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Elektrische Glühlampe mit Leuchtkörper aus hochschmelzenden Metallen
oder Metallverbindungen Bei elektrischen Glühlampen mit Leuchtkörpern aus hochschmelzenden
Metallen, wie Wolfram, oder Metallverbindungen, wie Tantalkarbid, und Gasfüllung
ist es bekannt, daß die Zurückdrängung der Verdampfung ,des Leuchtkörpers,durch
.das Füllgas in um so höherem Maße stattfindet, je schwerer das Molekül des Füllgases
und je höher :der beim Betrieb auftretende Füllungsdruck ist. Aus diesem Grunde
hat man schon vorgeschlagen, zur Füllung von Glühlampen statt Stickstoff und Argon
sowohl die schwereren Edelgase, wie Krypton und Xenon, als auch Quecksilberdampf
zu verwenden. Obwohl Quecksilberdampf wegen seines besonders schweren Atoms der
Verdampfung des meist in Form einer Wendel oder Doppelwendel ausgeführten Leuchtkörpers
besonders stark entgegenwirkt, hat es dennoch bisher in elektrischen Glühlampen
mit stromdurchflossenen Leuchtkörpern keine praktische Verwendung gefunden. Der
Grund hierfür ist in mehreren Umständen zu sehen. Durch den im Lampengefäß frei
herumrollenden schweren Quecksi:lberbodenkörper wird nämlich oft das Lampengefäß
oder auch der Leuchtkörper beim Versand und auch bei der Handhabung beschädigt.
Außerdem
tritt es ein,. daß das .Quecksilber in die feinen Windungszwischenräume
der Leuchtkörperwendel eindringt, wodurch - Windungskurzschlüsse und Überströme
entstehen, die -die Lebensdauer der Glühlampe außerordentlich verkürzen und in vielen
Fällen sogar eine Lampenexplosion herbeiführen, nämlich dann, wenn die Überströme
infolge vermehrter Quecksi.lberdaimpfentwicklung einen außerordentlich großen Anstieg
des Dampfdruckes verursachen. Die Gefahr, daß,der Dampfidruck über die durch die
Festigkeit des Lampengefäßes gegebene Sicherheitsgrenze hinaus ansteigt, kann aber
auch auftreten, wenn im Netz Überspannungen und daher Lampenüberströme entstehen,
oder wenn dieQuecksil'berdampfglühlampe - in einen zu dicht abgeschlossenen Lampenschirm
oder in eine sehr schlecht Wärme ableitende Glocke eingebaut wird, so daß bereits
der normale Betriebsstrom der Glühlampe zu einer übermäßigen Gefäßtemperatur und
damit zu einem unzulässigen Dampfdruck führt. Umgekehrt verursacht schon ein verhältnismäßig
geringes Sinken der Netzspannung oder_einebesonders starke Abkühlung am Verwendungsort
ein mehr oder weniger beträchtliches Kondensieren des Quecksilberdampfes unter Bildung
eines die Lichtausstrahlung des Lampengefäßes herabsetzenden Wandbeschlages, wobei
gleichzeitig der Druck der Quecksilberdampffüllung stark abfällt, und infolge ungenügender
Zurückdrängung der Leuchtkörperverdampfung die Lebensdauer oder Lampe sinkt.
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Dazu kommt, daß bei der Mengenherstellung derartiger Metalldrahtglühlampen
mit Quecksilberbodenkörper infolge der unvermeidlichen Unterschiede in den Abmessungen
der Lampengefäße und infolge der dadurch bedingten Unterschiede in den Wärmeableitungsverhältnissen
die einzelnen Lampen voneinander stark abweichende Betriebsdampfdrücke und damit
Lebensdauer und auch Lichtausbeuten ergeben.
