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Mit festen Glühelektroden ausgerüstete elektrische Metalldampf- und
Edelgas-Hcchstdruckentladungslampe und Verfahren zu ihrem Betriebe Gegenstand der
Erfindung sind elektrische Hochdruckentladungslampen, insbesondere Höchstdrucklampen
mit Betriebsdrücken über zo Atm., die mit einer Mehrzahl von Elektrodenpaaren ausgerüstet
sind und im Betrieb eine Mehrzahl von Entladungsbögen bilden.
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Höchstdrucklampen, die Quecksilberdampf oder ein Gemisch von Quecksilberdampf
mit anderen Metalldämpfen oder Edelgase unter hohen Drücken enthalten, sind Strahlungsquellen
von sehr hoher Leuchtdichte, die sich insbesondere für Projektionszwecke und Scheinwerfer
eignen. Die Herstellung solcher Lampen, insbesondere derjenigen für hohe Leistungsaufnahme,
ist indessen außerordentlich schwierig, da sie mit Quarzglasdurchführungen und Elektroden
ausgerüstet sein müssen, die hohe Strombelastungen auszuhalten haben. Die mechanische
Festigkeit der bisher verwendeten Stromdurchführungen und der gebräuchlichen Entladungsgefäße
aus Quarzglas reicht nicht aus, um unbedingte Betriebssicherheit zu gewährleisten,
da Entladungsgefäß wie auch Stromdurchführungen hohen Drücken bei hohen Temperaturen
ausgesetzt sind. Infolgedessen zerspringen diese Lampen häufig und nach kurzer Betriebsdauer,
wobei der Lampenkörper mit großer Heftigkeit auseinandergerissen wird. Durch die
hohe Stromstärke und die sehr hohe Energiekonzentration des Lichtbogens werden die
Elektroden sehr stark erhitzt, so daß Elektrodenkörper großer Abmessungen und
;Masse
verwendet werden müssen; aber auch dann ist die äußerst schädliche Verdampfung und
Zerstäubung der Elektroden nicht zu vermeiden, die zu raschem Abfall der Lichtemission
und baldiger Zerstörung der Lampe führt. Um diese mit der hohen Elektrodenbelastung
verbundene Schwierigkeit zu umgehen, hat man bereits vorgeschlagen, Höchstdrucklampen
mit mehreren Elektrodenpaaren auszurüsten und zwischen diesen eine Mehrzahl von
Lichtbögen jeweils geringerer Stromstärke zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung
befaßt sich mit Höchstdrucklampen dieser Art, und zielt darauf ab, die fabrikationsmäßige
Herstellung einer betriebssicheren Lampe, die mit einer Mehrzahl von Elektrodenpaaren
ausgerüstet ist, technisch zu ermöglichen. Die Erfindung bezieht sich daher insbesondere
auf eine neuartige Lampenkonstruktion, durch die neue Wege zur Herstellung von Höchstdrucklampen
mit verbesserten Betriebseigenschaften eröffnet werden.
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Die Mängel der bisher bekannten Höchstdrucklampen großer Leistung
sind im wesentlichen auf eine ungeeignete Durchbildung der Stromdurchführung und
ihre unzweckmäßige Verschmelzung mit dem Entladungsgefäß zurückzuführen, dessen
mechanische Festigkeit und thermische Widerstandsfähigkeit durch eine schädliche
Anhäufung von Quarzglas in Verbindung mit einem starren, die schwere Elektrode unmittelbar
tragenden Stromleiter, an der Verschmelzungsstelle unnötig herabgesetzt ist. An
dieser Stelle sind thermische Spannungen, welche die Festigkeit des Quarzglases
überschreiten, nicht mit Sicherheit zu vermeiden. Die unmittelbare Halterung der
Elektrode durch den Stromleiter der Stromdurchführung führt notwendigerweise dazu,
daß als Stromleiter ein Wolfram- oder Molybdänstab von erheblichem Durchmesser verwendet
wird, der zum Teil im Quarzglas der Stromdurchführung fest eingebettet ist. Diese
besteht üblicherweise aus einer großen Zahl parallel geschalteter Molybdänfolien,
die zusammen mit dem Stromleiter und zusätzlichen Überbrückungsleitern im Glaskörper
der Stromdurchführung eingeschmolzen sind, die ein schwierig herzustellender, zum
Zerspringen neigender Lampenteil ist. Beim Verschmelzen einer solchen Stromdurchführung
mit dem Entladungsgefäß ist das Quarzglas einer längeren Bearbeitung bei hoher Temperatur
ausgesetzt, da das Entladungsgefäß zunächst eine genügend große COffnung für die
Einführung -der Elektrode besitzen muß, die Verschmelzungsstelle aber später, zur
Vermeidung sogenannter Toträume, minimale Abmessungen besitzen soll. Durch eine
solche längere Erhitzung wird das Quarzglas der Gefahr einer Entglasung und Qualitätsminderung
ausgesetzt, außerdem ist dabei eine äußerst schädliche Oxydation der Elektrode nicht
mit Sicherheit zu umgehen.
