DE965429C

DE965429C - High-pressure metal vapor discharge vessel, in particular a light tube, with a light-permeable envelope vessel and an ignition gas

Info

Publication number: DE965429C
Application number: DEH11362A
Authority: DE
Inventors: Franklin Clark; William T Anderson Jun
Original assignee: Hanovia Chemical and Manufacturing Co
Current assignee: Hanovia Chemical and Manufacturing Co
Priority date: 1952-01-31
Filing date: 1952-02-08
Publication date: 1957-06-06

Description

AUSGEGEBEN AM 6. JUNI 1957ISSUED JUNE 6, 1957

H 11362 VIIIel21 fH 11362 VIIIel21 f

Die Erfindung bezieht sich auf Metalldampfhochdruckentladungsröhren mit lichtdurchlässiger Hülle, deren Inneres frei von Leuchtstoffen ist, und die außer dem verdampfbaren Metall ein Zündgas, bestehend aus einem oder mehreren der Gase Argon, Krypton oder Xenon, enthält. Insbesondere bezieht sie sich auf Leuchtröhren dieser Art.The invention relates to high pressure metal vapor discharge tubes with a translucent shell, the interior of which is free of phosphors, and which, in addition to the vaporizable metal, contains an ignition gas from one or more of the gases argon, krypton or xenon. In particular, relates they focus on fluorescent tubes of this type.

Im Gegensatz zu Glühlampen mit Wolframdrähten, welche fast sofort mit der Einschaltung der Belastung den vollen Wert der Lichtemission erhalten, erreichen solche Metalldampfentladungsvorrichtungen im allgemeinen ihre volle Energieemission erst, nachdem das in ihnen enthaltene verdampfbare Metall verdampft ist, was in vielen Fällen erst einige Minuten nach der Zündung erfolgt ist.In contrast to incandescent lamps with tungsten wires, which almost immediately when switched on such metal vapor discharge devices achieve the full value of light emission under stress generally their full energy emission only after the vaporizable metal contained in them has evaporated, which in many Cases only a few minutes after ignition has taken place.

Die Anwärmzeit einer derartigen Entladungslampe ist für bestimmte Verwendungszwecke einer der wichtigsten Faktoren für die Beurteilung der praktischen Anwendbarkeit der Lampe, da man in vielen Fällen derartige Lampen nur dann gebrauchen kann, wenn die Anwärmzeit einen bestimmten Höchstwert nicht überschreitet.The warm-up time of such a discharge lamp is one for certain purposes of the most important factors for assessing the practicality of the lamp, since one in In many cases such lamps can only be used if the warm-up time is a certain one Does not exceed the maximum value.

Man hat verschiedene .Maßnahmen vorgeschlagen, um die Anwärmzeit von Metalldampflampen abzukürzen, z. B. die Erhöhung des Zündpotentials der Lampe durch entsprechende Abänderungen des Lampenstromkreises, ferner hat man zu diesemVarious measures have been proposed to shorten the warm-up time of metal halide lamps, z. B. increasing the ignition potential of the lamp by making appropriate changes to the Lamp circuit, furthermore one has to this

709 533/339709 533/339

Zwecke die Bemessungen der Lampe geändert usw. Hierdurch wurde zwar die Anwärmzeit der Lampe verkürzt, aber man mußte in Kauf nehmen, daß gleichzeitig die Lebensdauer der Lampe herabgesetzt wurde.Purposes changed the dimensions of the lamp, etc. This meant that the warm-up time of the lamp was reduced shortened, but one had to accept that at the same time the service life of the lamp was reduced became.

