CH198538A - Vorrichtung mit einer Hochdruckmetalldampfentladungsröhre. - Google Patents

Description

  Vorrichtung mit einer     Hochdrnckmetalldampfentladungsröhre.       Die Erfindung bezieht sich auf eine Vor  richtung, die mit     einer        Hochdruckmetall-          dampfentladungsröUre    versehen ist, in der  sich feste Glühelektroden und     eine    Edel  gasfüllung     befinden.    Es sind zum Beispiel       Hochdruckquecksilberdampf        entladungsröhren     für     Beleuchtungs-    und Bestrahlungszwecke       be,kannt,    welche     aus        einer        Wechselstromquelle     gespeist werden,

   wobei als     Vorschaltimpedanz     in der Regel eine aus einer Drosselspule  bestehende     Selbstinduktion    benutzt wird.  Diese Selbstinduktion     kann        gegebenenfalls     mit     einem    Transformator vereinigt werden,  in welchem Falle ein sogenannter Streutrans  formator benutzt wird. Als Spannung der       Speisestromquelle    muss in diesem Falle die  sekundäre     Leerlaufspannung    des Trans  formators angesehen werden.

   Diese     Hoeh-          druckentladungsröhren    sind mit festen     Glüh-          elektroden    (die gegebenenfalls ausschliesslich  durch die Entladung erhitzt werden können)  und einer     Edelgasfüllüng    versehen, so dass  die Zündung der Entladung durch     die    Span-         nung    der Stromquelle möglich ist. In vielen  Fällen wird diese     Zündung    durch die     An-          ordnung        einer    oder     mehrerer        Hilfselektroden     erleichtert.

   Nach der Zündung der Entladung  in der     Edelgasfüllung    steigt der Dampfdruck,  wodurch die Entladung in eine Hochdruck  entladung übergeht, die sich durch Ein  schnürung der Entladungsbahn kennzeichnet,  so dass die Entladung dann nicht mehr den  ganzen     Querschnitt    der Röhre ausfüllt.     Über-          ,dies    steigt mit     zunehmendem    Dampf     druck    die       Brennspannung    der     Entladung;

          diese    Span  nung wird     erheblich    grösser als die     Brenn-          spannung,    die sofort nach der     Zündung    der  Entladung     auftritt.    Man hat danach gestrebt,  die während des normalen Betriebes     vor-          handene        Brennspannung    zu erhöhen.     Diese     Brennspannung kann jedoch nicht willkürlich       hochgetrieben        werden;

      um     einen    stabilen  Betrieb zu erhalten, hat man die vorge  schaltete Drosselspule und die Entladungs  röhre praktisch     immer    so dimensionieren  müssen,     _    dass die     Brennspänuung    der Ent-           ladung    beim normalen Betrieb nicht grösser  ist     als    ungefähr 55 %     des        Effektiv"vertes    der  Speisespannung.  



  In der Vorrichtung gemäss der Erfindung  ist die     Vorschaltimpedanz    aus in Reihe       geschalteter        Selbstinduktion    und     Kapazität     zusammengestellt, und die Entladungsröhre  und die     Vorschaltimpedanz    sind derart  dimensioniert, dass die     Brennspannung    der  Entladung bei normalem Betrieb     grösser    ist als  <B>60%</B> des Effektivwertes der Spannung der       Wechselstromquelle,    aus der die Entladungs  röhre gespeist wird. Vorzugsweise wird man  die Brennspannung grösser als 70 % der       Speisespannung    wählen..

   Die Brennspannung  kann sogar grösser als 80 % der     erwähnten     Spannung gemacht werden.  



  Unter Brennspannung der Entladung     beim          normalen    Betrieb wird hier die in folgender  Weise zu bestimmende Grösse verstanden:       nimmt        man.,        nachdem,    die Entladung ihren  Endzustand erreicht hat, die Spannung der  Entladung als Funktion der Zeit     oszillo-          graphiseh    auf,     dann        zeigt    die     :

  Spannungs-          kurve        V=f   <I>(t)</I> in jeder     halben        Periode        beim     Einsetzen der Entladung einen maximalen  Wert, der hier     "Wiederzündspannung"    ge  nannt     wird.    Tritt dieser     Maximalwert    in  einem Zeitpunkt     ti    auf und erreicht der  Entladungsstrom in dem Zeitpunkt     t,2    wieder  den Nullwert, so wird hier unter "Brenn  spannung der     Entladung    beim normalen Be  trieb" verstanden:

    
EMI0002.0036     
    wobei T die Zeit einer Periode der Speise  spannung (bei einer Frequenz von 50 Hertz  also     1/,,o    Sec.) darstellt.  



  Bekanntlich muss die Entladung in jeder  Periode zweimal gezündet werden. Hierzu ist  eine hohe Spannung erforderlich. Um einen  stabilen Betrieb zu erhalten, soll die Wieder  zündung schon bald nach dem Aufhören  der Entladung der vorangehenden halben  Periode stattfinden, wozu die hohe, für die    Wiederzündung benötigte Spannung schon  bald     nachdem    der Strom in der voran  gehenden halben Periode unterbrochen wird,  zwischen den Enden der Entladungsbahn zur       Verfügung    stehen muss.