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Diese Nachteile der bisher bekannten Höchstdrucklampen sollen durch
die erfindungsgemäße Lampenkonstruktion vermieden werden: Zu diesem Zweck besteht
eine nach der Erfindung angeordnete, mit festen Glühelektroden ausgerüstete elektrische
Metalldampf- und Edelgas-Höchstdruckentladungslampe mit Betriebsdrücken über io
Atm., deren Entladungsgefäß mindestens zwei Elektrodenpaare enthält, aus einem kugel-
oder tonnenförmigen Entladungsgefäß aus Quarzglas, das mit kurzen Halsteilen ausgerüstet
ist, mit denen aus gepreßtem Quarzglas hergestellte Verschlüsse verschmolzen sind.
Diese sind aus einer Mehrzahl von einzelnen, räumlich getrennten Stromdurchführungen
zusammengesetzt, die mit einer scheibenförmigen Verschlußkappe fest verbunden sind,
und deren jede mit je einer der Elektroden elektrisch leitend verbunden ist. Nach
einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind die scheiben- oder Becherförmigen
Verschlußkäppen mit Elektrodenhalterungsvorrichtungen fest verbunden, die zur mechanischen
Halterung der Elektroden dienen, während die elektrische Verbindung zwischen diesen
und den Stromleitern der Stromdurchführungen durch biegsame Bänder oder Drahtwendeln
aus hochschmelzenden Metallen hergestellt wird.
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Durch die erfindungsgemäße Lampenkonstruktion werden nicht nur die
erwähnten Mängel der bisher üblichen Höchstdrucklampen vermieden, sondern auch die
fabrikationsmäßige Herstellung von Lampen; die eine Mehrzahl von Elektrodenpaaren
besitzen, überhaupt erst technisch ermöglicht. Solche Lampen haben bekanntlich außerordentlich
vielseitige optische Eigenschaften, da sie mit einer Mehrzahl von Lichtbögen betrieben
werden können, sie sind aber auch durch verbesserte Betriebseigenschaften ausgezeichnet,
und zwar insbesondere dann, wenn ein Eiektrodenpaar als Hilfs- oder Leitelektroden
ausgebildet ist, die für die Zündung, den Anlauf der Lampe und die Erzeugung einer
Hilfs- oder Leitentladung geeignete Abmessungen und Aktivierung besitzen. Weitere
Vorzüge und Eigenschaften der Erfindung gehen aus der weiteren Beschreibung und
den Zeichnungen hervor.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Höchstdrueklampe;
Abb.2 ist ebenfalls ein Längsschnitt, jedoch senkrecht zu dem Längsschnitt der Abb.
i; Abb. 3 ist ein Schnitt nach 3-3 der Abb. i und dient zur Beschreibung der Verschlußkappen
.4 bzw: 5 ; Abb. 4 ist ein Schnitt nach 4-4 der Abb. i und zeigt schematisch die
Anordnung der Elektroden; Abb. 5 zeigt den Stromverlauf; Abb.6 stellt eine andere
Elektrodenanordnung dar; Abb. 7 ist ein Schnitt nach 7-7 der Abb. 6 und zeigt schematisch
die Elektrodenanordnung; Abb. 8 ist die Darstellung einer weiteren Elektrodenanordnung,
und Abb. 9 ist ein Schnitt nach 9-9 der Abb. 8 und zeigt schematisch die Elektrodenanordnung.