Die Erfindung zielt darauf ab, die Anwärmzeit der eingangs erwähnten Metalldampfhochdruckentladungsgehäuse wesentlich zu verkürzen, ohne daß die Lebensdauer dieser Entladungsgefäße ίο herabgesetzt ist. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß dem aus einem oder mehreren der Gase Argon, Krypton und Xenon bestehenden Zündgas Stickstoff in einem Prozentsatz zwischen 0,03 bis 0,4% des Gesamtgemisches zugesetzt wird. Wie dem Fachmann bekannt, enthalten Hochdruckentladungsgefäße keine lumineszierenden Stoffe. Gemäß der Erfindung erreicht man das Ziel, die Anwärmzeit von Hochdruckentladungsgefäßen abzukürzen, wirtschaftlich und durch Anwendung einfacher Mittel. Das Anwendungsgebiet derartiger Lampen ist sehr groß, und zwar reicht es auch dorthin, wo sonst Glühlampen und Kohlenbogenlampen verwendet werden. Weitere Vorteile und Zweckangaben der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor. In diesen bedeutetThe invention aims to reduce the warm-up time of the metal vapor high-pressure discharge housing mentioned at the outset to shorten significantly without reducing the service life of these discharge vessels ίο. This happens according to the invention in that the ignition gas consisting of one or more of the gases argon, krypton and xenon Nitrogen is added in a percentage between 0.03-0.4% of the total mixture. As known to the person skilled in the art, high-pressure discharge vessels do not contain any luminescent substances. According to the invention, one achieves the goal of shortening the warm-up time of high-pressure discharge vessels, economically and by using simple means. The field of application of such Lamps are very large, and they can go where otherwise incandescent lamps and carbon arc lamps be used. Further advantages and details of the purpose of the invention emerge from the following Description and drawings. In these means

Abb. ι die schematische Darstellung einer Metalldampfhochdruckentladungslampe gemäß der Erfindung mit dem zu ihrer Speisung dienenden Stromkreis, Fig. Ι the schematic representation of a metal vapor high-pressure discharge lamp according to the invention with the circuit used to supply it,

Abb. 2 die schematische Abbildung einer Lampe gemäß der Erfindung,Fig. 2 is a schematic illustration of a lamp according to the invention,

Abb. 3 den Vergleich einer Lampe gemäß der Erfindung und einer Lampe üblicher Bauart in bezug auf die erforderliche Anwärmzeit undFig. 3 the comparison of a lamp according to the invention and a lamp of conventional design in with regard to the required warm-up time and

Abb. 4 die graphische Darstellung der Anwärmzeit einer Lampe gemäß der Erfindung und des zugehörigen Zündpotentials.Fig. 4 is a graph showing the warm-up time of a lamp according to the invention and the associated one Ignition potential.

Gemäß Abb. 1 und 2 hat die Metalldampfentladungslampe 1, d. h. eine Quecksilberlampe, ein rohrförmiges oder längsgestrecktes lichtdurchlässiges Hüllgefäß 2, welches die Elektroden 3 und 4 und ein ionisierbares Medium enthält. Das Hüllgefäß 2 enthält ausreichend verdampf bares Metall 5, welches bei vollständiger Verdampfung einen Dampfdruck von zumindest ¹A Atm. oder mehr liefert, d. h. Drücke, die für Hochdrucklampen charakteristisch sind. Außerdem enthält das Hüllgefäß ein Zündgas der vorher angegebenen Zusammensetzu/ng zur Ausbildung einer Gasentladung. Wenn an die Elektroden eine geeignete Spannung gelegt wird, verdampft durch die Gasentladung des Zündbogens das Metall und erzeugt den zum Betrieb des Hauptbogens erforderlichen Metalldampf. Die Elektroden sind feste Wendeln oder Massen von schwer schmelzbarem Metall, wie AVoIfram," Tantal, Nickel usw. Sie können nach Wunsch auch mit anderen Metallen verwendet werden, wie Thorium, Zirkon, Barium usw., und/ oder Oxyden von solchen Metallen, die zündungserleichternd wirken und die Lebensdauer der Elektroden verlängern. Zur Lieferung der Zündspannung sowie der Betriebsspannung dient z. B.According to FIGS. 1 and 2, the metal vapor discharge lamp 1, ie a mercury lamp, has a tubular or elongated, translucent envelope 2 which contains the electrodes 3 and 4 and an ionizable medium. The cladding vessel 2 contains sufficient vaporizable metal 5 which, when fully vaporized, has a vapor pressure of at least ¹ A atm. or more, ie pressures which are characteristic of high pressure lamps. In addition, the enveloping vessel contains an ignition gas of the composition specified above for the formation of a gas discharge. When a suitable voltage is applied to the electrodes, the gas discharge of the ignition arc vaporizes the metal and generates the metal vapor required to operate the main arc. The electrodes are solid coils or masses of difficult-to-melt metal, such as AVoIfram, "tantalum, nickel, etc. They can also be used with other metals, such as thorium, zirconium, barium, etc., and / or oxides of such metals, if desired They facilitate ignition and extend the service life of the electrodes.

