NO135906B - - Google Patents

Description

Blandingslyskilde med en høytrykksutladningslampe og et glødelegeme.

Oppfinnelsen angår en blandingslyskilde med et glødelegeme, særlig en gløde-vikling, og en høytrykksutladningslampe

med et fyllingstrykk på mindre enn 2 atmosfærer i samme kolbe, og som enten

kan anvendes som blandingslyslampe eller

som medisinsk bestrålingslampe, fortrinnsvis med ultraviolett og/eller infrarød stråling.

Det er allerede kjent blandingslyskilder hvor der for strømbegrensning av utladningen i den ytre kolbe fortrinnsvis

rundt utladningskolbens lengdeakse, er

koblet en glødevikling som formotstand

i serie med høytrykksutladningslampen.

Denne glødevikling er således dimensjonert

at den under utladningslampens drift blir

glødende og således tilveiebringer en rød,

resp. infrarød stråling foruten utladningslampens mere kortbølgede, resp. ultraviolette stråling. Med en slik kjent lampe er

det ikke mulig å anvende formotstands-glødeviklingen alene uten utladningslampen og omvendt.

Videre er det ikke lenger nytt for in-frarød bestråling ved utkoplet ultraviolett

strålingskilde, å legge en ytterligere gløde-vikling i serie med formotstanden, og som

er således dimensjonert at ved tilkopling

til nettspenningen blir belastningen av de

to viklinger bare så stor at der oppnås en

tilstrekkelig levetid. Da imidlertid den ene

vikling er belastet såvel som formotstand

ved ultraviolett drift som ved infrarød

drift, blir denne levetid vesentlig kortere

enn for den annen vikling som bare er i

drift ved infrarød bestråling.

Blandingslyskilder som består av en

parallellkopling til forsyningsnettet med en glødevikling i nærheten av en hittil vanlig utladningslampe, er ikke kommet til anvendelse i praksis, fordi hvis forsyningsspenningen minsker eller faller bort i kort tid, eller etter at glødeviklingen er koplet ut, vil glødeviklingen ved til-bakevending av spenningen straks gløde videre, mens utladningslampen hvor opp-hetningen ikke eller bare i noen grad har vært avbrutt, på grunn av glødeviklingen får et så høyt damptrykk at dens tenn-spenning ligger over forsyningsspenningen. Utladningslampen kunne således bare ten-nes igjen ved utkopling av glødeviklingen og etter tilstrekkelig avkjølingstid på ca.

3 min.

Disse vanskeligheter blir ved en blandingslyskilde med en høytrykksutladnings-lampe med et fyllingstrykk på mindre enn to atmosfærer og et glødelegeme i samme kolbe, overvunnet ifølge oppfinnelsen ved at utladningslampen som er forsynt med to fortrinnsvis aktiverte hovedelektroder, innvendig er forsynt med en tenngløde-vikling som strekker seg parallelt med utladningsbanen, er koplet parallelt med denne og er serieforbundet med minst én formotstand av en slik størrelse og således anordnet at der mellom tennglødeviklin-gen og hovedelektrodene ikke kan dannes noen direkte utladning, mens tennglødevik-lingen på den annen side begunstiger dannelsen av en utladning mellom hovedelektrodene uavhengig av om utladningslampen er kald eller opphetet som følge av forutgående drift av utladningslampen eller glødelegemet.

Fortrinnsvis kan høytrykklampens tenn-glødevikling være forbundet med hver av elektrodene over heteledermotstander, dvs. over en motstand med negativ temperatur-koeffisient. Fortrinnsvis er tennglødevik-lingen en flerkoblet vikling f. eks. dobbelt eller tredobbelt, og dimensjonert for en spenning på mer enn 100 pst., fortrinnsvis 150 pst., av lampens brennspenning og en belastning på mellom 3 og 15 lm/W fortrinnsvis 5 og 8 lm/W. Heteledermotstanden er således dimensjonert at den i kald og varm tilstand tilveiebringer den ønskede tennglødeviklingsstrømstyrke. Fortrinnsvis er heteledermotstanden således dimensjonert at spenningsfallet over varm heteledermotstand er 10 til 20 V, mens forholdet mellom hetelederens motstand i kald tilstand og i varm tilstand ca. 3:1 til 300 : 1. Ved høytrykksutladningslamper som drives med en nettspenning på 220 V og en lampebrennspenning på 80 V, er det særlig gunstig at glødetennviklingen er dimensjonert for en spenning på ca. 180 V og for en tennglødeviklingsstrøm på ca. 20 pst. av lampens nominelle strøm. Forholdet mellom hetelederens motstand i kald tilstand og varm tilstand er fortrinnsvis ca. 100 : 1.