Gemäß Abb. i besteht die erfindungsgemäße Lampe aus einem Entladungsgefäß i, das
aus Quarzglas gefertigt ist. Es hat eine Wandstärke von 2 bis 3 mm und ist bei 2
und 3 zu kurzen Halsteilen verengt, deren Enden durch die Kappen
¢
und 5 verschlossen sind. Diese Verschlüsse bestehen ebenfalls aus Quarzglas und
werden fest an die Halsstücke angeschmolzen. Jeder Verschluß ist aus einer Mehrzahl
von einzelnen Stromdurchführungen 6 zusammengesetzt, welche die metallischen Leiter
7 enthalten, die ihrerseits mit den Elektroden 8 leitend verbunden sind. Zur Halterung
der Elektroden dienen die Scheiben 9, die ihrerseits mit den Verschlüssen 4 und
5 durch die Stäbe io verbunden sind, wie in Abb. 2 zu sehen ist. Die leitende Verbindung
zwischen den in den Verschluß eingeschmolzenen Stromdurchführungen und den an die
Elektroden angeschlossenen Haltedrähten i i wird durch eine Reihe von biegsamen
Streifen 12 aus hochschmelzendem Metall vermittelt.
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Das Entladungsgefäß wird mit Edelgas und Quecksilber gefüllt, dessen
Menge so bemessen wird, daß es im Betrieb vollständig verdampft und einen Druck
von mindestens etwa io Atm. erzeugt. Die Füllung der Lampe kann auch beschränkte
Mengen anderer verdampfbarer Metalle enthalten oder nur aus Edelgasen unter einem
Druck bestehen, welcher bei Betrieb der Lampe io Atm. übersteigt. Die Lampenfüllung
kann aber auch aus einem Gemisch derartiger, unter hohem Druck stehender Gase mit
Metalldämpfen bestehen, deren Druck denjenigen der Edelgase nicht übersteigt.
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Wie in Abb. 2 gezeigt, ist die erfindungsgemäße Lampe mit einer Zündelektrode
13 ausgerüstet, die mit einer Stromdurchführung 15 im Verschluß 4 verbunden ist,
sowie mit einem Paar Hilfselektroden oder Leitelektroden 14 und 14'. Diese Leitelektroden
werden ähnlich wie die Hauptelektroden gehaltert und sind entsprechend mit Einschmelzungen,
z. B. 16 bzw. 16' verbunden. Die Verschlüsse 4 und 5 sind ferner mit Entlüftungsröhren
17 ausgestattet.
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Das Entladungsgefäß i ist ein kugel- oder tonnenförmiger Körper von
gleichmäßiger Wandstärke, der zweckmäßig in eine Form geblasen wird und vorzugsweise
aus Quarzglas besteht. Da dieses Material den Höchstwert seiner mechanischen Festigkeit
bei Temperaturen um 8oo° C erlangt, bei denen auch die Betriebstemperatur der Lampe
liegt, und da ferner die Kolbenwandung keine Entlüftungsansätze oder Schmelzstellen
hat, besitzt der Kolben beträchtliche mechanische Festigkeit. Diese reicht für innere
Drücke aus, die drei- bis viermal stärker als der Betriebsdruck der Lampe sind.