der in Abb. 1 abgebildete Stromkreis, der insbesondere in der USA.-Patentschrift 2 482 894 beschrieben ist. Ein derartiger Stromkreis besteht aus den Zuführungsleitungen 6 und 7 für Wechselstrom, dem Umformer 8 mit der Primärwicklung 9 und der Sekundärwicklung 10 sowie einer Drossel 11 und dem Serienkondensator 12 zwischen Lampe 1 und Sekundärwicklung des Umformers.the circuit shown in Fig. 1, the particular in U.S. Patent 2,482,894. Such a circuit exists from the supply lines 6 and 7 for alternating current, the converter 8 with the primary winding 9 and the secondary winding 10 and a choke 11 and the series capacitor 12 between Lamp 1 and secondary winding of the converter.

Infolge der in der Lampe durch die Zündentladung und durch die Elektroden verbrauchten Leistung wird die Lampe angewärmt und das an der Wandung des Lampenhüllgefäßes kondensierte Metall verdampft. Die Anwärmzeit hängt von verschiedenen Einflüssen ab, z. B. von der Belastung je Raumteil Hüllgefäß, von der Wärmeausstrahlung des Bogens und der Kühlwirkung der umgebenden Luft im Wege der Konvektion. Die Bemessung der Lampe oder die Verwendung eines weiteren äußeren Hüllgefäßes zum Schutz der eigentlichen Lampe vor Konvektionsströmen der Luft hat eine sehr starke Wirkung auf die Anwärmzeit. Indessen sind der Größe des Lampenhüllgefäßes praktisch Grenzen gesetzt, die eng mit der Lebensdauer der Lampe verknüpft sind. Zum Beispiel hat eine handelsübliche Quecksilberlampe mit kleinem Hüllgefäß, welche eine sehr hohe Belastung je Raumeinheit Hüllgefäß hat, eine Lebensdauer von nur etwa 50 Stunden, wohingegen eine handelsübliche Ouecksilberlampe mit einem viel größeren Hüllgefäß bei der gleichen Belastung, z. B. etwa 1000 Watt, eine Lebensdauer von mehreren tausend Stunden hat. Die Anwärmzeit der Lampe mit dem kleineren Hüllgefäß liegt unter etwa V10 Minute, während sie bei dem größeren Hüllgefäß mehrere Minuten beträgt, da dieses eine niedrigere Belastung je Raumeinheit hat.As a result of the consumed in the lamp by the ignition discharge and by the electrodes Power, the lamp is heated and that condenses on the wall of the lamp envelope Metal evaporates. The warm-up time depends on various factors, e.g. B. from the load per part of the space envelope vessel, on the heat radiation of the arch and the cooling effect of the surrounding Air by way of convection. The sizing of the lamp or the use of another outer envelope to protect the actual lamp from convection currents of the air has a very strong effect on the warm-up time. Meanwhile, the size of the lamp envelope are practical Limits are set that are closely linked to the service life of the lamp. For example, one has Commercial mercury lamp with a small envelope vessel, which has a very high load per unit of space The envelope vessel has a lifespan of only about 50 hours, whereas a commercially available one Mercury lamp with a much larger envelope vessel with the same load, e.g. B. about 1000 watts, has a lifespan of several thousand hours. The warm-up time of the lamp with the The smaller enveloping vessel is less than about 10 minutes, while the larger enveloping vessel has several Minutes, as this has a lower load per unit of space.

