DE961123C - Electric high pressure discharge lamp - Google Patents
Electric high pressure discharge lampInfo
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- DE961123C DE961123C DEK17277A DEK0017277A DE961123C DE 961123 C DE961123 C DE 961123C DE K17277 A DEK17277 A DE K17277A DE K0017277 A DEK0017277 A DE K0017277A DE 961123 C DE961123 C DE 961123C
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Description
AUSGEGEBEN AM 4. APRIL 1957ISSUED APRIL 4, 1957
K 17277VIIIc K 17277VIIIc 11 21 f21 f
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Metalldampf- und Edelgas-Hochdruckentladungslampen, die mit Betriebsdrücken von mehr als 5 Atm., vorzugsweise im Druckbereich von 5 bis 50 Atm., mit hoher spezifischer Belastung arbeiten. Diese Lampen sind bekanntlich durch einen verhältnismäßig kurzen Lichtbogen gekennzeichnet, der bei den Typen hoher Leuchtdichte eine Länge von nur einigen Millimetern aufweist, während er bei den Ausführungsformen hoher Lichtausbeute je nach der Leistungsaufnahme und dem gewählten Betriebsdruck mehrere Zentimeter lang sein kann. Alle Lampen dieser Art haben einen verhältnismäßig kleinen Kolben aus Quarzglas, da dieses das einzige Material ist, das den erforderlichen hohen Betriebstetmperaturen standhält.The invention relates to electric metal vapor and noble gas high pressure discharge lamps, those with operating pressures of more than 5 atm., preferably in the pressure range of 5 to 50 atm., with work with high specific loads. These lamps are known to be proportionate by a short arc, which in the high luminance types has a length of only a few millimeters, while in the embodiments high light output depending on the Power consumption and the selected operating pressure can be several centimeters long. All Lamps of this type have a relatively small bulb made of quartz glass, as this is the only one Material is that can withstand the required high operating temperatures.
Diese Hochdrucklampen sind üblicherweise mit einem Paar fester Glühelektroden ausgerüstet, jedoch sind auch Hochdrucklampen bekanntgeworden, die eine oder zwei Hilfselektroden ähnlicher Bauart zusätzlich für Zündung, Anlauf und zum Warmhalten der Lampe aufweisen. Ihr Entladungsgefäß ist gewöhnlich mit einer begrenzten, im Betriebszustand der Lampe völlig verdampften Quecksilbermenge und einem Edelgas gefüllt, das zum Zünden der Entladung dient. Zwecks Verbesserung derThese high pressure lamps are usually equipped with a pair of solid glow electrodes, however high pressure lamps have also become known which have one or two auxiliary electrodes of a similar design also have for ignition, start-up and keeping the lamp warm. Your discharge vessel is usually with a limited amount of mercury that is fully vaporized when the lamp is in operation and filled with an inert gas that is used to ignite the discharge. In order to improve the
Farbe werden dem Quecksilber häufig geringe Mengen von Kadmium und Zink beigefügt. Die Erfindung bezieht sich auch auf Lampen ähnlicher Bauart, die mit den Edelgasen Krypton und Xenon unter einem Druck von etwa 20 Atm. gefüllt sind und ebenfalls Lichtquellen hoher Leuchtdichte sind. Bekanntlich sind weder Lebensdauer noch Betriebseigenschaften dieser Lampen befriedigend. Die Lebensdauer ist weitgehend durch Schwärzung der Kolbenwand begrenzt, die hohen Lichtverlust sowie Überhitzung und Qualitätsminderung des Quarzglases zur Folge hat. Die Anlaufzeit schwankt zwischien 5 und 15 Minuten, und die Wiederzündung bei normaler Netzspannung dauert meistens ebenso lange Zeit oder noch langer. Zur Wiederzündung der heißen Lampe wird ein hochfrequenter Spannungsstoß mit einer Spitze von mehreren tausend Volt benötigt, dessen Erzeugung an verwickelte Zusatzgeräte gebunden und häufig unerwünscht ist. Die Schwärzung der Kolbenwand ist natürlich von der Güte der Elektroden abhängig. Aus diesem Grunde werden bei vielen Ausführungsformen von Hochdrucklampen die Elektroden durch elektronenemittierende Stoffe, wie Barium, Strontium, Calcium, Thorium, Zirkonium, Hafnium oder ihre chemischen Verbindungen, aktiviert, durch die die Wirkungsweise der Elektroden verbessert wird. Diese aktivdierenden Stoffe sind sogar unerläßlich für eine sichere Zündung bei normaler Netzspannung. Bei hochbelasteten Lampen, auf die sich die Erfindung bezieht, können diese aktivierenden Stoffe jedoch Schwärzungen hervorrufen, wenn sie nicht in geeigneter Weise verwandt werden, da die Elektroden bei sehr hohen Temperaturen betrieben werden, die rasche Verdampfung dieser Stoffe und schwärzende Niederschläge auf der Wand des verhältnismäßig kleinen Entladungsgefäßes zur Folge haben.Small amounts of cadmium and zinc are often added to the paint. The invention also refers to lamps of a similar design that use the noble gases krypton and xenon under a pressure of about 20 atm. are filled and are also light sources of high luminance. It is known that neither the service life nor the operating properties of these lamps are satisfactory. the Lifespan is largely limited by blackening of the bulb wall, the high loss of light as well Overheating and deterioration of the quality of the quartz glass. The start-up time varies between 5 and 15 minutes, and restarting at normal mains voltage usually takes the same time a long time or even longer. A high-frequency voltage surge is used to reignite the hot lamp with a peak of several thousand volts, its generation at intricate auxiliary equipment bound and often undesirable. The blackening of the bulb wall is natural depends on the quality of the electrodes. For this reason, many embodiments of High-pressure lamps use electron-emitting substances such as barium, strontium, calcium, Thorium, zirconium, hafnium or their chemical compounds, activated by which the mode of action the electrodes is improved. This activating Substances are even essential for reliable ignition at normal mains voltage. With highly stressed However, lamps to which the invention relates can cause these activating substances to blacken cause if not used in an appropriate manner, as the electrodes at very high high temperatures, the rapid evaporation of these substances and blackening precipitates on the wall of the relatively small discharge vessel.