Die kurzen Halsteile 2 und 3, welche einen Teil des Lampenkörpers bilden, werden
genau senkrecht zur Hauptachse des Kolbens abgeschnitten. Durch Schleifen werden
die Ränder geglättet und das aus Abb. i zu erkennende Profil i8 erzeugt. Diese Paßfläche
ist für eine gute Verschmelzung entscheidend. In die offenen Endteile der Halsstücke
werden die Ränder i9 des Verschlusses maßgerecht eingepaßt. Zu diesem Zweck sind
diese Ränder unter genauer Maßhaltigkeit den Profilen der Endteile des Kolbens entsprechend
geschliffen. Die metallischen Leiter, welche einzeln vakuumdicht in die Stromdurchführungen
eingeschmolzen ! werden, bestehen aus Metallfolien, z. B. Molybdänfolien. Eine bestimmte
Anordnung der Stromdurchführungen 6, 15 und 16 auf dem Verschluß ist in Abb. 3 gezeigt,
aus der auch die Lage der Befestigungsstäbe io und des Entlüftungsrohres 17 zu erkennen
ist.
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Die Elektrodenanordnung ist in Abb.4 erläutert. Mit 8 ist jeweils
ein Satz Hauptelektroden bezeichnet, durch die bei normalem Betrieb die Hauptbögen
gespeist werden und mit 14 eine der beiden Leitelektroden, die zum Zünden der Lampe
und zum Unterhalten eines Bereitschaftsentladungsbogens verwendet werden, welcher
die Lampe warm und für sofortigen Einsatz der Hauptbögen betriebsbereit hält. Solche
Leitelektroden sind bereits bekannt. Die Hauptelektroden bestehen aus Wolframkörpern,
die beispielsweise durch Wicklung von Wolframdraht mit kreisförmigem oder quadratischem
Querschnitt oder durch Sinterung bei hohen Temperaturen von aus reinem Wolframpulver
bestehenden Preßlingen hergestellt sind. Diese Elektroden brauchen nicht aktiviert
zu werden, sie können aber auch einen Körper aus aktivierenden Stoffen enthalten,
zweckmäßig im wesentlichen Thoriumoxyd. Die Leitelektroden sind ähnlich gebaut,
können aber kleiner gehalten sein. Sie werden durch einen Speicherkörper aktiviert,
der aus einem Gemisch von Thoriumoxyd und den Oxyden von Barium, Kalzium und Strontium
besteht. Wenn man mit aktivierten Elektroden arbeitet, kann man für beide Elektrodenarten
auch andere geeignete Aktivierungsstoffe benutzen, in Form von Oxyden oder sonstigen
geeigneten Verbindungen sowie in metallischer Form. Abb.4 zeigt auch den Haltedraht
2o der Zündelektrode, die ihrerseits in dem Raum zwischen den Hauptelektroden angeordnet
ist, wie aus Abb.2 zu erkennen ist. Die Elektroden werden von den aus Wolfram bestehenden
Haltedrähten i i getragen, die mit der Halterungsvorrichtung 9 fest verbunden sind.
Diese Halterung kann aus hitzebeständigem oder keramischem Material bestehen, das
bei hohen Temperaturen gesintert ist, z. B. Zirkondioxyd, da sie bei Betrieb der
Lampe hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Die Haltedrähte i i werden zweckmäßig in
dieses Material fest gesintert. Je nach dem Aufbau der Elektroden haben die Halterungsvorrichtungen
die Form einer Scheibe oder eines Ringes; sie können auch rechtwinklig geformt sein.
Sie können auch aus Metall, wie Molybdän- oder Tantalblech, bestehen. In diesem
Fall müssen die die Elektrode tragenden Haltedrähte i i gegen das leitende Material
der Tragevorrichtung 9 isoliert werden. Die Halterung ist mittels der Stäbe io an
den Verschlüssen 4 und 5 befestigt. Die Stäbe bestehen zweckmäßig aus Quarzglas
und bilden einen Teil der Füße bzw. Verschlüsse.
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Die leitende Verbindung zwischen den Stromdurchführungen und den Elektroden
wird durch die Streifen oder Drahtwindungen 12 hergestellt, welche einerseits an
die Molybdänfolien der Einschmelzungen, andererseits an die die Elektroden tragenden
Haltedrähte angeschweißt werden. Die
Streifen bestehen aus hochschmelzenden
Metallen, wie Wolfram, Molybdän oder Tantal, und ihre Längs- und Querschnitte werden
zweckmäßig so gewählt, daß der die Elektroden speisende Strom in ihnen eine bestimmte
Wärmemenge erzeugt, die, wenn notwendig; ausreicht, um sie auf Rotglut zu erhitzen,
die Halsteile des Kolbens anzuheizen und den in der Lampe erforderlichen hohen Dampfdruck
schnell zu bilden: Zur Herstellung der Lampe werden die aus den geformten Quarzglasscheiben
ig, den Stromdurchführungen 6; 15 und 16, den Stäben io und den Entlüftungsrohren
17 bestehenden Verschlüsse zusammengesetzt und zu einem einheitlichen Körper verschmolzen.