Es ist bekannt, ein zusätzliches äußeres Lampenhüllgef äß vorzusehen, um die Ableitung von Wärme zu verhindern. Die Verwendung eines derartigen weiteren Hüllgefäßes hat aber den offensichtlichen Nachteil, daß durch Reflexions- und durch Adr Sorptionsverluste an dem äußeren Hüllgefäß Lichtausbeute und Wirksamkeit der Lampe verringert werden. Für sichtbares Licht belaufen sich diese Verluste auf etwa 12%, und für ultraviolettes Licht können sie bis zu 40% betragen.It is known to provide an additional outer lamp envelope vessel in order to dissipate heat to prevent. The use of such a further envelope vessel, however, has the obvious one Disadvantage that light yield due to reflection and sorption losses due to Adr and the efficiency of the lamp will be reduced. For visible light these amount to Losses to about 12%, and for ultraviolet light they can be up to 40%.

Die vorliegende Erfindung beseitigt diese bisher unvermeidlichen Schwierigkeiten, so daß man Lampen trotz im wesentlichen großer Hüllgefäße mit verhältnismäßig kurzen Anwärmzeiten bauen kann, ohne daß es notwendig ist, weitere zusätzliche Lampenhüllgefäße vorzusehen. Indessen wird auch bei Lampen, die mit zusätzlichen äußeren Hüllgefäßen ausgerüstet sind, durch Anwendung der Erfindung die Anwärmzeit noch weiter herabgesetzt. Die Erfindung zielt insbesondere auf einen erhöhten Leißtungsverbrauch der Zündgasentladung nach Zündung der Lampe ab, wodurch mehr Wärme zur Verdampfung des verdampfbaren Metalls zur Verfügung steht. Die Erhöhung des Leistungsverbrauchs der Zündgasentladung wird durch Zusatz von Stickstoff in den Grenzen von 0,03 bis 0,4% zu dem Hauptzündgas erreicht. Als Haupt-The present invention overcomes these heretofore inevitable difficulties, so that one Build lamps with relatively short warm-up times despite essentially large enveloping vessels can without it being necessary to provide further additional lamp enveloping vessels. Meanwhile, will also with lamps that are equipped with additional outer enveloping vessels, by application the invention further reduced the warm-up time. The invention is particularly directed to one increased power consumption of the ignition gas discharge after the lamp has been ignited, resulting in more heat is available to vaporize the vaporizable metal. The increase in the power consumption of the ignition gas discharge is due to the addition of nitrogen within the limits of 0.03 to 0.4% to the main ignition gas. As the main

zündgas enthält das Entladungsgefäß zumindest eines der Gase Argon, Krypton und Xenon. Die Entladung in diesem Gasgemisch bietet nach erfolgter Zündung einen höheren elektrischen Widerstand als das Hauptzündgas allein, aber bei der Zündung selbst nur einen verhältnismäßig wenig erhöhten Widerstand, und verkürzt nicht die Lebensdauer der Entladungslampe.ignition gas, the discharge vessel contains at least one of the gases argon, krypton and xenon. the Discharge in this gas mixture offers a higher electrical resistance after ignition as the main ignition gas alone, but comparatively little when igniting itself increased resistance, and does not shorten the life of the discharge lamp.

Eine nähere Erläuterung des Verhaltens der bei der Erfindung verwendeten Gase als Zündgas erscheint notwendig, um die Erfindung klarzustellen.A more detailed explanation of the behavior of the gases used in the invention as ignition gas appears necessary to clarify the invention.