Die erwähnte beträchtliche Anlaufzeit ist hauptsächlich durch den sehr niedrigen Spannungsabfall der anfänglichen Quecksilberniederdruckentladung bedingt, mit der alle Quecksilberhochdrucklampen in Betrieb gesetzt werden. Das Entladungsgefäß wird daher nur langsam aufgeheizt, und ein mehrere Minuten andauernder Betrieb ist erforderlich, bevor sich ein genügender Dampfdruck und ein höherer Spannungsabfall ausbildet. Um die Aufheizung zu beschleunigen, wird das Entladungsgefäß häufig ziemlich klein gewählt, wodurch jedoch seine Schwärzung erhöht und es im vollen Betriebszustand der Lampe unnötig überhitzt wird. Beim Zünden einer kalten Lampe und während ihres Anlaufens sind die Elektroden sehr ungünstigen Bedingungen ausgesetzt, da ihr Aufbau an den Hochdruckzustand und nicht an Kaltzündung und den Betrieb einer Niederdruckentladung angepaßt ist. Diese Bedingungen sind äußerst nachteilig sowohl für die Elektroden als auch für das Entladungsgefäß, das bei jeder Zündung der Lampe durch zerstäubtes Material geschwärzt wird. Infolgedessen hängt ihre an und für sich geringe Lebensdauer auch von der Anzahl der Zündungen ab. Die durch einen Hochspannungsstoß herbeigeführte Zündung unter hohem Druck erfolgt zwar unter anderen Bedingungen, da aber der Lichtbogen zwischen kalten Elektroden ausgebildet werden muß, hat diese Zündart eine schädliche Zerstäubung der Elektroden sowohl bei ( Quecksilberdampflampen als auch bei Krypton- oder t Xenon-Hochdrucklampen und bei Quecksilberlampen mit einer zusätzlichen Edelgasfüllung hohen Druckes zur Folge. Um wenigstens einige dieser Schwierigkeiten 70 ! zu umgehen, werden Hochdrucklampen manchmal > mit zusammengesetzten Elektroden ausgerüstet, die die aus einem nicht aktivierten, zum Betrieb des ' Lichtbogens dienenden Teil und einem aktivierten J Teil bestehen, der für Zündung und Anlauf benutzt 75 { wird, oder sie besitzen besondere aktivierte Hilfselektroden, die zur Zündung, zum Anlauf und zur Erzeugung eines Hilfsentladungsbogens dienen. j Durch diese Mittel werden jedoch die Betriebseigenschaften und die Lebensdauer der Lampen nicht merklich verbessert.The considerable start-up time mentioned is mainly due to the very low voltage drop of the initial low-pressure mercury discharge with which all high-pressure mercury lamps are put into operation. The discharge vessel is therefore only heated up slowly, and operation lasting several minutes is necessary before a sufficient vapor pressure and a higher voltage drop develop. In order to accelerate the heating, the discharge vessel is often chosen to be quite small, which, however, increases its blackening and it is unnecessarily overheated when the lamp is fully operational. When a cold lamp is ignited and during its start-up, the electrodes are exposed to very unfavorable conditions, since their structure is adapted to the high-pressure state and not to cold ignition and the operation of a low-pressure discharge. These conditions are extremely disadvantageous both for the electrodes and for the discharge vessel, which is blackened by atomized material each time the lamp is ignited. As a result, their inherently short service life also depends on the number of ignitions. Although the induced by a high-voltage surge ignition under high pressure takes place under other conditions, but because the arc between the cold electrode must be formed, this hazard type has a deleterious atomization of the electrodes in both (mercury vapor lamps as well as krypton or t xenon high-pressure lamps and Mercury lamps with an additional inert gas filling of high pressure result. In order to avoid at least some of these difficulties, high pressure lamps are sometimes > equipped with composite electrodes, which consist of a non-activated part serving to operate the arc and an activated part, which is used for ignition and start-up, or they have special activated auxiliary electrodes which are used for ignition, start-up and the generation of an auxiliary discharge arc.
Da die erwähnten Mangel der bekannten Hochdrucklampen ein ernsthaftes Hindernis für ihre Verwendung in Scheinwerfern, in der Allgemembeleuchtung und auf anderen Gebieten darstellen, /85 besteht ein Ziel der Erfindung darin, die Schwär- j zung der Kolbemvand zu verringern und dadurch die Lebensdauer zu erhöhen, ferner wird angestrebt, die Betriebseigenschaften zu verbessern und die ) Anlaufzeit herabzusetzen; die Erfindung zielt ferner a'uf eine Lampe ab, die mit normaler Netzspannung1 / unter hohem Druck in Betrieb gesetzt werden kann. , Gemäß der Erfindung ist eine elektrische Hoch- '■, drucklampe mit Betriebsdrücken von mehr als ,' S Atm., deren Entladungsgefäß aus Quarzglas eine ^5 Mehrzahl fester-entladungsbeheizter Hauptelektroden } und mindestens eine von 'diesen -unabhängige Hilfs- / elektrode enthält, die zur Eraeugung eines Hilfs- r entladüngsbogens dient und in der Nähe einer > Hauptelektrode angeordnet ist, dadurch gekenn- 4.00 zeichnet, daß sie mit einem oder mehreren hoch- ! erhitzbaren, metallischen Leitern ausgerüstet ist, die ; an je eine Hauptelektrode und die ihr benachbarte '· Hilfselektrode oder an je zwei Hilfselektroden elektrisch angeschlossen sind, und die derart bemessen sind, daß: sie durch einen mit dem· Betriebsstrom der Lampe vergleichbaren Heizstrom auf Glühtemperatur erhitzt werden und dabei einzeln oder gemeinsam eine Spannung von der gleichen Größenordnung wie die Brennspannung 'der Lampe aufnehmen, wodurch sie das Entladungsgefäß vorheizen und durch anschließende kurzzeitige, durch Schaltmittel des Vorschaltgeräts hervorgerufene Überhitzung durch einen Überstrom Hilf sentladungsbögen zwischen benachbarten Haupt- und Hilfselektroden oder zwischen Paaren von Hilfselektroden, einleiten, durch welche die Zündung der Lampe unter hohem Druck herbeigeführt wird.Since the mentioned deficiencies of the known high-pressure lamps represent a serious obstacle to their use in headlights, in general lighting and in other fields, / 85 it is an aim of the invention to reduce the blackening of the bulb wall and thereby to increase the service life, Furthermore, the aim is to improve the operating characteristics and reduce the) start-up time; the invention also aims at a lamp which can be put into operation with normal mains voltage 1 / under high pressure. , In accordance with the invention is an electrical high '■, pressure lamp with operating pressures of more than,' S Atm., The discharge vessel 5 plurality of solid-discharge heated main electrodes} and at least one of 'these -independent auxiliary / contains quartz glass, a ^ electrode , which serves to Eraeugung an auxiliary r discharge arc and is arranged in the vicinity of a> main electrode, characterized in that it is 4.00 marked with one or more! is equipped with heatable, metallic conductors that; to a respective main electrode and its neighboring '· auxiliary electrode or electrically connected to two auxiliary electrodes, and which are dimensioned such that: they are heated by a comparable with the · operating current of the lamp heater current to the annealing temperature, and individually or together, a voltage of the same order of magnitude as the operating voltage 'of the lamp, whereby they preheat the discharge vessel and through subsequent brief overheating caused by the switching means of the ballast through an overcurrent auxiliary discharge arcs between adjacent main and auxiliary electrodes or between pairs of auxiliary electrodes, through which the Ignition of the lamp is brought about under high pressure.
Es sind zwar bereits zum Einbau in MiscMichtlampen vorgesehene Quecksilberdampf-Hochdruckentladungsröhren mit Betriebsdrücken von 1 bis 1I/2 Atm. bekannt, deren aus Quarzglas bestehendes Entladungsgefäß zwei feste, entladungsbeheizte Hauptelektroden und eine Hilfselektrode in Form einer vorheizbaren Wolframdraht wendel enthält, die in der Nähe der einen Hauptelektrode ange-It is true that mercury vapor high-pressure discharge tubes are already intended for installation in mixed light lamps with operating pressures from 1 to 1/2 atm. known whose made of quartz glass Discharge vessel two fixed, discharge-heated main electrodes and an auxiliary electrode in the form contains a preheatable tungsten wire coil, which is placed near one of the main electrodes.