Dann wird die bereits mit den Haltedrähten i i und den Elektroden 8 und 1d. versehene
Halterungsvorrichtung g mit den Stäben io verbunden. Schließlich werden die Verbindungsstreifen
12 auf der einen Seite an die Elektrodendrähte, auf der anderen Seite an die Molybdänfolien
der Stromdurchführung angeschweißt. Der Haltedraht 2o der Zündelektrode wird insofern
anders befestigt, als man ihn meistens direkt an den in die Stromdurchführung
15 eingebetteten Stromleiter anschweißt und- er dadurch direkt einen Teil
des Verschlusses bildet. Dieser Draht 2o wird durch das mit dem Verschluß verschmolzene
Quarzrohr 21 isoliert, da an der Zündelektrode 13 eine hohe Spannung liegt, wenn
die Lampe unter Hochdruck gezündet wird. Nachdem auf diese Weise der Elektrodenaufbau
der Lampe vollständig beendet ist, werden die Ränder der Verschlüsse mit den Öffnungen
der beiden Halsteile des Kolbens verschmolzen. Um eine gute Verschmelzung zu erzielen,
werden sowohl die Grundscheiben ig des Verschlusses wie die offenen Enden der beiden
Halsteile des Kolbens vorher genau auf Paßsitz geschliffen. Auf diese Weise kann
das Verschmelzen in einem elektrischen Ofen von hoher Temperatur und/oder mit Hilfe
einer Knallgasflamme ohne nennenswerte Verformung der Quarzteile vorgenommen werden.
Dabei wird der Elektrodenteil durch inerte Atmosphäre gegen Oxydation geschützt.
Wenn beide Verschlüsse oder Füße aufgeschmolzen sind, wird die Lampe entgast. Sie
ist zweckmäßig mit zwei Entlüftungsrohren ausgestattet, um das Auspumpen zu beschleunigen
und um während des Auspumpens ununterbrochen mit Edelgas spülen zu können. Das Entgasen
erfolgt durch Anwendung von Wärme, durch Beschießung der Elektroden und durch Entladungen.
Der Kolben wird mit Edelgas und dem gewünschten verdampfbaren Metall bzw. Metallen
gefüllt und verschlossen.
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Da der mechanisch schwächste Teil des Lampenkörpers der Verschluß
und die Schmelzstelle zwischen Verschluß und Kolbenhals ist, muß die Verschmelzung
sehr sorgfältig ausgeführt werden. Besonders muß dafür gesorgt werden, daß sich
keine scharfen Kanten bilden oder innen zurückbleiben, wodurch die mechanische Festigkeit
an der betreffenden Stelle herabgesetzt werden würde. Man erhält eine gute Verschmelzung,
wenn man den Randteilen i g, wie in Abb. i gezeigt, ein j becherähnliches Profil
gibt, so daß nach erfolgter Verschmelzung der Berührungsflächen die Innenseite der
Schmelzstelle gleichmäßig gerundet ist, ,vie aus Abb.2 zu erkennen ist. Da das kugel-oder
tonnenförmige Entladungsgefäß selbst eine ziel größere mechanische Festigkeit als
die Schmelzstelle und die Stromdurchführung hat, kann eine etwaige Explosion der
Lampe nur von diesen letztgenannten Stellen ausgehen. Um zu vermeiden, daß in einem
solchen Fall der Hauptteil des Entladungsgefäßes in Mitleidenschaft gezogen wird,
hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, die Halsteile nahe der Schmelzstelle
mit einer schwachen Rippe oder Einschnürung zu versehen, wodurch etwa an der Schmelzstelle
entstehende Sprünge aufgehalten werden.
