DE906243C - Mit festen Gluehelektroden ausgeruestete elektrische Metalldampf- und Edelgas-Hoechstdruckentladungslampe und Verfahren zu ihrem Betriebe - Google Patents

Mit festen Gluehelektroden ausgeruestete elektrische Metalldampf- und Edelgas-Hoechstdruckentladungslampe und Verfahren zu ihrem Betriebe

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DE906243C DEK3614A DEK0003614A DE906243C DE 906243 C DE906243 C DE 906243C DE K3614 A DEK3614 A DE K3614A DE K0003614 A DEK0003614 A DE K0003614A DE 906243 C DE906243 C DE 906243C
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    • H01J5/00Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/32Seals for leading-in conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/92Lamps with more than one main discharge path

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (9)

  1. PATE NTANSPRL'CHE: i: Mit festen Glühelektroden ausgerüstete elektrische Metalldampf- und Edelgas-Höchstdruckentladungslampe mit Betriebsdrücken über io Atm., deren aus Quarzglas bestehendes kugel- oder tonnenförmiges Entladungsgefäß eine Mehrzahl von Elektrodenpaaren enthält, von denen mindestens ein Paar als Leitelektroden ausgebildet ist, welche für die Zündung, den Anlauf der Lampe und die Erzeugung einer Hilfs- oder Leitentladung geeignete Abmessungen und Aktivierung besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß mit kurzen Halsteilen versehen ist, die mit scheiben- oder becherförmigen Verschlußkappen verschmolzen sind, welche mit Vorrichtungen zur mechani-' schen Halterung der Elektroden fest verbunden sind, wobei die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden und den Stromleitern des Verschlusses durch biegsame metallische Leiter gebildet wird.
  2. 2. Höchstdruckentladungslampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verschluß aus einer scheiben- oder becherförmigen Verschlußkappe und einer Mehrzahl von einzelnen, unabhängig gespeisten, räumlich getrennten und mit dieser fest verbundenen Stromdurchführungen zusammengesetzt ist, deren jede mit je einer der Elektroden elektrisch leitend verbunden ist,
  3. 3. Höchstdruckentladungslampe nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdurchführungen der Verschlüsse aus Metallfolien bestehende, einzeln vakuumdicht eingeschmolzene Stromleiter besitzen.
  4. 4. Höchstdruckentladungslampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenhalterungsvorrichtungen mit den Verschlußkappen der Verschlüsse mechanisch fest verbunden sind und aus einem hitzebeständigen isolierenden Material oder aus einem hochschmelzenden, gegen die Haltedrähte der Elektroden isolierten Metall besteht.
  5. 5. Höchstdruckentladungslampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter der Stromdurchführungen mit den die Elektroden tragenden Haltedrähten durch biegsame Bänder oder Drahtwendeln aus Wolfram, Molybdän oder Tantal elektrisch verbunden sind, und daß diese so bemessen sind, daß der die Elektroden speisende Strom eine ausreichende Wärmemenge erzeugt, um den für den Betrieb der Lampe erforderlichen hohen Dampfdruck durch Aufheizen der Halsteile des Entladungsgefäßes schnell zu bilden.
  6. 6. Höchstdruckentladungslampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelektroden durch Erdalkalimetalle und Thorium oder durch deren Oxyde aktiviert sind, während die Hauptelektroden aus reinem Wolfram bestehen und keinen aktivierenden Körper oder nur einen solchen aus Thorium oder Thoriumoxyd besitzen.
  7. 7. Höchstdruckentladüngslampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelektroden als vorheizbare feste Glühelektroden ausgebildet sind.
  8. 8. Höchstdrückentladungslampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelektroden in der Nähe der Verschlußkappen angeordnet sind, und der Abstand zwischen den Leitelektroden größer ist als der Abstand zwischen den Elektroden eines Hauptelektrodenpaares.
  9. 9. Höchstdruckentladungslampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen den Hauptelektroden eine Zündelektrode angeordnet ist, deren Haltedraht durch das Entladungsgefäß hindurch isoliert zu ihrer im Verschluß vorgesehenen Stromdurchführung geführt ist. io. Höchstdruckentladungslampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem Entladungsgefäß mit zwei Halsteilen, an die zwei Verschlußkappen mit je vier Stromdurchführungen angeschmolzen sind, aus einem Leitelektrodenpaar, das in der Achse des Entladungsgefäßes und in der Nähe der Verschlußkappen angeordnet ist, sowie aus drei Hauptelektrodenpaaren besteht, die in zwei parallelen Dreiecken angeordnet sind und den Mittelteil des Entladungsgefäßes in zwei zur Gefäßachse senkrechten Ebenen einnehmen, wobei die Hauptelektroden zwei Sätze von je drei Elektroden bilden und jeder Elektrodensatz mit der benachbarten Leitelektrode ein Vierelektrodensystem bildet, das mit einem Dreiphasenstrom betrieben wird, dessen Nulleiter mit der Leitelektrode und dessen drei Phasen mit den Hauptelektroden verbunden werden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 676 424, 697 zag, 717964.
DEK3614A 1949-07-19 1950-06-07 Mit festen Gluehelektroden ausgeruestete elektrische Metalldampf- und Edelgas-Hoechstdruckentladungslampe und Verfahren zu ihrem Betriebe Expired DE906243C (de)

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DEK3614A Expired DE906243C (de) 1949-07-19 1950-06-07 Mit festen Gluehelektroden ausgeruestete elektrische Metalldampf- und Edelgas-Hoechstdruckentladungslampe und Verfahren zu ihrem Betriebe

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DE (1) DE906243C (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1021496B (de) * 1953-12-19 1957-12-27 Deutsche Elektronik Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Kathode fuer Gasentladungsroehren
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