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Alle diese Nachteile -,verden sicher vermieden, wenn bei einer elektrischen
Glühlampe mit stromdurchflossenem Leuchtkörper aus hochschmelzenden Metallen oder
Metallverbindungen und Ga-sgrundfüllung erfindungsgemäß -die Menge dies die Hochdruckdampfatmosphäre
liefernden vendampfbaren Metalles so gering bemessen wird, daß schon bei höchstens
go°/a der Leistungsaufnahme der Lampe die Metallmenge völlig verdampft. -Sämtliches
Metall wind damit schon beim Einschaltvorgang verdampft, bevor das Lampengefäß seine
Betriebstemperatur angenommen hat. Bei einer derartigen Lampe steigt beim Einschalten
der 'Druck des Quecksilberdampfes mit ansteigender Temperatur nur so lange stark
an, als neuer zusätzlicher Quecksilberdampf entwickelt wird. Nachdem Verdampfen
der letzten Quecksilberspur bleibt der Dampfdruck trotz weiter ansteigender Gefäßtemperatur
weitgehend unverändert, da die Dampfdiruckkurve des gebildeten überhitzten Quecksilberdampfes
nur sehr flach verläuft. Dies hat zur Folge, @daß bei einer Lampe nach der Erfindung
sich Spannunggsschwankungen, Temperaturverhältnisse am Verwendungsort und Abmessungsunterschiede
in vveitgeringerem Maße schädlich auswirken können. Da die verwendete Quecksilbermenge
selbst bei Herstellung eines Betriebsdampfdruckes von einigen Atmosphären in der
Regel nur in. Form eines feinen Wandbesdhlaiges vorhanden ist, sind auch Bes chädigungendes
Lampengefäßes und des Leuchtkörpers nicht zu befürchten. Die einzubringende Metallmenge
richtet sich jeweils nach der Größe des Lampengefäßes und danach, welche Höhe der
Dampfdruck erreichen soll. Dieser kann etwa zwischen 1/2 und 21o Atm. betragen,
aber gegebenenfalls auch noch höher sein.
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Die Gefahr, daß unmittelbar nach .demEinschalten der Glühlampe, also
bevor sich der hohe Quecksilberdampfdruck einstellt, der Leuchtkörper übermäßig
verdampft oder ein den Leuchtkörper zerstörender Entladungsbogen zwischen den I-euchtkörperteilen
entsteht, wind .durch einen genügend hohenDruck der zusätzlichenGasfüllung vermieden,
die zweckmäßig aus Argon oder einem Gemisch von Argon oder Krypton mit Stickstoff
bestehen kann. In vielen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, die Lampe zur Heraibsetzung
des Anlaufstromes in an sich bekannter Weise mittels eines regelbaren bzw. ausschaltbaren
Vorschaltwiderstandes zu betreiben.
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Eine besonders günstige Ausführungsform der neuen Hochdruckglühlampe
ergibt sich, wenn in dem röhrenförmigen. oder auch kugelförmigen Lampengefäß außer
dem Leuchtkörper auch noch ein zwischen Glühelektroden brennender Quecksilberdampf-Hochdruckentladungsbogen
untergebracht und dem Leuchtkörper vorgeschaltet wird. Es empfiehlt sich hierbei,
zur Halterung des Leuchtkörpers und, einer der Elektroden die Entladungsstrecke
vom Leuchtkörper durch eine Scheidewand zu trennen, die nicht dicht ist, so -daß
in beiden Räumen -der Lampe stets derselbe Dampfdruck und dieselbe Dampfüberhitzung
herrscht. In diesem Fall kommt der Verwendung einer überhitzten Quecksilberdampfatmasphäre
eine besondere Bedeutung zu, da nur eine solche zu einer unbedingt notwendigen,
von Spannungs- bzw. Temperaturschwankungen unabhängigen Bogenbrennspannung und damit
zu einem gleichbleibenden Lichtstrom des Entladungsbogens smvie auch zu einer richtigen
Belastung des stromdurchflossenen Leuchtkörpers führt.
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Es kann der Entladungsbogen auch in der Mitte zwischen zwei Leuchtkörpern
angeordnet und jeder Leuchtkörper von ihm durch eine nicht dichte Scheidewand abgeschirmt
sein. Findet in diesem Fall ein röhrenförmiges Lampengefäß Verwendung, dann ergibt
sich eine besonders zweckmäßige Ausführungsform, wenn die beiden je einen Leuchtkörper
einschließenden Rohrenden rechtwinklig abgebogen werden.
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Um eine handliche Mischlichtquelle von glühlampenähnlicher Gestalt
zu erhalten, können ferner eine Queeksilberhochdruckglühlampe nach der Erfindung
und eine der bekannten Metalldampfentladungslampen zusammen in einem gemeinsamen
Glasgefäß untergebracht wenden, wobei zweckmäßig beide-Lichtquellen in Reihe zu
schalten sind.
Eine besonders gute Mischung der Lichtausstrahlungen
der beiden Lichtquellen läßt sich dabei durch eine lichtstreuende Ausbildung des
umschließenden Glasgefäßes herbeiführen, das gegebenenfalls auch ultraviolettdurchlässig,
oder gefärbt oder mit Luminophoren versehen sein kann.
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In der Zeichnung sind verschiedene Awsführungsbeispiele von nach der
Erfindung ausgebildeten Hochdruckglühlampen schematisch dargestellt.