   Die Spannung der       Speisestromquelle    ist im Falle, dass die       Brennspannung    einen solchen grossen Prozent  satz der Speisespannung, wie oben angegeben  wurde, bildet,     nicht        #imstande,    eine     baldige     Wiederzündung zu bewirken. Deswegen sind  in der     erfindungsgemässen    Vorrichtung be  sondere Massnahmen getroffen, um die frühe       Wiederzündung    der Entladung zu ermög  lichen.

   Hierzu ist die     Vorschaltimpedanz,     wie schon bemerkt wurde, aus in Reihe       geschalteter        Selbstinduktion    und     Kapazität     zusammengestellt, die derart dimensioniert  sind, dass für die Grundfrequenz der Speise  stromquelle die     Kapazitanz        1/wC    grösser ist  als die     Induktanz        u>L,    wobei C     bezw.    L den  Wert     derKapazität        bezw.    der Selbstinduktion  und to die Kreisfrequenz des Wechselstromes  darstellen.

   Bei Stromdurchgang durch die       Kapazität,        #Sel#bWdnduktion        und        Entladungs-          röhre    werden in der Kapazität und Selbstin  duktion Spannungen entgegengesetzter Phase  erzeugt, wobei die     Spannung    der Kapazität  grösser     ist        als        die    Spannung der     Selbstinduk-          tion.        Nachdem    der     Strom    den Nullwert     er-          reicht    hat,

       versohwindetdie & lbstinduktions-          spannung        schnell,        so        daBt        denn    die Summe der       Kapazitätsspannung    und des Momentan  wertes der Spannung der Speisequelle  zwischen den Elektroden der Entladungs  bahn liegt. Durch diese Kombination von  Spannungen ist     eine    baldige Wiederzündung  möglich. Auf diese Weise ist es bei früher  Wiederzündung und stabilem Betrieb der  Röhre möglich, die Brennspannung der Ent  ladung einen sehr grossen Prozentsatz der  Speisespannung bilden zu lassen.  



  Die     Zeitspanne    zwischen der     Unter-          brechung        des        Entladungsstromes    und der  Wiederzündung der Entladung ist von der  Grösse der     Kapazität    abhängig. Wird die im  Kondensator erzeugte     Spannung    vergrössert,  so kann     dadurch        die        erwähnte        Zeitspanne     verkürzt werden. In der Regel wird diese      Zeitspanne kleiner als
EMI0003.0001  
   einer Periode  gemacht.

   Noch besser     ist        es,        die        Zeitspanne     kleiner als
EMI0003.0006  
   oder     einer    Periode zu  
EMI0003.0008  
    wählen. Vorzugsweise werden die Selbstin  duktion und die Kapazität derart dimen  sioniert, dass im Augenblick, wo der Ent  ladungsstrom den Wert Null erreicht, die  algebraische Summe der an der Kapazität  auftretenden     Spannung    und der Momentan  spannung der Speisequelle     mindestens    der       Wiederzündspannung    der Entladung gleich  ist. Hierdurch wird die Zeitspanne zwischen  dem Erlöschen und der Wiederzündung der       Entladung    so klein wie möglich gemacht.

         Dies    hat nicht nur     eine        Verringerung    des       Flackerns    des durch die Entladungsröhre       ausgesandten    Lichtes zur Folge, sondern  ermöglicht auch eine Verkleinerung der Ab  messungen des     Kondensators    und     somit    der  Drosselspule. Die     Wiederzündspannung    steigt  nämlich     mit    zunehmender     Zeitspanne    zwi  schen der Unterbrechung und der Wieder  zündung der Entladung an. Je mehr diese  Zeitspanne verkürzt wird, um so kleiner ist  die für die     Wiederzündung    benötigte Span  nung.  



  Es hat sich herausgestellt, dass der Quo  tient der     Wiederzündspannung    und der       Brennspannung    von dem Dampfdruck     in    der  Entladungsröhre abhängig ist und bei  steigendem Dampfdruck abnimmt. Um die  räumlichen     Abmessungen    des     Kondensators     und der     Selbstinduktion    kleiner machen     zu     können, ist es deswegen vorteilhaft, den       Betriebsdampfdruck    grösser zu machen.

   Vor  zugsweise wird dieser     Dampfdruck    so hoch  gemacht, dass der Quotient der     Wiederzünd-          spannung    und der     Brennspannung    -kleiner  als 1,6 ist. Der Dampfdruck in der Entla  dungsröhre     kann        bekanntlich    durch Regelung  der     Temperatur    der     kältesten        Stelle    des Ent  ladungsraumes     beeinflusst    werden.

   Wird die  Röhre     derart    konstruiert, dass diese kälteste  Stelle beim     Betrieb        eine    höhere Temperatur  erhält, so wird auch der Dampfdruck grösser.       Vergrösserung    des     Dampfdruckes    einer be-         stimmten    Entladungsröhre hat bei konstant  gehaltenem Strom auch     eine    Vergrösserung  der     Brennspannung    zur Folge.  