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Die Streifen oder Drahtwindungen 12 werden zweckmäßig aus Tantal hergestellt.
Es wurde nämlich gefunden, daß ein absorbierend oder als Getter wirkender Stoff
bei geeigneten Temperaturen die Zündwilligkeit der Lampe und ihre Lebensdauer beträchtlich
erhöht.
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Wenn die Lampe als Höchstdruckedelgaslampe verwendet werden soll,
so füllt man zweckmäßig Krypton oder Xenon bei Drücken über ioAtm. in den Kolben.
Bei Verwendung von Quecksilber oder von Quecksilber mit Zusätzen, wie Kadmium, Zink
oder Thallium, gibt man eine solche Metallmenge in den Kolben, daß Dampfdrücke über
io Atm. zweckmäßig in der Größenordnung von 2o bis 3o Atm. erzeugt werden, wenn
bei vollem Betrieb die gesamte Füllung; zumindest das Quecksilber verdampft ist.
Derartige Metalldampf-Höchstdrucklampen enthalten gewöhnlich auch eine kleine Menge
Edelgas als Zündgas. Es hat sich indessen als zweckmäßig herausgestellt, derartige
Metalldampflampen mit Edelgasen von mehreren Atmosphären Druck zu füllen, da dadurch
die Anlaufzeit beträchtlich herabgesetzt wird. Der Dampfdruck kann dann etwas tiefer
eingestellt werden als der Druck des Edelgases.
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Bei gegebener Leistungsaufnahme hängen die Lampenmaße von den optischen
Anforderungen und den gewünschten elektrischen Eigenschaften ab. Ferner müssen die
Beständigkeit des Entladungsbogens und gutes Betriebsverhalten berücksichtigt werden.
Da die allgemeine Theorie von Höchstdrucklampen im Hinblick auf die mechanischen
und auf die Gasentladungsfragen genügend bekannt ist, können die Maße errechnet
und durch Versuche den jeweiligen Bedingungen der Praxis angepaßt werden. Als allgemeine
Regel soll das Verhältnis von Wattleistung zur Lampenoberfläche 30 Watt je
Quadratzentimeter betragen, wenn die Lampe ohne verstärkte Kühlung betrieben wird.
Die Länge des Entladungsbogens beträgt zweckmäßig 5 bis 2o mm. Bei verstärkter Kühlung
mit Preßluft kann die spezifische Wandbelastung bis auf etwa ioo Watt je Quadratzentimeter
gesteigert werden.
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Vom Standpunkt des Betriebes der Lampe aus ist die wichtigste Frage
bei Höchstdruckdampflampen die Zündung bei hohem Druck und beim
Zünden
einer kalten Lampe die schnelle Erzeugung eines hohen Druckes.
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In an sich bekannter Weise wird dieses Problem wie bereits beschrieben
dadurch gelöst, daß die Lampe mit einem Paar Leitelektroden ausgerüstet wird. Beim
Zünden der Lampe wird zwischen diesen Elektroden eine Entladung hervorgerufen. bis
sich genügend Metalldampf entwickelt hat. Sobald sich einmal dieser Entladungsbogen
ausgebildet hat, können die Hauptentladungsbögen zwischen den Hauptelektroden zu
jeder Zeit ohne Verwendung einer hohen Spannung erzeugt werden, da das Vorhandensein
eines Bogens ausreicht, vorausgesetzt, daß dieser Bereitschafts- oder Leitbogen
nicht zu weit entfernt von dem Hauptentladungsweg ist. Auf diese Weise kann eine
Höchstdrucklampe für schnellen Einsatz betriebsbereit gehalten werden, und zwar
entweder durch Aufheizung mittels des Leitbogens oder indem man diesen Leitbogen
aufrechterhält, wenn die Hauptbögen unterbrochen sind. Wenn der Leitbogen während
des vollen Betriebs der Lampe nicht in Betrieb bleibt, muß dafür gesorgt werden,
daß er vor der Unterbrechung der Hauptentladung wieder eingeschaltet wird.