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Abb. i und 2 zeigen rohrförmige Hochdruckglühlampen in zwei- undeinsockeliger
Ausführung; Abb. 3, 4 und 5 stellen: Lampen dar, bei denen das Lampengefäß außer
dem Leuchtkörper noch einen ebenfalls lichtausstrahlenden Entladungsbogen einschließt;
Abb. 6 veranschaulicht eine Mischlichtquelle, bei der eine Hochdruckglühlampe und
eine Hochdruckentladungslampe in einem gemeinsamen Glasgefäß untergebracht sind.
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Bei der Glühlampe nach der Abb. -i umschließt das röhrenförmige, aus
Quarz oder hitzebeständigem Glas bestehende Lampengefäß i in möglichst engem Abstand
den axial im Gefäß ausgespannten Leuchtkörper 2, der vorzugsweise aus einem ein-
oder mehrfach gewendelten Wolframdraht oder z. B. auch aus einem Stäbchen aus Tantalkarbid
besteht. An beiden Enden des röhrenförmigen Lampengefäßes sind die Stromzufühnungsdrähte
3 in nach außen vortretende Einschmelznippel4 dicht eingeschmolzen, die aus einem
geeigneten Übergangsglas zwischen den aus Wolfram oder Molybdän bestehenden Stromzuführungsdrähten
und dem Quarzgefäß bestehen. Die Einschmelznippel können z. B. aus 6.5 bis 961/o
S'02, .4 bis 2o % A1203 und o bis 30% Erdalkalien bestehen. Die Entlüftung und Füllung
des Lampengefäßes erfolgt mittels eines seitlichen Pumpstutzens, der nach seinem
Abschmelzen,die Abschmelzspitze 5 hinterläßt. Das Lampengefäß enthält eine Gasfüllung
von ausreichend hohem Druck, etwa 3oo mm Hg und mehr. Als Gasfüllung kann beispielsweise
Stickstoff oder ein Gemisch von Argon oder Krypton mit Stickstoff verwendet werden.
Im Lampengefäß befindet sich ferner eine äußerst geringe, aber ganz genau bemessene
Quecksilbermenge-6, die meist nur in Form eines Beschlages auf' der Wandung des
Lampengefäßes erscheint. Diese Quecksilbermenge ist so gering bemessen, daß schon
bei höchstens go o/o der Leistungsaufnahme der Lampe und damit lange vor dem Erreichen
der Betriebstemperatur des Lampengefäßes das gesamte Quecksilber verdampft, so daß
der entstandene Quecksilberdampf bei der Betriebstemperatur in hohem Maße überhitzt
ist. Infolge dieser Überhitzung ist der lediglich durch die Quecksilbermenge bedingte
Druck in hohem Maße von Temperaturschwankungen des Lampengefäßes unabhängig, die
durch Spannungsschwankungen oder Veränderung der Abkühlungsverhältnisse oder durch
unvermeidliche Unterschiede bei der Herstellung hervorgerufen werden können. Da
im Betriebe kein Quecksilberbodensatz mehr vorhanden ist, und daher wesentliche
Drucksteigerungen bei Temperaturschwankungen nicht mehr auftreten können, besteht,die
Möglichkeit, den Betriebsdampfdruck durch die Bemessung der Quecksilbermenge so
hoch zu bestimmen, wie es die Festigkeit des Lampengefäßes unter Berücksichtigung
der erforderlichen Sicherheit gestattet.
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Die in Abb. 2 dargestellte Lampe unterscheidet sich von der Lampe
nach Abb. i nur dadurch, daß das Lampengefäß einsockelig ausgebildet ist und daher
die beiden Stromzuführungsdrähte 3 in dem gleichen Ende des röhrenförmigen Lampengefäßes
eingeschmolzen sind. In diesem Fall muß, wie dargestellt, der zurLampengefäßkuppeführende
Stromzuführun.gsdrabt 3 mit einem Isolierrohr 7 umkleidet werden.
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Bei der Lampe nach Abb. 3 ist das röhrenförmige Lampengefäß i durch
eine nicht vollkommen abschließende, also nicht dichte Scheidewand 8 unterteilt.
In der einen Rohrhälfte ist der Wendel@drahtleuchtkörper 2 untergebracht, während
in der anderen zwei entladunggeheizte, mit stark elektronenemittierenden Stoffen
versehene Glühelektroden 9, io angeordnet sind, zwischen denen sich beim Einschalten
der Lampe der Entladungsbogen i i ausbildet. Der Leuchtkörper 2 dient als Vorschaltwiderstand
für den Entladungsbogen i i. Vielfach ist es jedoch zweckmäßig, noch einen weiteren,
außerhalb des. Entladungsraumes angeordneten Vorschaltwiderstand, .der zweckmäßig
regel- oder ausschaltbar beschaffen ist und auch. aus einer Drosselspule oder einem
Kondensator bestehen kann, zu Hilfe zu nehmen.