Die Beschleunigung und Wucht, mit welcher Gasionen in einem elektrischen Feld auf die Wandungen des Lampenhüllgefäßes und die Elektroden auftreffen, hängt von der mittleren freien Weglänge ab, d. h. der durchschnittlichen Entfernung, welche ein Gasteilchen zurücklegt, bevor es eine Kollision erfährt. Diese mittlere freie Weglänge hat einen merklichen Einfluß auf die Lebensdauer einer Gasentladungslampe. Wenn im gleichen elektrischen Felde die mittlere freie Weglänge der Gasteilchen größer ist, verschlechtert sich die Lampe schneller und ist ihre Lebensdauer kürzer, weil die Gasionen auf einer längeren Strecke beschleunigt werden, bevor sie durch Kollision abgebremst werden. Der Aufprall derartiger Gasteilchen auf die Wandungen des Hüllgefäßes und der Elektroden erfolgt mit größerer Wucht, wodurch ein entsprechend größerer Schaden verursacht wird. Die mittlere freie Weglänge der Gase hängt von der Art des Gases und von seinem Druck ab, indem die mittlere freie Weglänge eines gegebenen Gases mit zunehmendem Druck abnimmt. Daraus folgt, daß eine Lampe eine höhere Lebensdauer hat, wenn das Hüllgefäß ein Gas von im wesentlichen kleiner mittlerer Weglänge enthält.The acceleration and force with which gas ions in an electric field act on the Walls of the lamp envelope and the electrodes impinge depends on the mean free Path length from, d. H. the average distance traveled by a gas particle before it experiences a collision. This mean free path has a noticeable influence on the service life a gas discharge lamp. If in the same electrical field the mean free path of the Gas particles are larger, the lamp deteriorates faster and its life is shorter, because the gas ions are accelerated over a longer distance before they are decelerated by a collision will. The impact of such gas particles on the walls of the envelope vessel and the electrodes are made with greater force, which causes a correspondingly greater damage will. The mean free path of the gases depends on the type of gas and on its pressure by the mean free path of a given gas decreasing with increasing pressure. It follows that a lamp has a longer service life if the envelope vessel contains a gas of im contains significant smaller mean path length.

Gasgas Ionion Mittlere freie
Weglänge bei
normaler Temperatur
und normalem Druck
X 10° cmMedium free
Path length at
normal temperature
and normal pressure
X 10 ° cm Ionisierungs
spannungIonization
tension Faktor
für die Reichweite
der schnellen Ionen
bei 1 mm Druck
und 0° C
X 10⁷cmfactor
for the range
of the fast ions
at 1 mm pressure
and 0 ° C
X 10 ⁷ cm Argon
Krypton
Xenon
Quecksilber
Stickstoff argon
krypton
xenon
mercury
nitrogen A +
Kr +
Xe +
Hg +
N., + N +A +
Kr +
Xe +
Hg +
N., + N + ΙΟ,ΟΟ
9.49
9,io
3-72
9.44ΙΟ, ΟΟ
9.49
9, io
3-72
9.44 15 bis 25
12 bis 20
io bis 17
10 bis 16
18 bis 3015 to 25
12 to 20
io to 17
10 to 16
18 to 30 2,03
1,43
o,95
0,75
1.942.03
1.43
o, 95
0.75
1.94

Als Zündgas könnte danach an sich ein Gas aus der Gruppe Argon, Krypton und Xenon verwendet werden, wenn im wesentlichen lange Anwärmperioden nicht zu beanstanden sind.A gas from the group argon, krypton and xenon could then be used as ignition gas if there are essentially long warm-up periods that are not objectionable.