Ifølge oppfinnelsen kan der også anvendes utladningslamper hvis tenngløde-vikling i serie med viklingselektrodene er forbundet med strømtilføringene i lampen og er beregnet for nettspenningen minus spenningsfallet over viklingselektrodene, mens den i og for seg lav-ohmige viklingselektrode med positiv temperaturkoeffi-sient av motstanden er således dimensjonert at den i kort tid kan oppta hele lampe-strømmen. Da kan tennglødeviklingen i hver viklingsende ligge i serie med viklingselektroder som tjener som forvarm-ingsviklinger og sammen med disse ligger parallelt med massivere, stivere hovedelektroder som på sin side fortrinnsvis rager ut over foroppvarmningsviklingen, i det minste delvis i utladningsrommet. Ved en annen fordelaktig utførelse ifølge oppfinnelsen danner viklingselektrodene selvopphetede eller fremmedopphetede hovedelektroder og er som sådanne likeledes koplet i serie med tennglødeviklingen. I dette til-fellet er viklingselektrodene fortrinnsvis forsynt med emmiteringsmateriale. Viklingselektrodene er ved alle utførelser således dimensjonert at der over hver av disse ved lampens nominelle strøm opptrer et spenningstall på 2 til 20 pst. av nettspenningen. Tennglødeviklingen er beregnet på en belastning på 3 til 15 lm/W, fortrinnsvis 5 til 8 lm/W og for en vik-lingsstrøm på ca. 5 til 30 pst. fortrinnsvis 10 til 20 pst. av lampens strøm.

En særlig fordel ved anvendelse av en høytrykksutladningslampe med tennings-glødevikling består i at tenningen av utladningslampen også skjer når utladningslampen foruten et kvikksølv-reservoar også inneholder en edelgass-fylling med et trykk høyere enn vanlig.

Vanligvis anvendes en høytrykkskvikk-sølvdamputladningslampe som for lettere tenning er forsynt med en edelgassgrunnfylling av argon, neon, eller liknende, eller en blanding av forskjellige edelgasser med et fyllingstrykk på 25 torr. Ved utladningslamper med tennglødevikling er det imidlertid mulig å øke trykket til ca. 1200 torr. Fortrinsvis velges et edelgass-fyllingstrykk på 100 til 300 torr.

Ved dette høye fyllingstrykk blir høy-trykkskvikksølvdamputladningslampens innbrenningstid — det vil si tiden mellom innkoplingen av lampen, resp. starten av glimmerutladningen og det tidspunkt ved hvilket kvikksølvreservoaret er fullstendig fordampet og dermed det tidspunkt da lampen når sin normale driftstilstand — vesentlig forkortet. Dette er ønskelig såvel ved blandingslyslamper hvor det kommer an på at der hurtig etter innkoplingen oppnås det ønskede blandingsforhold mellom lyset fra høytrykkskvikksølvdamput-ladningslampen og lyset fra glødeviklingen, som for ultraviolett- infrarød- bestrålings-lamper. Hvis der med et ultraviolett-infrarød- bestrålingsapparat først skal bestråles med infrarøde stråler, skal straks etterpå ultraviolett-bestrålingen skje i tilsvarende dosering. Dette er bare mulig når ultraviolett-strålingskilden har minst mu-ig innbrenningstid. Det kan også anvendes høytrykkslamper med tennglødevikling som opprettholder en utladning i ren edel-gassatmosfære ved høyere trykk.