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Sowohl der Leuchtkörper 2 als auch der Entladungsbogen i i brennen
in einer stark überhitzten Ouecksilberdampffüllung, deren Druck :durch eine entsprechende
Bemessung der Quecksilbermenge 6 genau bestimmt ist. Die Brennspannung des Entladungsbogens
wird durch die nie zu vermeidenden. im Betriebe auftretenden Temperaturunterschiede
nicht beeinflußt, ,da sie lediglich von der Dampfdichte abhängt, die naturgemäß
unverändert bleibt. Um die Zündung des Entladungsbogens i i zu erleichtern, ist
in Nähe der Elektrode 9 eine Hilfselektrode V2 vorgesehen, die in bekannter Weise
mittels eines hochohmigen `'Widerstandes 13 mit der Gegenelektrode io verbunden
ist.
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Bei den Hochdruckglühlampen nach den Abb. 4 und 5 ist der Leuchtkörper
in zwei Hälften 2, 2' unterteilt und der Entladungsbogen i i zwischen diesen .angeordnet.
In diesem Fall finden zwei Scheidewände 8, 8' Verwendung, die den mittleren Entladungsraum
von den je einen Leuchtkörper 2, 2 enthaltenden Endteilender Röhre abschirmen: Für
viele Verwendungszwecke empfiehlt es sich, diese Erndteile, wie in Abb.5 dargestellt,
rechtwinklig abzubiegen. Auch bei diesen beiden Lampen wird die Zündung des Entladungsbogens
i i mittels einer Hilfselektrode 12 mitvorgeschaltetemhochohmigem Widerstand
13 erleichtert.
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Abb. 6 veranschaulicht eine Ausführungsform einer glühlampenähnlichen,
einsockeligenMischlichtlampe bei der eine nach der Erfindung ausgebildete Quecksilberhochdruckglühlampe
21 und außerdem noch eine an sich bekannte Quecksilberhoch
druckentladungslampe
14 zusammen in einem gemeinsamen Glasgefäß 15 untergebracht und durch einen Verbindungsdraht
16 in Reihe geschaltet sind. Die beiden röhrenförmig ausgebildetenLampen sind parallel
zueinander und symmetrisch zur Achse des uinschließentden Glasgefäßes 15 angeordnet.
Die Zündung der Entladungslampe 1q. wird in diesem Fall durch eine Hilfselektrode
n2 erleichtert, die sich in Nähe der einen entladungsgeheizten Glühelektrode in,
befindet und über den hochahmigen Widerstand 13 mit der anderen Elektrode 9 verbünden
ist. Das eirnsockelig ausgebildete Glasgefäß 1 5 besitzt, ,#vie bei Glühlampen üblich,
einen nach einwärts gerichteten Tellerfuß 17, in dessen Quetschung 18 die beiden
Stromzuführungsdrähte ig, Zo eingeschmolzen sind. Das Gefäß,i5 wird entweder aus
ultraviolettdürchlässigemGlas hergestellt oder auf der Innenseite mattiert. Es kann
aber auch aus Klarglas bestehen, wobei gegebenenfalls die Innenseite noch mit einem
Luminophor überzogen werden kann, der die unsichtbare Strahlung der Entladungslampe
und der Quecksilberhochdruckglühlampe durch Umformung in sichtbare Strahlung nutzbringend
verwandelt: Im Gefäß il5 kann gegebenenfalls nocheinebeidenLampen vorgeschaltete
Glühdrahtwendel zur Verringerung des Anlaufstromes untergebracht werden, die nach
einiger Zeit, frühestens aber erst nach vollständigem Verdampfen des Quecksilbers
im Lampengefäß 21 in bekannter Weise selbsttätig ausgeschaltet wird.
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Die neue Hochdruckglühlampe -kann in an sich bekannter Weisse
doppelwandig ausgebildet werden. Der Raum zwischen den. beiden Wandungen kann entlüftet
oder auch miteinem temperaturausgleichenden Gas, z. B. Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff
oder einem Edelgas, gefüllt sein. Unter Umständen empfiehlt es sich, zur Herstellung
des Lampengefäßes oder auch nur der Außenwandung oder des Umschließungsgefäßes ein
nicht splitterndes Sicherheitsglas zu verwenden oder das Lampengefäß mit einem die
Lichtausstrahlung nicht wesentlich behindernden DDrahtnetz zu umschließen. In den
Stromzuführungen des Wendelleuchtkö-rpers@ können in hekannten Weise Durchschmelzsicherungen
eingebaut sein.