Versuchslampen mit Stickstoffüllung anstatt z. B. einer Füllung von Argon sind dagegen ungeeignet, weil eine hohe Zündspannung erforderlich ist. Zum Beispiel ist bei einer mit Barium aktivierten Wolframelektrode der Spannungsabfall an der Kathode für Argon 93 Volt, während er für ,Stickstoff bei einer Elektrodentemperatur von 25⁰C 157 Volt beträgt.Test lamps with nitrogen filling instead of z. B. a filling of argon, however, are unsuitable because a high ignition voltage is required. For example, in the case of a tungsten electrode activated with barium, the voltage drop at the cathode for argon is 93 volts, while it is 157 volts ^{for nitrogen at an electrode temperature of 25 ° C.}

Die Beigabe von Stickstoff zu Argon hat eine sehr starke Wirkung auf die Anwärmzeit von Ent-Indessen reicht das Kennzeichen einer kurzen mittleren freien Weglänge für sich allein nicht zur Eignung eines Gases aus. Das Gas muß außerdem noch eine im wesentlichen geringe Ionisierungsspannung und einen kleinen Faktor der Reichweite der schnellen Ionen haben. Mit diesem Wert wird üblicherweise die durchschnittliche Weglänge angegeben, über welche ein Ion eine Geschwindigkeit aufrechterhalten kann, die so hoch ist, daß schädigende Wirkungen auftreten. Dieser Wert ist zahlenmäßig gleich dem Produkt aus der zur 3/2-Po'tenz erhobenen Anfangsenergie des Ions und einer Konstante, die für jedes Gas einen charakteristischen Wert hat. Ein Gas aus der Gruppe Argon, Krypton und Xenon entspricht diesen Erfordernissen, erhöht aber die Anwärmgeschwindigkeit der Lampe nur dann merklich, wenn der Druck auf einen Wert von über etwa 25 mm für Krypton und Xenon und 35 mm für Argon erhöht wird. Eine derartige Drucksteigerung erhöht aber die Zündspannung in ungünstiger Weise.The addition of nitrogen to argon has a very strong effect on the warm-up time of Ent-Indessen The indicator of a short mean free path is not sufficient on its own Suitability of a gas. The gas must also have a substantially low ionization voltage and a small factor of range of fast ions have. This value is usually used to indicate the average path length, over which an ion can maintain a velocity so high that harmful effects occur. This value is numerically equal to the product of the for 3/2-Po'tenz raised the initial energy of the ion and a constant which is characteristic for each gas Has value. A gas from the group argon, krypton and xenon meets these requirements, but only increases the heating speed of the lamp noticeably when the pressure is on a value of over about 25 mm for krypton and xenon and 35 mm for argon is increased. One however, such an increase in pressure increases the ignition voltage in an unfavorable manner.

Die Erfindung ermöglicht es, die Vorteile der Verwendung der oben gekennzeichneten Hauptzündgase aufrechtzuerhalten, ohne daß unwirtschaftlichhohe Zündspannungen in Kauf genommen werden müssen. Bei einem Entladungsgefäß nach der Erfindung wird der Leistungsverbrauch der Lampe nach der Zündung so erhöht, daß es nicht mehr notwendig ist, den Druck des Zündgases zu steigern, um die Anwärmgeschwindigkeit der Lampe zu erhöhen.The invention enables the advantages of using the main ignition gases identified above to be maintained without accepting uneconomically high ignition voltages Need to become. In a discharge vessel according to the invention, the power consumption is After ignition, the lamp is so increased that it is no longer necessary to increase the pressure of the ignition gas to increase the heating speed of the lamp.

Für die hier betrachteten Gase sind die Werte für die mittlere freie Weglänge bei normaler Temperatur und normalem Druck, die Ionisierungsspannung und der Faktor der Reichweite der schnellen Ionen die folgenden:For the gases considered here, the values for the mean free path are normal Temperature and normal pressure, the ionization voltage and the factor of the range of the fast ions the following:

ladungslampen, wie aus Abb. 3 hervorgeht. In dieser ist die Wirkung eines Zusatzes von Stickstoff von nur 0,018 mm Druck zu Argon von 10 mm Druck in bezug auf die Anwärmzeit in einer rohrförmigen Hochdruck-Ouecksilberentladungslampedargestellt. Die Zeit bis zur vollständigen Erwärmung, d.h. bis zur vollen Leuchtstärke der Lampe, ist die Zeit, in welcher eine konstante Lampenspannung erreicht wird, die in diesem Fall 550 Volt beträgt. Die Lampe wird bei im wesentlichen konstanter Stromstärke betrieben. Man sieht aus der Darstellung, daß der Stickstoffzusatz (= Kurve b) die Anwärmzeit gegenüber einem gleichen Entladungsgefäß, jedoch ohne Stickstoffzusatz (= Kurve α), um mehrcharge lamps, as shown in Fig. 3. This shows the effect of adding nitrogen at a pressure of only 0.018 mm to argon at a pressure of 10 mm in relation to the warm-up time in a tubular high-pressure mercury discharge lamp. The time until the lamp is completely heated, ie until the lamp is fully illuminated, is the time in which a constant lamp voltage is reached, which in this case is 550 volts. The lamp is operated at an essentially constant current intensity. It can be seen from the illustration that the addition of nitrogen (= curve b) increases the warm-up time compared to an identical discharge vessel, but without the addition of nitrogen (= curve α)

als die Hälfte herabsetzt, d. h. die Anwärmgeschwindigkeit wird mehr als verdoppelt. Die Entladungsstrecke der verwendeten Lampe hatte eine Länge von 122 cm. Der Quecksilberdampf hatte einen Druck von etwa 0,4 Atm., wenn die Lampe vollständig angewärmt und alles Quecksilber verdampft war.than half, d. H. the heating speed is more than doubled. the The discharge path of the lamp used had a length of 122 cm. The mercury vapor had a pressure of about 0.4 atm. when the lamp was fully warmed and all mercury had evaporated.

In Abb. 4 ist einerseits (Kurve c) die Abhängigkeit der Zeit, in der die Lampe vollständig erwärmt ist. andererseits (Kurve d) die Abhängigkeit des Zündpotentials von der Menge des zu Argon von 10 mm Druck zugesetzten Stickstoffs dargestellt. Wenn gleiche Stickstoffmengen zu Krypton oder Xenon oder Gemischen derselben mit oder ohne Zusatz von Argon zugesetzt werden, und wenn Argon von anderen Drucken als 10 mm verwendet wird, zeigen diese Kurven Abweichungen, z. ß. geringere Zündspannungen bei längeren Anwärmzeiten. Indessen liegen derartige Abweichungen im Rahmen der Erfindung, indem hierdurch die Lebensdauer der Lampe nicht beeinflußt wird, die Zündspannungen im wesentlichen niedrig gehalten und die Anwärmgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der einer Argon-Stickstoff-Füllung ist, wenn der Stickstoffgehalt etwas erhöht ist. Wie aus Abb. 4. ersichtlich ist, liegt die Anwärmzeit unter etwa 10 Minuten, sofern der Stickstoffgehalt unter 0,03 % liegt. Die Anwärmzeit nimmt mit steigendem Stickstoffgehalt bis zu etwa 0,3¹Vo Stickstoff schnell ab. Über 0,3 °/o hinaus bringt die Steigerung des Stickstoffgehaltes praktisch keinen Erfolg mehr. Der vorzugsweise verwendete Stickstoffgehalt liegt für Stickstoff-Argon-Gemische bei etwa 0,1 bis 0,2%, für Stickstoff-Krypton-Gemische bei etwa 0,2 bis 0,3% und für Stickstoff-Xenon-Gemische bei etwa 0,3 bis 0,4%. Für ein Gemisch von Krypton und Xenon beträgt der Stickstoffgehalt zweckmäßig o,i bis 0,3 °/o.In Fig. 4, on the one hand (curve c), the dependence of the time in which the lamp is fully heated is shown. on the other hand (curve d) the dependence of the ignition potential on the amount of nitrogen added to argon at a pressure of 10 mm is shown. If equal amounts of nitrogen are added to krypton or xenon or mixtures thereof with or without the addition of argon, and if argon of pressures other than 10 mm is used, these curves show deviations, e.g. ß. lower ignition voltages with longer warm-up times. However, such deviations are within the scope of the invention in that they do not affect the service life of the lamp, the ignition voltages are kept essentially low and the heating rate is essentially the same as that of an argon-nitrogen filling when the nitrogen content is slightly increased. As can be seen from Fig. 4, the warm-up time is less than 10 minutes if the nitrogen content is less than 0.03%. The warm-up time decreases rapidly with increasing nitrogen content up to about 0.3 ¹ Vo nitrogen. Above 0.3 per cent, an increase in the nitrogen content is practically unsuccessful. The nitrogen content preferably used is approximately 0.1 to 0.2% for nitrogen-argon mixtures, approximately 0.2 to 0.3% for nitrogen-krypton mixtures and approximately 0.3 for nitrogen-xenon mixtures up to 0.4%. For a mixture of krypton and xenon, the nitrogen content is expediently 0.1 to 0.3%.