ordnet und mit dieser und einer dritten Stromdurchführung· verbunden ist. Diese Wolframdrahtwendel ■wird zur Zündung und kurzzeitigen Betätigung einer Niederdruckentladung zwischen ihr und der am anderen Ende des Gefäßes befindlichen Hauptelektrode durch Stromdurchgaaiig auf Elektronenemissionstemperatur erhitzt. Diese Niederdruckentladung tritt anschließend von der Wolframdrahtwendel auf die benachbarte Hauptelektrode ίο über, und erst danach bildet sich eine Hochdruckentladung in der bei Quecksilberdampf-Hochdrucklampen üblichen Weise durch allmähliche Erwärmung des Gefäßes aus. Im Unterschied hierzu wird das Gefäß der Hochdruckiampe gemäß der Erfindung durch die metallischen Leiter erwärmt, die für eine hohe Leistungsaufnahme bemessen sind und eine Metalldampfatmosphäre hoben Druckes erzeugen, bevor eine Entladung gezündet wird. Es ist auch bereits bekannt, bei Quecksilberdampf-Hochdrucklampen besondere Hilfselektroden zur Verbesserung der Betriebseigenschaften zu verwenden. Sie dienen zur Zündung und Betätigung einer Entladung, durch die das Gefäß erwärmt und eine Metalldampfatmosphäre hohen Druckes erzeugt wird. Bei der Hochdrucklampe nach der Erfindung sind im Unterschied hierzu die Hilfselektroden an hocherhitzbare metallische Ledtsr angeschlossen, und sie dienen lediglich dazu, den Ansatz von Hilfsentladungsbögen zu begünstigen und diese an die T3auptelektroden weiterzuleken. Die Ausbildung solcher Hilfsentladunigsbögen an den als Zündwendeln ausgebildeten Leitern wird bei der Hochdruckiampe nach der Erfindung unter hohem Dampfdruck durch einen vom Vorschaltgerät kurzzeitig gelieferten Überstrom durch die Zündwendeln erreicht, nachdem vorangehend mit geringerem Zündwendelstrom das Entladungsgefäß vorgeheizt worden ist.arranges and with this and a third power feedthrough connected is. This tungsten wire coil ■ is used to ignite and briefly operate a low-pressure discharge between you and the At the other end of the vessel, the main electrode is at the electron emission temperature through the passage of current heated. This low pressure discharge then emerges from the tungsten filament onto the adjacent main electrode ίο, and only then does a high-pressure discharge form in the usual way with high pressure mercury vapor lamps by gradually heating them up of the vessel. In contrast to this, the vessel of the high pressure lamp according to FIG Invention heated by the metallic conductors that are sized for high power consumption and generate an elevated pressure metal vapor atmosphere before a discharge is ignited will. It is also already known for high pressure mercury vapor lamps to use special auxiliary electrodes to improve the operating properties. They are used to ignite and activate a discharge through which the vessel is heated and a high pressure metal vapor atmosphere is generated. In the high pressure lamp according to the invention In contrast to this, the auxiliary electrodes are connected to highly heatable metallic Ledtsr, and they only serve to promote the approach of auxiliary discharge arcs and to lick them on to the main electrodes. The training of such auxiliary discharge bows to the formed as ignition coils conductors is in the high pressure lamp according to the invention under high vapor pressure due to an overcurrent briefly supplied by the ballast through the ignition coils reached after the discharge vessel with a lower ignition coil current has been preheated.
Bei gasgefüllten Glühlampen ist bekanntlich die Ausbildung eines Kurzschlußbojgens an der Glühwendel eine unerwünschte Erscheinung, 'die durch eine reine Edelgasfüllung, die Anwesenheit von Quecksilberdampf und elektronenemittierende Verunreinigungen der Wendel sehr begünstigt wird.In the case of gas-filled incandescent lamps, it is known that a short-circuit bucket is formed on the incandescent filament an undesirable phenomenon caused by a pure inert gas filling, the presence of Mercury vapor and electron-emitting impurities in the filament are very much favored.
Bei den Hochdrucklampen nach der Erfindung wird diese Erscheinung dazu ausgenutzt, um einen anfänglichen Entladungsbogen einzuleiten, 'der sich augenblicklich unter hohem Metalldampf- oder Edelgasdruck an einem hitzebeständigen metallischen Leiter ausbildet, wenn dieser durch einen vom Vorschaltgerät kurzzeitig eingespeisten Überstrom auf sehr hohe Temperaturen erhitzt wird. Da die Enden dieses Leiters erfindungsgemäß, an zwei Elektroden angeschlossen sind, geht dieser Entladungsbogen sofort auf diese über, die eine Haupt- und eine Hilfselektrode oder auch zwei Hilfselektroden sind, zwischen denen jeweils die größte Spannungsdifferenz besteht. Anschließend wird dieser Hilfsbogen von den Hilfselektroden auf die Hauptelektroden verlagert und bildet den Hauptentladungsbogen. Diese Verlagerung eines Hochdruckbogens ist eine bekannte Erscheinung bei Quecksilberlampen hoher Leuchtdichte, die mit mehr als zwei Betriebselektroden ausgerüstet sind und mit einer Mehrzahl von Lichtbögen betrieben werden. Wie bereits erläutert, wird 'diese Erscheinung erfindungsgemäß in Verbindung mit der Erzeugung von Kurzschlußbögen an Glühwendeln dazu ausgenutzt, um eine Lampe unter hohem Druck zu zünden, während eine Zündung unter geringem Druck vollkommen vermieden werden kann, da der als Zündwendel dienende metallische Leiter erfindungsigemäß derart bemessen ist, daß er eine beträchtliche elektrische Leistung aufnimmt, durch welche die Lampe rasch aufgeheizt und eiine Quecksilberdampfatmosphäre hohen Druckes vor der Zündung der Entladung erzeugt wird.In the high pressure lamps according to the invention, this phenomenon is used to a initiate an initial discharge arc, which is instantaneously exposed to high levels of metal vapor or Noble gas pressure on a heat-resistant metallic conductor forms when this is through a The overcurrent fed in by the ballast is heated to very high temperatures for a short time. Since the ends of this conductor are connected to two electrodes according to the invention, this one works Discharge arc immediately over them, one main and one auxiliary electrode or two Are auxiliary electrodes, between which there is the greatest voltage difference. Afterward this auxiliary arc is shifted from the auxiliary electrodes to the main electrodes and forms the Main discharge arc. This displacement of a high pressure arc is a well-known phenomenon for high-luminance mercury lamps that are equipped with more than two operating electrodes and operated with a plurality of arcs. As already explained, 'this appearance according to the invention in connection with the generation of short-circuit arcs on incandescent filaments used to ignite a lamp under high pressure, while an ignition under low pressure Pressure can be completely avoided since the metallic conductor serving as an ignition coil according to the invention is dimensioned such that it consumes considerable electrical power by which heats the lamp quickly and creates a mercury vapor atmosphere high pressure is generated before the discharge is ignited.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Hochdruckiampe mach der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Abbildungen zu entnehmen. In diesen zeigtFurther refinements and advantages of the high pressure lamp make the invention are to the following description and the figures remove. In these shows
Abb. ι ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs.-gemäßen Hochdruckiampe mit ihrem Stromkreis, Abb. 2 ein weiteres Ausführungsbeispäel der vorliegenden Erfindung mit einem anderen Elektrodenaufbau, Fig. Ι an embodiment of an inventive High pressure lamp with its circuit, Fig. 2, another exemplary embodiment of the present one Invention with a different electrode structure,
Abb. 3 und 4 Beispiele 'eines Gefäßverschlusses und Elektrodenaufbaues für eine Lampe gemäß Abb. 2.Fig. 3 and 4 examples of a vessel closure and electrode structure for a lamp according to Fig. 2.