Noen utførelseseksemper på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvis-ning til tegningen. Fig. 1 viser en bestrålingslampe ifølge oppfinnelsen med de to strålingskilder.

Fig. 2 viser et koplingsskjema for bestrålingslampen ifølge fig. 1.

Den ytre kolbe 1 på fig. 1 består i det minste i utstrålingsområdet av glass som slipper igjennom ultraviolett lys. Kolbe-glassets gjennomtrengningsevne for ultraviolett lys er således valgt for med sikker-het å unngå stråleskader av den kortbøl-gede stråling under 300 mm i vesentlig grad holdes tilbake. Kolben består av en hals-del 2, som går over i en paraboloidformet, som reflektor tjenende del 3 av kolben. Denne del av kolben er innvendig forsynt med et pådampet speilbelegg 4. Som mate-riale for speilbelegget tjener et aluminiums-belegg, da dette har en stor refleksjonsevne i det ultraviolette område. Utvendig er hal-sen og reflektoren dekket med et beskyt-telsesskikt 5 av emaljelakk, aluminium eller liknende for å hindre lysgjennomgang.

Den paraboloidformede reflektordel går over i en kulekalottformet kuppeldel 6, som slipper gjennom strålingen. Denne kuppeldel er, for å hindre blending ved bestråling, forsynt med en silkemattering på inn-siden. Utover dette kan den ytre kolbe, resp. i det minste kuppeldelen forsynes med et farvet innvendig eller utvendig belegg, resp. kan der anvendes farvet glass. I kup-peldelens topp-punkt er anordnet en for-dypning 7 som rager inn i kolben og av-støtter en bæretråd 8. Den annen ende av tråden er festet i lampefoten.

På bæretråden er ved hjelp av to klammere festet den langstrakte høytrykk-utladningskolbe 9 på sådan måte at dens akse faller sammen med aksen i den ytre kolbe 1. Utladningskolben 9 er på midten omgitt av en ringformet infrarød strålingskilde 17. Begge strålingskilder er således anordnet inne i den ytre kolbe at deres strålesentre ligger i kolbeaksen mellom reflektorens og kolbekuppelens brennpunkt. Derved vil der, selv om lysuttredelsesåp-ningen av kolben bare har en diameter på 170 mm, i en avstand på en meter en sir-kelformet flate med en diameter på 100 cm bestråles tilstrekkelig jevnt. Høytrykk-utladningskolben består av kvarts eller et annet glass som er temperaturbestandig og slipper igjennom ultraviolette stråler. I høytrykkutladningskolben befinner seg to elektroder 13 som er av vanlig utførelse og kan være aktivert med et overtrekk som minsker elektronuttredelsesarbeidet, f. eks. jordalkalioksyder. Utladningskolben er forsynt med en edelgassgrunnfylling på 200 torr og et kvikksølvforråd som er således dimensjonert at driftstrykket i kolben er lik eller høyere enn én atmosfære. Foruten kvikksølv kan der også anvendes andre metaller til fordampning.

Tennglødeviklingen 10 består av en wolfram-tråd med enkel eller flerdobbelt vikling, og denne er koplet parallelt med utladningsveien og strekker seg over hele dennes lengde. Strømtilføringen til tenn-glødeviklingen skjer over vakuumtett innsmeltede molybdenfolier 11. Tennglødevik-lingen 10 blir dessuten holdt fast på midten av kolbeveggen ved 12.

Utenfor utladningskolben er tenn-glødeviklingen 10 over de to halvledermot-stander 14, 15 forbundet med elektrodene for strømtilføringen, slik at halvledermotstandene er anordnet i den ytre kolbe og i varmeledende forbindelse med utladningskolben. Halvledermotstandene 14 og 15 har en negativ motstands-temperaturkarakte-ristikk. I kald tilstand er deres motstand høy, hvilket er ønskelig da tennglødevik-lingen ved innkoplingen påtrykkes hele nettspenningen. Etter oppvarming blir heteledernes motstand liten. Forholdet mellom motstanden i kald og varm tilstand er ca. 100 : 1, idet hetelederne i varm tilstand når en temperatur på ca. 450° C. Således er heteledermotstanden i kald tilstand ca. 3000 ohm, mens den ved 450° C bare er ca. 30 ohm. Derved kan den ønskede tennglødeviklingsstrømstyrke inn-stilles automatisk. Fyllingstrykket for edelgass-grunnfyllingen er ca. 100 torr.