  Die     Erfindung    wird anhand der Zeich  nung, die beispielsweise eine Vorrichtung  gemäss der Erfindung schematisch darstellt,  näher beschrieben.  



  Diese     Vorrichtung    enthält eine zum       Ausseniden    von     LichtstrahlongeeigneteHoch-          druckquecksilberdampfentladungsröhre    1, die  in der Hauptsache aus einem Quarzröhrchen  mit     innerem,        bezw.    äusserem Durchmesser  von 5     bezw..9    mm besteht. In den Enden der  Röhre befinden sich zwei     Glühelektroden     2, die aus einem mit einer Mischung von  Barium- und     Strontiumogyd    bedeckten Wolf  ramkern bestehen und die nicht durch einen  besonderen Heizstrom,     sondern    ausschliesslich  durch die Entladung geheizt werden.

   Der  Abstand     zwischen    den     Elektrodenenden    be  trägt 18 mm. Ausser einer Menge Quecksilber  enthält die Entladungsröhre     eine    Argon  füilung, die bei     Zimmertemperatur        einen     Druck von     etwa    5 cm aufweist. Die Ent  ladungsröhre ist     innerhalb        eines    Glaskolbens  3 üblicher     Glühlampenform    angeordnet.

   Falls  dieser Kolben aus einem     Material    besteht,       das        ultraviolette        Strahlen        durohlässt,        kann    die       Vorriohtun@g    auch     zum        Aussenden        dieser     Strahlen benutzt werden. Der Durchmesser  des kugelförmigen Teiles dieses Kolbens ist  etwa 7 cm. Der Raum zwischen der Ent  ladungsröhre und dem Kolben ist mit Stick  stoff     gefüllt,    der bei     Zimmertemperatur     einen Druck von     etwa    50 cm zeigt. Der  Kolben 3 ist mit dem Sockel 4 versehen.  



  Die Entladungsröhre wird von einem       Wechselstromnetz    5 von 50 Perioden und 220  Volt     Effektivspannung    gespeist.     In    Reihe  mit der Entladungsröhre sind ein Konden  sator 6 und     eine    mit     einem        Eisenkern        ver-          seheneDrosselspule    7 geschaltet. Der Konden  sator hat eine Kapazität von 3,3 Mikrofarad,  während die Drosselspule     eine        Selbstin-          duktion    von 1,85     Henry    zeigt.

   Die Grösse der  Kapazität und der     Selbstinduktion    sind so  gewählt, dass die Wiederzündung der Ent-           ladung    unter Einfluss der an der     Kapazität     erzeugten Spannung stattfindet.  



  Beim Schliessen des Schalters 8 wird die  Entladung in der Röhre 1 durch die Netz  spannung gezündet. Zwecks Erleichterung  dieser Zündung kann die Röhre gegebenen  falls mit einer     in    der Nähe einer     Elektrode     angeordneten Hilfselektrode versehen werden,  die über einen Widerstand mit der anderen  Elektrode verbunden wird. Nach der Zündung  erwärmt sich die Röhre und es steigt der  Druck des Quecksilberdampfes in der Entla  dungsröhre an. Nachdem die Entladung ihren  Endzustand erreicht hat, ist der Effektiv  wert der Entladungsstromstärke 0,375     Amp.     Die Röhrenform ist derart gewählt, dass der  Dampfdruck dann etwa 20 Atmosphären ist  und die Brennspannung der Entladung 200  Volt, das heisst mehr als 90 % des Effektiv  wertes der Netzspannung beträgt.

   Man kann  unter Umständen die Brennspannung der  Entladung sogar grösser als die Netzspan  nung wählen. Der Leistungsfaktor der  Vorrichtung ist etwa 0,95.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Vorrichtung mit einer mit festen Glüh elektroden und einer Edelgasfüllung versehe- nen, aus einer Wechselstromquelle gespeisten Hochdruckmetalldampfentladungsröhre, da durch gekennzeichnet, dass die Entladungs röhre und eine aus in Reihe .geschalteter Selbstinduktion und Kapazität zusammen gesetzte Vorschaltimpedanz derart dimensio niert sind,

   dass die Brennspannung der Entladung beim normalen Betrieb grösser als 60 % des Effektivwertes der Spannung der Wechselstromquelle ist, wobei die Selbst induktion und Kapazität derart dimensic niert sind, dass für die Grundfrequenz der Wechsel stromquelle die Kapazitanz (1/cuC) grösser ist als die Induktanz (coL),

   damit die Wieder zündung der Entladung unter Einfluss der an der Kapazität erzeugten Spannung statt- findet. UNTERANSPRüCHE 1. Vorrichtung gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Selbstin duktion und die Kapazität derart di- mensioniert sind,

   dass beim Abbrechen des Entladungsstromes die algebraische Summe der an der Kapazität auftretenden Spannung und der Momentanspannung der Speisequelle mindestens gleich der Wiederzündspannung der Entladung ist. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Betriebs dampfdruck der Entladungsröhre so gross ist, dass der Quotient der Wiederzünd- spannung und der Brennspannung kleiner ist als 1,6.