Bei den im folgenden an Hand der Zeichnungen 'erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um Lampen, die mit je einem Paar Haupt- und Hilfselektroden ausgerüstet sind und zwei verschiedene Arten der Anordnung von einem bzw. zwei metallischen Leitern aufweisen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Lampen mit dieser Anzahl von Elektroden und metallischen Leitern beschränkt, da sie mit den gleichen Wirkungen und Vorteilen auf andere Hochdrucklampen übertragen werden kann, die mit einer abweichenden Anzahl von Elektroden ausgerüstet sind.The exemplary embodiments explained below with reference to the drawings are about lamps that are equipped with a pair of main and auxiliary electrodes and two different ones Have types of arrangement of one or two metallic conductors. The invention but is not limited to lamps with this number of electrodes and metallic conductors, as they are transferred to other high pressure lamps with the same effects and advantages that are equipped with a different number of electrodes.
Wie in Abb. 1 gezeugt wird, die eine Ausfühirungsform der Hochdruckiampe nach der Erfindung veranschaulicht, besteht eine solche Hochdrucklampe aus einem annähernd kugelförmigen Entladungsgefäß i, das aus Quarzglas hergestellt und mit kurzen Hälsen 2 und 3 sowie Gefäßverschlüssen 4 und 5 aus Quarzglas ausgerüstet ist, die die voneinander unabhängigen Stromdurchführungen 6 und 7 sowie 8 und 9 tragen. Jede Stromdurchführung 'enthält einen Stromleiter, der aus einer Molybdänfolie 10 und einem Elektrodenihalterungsdraht 11 zusammengesetzt ist, wobei dieser teilweise in das Quarzglas der Stromdurchführung eingebettet ist und die Hauptelektroden 12 und 13 bzw. die Hilfselektroden 14 und 15 trägt. Die Hauptelektroden 12 und 13, zwischen denen im normalen Betriebszustand der Lampe ein Lichtbogen hoher Leuchtdichte von einigen Millimetern Länge ■unterhalten wird, bestehen aus Sinterkörpern oder eng gewickelten Drähtwendeln aus reinem Wolfram, wie sie üblicherweise bei Lampen dieser Art Verwendung finden, die mit Drücken oberhalb 20 Atm. betrieben werden. Die Hilfselektroden 14 und 15 sind vorzugsweise im gleichen gegenseitigen Abstand wie die Hauptelektroden angeordnet, undAs shown in Fig. 1, the one embodiment the high pressure lamp according to the invention, there is such a high pressure lamp from an approximately spherical discharge vessel i, which is made of quartz glass and with short necks 2 and 3 and vascular closures 4 and 5 made of quartz glass, which are separated from each other independent power feedthroughs 6 and 7 as well as 8 and 9 carry. Any power feedthrough 'Contains a current conductor, which consists of a molybdenum foil 10 and an electrode holding wire 11 is composed, this being partially embedded in the quartz glass of the current feedthrough and the main electrodes 12 and 13 and the auxiliary electrodes 14 and 15 carries. The main electrodes 12 and 13, between which, in the normal operating state of the lamp, an arc is higher Luminance of a few millimeters in length ■ is maintained, consist of sintered bodies or closely coiled wires made of pure tungsten, as they are usually used in lamps of this type with pressures above 20 atm. operate. The auxiliary electrodes 14 and 15 are preferably arranged at the same mutual distance as the main electrodes, and
■jtde von ihnen befindet sich mit wesentlich geringerem Abstand neben einer der Hauptelektroden, wift durch Abb. ι veranschaulicht wird. Die Hilfselektroden sind vorzugsweise als vorhieizbare Elektrod&n ausgebildet und bestehen aus Wolframdrahtdoppelwendeln. Es sind aber auch' aus steiguMgslos gewickelten Doppelwendeln gebildete Hilfselektroden denkbar, die auf den Elektrodenhalt er umgs draht 11 aufgesteckt sind. Erfindungsgemäß ist zwischen den Hilfselektroden ein metallischer Leiter angeordnet, der aus einer Wolframdrahtwendel 16 besteht, deren Enden an die Hilfselektrodenwendeln oder an die Halterungsdrä'hte angeschlossen sind. Diese Heiz- und Zündwiendel i6 ist aus einem Wolframdraht solchen Durchmessers und solcher Länge hergestellt, daß sie durch einen elektrischen Strom, der dem normalen Betriebsstrom des Hauptlichtbogens gleichkommt, auf Glühtemperaturen erhitzt wird und daß sie dabei eine Spannung von der gleichen Größenordnung wie die Brennspannung des Hauptlichtbogens aufnimmt. Infolgedessen ist die von der Wendel 16 aufgenommene elektrische Leistung von derselben Größenordnung wie die vom Hauptlichtbogen im vollen Betriebszustand aufgenommene, sie ist daher ein wirksamer Heizkörper, durch den das Entladungsgefäß aufgeheizt werden kann, bevor eine Entladung eingeleitet wird. Das Entladungsgefäß ist sorgfältig entlüftet und in der üblichen Weise mit einem Edelgas und einer begrenzten Quecksilbermenge gefüllt, die im Betriebszustand der Lampe völlig verdampft. Hochdrucklampen dieser Art besitzen häufig ein äußeres Hüllgefäß, jedoch werden dieses sowie die Sockelung betreffende Einzelheiten in den Abbildungen nicht gezeigt) da sie für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich sind.■ jtde of them is with a significantly lower rate Distance next to one of the main electrodes, wift is illustrated by Fig. Ι. The auxiliary electrodes are preferably used as a preheatable electrode formed and consist of tungsten wire double coils. But there are also no inclines Auxiliary electrodes formed by wound double coils are conceivable, which on the electrode holder he umgs wire 11 are attached. According to the invention a metallic conductor made of a tungsten wire coil is arranged between the auxiliary electrodes 16, the ends of which are attached to the auxiliary electrode coils or connected to the support wires. This heating and ignition coil i6 is made of a tungsten wire of such a diameter and length that it can be passed through a electric current, which is equivalent to the normal operating current of the main arc, at annealing temperatures is heated and that it absorbs a voltage of the same order of magnitude as the operating voltage of the main arc. As a result, that is taken up by the helix 16 electrical power of the same order of magnitude as that of the main arc in full Operating state recorded, it is therefore an effective heating element through which the discharge vessel can be heated before a discharge is initiated. The discharge vessel is careful vented and in the usual way with a noble gas and a limited amount of mercury filled, which evaporates completely when the lamp is in operation. Own high pressure lamps of this type often an outer envelope vessel, but this as well as the details relating to the base are shown in not shown in the figures) since they are not essential for an understanding of the invention.
Die Lampe wird mit dem in Abb. 1 veranschaulichten Stromkreis betrieben, der die Drosseln 17 und 18 sowie einen Schalter 19 enthält, über die die Hauptelektroden 12 und 13 an eine Wechselstromqu&lle 20 angeschlossen werden, die eine Spannung· von 225 Volt liefert. In ähnlicher Weise sind die Hilfselektroden 14 und 15 über Schalter 21 und 22 sowie Widerstände 23 und 24 an das Netz angeschlossen, wobei der hierdurch gebildete Hilfsstromkreis zweckmäßig nur Teile der Drosseln 17 und 18 enthält, wie durch Abb. 1 veranschaulicht wird.The lamp is made with that illustrated in Fig. 1 Operated circuit that contains the chokes 17 and 18 and a switch 19 through which the main electrodes 12 and 13 to an alternating current source 20, which supplies a voltage of 225 volts. Similarly, are the auxiliary electrodes 14 and 15 via switch 21 and 22 as well as resistors 23 and 24 are connected to the network, the one thereby formed Auxiliary circuit expediently contains only parts of the chokes 17 and 18, as illustrated by Fig. 1 will.