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Wenn eine Lampe mit vier Hauptelektrodenpaaren ausgerüstet ist, kann
eines dieser Paare als Leitelektroden verwendet werden. Indessen hat die Verwendung
eines besonderen Elektrodenpaares als Leitelektroden viele Vorteile, da Maße, räumliche
Anordnung und Aktivierung dieser Elektroden ihren besonderen Aufgaben angepaßt werden
können. Indessen kann man einen Teil der Hauptentladungsbögen in solchen Fällen
in Tätigkeit lassen, in denen eine sofortige volle Leistung der Lampe notwendig
ist. Das Zünden aber und das Aufheizen der Lampe soll immer mittels der Leitelektroden
erfolgen, da sich die Hauptelektroden nicht für solche Betriebsbedingungen eignen.
Die Zündelektrode 13, welche für hohe Spannungen gebaut ist, ist notwendig,
wenn die Bereitschaftsentladungsstrecke durch einen Zufall unterbrochen worden ist
oder zum Zünden von Edelgashochdrucklampen.
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Der in Abb. 5 gezeigte Stromkreis ist für den Betrieb einer Lampe
dargestellt, welche aus vier Hauptelektrodenpaaren 8, die in zwei Sätzen zu je vier
Elektroden angeordnet sind, einem Leitelektrodenpaar 14 und iq.' und einer Zündelektrode
i.3 besteht. Die Elektroden 8 und 14 liegen über die Vorschaltwiderstände 22 und
23 und die Schalter 24 und 25 parallel an einer Stromquelle 26, die Einphasenwechselstrom
oder Gleichstrom von i io oder 22o Volt liefert. Die Zündelektrode 13 kann aus reinem
Wolfram bestehen und wird von der Sekundärwicklung eines Transformators 27 gespeist,
dessen Primärwicklung über Schalter 28 mit einer Stromquelle verbunden ist.
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Die Lampe wird eingeschaltet, indem man nur die im Stromkreis der
Leitelektroden 14 und i4' liegenden Schalter der Schaltergruppe 24 und 25 betätigt,
während die Stromkreise der Hauptelektroden 8 geöffnet bleiben. Wenn notwendig,
wird an die Zündelektrode eine hohe Spannung gelegt, indem der Schalter 28 kurzzeitig
geschlossen wird. Die zwischen den Leitelektroden gebildete Entladung heizt die
Lampe an und steigert den Dampfdruck auf einen Wert, der für den Betrieb der Hauptentladungsbögen
ausreicht. Diese Hauptbögen werden nun durch Betätigung der entsprechenden Schalter
der Schaltergruppe 24 und 25 geschlossen. Die Hauptbögen werden auf diese Weise
sofort gebildet, da die Entladungsstrecke des Leitbogens auf die Hauptelektroden
übergeht, sobald deren Verbindung mit der Stromquelle hergestellt ist. Da die Lampe
nun normal arbeitet, wird der Enddampfdruck von mehr als io Atm. durch völlige Verdampfung
des Metalls bald hergestellt. Wenn die Hauptentladungsbögen arbeiten, kann der Bereitschaftsbogen
ausgeschaltet werden. Er muß jedoch wieder eingeschaltet werden, bevor die Hauptbögen
unterbrochen werden, wenn man die Lampe für die weitere Verwendung betriebsbereit
halten will. Wenn der Bereitschaftsbogen allein weiterbrennt, fällt der Dampfdruck
auf einen bestimmten Wert ab. Trotzdem bleibt die Lampe für sofortige Inbetriebnahme
bereit, wie bereits beschrieben, und der volle Dampfdruck kann wieder innerhalb
sehr kurzer Zeit erreicht werden.
