23 Volt: bei einem Elektrodenahstand von 6 min nur etwa 2g Volt.
Dies bedeutet wegen der Verringerung der Lichtabschir niung bei größerer Elektrodenentfernung
eine Erhöhung der von der Lampe ausgesandten Strahlung.
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Außerdem hat sich überraschenderweise gezeigt. daß die den Elektroden
benachbarten Teile der Entladungsbahn, die bei Ottedcsilberdainpifüllullg kaum oder
nur wenig zur Lichtausstrahlung beitragen. 1lei Verwendung einer Krypton- oder Zenonfüllurig
einen beträchtlichen Lichtanteil liefern. der ungefähr 2o°IQ der Gesamtstrahlung
betragen dürfte.
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Vergleicht man Ouecl#:silberdainpflanipen mit hohem Druck und niedriger
Spannung mit Krypton- oder Nenoillampen. hei denen ein gleich grober Elektrodenabstand
vorgesehen ist, so zeigt sieh bei Krypton- oder lenonlampen ferner deswegen eine
wesentlieh höhere Lichtausbeute, weil hci gleicher Leistungszufuhr in beiden Fällen
die Krypton- und Zenonlampen wegen ihrer erheblich geringeren Brennspannung einen
entsprechend stärkeren Strom führen und die Strahlungsintensität hei derartigen
Isry-ptonlanipen mit der Potenz von 1.7 und bei lenonlanlpfil mit der Potenz
von 1,.5 mit der Zunahme der Stromstärke ansteigt. lach der Ertindunausgebildete
1 iederspannungslanipen zeichnen sich daher durch besonders liolie Lichtausbeuten
aus.
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Eine sofort auffallende Eigenart von nach der Erfindung ausgebildeten
Lampen besteht darin. daß ihre Elektrodenkörper im Verhältnis zur Lampenleistung
überraschend groß ausgebildet sind. Dies kommt daher. weil die Heizwirkung des Lichtbogens
auf die @aektroden bei konstant gehaltener Lichtbogenleistungsaufnahme tun so größer
ist. je größer die Stromstärke gewählt wird. Uni eine genügende Wärmeabstrahlung
der Gliihefektroden zu erhalten. müssen' daher die Elektrodenkörper wesentlich gräller
ausgeführt werden als bei C)uechsilberdampflanipen gleicher Leistungsaufnahme. Bei
einer Edelgaslampe für Zoo @@"att, 2o @@olt und io Ampere werden beispielsweise
Elektrodenkärper verwendet, deren Oberfläche etwa 16o 111n1= beträgt. Die Zündung
der neuen Lampe kann durch irgendeines der bei Hochdruckgasentladtingslainpen bekannten
Zündmittel herheigefiihrt werden, z. B. durch Hachfrequenzeinwirkung, durch Vorsehung
einer im Lampengefäß eingebauten Hilfselektrode oder durch Berührungszündung.
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In der Zeichnung ist als _@tisfülirTingsbeispiel eine nach der Erfindung
ausgebildete \iederspannungslaiupe mit eingel>atiterHilfselektrode tim die Hälfte
verkleinert dargestellt. Das kugelförmige, mit @o@ybd@inbandeinschmelzungen versehene
Entladungsllefäß i besteht ans Quarzglas und weist einen äußeren Durchmesser voll
33 111111 1>e1 inin Wandstärke auf. Die Glühelektroden 2 bestehen aus gesinterten
@E olfrainliolilzvlilldern mit einem Durchmesser von 8.3 inm und einer Gesamthöhe
von i i inin. In der Spitze einer oder jeder Glühelektrode 2 wird zweckinäl:lig
etwas Thorium@@@vd eingesintert, tun
trotz .des kleinen Gradienten
den Lichtbogen mit Sicherheit an der Elektrodenspitze festzulegen. Die zur Zündung
dienende Hilfselektrode-3 ist an der Seite des Entla,dungsgefäßes eingeschmolzen,
Das Entladungsgefäß i ist mit Krypton von solchem Druck gefüllt, daß im Betriebszustand
der Gasdruck etwa 6o Atmosphären beträgt. Die Elektrodenspitzen sind etwa 5 mm voneinander
entfernt. Die Lampe wird mit Stromstärken bis zu etwa 4o Ampere betrieben, wobei
eine Lichtbogenb.rennspannung von etwa 25 Volt auftritt. Es ergibt sich dann eine
Lichtausbeute von etwa 4 HK/Watt bei einer Leuchtdichte von 8o ooo Stil:b, Bei Verwendung
von Xenon liegen diese Werte noch um 2o°/o höher. Bei Vorsehung eines Elektroidenabstandes
von 3 mm und einer Strombelastung von 15 Ampere bei einer Brennspannung von etwa
2o Volt, also bei einer Leistungsaufnahme von 30o Watt, eigibt sich bei Xenon eine
Lichtausbeute von 3,3 HK/Watt. Die auf den Zentimeter umgerechneten Leistungsaufnahmen
betragen bei den angegebenen Ausführungsbeispielen 2ooo Watt/cm bzw. iooo Watt/cm.
Nach der Erfindung ausgebildete Lampen können aber auch wesentlich niedrigere oder
auch wesentlich höhere spezifische Leistungsaufnahmen aufweisen. Im letzteren Fall.,
z. B. bei einer Lampe mit 5 min Elektrodenebstand, 25 Volt und Zoo Ampere, also
mit einer spezifischen Leistungsaufnahme von i o kW/cm, ergeben sich besonders günstige
Lichtausbeuten.
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Die neuen Lampen können sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom
betrieben, werden. Sie eignen sich sowohl für Beleuchtungs- als auch für Bestrahlungszwecke,
z. B. für Ultraviolett- und Ultrarottherapie; ferner können sie als Quellen kontinuierlicher
Ultraviolettstrahlung für spektroskopische Zwecke dienen und für Ultraviolettscheinwerfer
benutzt werden.