Durch Schließen des Schalters 19 werden die So Hauptelektroden 12 und 13 an das Netz gelegt, jedoch entsteht dabei keine Entladung, da hierzu eine viel höhere Spanning nötig wäre. Durch Schließen der Schalter 21 und 22 wird durch die Wendel 16 ein elektrischer Strom geschickt, dessen Stärke durch ihren Widerstand und die im Hilfsstromkreis enthaltenen Teildrosseln und Widerstände bestimmt ist. Erfindungsgemäß sind die elektrischen Daten, dieser strombegrenzten Elemente und der Wendel 16 derart abgestimmt, daß die sich einstellende Stromstärke dieses Heizstromes ungefähr gleich ist dem Betriebsstrom des Lichtbogens, der später zwischen den Hauptelektroden erzeugt wird, außerdem sind Durchmesser und Länge des die Wendel 16 bildenden Wolframdrahtes und ihre Wickeldaten derart bemessen, daß der Spannungsabfall der Wendel von derselben Größenordnung ist wie die Brenn spannung des Lichtbogens und daß die Wendel auf Glühtemperaturen aufgeheizt wird. Infolgedessen wird das Entladungsgefäß rasch aufgeheizt und innerhalb kurzer Zeit eine Quecksilberdampfatmosphäre gebildet, die einen hohen, dem Betriebsdampfdruck der Lampe sogar vergleichbaren Druck annimmt.By closing the switch 19, the main electrodes 12 and 13 are connected to the network, however there is no discharge as this would require a much higher voltage. By closing the switches 21 and 22 an electric current is sent through the coil 16, the strength of which determined by their resistance and the partial chokes and resistances contained in the auxiliary circuit is. According to the electrical data, these current-limited elements and the Helix 16 matched in such a way that the resulting Amperage of this heating current is approximately equal to the operating current of the arc, the later generated between the main electrodes, also the diameter and length of the Tungsten wire forming coil 16 and its winding data are dimensioned in such a way that the voltage drop the filament is of the same order of magnitude as the focal voltage of the arc and that the filament is heated to annealing temperatures. As a result, the discharge vessel quickly heated up and a mercury vapor atmosphere formed within a short time, which is one assumes a high pressure that is even comparable to the operating vapor pressure of the lamp.
Während dieses Aufheizstadiums der Lampe sind Bogenentladunigen zwischen den Hilfselektroden 14 und 15 oder an der heißen Glühwendel 16 nicht erwünscht, da solche Entladungen unter verhältnismäßig geringem Dampfdruck eine Schwärzung des Entladungsgefäßes hervorrufen und die Leistungsaufnahme der zum Vorheizen der Lampe benötigten Glühwendel herabsetzen würde. Tatsächlich ist es sehr wesentlich, daß solche Entladungen oder irgendwelche andere Hilfsentladungsbögen nur während sehr kurzer Zeiträume von der Größenordnung einer Sekunde oder sogar weniger erzeugt werden. Aus diesem Grunde ist der Hilfsstromkreis mit Hilfs- oder Zündwiderständen 23 und 24 versehen, durch die der Heizstrom der Wendel 16 in einem solchen Masse begrenzt wird, daß sie auf verhältnismäßig· niedrigere Glüht emp era tuiren von weniger als 20000K während des Aufheizstadiuims der Lampe erhitzt wird, so daß die Gefahr einer vorzeitigen Bogenbildung unter geringem Dampfdruck beseitigt wird. Erst wenn ein genügend hoher Dampfdruck von beispielsweise 1 Atm. gebildet worden ist, was weniger als 1 Minute dauert, werden diese Zündwiderstände durch Schließen der Überbrückungsschalter 25 und 26 kurzgeschlossen, was zur Folge hat, daß der durch die Wendel fließende Strom beträchtlich erhöht wird und daß diese durch einen solchen hohen Zündstrom fast augenblicklich auf eine sehr hohe Temperatur von 30000 K oder sogar mehr erhitzt wird. Hierdurch wird an der Glühwendel ein Lichtbogen gebildet, der sich auf die Hilfselektroden verlagert und eine hohe, lediglich durch die verhältnismäßig kleinen Teildrosseln des Hilfsstromkreises begrenzte Stromstänke hat. Dieser Hilfs entladungiS-bagen wird nur während einer äußerst kurzen Zeitspanne aufrechterhalten, da in unmittelbarem An-Schluß an seine Ausbildung die Schalter 21 und 22 geöffnet werden, wodurch neue Bögen zwischen den Hauptelektroden und den benachbarten Hilfselektroden und schließlich zwischen den Hauptelektroden selbst gebildet werden. Auf diese Weise wird der Hauptlichtbogen augenblicklich und unter h'ohem Dampfdruck erzeugt, und die Lampe erreicht ihre endgültige Betriebsdaten innerhalb einer weiteren, sehr kurzen Zeitspanne.During this heating stage of the lamp, arc discharges between the auxiliary electrodes 14 and 15 or on the hot filament 16 are not desired, since such discharges under relatively low vapor pressure would cause the discharge vessel to blacken and reduce the power consumption of the filament required to preheat the lamp. Indeed, it is very important that such discharges, or any other auxiliary discharge arcs, be generated for only very short periods of time, on the order of a second or even less. For this reason, the auxiliary circuit with auxiliary or Zündwiderständen is provided 23 and 24 through which the heating current of the filament is limited in such a mass 16 that they emp on relatively · lower annealing era tuiren of less than 2000 0 K during Aufheizstadiuims the Lamp is heated so that the risk of premature arcing under low vapor pressure is eliminated. Only when a sufficiently high vapor pressure of, for example, 1 atm. Has been formed, which takes less than 1 minute, these ignition resistors are short-circuited by closing the bypass switches 25 and 26, with the result that the current flowing through the filament is considerably increased and that this is almost instantaneously due to such a high ignition current very high temperature of 3000 0 K or even more is heated. As a result, an arc is formed on the incandescent filament, which is shifted to the auxiliary electrodes and has a high current level, limited only by the relatively small partial chokes of the auxiliary circuit. This auxiliary discharge is only maintained for an extremely short period of time, since switches 21 and 22 are opened immediately after its formation, whereby new arcs are formed between the main electrodes and the adjacent auxiliary electrodes and finally between the main electrodes themselves. In this way, the main arc is generated instantaneously and under high vapor pressure, and the lamp reaches its final operating data within a further, very short period of time.
Die Wiederzündung einer noch betriebswarmen 120· Quecksilberlampe wird in gleicher Weise durch vorübergehendes Schließen des Hilfsstromkreises und Betätigung der Schalter 21, 22 itnd 25, 26 •herbeigeführt, jedoch kann in diesem Falle die Aufheizzeit sehr abgekürzt und die Heiz- und Zündwendel 16 sogar umgehend mit dem hohen Zünd-The re-ignition of a still warm 120 · mercury lamp is carried out in the same way temporary closing of the auxiliary circuit and actuation of switches 21, 22 and 25, 26 • brought about, but in this case the heating-up time can be shortened and the heating and ignition coils 16 even immediately with the high ignition
strom betrieben werden, wodurch der Hauptlichtbogen fast augenblicklich wiedergezündet wird. Es ist auch in einfacher Weise möglich, eine Quecksilber'hochdrucklainpe über längere Zeit vorgewärmt und betriebsbereit für sofortige Zündung des Hauptlichitbogens zu halten, da es nur nötig ist, die Glühwendel 16 mit dem Heizstrom oder einem verringerten Heizstrom zu betreiben, durch den ein genügend hoher Dampfdruck; aufrechterhalten wird, ίο oihne daß die Gefahr einer Schwärzung des Entladungsigefäßes besteht, da 'die Glühwendel in diesem Stadium nur verhältnismäßig geringe Temperatur aufweist. Zweckmäßig wird daher im Hilfsstromkreis ein zusätzlicher Widerstand vorgesehen, durch den in solchen Fällen der Heizstrom auf das gewünschte Maß herabgesetzt wird.electricity, which re-ignites the main arc almost instantly. It is also possible in a simple way, a high-pressure mercury preheated for a long time and ready for immediate ignition of the main light to keep, since it is only necessary to reduce the incandescent filament 16 with the heating current or a To operate heating current through which a sufficiently high vapor pressure; is maintained ίο without the risk of blackening the discharge tube exists because the filament is in this stage has only a relatively low temperature. It is therefore useful in the auxiliary circuit an additional resistor is provided through which the heating current increases in such cases the desired level is reduced.