Das Erfindungsziel läßt sich nicht erreichen, wenn lediglich Spuren von Stickstoff verwendet werden, da dann der Widerstand des Zündgases nicht ausreicht, um die Anwärmzeit unter etwa 10 Minuten herabzusetzen. Bei Erhöhung des Stickstoffgehaltes über etwa o,3^fl/o nimmt die Anwärmgeschwindigkeit nicht mehr merklich zu, andererseits wird dann die Zündspannung für den praktischen Betrieb zu hoch.The aim of the invention cannot be achieved if only traces of nitrogen are used, since the resistance of the ignition gas is then insufficient to reduce the warm-up time to less than about 10 minutes. If the nitrogen content is increased above about ^{0.3 fl} / o, the heating rate no longer noticeably increases, on the other hand the ignition voltage then becomes too high for practical operation.

Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Bauart eines Metalldampfhochdruckentladungsgefäßes mit den eingangs erwähnten Besonderheiten beschränkt; sie läßt sich z. B. sowohl bei Hochdruckentladungsgefäßen der fraglichen Art anwenden, die als verdampfbaren Stoff nur Quecksilber enthalten, als auch bei solchen, die Kadmium- und Quecksilberdampf enthalten, ferner bei Hochdruck- und Höchstdruck-Quecksilberlampen und bei verschiedenen Drücken des Zündgases, z. B. 20 mm, welchem Stickstoff in den angegebenen Grenzen zugesetzt wird. Die Erfindung ist in ihrer Anwendung auch nicht davon abhängig, ob das Entladungsgefäß nur eine Hülle hat, oder ob es mit Hilfsvorrichtungen zum Zünden versehen ist oder nicht.The invention is not limited to a specific type of high-pressure metal vapor discharge vessel limited with the special features mentioned at the beginning; it can be z. B. both with high pressure discharge vessels of the type in question, which only contain mercury as a vaporizable substance, as well as those that contain cadmium and mercury vapor, and also with high pressure and ultra-high pressure mercury lamps and at different pressures of the ignition gas, e.g. B. 20 mm, which nitrogen is added within the specified limits. The invention is in its application nor does it depend on whether the discharge vessel has only one shell or whether it has auxiliary devices is provided for ignition or not.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Metal vapor high pressure discharge tube that except for the vaporizable metal, such as B. mercury or mercury with cadmium Ignition gas, consisting of one or more of the gases argon, krypton and xenon and the interior of which is free of phosphors, in particular fluorescent tubes of this type, thereby characterized in that the ignition gas has a nitrogen addition in the amount of 0.03 to 0.4%.

2. Discharge vessel according to claim 1, characterized in that when using a nitrogen-argon mixture the nitrogen content is about 0.1 to 0.2%.

3. Discharge vessel according to claim 1, characterized in that, when A ^r Before Using a mixture of nitrogen with at least one of krypton and xenon gases, the nitrogen content is about 0.2 to 0.4%.

Considered publications:

Book by Prof. Dr. C. Zwikker, "Fluorescence Illumination", Philip's Technical Library, 1951, p. 28.

1 sheet of drawings