For strømbegrensning av utladningslampen tjener en formotstand 16 som i det valgte eksempel består av en dobbeltvik-ling av wolfram. Viklingen 16 understøttes av en holder av hardt-glass og holdetråder av molybden mellom utstrålingsåpningen og utladningskolben. Den er således dimensjonert at den under driften av ultra-violettstrålingskilden sender ut infrarød stråling slik at der tilveiebringes en blan-dingsstrålingskilde med ultraviolett og in-frarød stråling. Formotstanden og høy-trykksutladningslampen opptar under drift 450 W.

Den særskilt koppelbare infrarød-strålingskilde 17 er likeledes dimensjonert for en ytelse på 450 W. Den består av en enkel eller flerdobbelt vikling av wolfram-tråd som er anordnet ringformet rundt midten av utladningskolben. Den ytre kolbe er fylt med en beskyttelsesgass, f. eks. nitrogen eller en blanding av 80 pst. argon og 20 pst. nitrogen med et fyllingstrykk på ca. 650 torr.

Den ytre kolbe er lukket av en lampe-fot som har tre vakuumtett innsmeltede gjennomføringer og et pumperør. På kolben er der på vanlig måte påkittet en trepolet sokkel 19.

Kombinasj onsbestrålingslampen festes i en trepolet holder i en vanlig armatur.

Som det fremgår av fig. 2 er armaturen ut-rustet med en bryter 20. Bryteren tillater alt etter bryterens stilling utkopling over

kontakten 21, innkopling av ultraviolett-strålingskilden over kontakten 22 og infra-

rød-strålingskilden over kontakten 23. Ved denne koplingsmåte er der altså bare mulig å kople inn enten ultraviolett-strålingskilden eller den ekstra infrarød-kilde.

Da bestrålingslampen er mattert i ut-strålingsretningen og eventuelt også er farvet, kan den som bruker lampen ikke eller bare vanskelig fastslå hvilke stråler som er i drift. For å hindre en gal dosering av ultraviolett-bestrålingen blir der fortrinnsvis i armaturen dessuten anordnet en var-sel- eller utkoplingsinnretning. Som var-selinnretning kan anordnes en eller flere, eventuelt forskjellig farvede glimlamper 24. En god beskyttelse mot gal bestråling kan oppnås ved anvendelse av et kort-tidskoplingsur i ultraviolett-strålingskildens strømkrets.

Apparatet ifølge oppfinnelsen har over-for de hittil kjente bestrålingsapparater den mulighet at det valgvis kan anvendes for ultraviolett og infrarød bestråling og har den særlige fordel at en ultra-violett-bestråling i kort tid kan foretas umiddel-bart etter en lengere infrarød bestråling.

Ved anvendelse av blandingslyskilden for belysningsformål kan det være ønskelig å drive utladningslampen eller glødelege-met hver for seg eller samtidig.

På fig. 3 og 4 er vist en utladningslampe med endret dimensjonering, resp. anordning av tennglødevikling, og som likeledes kan anvendes i en omhyllings-kolbe ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser en lampe med en høy-trykkbrenner 31 som i hver ende er forsynt med viklingselektroder 32, 33 og elektroder 34, 35. En ende av viklingselektrodene 32, 33 og en kjernetråd av elektrodene 34, 35 er forbundet med strømtilføringene 38, 39 ved hjelp av innsmeltede folier 36, 37. Den annen ende av viklingselektrodene 32, 33 er med en ende forbundet med tenngløde-viklingen 40 i felles innsmeltningspunkter 41, 42. Tennglødeviklingen 40 er tilnærmet på midten ved 43 festet til kolbeveggen. Ved denne viklings- og elektrodean-ordning er tennglødeviklingen 40 koplet i serie med viklingselektrodene 32, 33 til strømtilføringene 38, 39, mens elektrodene 34, 35 likeledes er direkte forbundet med strømtilføringene 38, 39 og rager ut over viklingselektrodene 32, 33 inn i utladningsrommet. Tenningen av utladningen skjer på den måte at der på tennglødeviklingen 40 som har en spenning lik nettspenningen minus spenningsfallet på tilsammen ca. 10 pst. på de to foropphetningsviklinger, starter gassutladningen. I dette øye-blikk går hele lampestrømmen gjennom de i bg for seg lavohmige foropphetningsvik-