Eine Heiz- und Zündwendei ähnlicher Beschaffenheit, die die gleichen soeben beschriebenen Wirkungen hervorruft, kann auch zwischen einer Hauptelektrode und einer Hilfselektrode angeordnet sein, wie durch Abb. 2 veranschauilicht wird, die sich auf die gleiche, bereits beschriebene Lampenart bezieht, jedoch ist in diesem Falle 'eine Glühwendel 27 zwischen Hauptelektrode 12 und dar benachbarten Hilfselektrode 14 und eine zweite Glühwendel 28 zwischen Hauptelektrode 13 und der benachbarten Hilfselelctrode 15 angeordnet. Beide Wendeln haben vorzugsweise gleiche Wickeldaten und sind nach denselben Gesichtspunkten bemessen, die bereits im Zusammenhang mit dem Beispiel nach Abb. 1 erläutert wurden. In Abb. 2 ist ferner eine für diese Elektrodenanordnung geeignete Schaltung des Vorschaltgeräts angegeben. Gemäß diesem Schaltungsschema ist die Hilfselektrode 14 über einen Widerstand 29 und einen Schalter 30 mit der Hauptelektrode 13 und die Hilfselektrode 15 über einen Widerstand 31 und einen Schalter 32 mit der Hauptelektrode 12 verbunden. Um die Lampe in Betrieb zu setzen, werden die Schalter 30 und 32 geschlossen, und infolgedessen fließen Heizströme durch die Wendeln, die. auf Glühtemperaturen erhitzt werden, welche nicht über ungefähr 20000 K hinausgehen. Während dieses Aufheizstadiums sind die Heizströme der Wendeln durch die Widerstände 29 und 31 begrenzt, jedoch ist die von jeder Wendel aufgenommene elektrische Leistung ausreieheijfk um die Lampe aufzuheizen und innerhalb kurzer Zeit einen hohen Dampfdruck zu bilden. Sobald dieses geschehen ist, werden die Widerstände 29 und 31 durch die Schalter 33 und 34 kurzgeschlossen, wodurch die Heizströme erhöht und die Wendeln kurzzeitig auf Temperaturen oberhalb 30000K erhitzt werden. Hierdurch entstehen Kurzschlußbögen an den Wendeln, aus denen Hilfsentladungsbögen zwischen den Elektroden 12, 14 und 13, 15 hervorgehen, und aus diesen Entladungen wird der Hauptlichtbogen zwischen den Hauptelektroiden 12 und 13 sofort "gebildet, sobald die Schalter 30 und 32 geöffnet werden. Im vorfio liegenden Falle nimmt jede Glühwendel während des kurzen Zündstadiums, ■ wenn also die Widerstände 29 und 31 kurzgeschlossen sind, ungefähr die gleiche elektrische Leistung auf ■ wie der Hauptlichtbogen, während im Aufheizstadium beide Wendeln zusammen eine elektrische Leistung von dieser Größenordnung verbrauchen.A heating and ignition coil of a similar nature, which produces the same effects just described, can also be arranged between a main electrode and an auxiliary electrode, as illustrated by Fig. 2, which relates to the same type of lamp already described, but in this one Fall 'a filament 27 between the main electrode 12 and the adjacent auxiliary electrode 14 and a second filament 28 between the main electrode 13 and the adjacent auxiliary electrode 15 is arranged. Both coils preferably have the same winding data and are dimensioned according to the same criteria that have already been explained in connection with the example according to FIG. 1. In Fig. 2 a circuit of the ballast suitable for this electrode arrangement is also given. According to this circuit diagram, the auxiliary electrode 14 is connected to the main electrode 13 via a resistor 29 and a switch 30, and the auxiliary electrode 15 is connected to the main electrode 12 via a resistor 31 and a switch 32. In order to put the lamp into operation, the switches 30 and 32 are closed, and as a result heating currents flow through the filaments, the. are heated to annealing temperatures which do not exceed about 2000 0 K. During this heating stage, the heating currents of the filaments are limited by the resistors 29 and 31, but the electrical power consumed by each filament is sufficient to heat the lamp and to form a high vapor pressure within a short time. Once this is done, the resistors 29 and 31 through the switches 33 and 34 short-circuited, thereby increasing the heating currents, and the coils are briefly heated to temperatures above 3000 K 0. This creates short-circuit arcs on the filaments, from which auxiliary discharge arcs arise between the electrodes 12, 14 and 13, 15, and from these discharges the main arc between the main electrodes 12 and 13 is formed immediately as soon as the switches 30 and 32 are opened lying case takes each filament during the short ignition stage, ■ when the resistors 29 and 31 are short-circuited, approximately the same electrical power ■ as the main arc, while in the heating stage both filaments together consume electrical power of this order of magnitude.