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In Metalldampflampen mit Edelgasfüllung von niedrigem Druck ist die
Zündelektrode und das Anlegen einer hohen Spannung von mehreren tausend Volt an
diese nur dann erforderlich, wenn zufällig alle Entladungsbögen unterbrochen sind
und die heiße Lampe sofort wieder gezündet werden muß. Die Zündelektrode ist indessen
dann von entscheidender Bedeutung, wenn die Lampe Edelgas unter hohem Druck enthält.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das eine Ausführungsbeispiel
einer Lampe mit vier Hauptelektrodenpaaren, die in zwei Sätzen zu je vier Elektroden
in einer Ebene angeordnet sind. Die Zahl der Hauptelektroden kann offensichtlich
größer oder kleiner sein und jeder Elektrodensatz kann so angeordnet werden, daß
zwei Reihen oder ein Dreieck oder ein Viereck entsteht. Die Lampe kann auch nur
einen Hals haben. In diesem Fall müssen alle Elektroden auf einen Verschluß aufgesetzt
werden. Die Lampe kann auch mit drei oder vier Halsteilen und einer entsprechenden
Anzahl von Verschlüssen ausgestattet sein, die mehr als zwei Elektrodensätze tragen.
Da viele Möglichkeiten für den Aufbau der erfindungsgemäßen Lampe gegeben sind,
kann jede gewünschte räumliche Form der Entladungsbögen durch geeignete Elektrodenanordnung
verwirklicht werden: Die Erfindung erschöpft sich auch nicht in der Verwendung von
einphasigem Wechselstrom.
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Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe ist in Abb.6
gezeigt. Das Entladungsgefäß dieser Lampe ist mit zwei Verschlüssen 4 und 5 ausgestattet,
deren jeder drei Hauptelektroden 29, 30 und 31 bzw. 33, 34 und 35 trägt.
Diese Elektroden sind in einem Dreieck angeordnet, wie aus Abb. 7 zu ersehen ist.
Die Leitelektroden 32 und 36 werden in der Achse der
Lampe, und
zwar näher an der Stromdurchführung als an den Hauptelektroden angebracht.
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Wenn diese Lampe ähnlich wie in Abb. 5 dargestellt gespeist wird,
können zwischen den entsprechenden Hauptelektrodenpaären und den Leitelektroden
vier Bögen gebildet werden. Wenn man indessen die Lampe mit Dreiphasenstrom betreibt,
läßt sich eine größere Zahl von Bögen erzeugen. Wenn man im Fall eines Dreiphasenstromes
mit vier Leitungen den Nulleiter mit den Leitelektroden und die Phasen über die
Vorschaltwiderstände mit den Hauptelektroden verbindet, werden innerhalb jedes Elektrodensatzes
und der entsprechenden Leitelektrode phasenverschoben brennende Entladungsbögen
gebildet und auch zwischen den beiden Elektrodensätzen überall dort, wo Potentialdifferenzen
auftreten. Es ist oft zweckmäßig; zwei getrennte Dreiphasensysteme zu verwenden,
die elektrisch -unabhängig voneinander sind, da dann der Entladungsbogen zwischen
den Leitelektroden gebildet werden kann, oder Bögen nur innerhalb jedes Satzes und
der Leitelektrode oder zwischen den beiden Sätzen ohne die anderen Bogen erzeugt
werden können.
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Die Verwendung von vorerhitzten Elektroden als Leitelektroden ist
in Abb. 8 dargestellt, welche schematisch die Elektrodenanordnung einer Höchstdrucklampe
wiedergibt, die mit zwei Hauptelektrodenpaaren 37 und 38 bzw. 39 und 4o und
mit einem Leitelektrodenpaar 41 und 42 ausgestattet ist. Diese Leitelektroden sind
für Vorerhitzung eingerichtet und besitzen zu diesem Zweck je zwei Stromdurchführungen.
Die Elektrodenanordnung dieser Lampenart ist ferner in Abb. g im Querschnitt gezeigt.
Das Zünden dieser Lampe und die Erzeugung eines Metalldampfdrucks von einer zum
Betrieb der Hauptbögen ausreichenden Größe ist hier besonders einfach, da das Vorerhitzen
der Elektroden sowohl die Zündspannung herabsetzt als auch das Anheizen der Halsteile
und der Verschlüsse unterstützt. Bei hohem Druck muß indessen, wie bereits ausgeführt,
für sofortige Einsatzbereitschaft stets ein Entladungsbogen aufrechterhalten werden.