linger 32, 33 som gløder opp og derved får en tidobbelt motstandsverdi. Viklingselektrodene 32, 33 overtar da utladningen og følger hele lampestrømmen så lenge inntil de faste hovedelektroder 34, 35 er tilstrekkelig oppvarmet, slik at disse selv kan overta utladningen. Utladningslampe-strømmen går ikke lenger over foropphetningsviklingene 32, 33 slik at disse nå av-kjøles og blir lavohmige igjen og derved hindres at det oppstår parallelle lysbuer fra hovedelektrodene 34, 35 til tenngløde-viklingen 40.

En høytrykksbrenner for en kvikksølv-blandingslyslampe av type HWA 500 W brenner ved en nettspenning på 220 V med en nominell strøm på ca. 2,35 Amp, idet der over foropphetningsviklingene opptrer et spenningsfall på 2—20 pst., fortrinnsvis 5 pst., altså tilsammen 22 V. Derfor er tenn-glødeviklingen beregnet på ca. 200 V.

Fig. 4 viser en lampe med en høy-trykksbrenner 31, på hvis ender viklingselektroder 32, 33 danner selvopphetede eller fremmedopphetede hovedelektroder. En ende av de to viklingselektroder 32, 33 er som ved lampen ifølge fig. 3 ved hjelp av innsmeltede folier 36, 37 forbundet med strømtilføringene 38, 39. Den annen ende av viklingselektrodene 32, 33 er også her forbundet med hver sin ende av tenngløde-viklingen 40 i felles innsmeltningspunkter 41, 42 som utad er tilsluttet strømtilførin-gene 44, 45. Over strømtilføringene 38, 44 resp. 39, 45 kan der likeledes skje en frem-medopphetning av viklingselektrodene 32, 33. Tennglødeviklingen 40 er her likeledes

tilnærmet på midten festet til kolbeveggen ved 43. Tenningen av utladningslampen skjer som ved utførelsen ifølge fig. 3, men de andre elektroder er utelatt, mens der likesom ved lysstofflamper anvendes bare selvopphetede eller fremmedopphetede dobbelt- eller tredobbelt viklete

'elektroder med emitteringsbelegg. Viklingselektrodene 32, 33 på fig. 3 kan bare i kort tid oppta hele lampestrømmen. På fig. 4 er de derimot således dimensjonert at de kan oppta hele lampestrømmen i kontinuerlig drift. Tennglødeviklingen 40 kan dimensjoneres som ved utførelseseks-emplet ifølge fig. 3. Da det ved begge disse utførelser ikke er nødvendig med særskilte formotstander og følgelig ingen ytre forbindelser for slike motstander, har utførelsene ifølge fig. 4 også den fordel at utladningsbuen brenner fullstendig rolig og fremstillingen er billigere.

Lampeutførelsen og koplingen ifølge oppfinnelsen er blant annet egnet for me-talldamphøytrykkslamper med eller uten grunngass med fyllingstrykk på 10 til 700

torr, fortrinnsvis 100 til 300 torr og edel-gasshøytrykklamper med et fyllingstrykk

på 0,1 til ca. 2 atmosfærer, f. eks. kvikk-sølvblandingslyslamper, kvikksølvhøy-trykkslamper og xenonlamper, idet der kan

fremstilles lamper for midlere og lavere

spenning. Når flere brennere er koplet i

serie, ved tilsvarende nettspenning, sikrer

koplingen og dimensjoneringen av tenn-motstanden resp. hetelederen ifølge oppfinnelsen, likeledes en sikker tenning.