Eine besonders geeignete Ausführungsform und Anordnung der Heiz- und Zündwendel und der Hilfselektrode für eine gemäß Abb. 2 ausgestattete Lampe ist in den Abb. 3 und 4 'dargestellt, die zwei verschiedene Seitenansichten eines der Gefäßverschlüsse mit seinem Elektrodenaufbau veranschaulichen. Der Gefäßverschluß besteht aus einer Quarzglasscheibe 3 S, die mit den Stromdurchführungen 36 und 27 ausgerüstet ist. Von diesen besitzt jede einen Stromleiter, der aus einer äußeren Stromzuführung 38, einem vakuumdicht eingeschmolzenen Di'chtungsleiter 39 und einer inneren Stromzuführung 40 bzw. 41 zusammengesetzt ist. Die innere Stromzuführung 40 besteht aus einem dicken Wolfraandraht oder Stab, der teilweise in das Quarzglas der Stromdurchführung 36 eingebettet und dadurch fest mit dem Gefäßverschluß verbunden ist und die Hauptelektrode· 42 trägt. Auf ähnliche Weise ist die innere Stromzuführung 41 mit der Stromdurchführung 37 verbunden, sie besteht aber aus einem Molybdändraht geringeren Durchmessers, der die verhältnismäßig leichte Hilfselektrode 43 stützt. Diese ist als vorheizbare Glühelektrode ausgebildet und besteht aus einer selbsttragenden Doppelwendel, die von drei sekundären Windungen, wie durch Abb. 3 veranschaulicht, gebildet wird. Ein Ende 44 dieser Doppelwendel ist auf das freie Ende der Stromzuführung 41 aufgesteckt und mit dieser verschweißt. Als Heiz- und Zündwendel 45 wird der Leuchtkörper einer Projektionsglühlampe verwendet, der aus vier parallelen, in einer Ebene angeordneten Wendelteilen, wie durch Abb. 4 veranschaulicht, besteht und im Raum zwischen den inneren Stromzuführungen 40 und 41 senkrecht zu der von diesen gebildeten Ebene untergebracht ist. Ein Ende 46 der Leuchtkörperwendel 45 ist durch den Stützdraht 47 an die Stromzuführung 40 angeschlossen, während das andere Ende 48 mit dem freien Ende der Hilfselektrode 43 direkt verbunden ist. Vorzugsweise wird die Doppelwendel dieser Elektrode aus derselben Primärwendel gewickelt, aus der 'die Leuchtkörperwendel 45 besteht, so daß beide aus einem Stück Wolframdraht hergestellt sind. Auf diese Weise werden die beiden Wendeln während des Aufheizstadiums der Lampe auf ungefähr die gleiche, verhältnismäßig niedrige Temperatur erwärmt, und wenn der erhöhte Zündstrom durch die Wendel 45 hindurchgeschickt wird, nimmt die Hilfselektrode gleichzeitig dieselbe hohe Temperatur an, die für die Bildung eines Hilfsentladungsbogens mit der Hauptelektrode erforderlich ist.A particularly suitable embodiment and arrangement of the heating and ignition coil and the auxiliary electrode for a lamp equipped according to Fig. 2 is shown in Figs. 3 and 4 ', which illustrate two different side views of one of the vessel closures with its electrode structure. The vessel closure consists of a quartz glass pane 3 S, which is equipped with current feedthroughs 36 and 27 . Each of these has a current conductor, which is composed of an outer power supply 38, a vacuum-tight melted-in cable 39 and an inner power supply 40 and 41, respectively. The inner power supply 40 consists of a thick wolf wire or rod which is partially embedded in the quartz glass of the power feed-through 36 and is thereby firmly connected to the vessel occlusion and carries the main electrode 42. In a similar way, the inner power supply lead 41 is connected to the power feedthrough 37, but it consists of a molybdenum wire of smaller diameter, which supports the relatively light auxiliary electrode 43. This is designed as a preheatable glow electrode and consists of a self-supporting double coil, which is formed by three secondary turns, as illustrated in Fig. 3. One end 44 of this double helix is pushed onto the free end of the power supply line 41 and welded to it. The filament of an incandescent projection lamp is used as the heating and ignition filament 45, which consists of four parallel filament parts arranged in one plane, as illustrated in FIG is. One end 46 of the filament coil 45 is connected to the power supply 40 by the support wire 47, while the other end 48 is connected directly to the free end of the auxiliary electrode 43. The double helix of this electrode is preferably wound from the same primary helix from which the filament helix 45 consists, so that both are made from one piece of tungsten wire. In this way, the two filaments are heated to approximately the same, relatively low temperature during the heating stage of the lamp, and when the increased ignition current is sent through the filament 45, the auxiliary electrode simultaneously assumes the same high temperature that is necessary for the formation of an auxiliary discharge arc the main electrode is required.
Da erfindungsgemäß eine Hilfselektrode stets •mit einem Ende einer Heiz- und Zündwendel verbunden ist, die der Hilfselektrode durch Wärmeleitung eine gewisse Menge Wärmeenergie mitteilt, kann diese Elektrode auch als mittelbar vorgeheizte Glühielektro'de ausgebildet sein und aus einer dicht gewickelten Wendel oder Doppelwendel bestehen, die mit einem Ende der Heiz- und ZündwendelSince, according to the invention, an auxiliary electrode is always • connected to one end of a heating and ignition coil which communicates a certain amount of thermal energy to the auxiliary electrode through thermal conduction, this electrode can also be designed as an indirectly preheated glow electrode and made of one tight wound coil or double coil exist with one end of the heating and ignition coil
verbunden oder über dieses geschoben ist. In diesem Falle werden die Hilf selektroden vorteilhaft mit einer geringen Menge aktivierender Stoffe, wie Barium, Strontium, Calcium, Thorium, Zirkonium, Hafnium 5 O'der ihrer chemischen Verbindungen versehen, durch welche die Ausbildung der Hilfsentladungsbögen während des kurzen Zündstadiums der Lampe wesentlich gefördert wird, während die Gefahr einer schädlichen Verdampfung dieser Stoffe nicht besteht, da die Temperatur, welche die Hilfselektroden im Aufheizstadium annehmen, verhältnismäßig niedrig ist. Da ferner die Zeitspanne der Zündung nur von der Größenordnung einer Sekunde ist, kann keine merkliche Verdampfung oder Zeirstäubung eintreten, die zu einer Schwärzung der Entladungsgefäßwand führen würde, und überdies werden nur sehr geringe Mengen aktivierender Stoffe benötigt, da die Hilfselektroden im Verlaufe der gesamten Lebensdauer der Lampe nur .20 während einer unerheblichen Zeitdauer in Bietrieb gesetzt werden. Um das Verhalten der Hauptelektroden beim Betrieb des Hauptlichtbogens zu verbessern, können diese Elektroden mit Thorium oder Tihoriumoxyd aktiviert sein, die mitunter in hoch-■25 belasteten Lampen Verwendung finden.connected or pushed over this. In this Case, the auxiliary electrodes are advantageous with a small amount of activating substances, such as barium, Strontium, calcium, thorium, zirconium, hafnium 5 or their chemical compounds, through which the formation of the auxiliary discharge arcs during the short ignition stage of the lamp is significantly promoted, while there is no risk of harmful evaporation of these substances, because the temperature assumed by the auxiliary electrodes in the heating-up stage is relative is low. Furthermore, since the ignition time is only on the order of a second is, no noticeable evaporation or dusting can occur, which can blacken the Discharge vessel wall would lead, and moreover only very small amounts are activating Substances are required as the auxiliary electrodes in the course of the entire life of the lamp only .20 in operation for an insignificant period of time be set. To improve the behavior of the main electrodes when operating the main arc, these electrodes can be activated with thorium or tihorium oxide, which are sometimes used in high- ■ 25 loaded lamps are used.
Die Verwendung besonderer Hilfselektroden, die durch einen besonderen konstruktiven Aufbau, geeignete Anordnung und Stellung gegenüber den Hauptelektroden und durch einen bestimmten Akti- :3ο vierungsgrad gekennzeichnet sind, ist für einen sicheren Betrieb der Lampe sehr wesentlich1. Andernfalls würden sich die von den Heiz- und Zündwendeln ausgelösten Entladungsbögen auf unkontrollierte Weise ausbilden können und anstatt Hilfsentladungsbögen zwischen dazu vorbestimmten Stellen zu erzeugen, das Entladungsgefäß schwärzen und die Wendeln zerstören.The use of special auxiliary electrodes, which are characterized by a special structural design, suitable arrangement and position in relation to the main electrodes and by a certain degree of activation, is very important for safe operation of the lamp 1 . Otherwise, the discharge arcs triggered by the heating and ignition coils would be able to form in an uncontrolled manner and instead of generating auxiliary discharge arcs between predetermined locations, the discharge vessel would be blackened and the coils would be destroyed.
Im Vergleich mit den üblichen Hochdrucklampen hat eine Lampe, die die oben beschriebene Elektrodenanovdnung nach der Erfindung aufweist., wesentlich verbesserte Betriebseigenschaften, die sich die Erfindung zum Ziel gesetzt hat. Infolge der vom den Heiz- und Zündwendeln hiervorgerufenen Wirkungen wird eine selbsttätige Vorwärmung und kurzzeitige Betriebsbereitschaft der Lampe auf einfache Weise !ermöglicht und die Anlaufzeit weitgehend herabgesetzt; überdies, da der Entladungsbögen mit normaler Netzspannung unter hohem Druck gezündet wird, ist auch eine sofortige Wiederzündung ohne den Gebrauch hoher Spannungen möglich. Beim Zünden sonst häufig auftretende Stromstöße und erhöhte Anlaufströme werden völlig beseitigt, was für die Elektroden und die Stromdurchführungen der Lampe außerordentlieh vorteilhaft ist. Durch die gleichen Mittel wird die Lebensdauer erhöht, worauf die Erfindung ebenfalls abzielt, da keine Entladung bei Niederdruck oder zwischen kalten Elektroden gezündet oder betrieben wird, während andererseits Entladungsbögen nur unter hohem Druck und zwischen auf Glühtemperatur befindlichen Teilen des Elektrodensystems gebildet werden; die Schwärzung der Entladungsgefäßwand ist daher mindestens stark herabgesetzt. Eine Lampe nach der Erfindung kann daher während ihrer Lebenszeit häufiger gezündet werden, ohne daß übermäßige Schwärzung eintritt. In dieser Beziehung ist es auch von großer Bedeutung, daß das Entladungsgefäß verhältnismäßig groß gewählt werden kann, was günstig für die Lebensdauer ist und durch den Gebrauch der Heizwendeln möglich wird, die erfindungsgemäß eine ausreichende Wärmemenge 'erzeugen, um die Lampe aufzuheizen und eine Atmosphäre hohen Druckes zu bilden. Die Oberflächenbelastung des Entladungsigefäßes, d. h. das Verhältnis zwischen der Lampenleistung und der Oberfläche des. Entladungsgefäßes, kann daher kleiner als 15 Watt/cm2 gewählt werden, während die Oberflächenbelastung der gebräuchlichen Lampen meistens auf über 2 S Watt/cm2 eingestellt wird, um erträgliche Anlaufzeiten zu erzielen. Auf diese Weise wird bei den erfindungsgemäßen Lampen eine Überhitzung des Entladungsigefäßes vermieden.In comparison with the usual high-pressure lamps, a lamp which has the above-described electrode design according to the invention has significantly improved operating properties, which is the aim of the invention. As a result of the effects caused by the heating and ignition coils, automatic preheating and short-term readiness for operation of the lamp is made possible in a simple manner and the start-up time is largely reduced; Moreover, since the discharge arc is ignited with normal mains voltage under high pressure, an immediate reignition is also possible without the use of high voltages. Current surges and increased starting currents that otherwise frequently occur during ignition are completely eliminated, which is extremely advantageous for the electrodes and the current feedthroughs of the lamp. By the same means, the service life is increased, which is also the aim of the invention, since no discharge is ignited or operated at low pressure or between cold electrodes, while on the other hand discharge arcs are only formed under high pressure and between parts of the electrode system which are at the annealing temperature; the blackening of the discharge vessel wall is therefore at least greatly reduced. A lamp according to the invention can therefore be ignited more frequently during its lifetime without excessive blackening occurring. In this connection it is also of great importance that the discharge vessel can be selected to be relatively large, which is favorable for the service life and is made possible by using the heating coils, which according to the invention generate a sufficient amount of heat to heat the lamp and have a high atmosphere To make pressure. The surface load of the discharge vessel, ie the ratio between the lamp power and the surface of the discharge vessel, can therefore be chosen to be less than 15 watts / cm 2 , while the surface load of the conventional lamps is usually set to over 2 1/2 watts / cm 2 in order to be tolerable To achieve lead times. In this way, overheating of the discharge vessel is avoided in the lamps according to the invention.
Bei Edelgashochdrucldampen ist ein Aufheizstadium natürlich nicht nötig, auch besteht kein eigentliches Anlaufzeitproblem. Der Elektrodenau'fbau nach der Erfindung bietet aber dien Vorteil, daß die Zündung des Lichtbogens weitgehend erleichtert wird und daß dank dem besonderen, mit dem Gebrauch einer hocherhitzten Zündwendel und einer Hilfselektrode verbundenen Zündmechanismus die Zerstätibung der Hauptelektroden verringert und die Lebensdauer der Lampe verbessert wird. Bei Quecksilberlampen, die mit einem Edelgas hohen Druckes gefüllt sind, wirkt sich die Erzeugung einer Quecksilberatmosphäre hohen Druckes, die vor der Zündung des Lichtbogens gebildet wird, sehr günstig aus.In the case of high-pressure noble gas lamps, a heating-up stage is of course not necessary, nor is there any actual lead time problem. The electrode construction according to the invention offers the advantage that the ignition of the arc is largely facilitated and that thanks to the special, with the use of a highly heated ignition coil and an auxiliary electrode connected ignition mechanism the destruction of the main electrodes is reduced and the life of the lamp is improved. at Mercury lamps, which are filled with a noble gas of high pressure, affects the generation of a High pressure mercury atmosphere, which is formed before the arc is ignited, is very favorable the end.
Hinsichtlich der in den Abbildungen angegebenen Schaltungsschemen sei darauf hingewiesen, daß die Schalter 21 und 22 in Abb. 1 und 30 und 32 in Abb. 2 vorzugsweise als magnetische Überstromschalter ausgebildet sind, die unterbrochen werden, wenn die Widerstände 23, 24 bzw. 29, 31 kurzgeschlossen und die in den Hilfsstromkreisen flie- ßenden Ströme kurzzeitig auf hohe Werte gebracht werden, während das erneute Schließen dieser Schalter entweder von Hand gemeinsam mit der Betätigung des Hauptschalters '19 vorgenommen wird oder auch selbsttätig erfolgt und durch ein geeignetes spannungsempfindliches Schaltelement besorgt wird, das durch die an der Lampe liegende Spannung gesteuert wird. Die Widerstände 23 und 24 sowie 29 und 31 bestehen vorzugsweise aus Heißleitern, deren Kaltwiderstand dem Widerstandswert der im Hilfsstromkreis benötigten Hilfswiderstände entspricht und deren Anlaufcharakteristik in ihrem zeitlichen Verlauf auf die von der Lampe benötigte Aufheizzeit abgestimmt ist.With regard to the circuit diagrams shown in the figures, it should be noted that the Switches 21 and 22 in Fig. 1 and 30 and 32 in Fig. 2, preferably as magnetic overcurrent switches are formed, which are interrupted when the resistors 23, 24 or 29, 31 short-circuited and the flow in the auxiliary circuits ßenden currents are briefly brought to high values, while these are closed again Switches either made by hand together with the operation of the main switch '19 is or takes place automatically and by a suitable voltage-sensitive switching element is concerned that is controlled by the voltage applied to the lamp. The resistors 23 and 24 and 29 and 31 preferably consist of thermistors, the cold resistance of which corresponds to the resistance value corresponds to the auxiliary resistors required in the auxiliary circuit and their starting characteristics its timing is matched to the heating time required by the lamp.
Claims (1)
USA.-Patentschrift Nr. 2315286.Considered publications:
U.S. Patent No. 2315286.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US961123XA | 1953-01-02 | 1953-01-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE961123C true DE961123C (en) | 1957-04-04 |
Family
ID=22255417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEK17277A Expired DE961123C (en) | 1953-01-02 | 1953-03-05 | Electric high pressure discharge lamp |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE961123C (en) |
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| DE1124603B (en) * | 1959-05-15 | 1962-03-01 | Patra Patent Treuhand | High-pressure discharge lamp with a filling pressure equal to or less than 2 at |
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| US2315286A (en) * | 1941-01-11 | 1943-03-30 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Gaseous discharge lamp |
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1953
- 1953-03-05 DE DEK17277A patent/DE961123C/en not_active Expired
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