Claims (12)

1. Blandingslyskilde, hvor en høy-trykksutladningslampe med et fyllingstrykk på mindre enn 2 atmosfærer og et utenfor denne anordnet glødelegeme er anbrakt i samme kolbe, karakterisert ved at utladningslampen som er forsynt med to fortrinnsvis aktiverte hovedelektroder, innvendig er forsynt med en tenn-glødevikling som strekker seg parallelt med utladningsbanen, er koplet parallelt med denne og er serieforbundet med minst én formotstand av en slik størrelse og således anordnet at der mellom tennglødeviklingen og hovedelektrodene ikke kan dannes noen direkte utladning, men tennglødeviklingen på den annen side begunstiger dannelsen av en utladning mellom hovedelektrodene uavhengig av om utladningslampen er kald eller opphetet som følge av forutgående drift av utladningslampen eller glødelege-met.

2. Høytrykksutladningslampe i en blandingslyskilde ifølge påstand 1, karakterisert ved at utladningslampens tennglødevikling er forbundet med hver av elektrodene over heteledermotstander.

3. Utladningslampe ifølge påstand 2, karakterisert ved at tenngløde-viklingen er beregnet for en spenning på mere enn 100 pst., fortrinnsvis 150 pst., av lampens brennspenning og en belastning på mellom 3 og 15 lm/W, fortrinnsvis 5 og 8 lm/W.

4. Utladningslampe ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at ved en lampebrennspenning på ca. 80 V er tennglødeviklingen dimensjonert for ca. 180 V og en strøm på 2—30 pst. fortrinnsvis 10—20 pst. av lampe-strømmen, og heteledermotstanden er således dimensjonert at den ved innkopling ved en hvilken som helst forekommende temperatur innstiller den ønskede tenn-viklingsstrøm.

5. Utladningslampe ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved en slik dimensjonering av heteledermotstanden at spenningsfallet over den varme heteledermotstand er 5— 20 V.

6. Utladningslampe ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at forholdet mellom hetelederens motstand i kald tilstand og varm tilstand er ca. 3 : 1—300 : 1, fortrinnsvis 100 : 1.

7. Utladningslampe ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at tennglødeviklingen er festet til to av elektrodene uavhengige, egne foliegjennomføringer i lampefoten, og at heteledermotstandene er anordnet utenfor lampens egentlige utladningsrom i varmeledende forbindelse med utladningskolben og forbundet med strømtilføringene til hovedelektrodene.

8. Utladningslampe ifølge påstand 1, karakterisert ved at utladningslampens tennglødevikling er forbundet i serie med som foroppvarmingsviklinger tjenende viklingselektroder til lampens strømtilføringer og beregnet for den av spenningsfallet over viklingselektrodene minskede nettspenning, mens den i og for seg lavohmige viklingselektrode med positiv temperaturkoeffisent for motstanden er således dimensjonert at den i det minste i kort tid opptar hele lampestrømmen.

9. Utladningslampe ifølge påstand 1 og 8, karakterisert ved at tenn-glødeviklingen i hver ende ligger i serie med som foropphetningsviklinger tjenende viklingselektroder og sammen med disse ligger parallelt med de massivere, stive hovedelektroder.

10. Utladningslampe ifølge påstand 1 og 8, karakterisert ved at viklingselektrodene er koplet som selvopphe-tende resp. fremmedopphetede hovedelektroder med hvilke tennglødeviklingen er seriekoplet.

11. Utladningslampe ifølge påstandene 1, 8 og 10, karakterisert ved at viklingselektrodene er således dimensjonert, at der ved nominell lampestrøm over hver av disse elektroder oppstår et spenningsfall på 2—20 pst. av nettspenningen.

12. Utladningslampe ifølge påstand 1, 8, 10 og 11, karakterisert ved at tennglødeviklingen er dimensjonert for en belastning på 3—15 lm/W, fortrinnsvis 5—-8 lm/W.