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Elektrische Mischlichtlampe, bei der der Lichtbogen einer Quecksilberhochdrückentladung
zur Heizung eines ihn umschließenden Glühkörpers dient Die Erfindung bezieht sich
auf elektrische Mischlichtlampen für Beleuchtungs- und Bestrahlungszwecke, bei denen
als Strahlungsquellen ein Quecksilberhochdruckliichtbogen und ein den Lichtbögen
umschließender, ihn aber nur teilweise abdeckender Glühkörper Verwendung finden,
wobei der Glühkörper vom Lichtbogen geheizt wird.
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Bei den bisher bekanntgewordenen Mischlichtlampen dieser Art war man
immer unter Verwendung verhältnismäßig weit voneinander entfernter Glühelektroden
bestrebt; durch möglichste Annäherung des zwischen den Elektroden angeordneten Glühkörpers
an den Lichtbogen, .oft -sogar durch Einbringen in den Lichtbogen selbst, z. B.
unter Vorsehung eines rohrförmigen Glühkörpers, mit möglic4st geringem Innendürclimesser,
eine für die Lichtäusstrahlung genügend hohe Rufheizung des Glühkörpers zu erzielen.
Da dabei der Innendurchmesser des rohrförmigen Glühkörpers wesentlich kleiner als
der Elektrodenabstand gewählt werden mußte, traten häufig schon vor Erreichung hoher
Betriebstemperaturen des Glühkörpers zerstörende Überschläge zum Glühkörper bin
auf, die man durch Verwendung von auch bei hohen Temperaturen noch genügend isolierenden
Baustoffen :oder durch Isolierung der Innenoberfläche des Glühkörperrohres zu verhindern
versuchte.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der verhältnismäßig
lange Lichtbogen der bisher bekannten Lampen mit entladungsgeheiztem Glühkörper
keine genügende Leistungskonzentration aufweist und außerdem verhältnismäßig große
Abmessungen des Entladungsgefäßes zur Folge hat, das im' Betrieb dann einen ungünstigen
Wärmehaushalt zeigt und schwer auf eine höhere Betriebstemperatur
aufzuheizen
ist, insbesondere wenn die Leistungsaufnahme der Lampe niedrig bleiben soll.
| Diese Schwierigkeiten werden bei der Min |
| lichtlampe nach der Erfindung beseitigt; |
| dadurch zekennzeichnet ist, daß bei Kerwen,' |
dung eines kugelförmigen Quarzentladungs--. gefäßes und eines Elektrodenabstandes
von 2 bis 5 mm der Innendurchmesser des den Lichtbogen umschließenden Glühkörpers
größer ist als der Elektrodenabstand und daß ferner die Lampe bei einer spezifischen
Leistungsaufnahme des Lichtbogens von mehr als
300 W je Zentimeter Lichtbogenlänge
einen Betriebsdampfdruck von mehr als 3o Atmosphären aufweist.
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Der geringe Elektrodenabstand der .neuen Lampe führt zu einer Zusammendrängüng
der gesamten Lichtbogenleistung auf eine Strecke von wenigen Millimetern und damit
zu einer außerordentlich konzentrierten Wärmequelle höchster Betriebstemperatur,
die die Aufheizung des Glühkörpers bis an seine Festigkeitsgrenze ermöglicht. Dabei
kann trotzdem kein Überschlag auf den rohrförmigen Glühkörper auftreten, weil sein
Innendurchmesser größer ist als die Lichtbogenstrecke zwischen den Elektroden. Ferner
kann nunmehr das kugelförmige Entladungsgefäß mit so kleinem Inhalt gebaut werden,
daß sich auch bei kleinen Lampenleistungsaufnahmen sehr hohe Betriebsdrücke von
beispielsweise 5o bis i oo Atmosphären einstellen, die in vorteilhafter Weise der
Zerstäubung des hoch erhitzten Glühkörpers@entgegenwirken. Der den Lichtbogen umschließende
Glühkörper kann aus hochschmelzenden Metallen oder Metallverbindungen, z. B. Carbiden
oder Oxyden, bestehen und durch Pressen und Sintern erzeugt oder aus Blech oder
Draht gebildet sein.
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Auf der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele mehrere nach der Erfindung
ausgebildete Quecksilberdampflampen mit einer Lichtbogenleistungsaufnahme von 18o
W und mit einem Betriebsdampfdruck von 5o Atmosphären schematisch dargestellt.
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Nach Abb. i ist das kugelförmige, einen Innendurchmesser von etwa
15 mm aufweisende Quarzentladung$gefäß i im innern eines gesockelten Umschließungsgefäßes
i untergebracht. Es enthält z*ei zweckmäßig aktivierte Glühelektroden 3, eine übliche
Edelgasgrundfüllung und etwas Quecksilber q, das zweckmäßig beim Einbrennvorgang
der Lampe völlig verdampft. Der Abstand der Glühelektroden 3 beträgt etwa 3 mm und
damit die auf den Zentimeter Lichtbogenlänge umgerechnete spezifische Leistungsaufnahme
des Lichtbogens etwa 60o W.
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Der zwischen den Elektroden 3 brennende Lichtbogen wird von einem
etwa 3 mm breiten Glühkörperring 5 aus Wolfram oder Tantalcarbid umschlossen, dessen
Innendurchmesser .etwa 5 mm beträgt, also fast doppelt so groß wie der Elektrodenabstand.
Dieser Glühkeper 5 ist an der Seitenwand des Quarzi#ntladungsgefäßes i befestigt,
er kann aber auch von einer der beiden Elektroden 3 bzw. von deren Stromzuführungsdraht
getragen werden.
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Die Temperaturverteilung an der Glühkörperoberfläche kann gegebenenfalls
durch stärkere Annäherung einzelner Stellen, etwa der Randteile des Glühkörpers,
an den Lichtbogenschwerpunkt:oder durch Vorsehung verschiedener Wandstärken oder
durch eine verschiedene, das Strahlungsvermögen beeinflussende Oberflächenbeschaffenheit
verbessert werden, z. B. so, daß -an allen Stellen die gleiche Temperatur
auftritt.
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Das im Betrieb der Lampe auftretende Mischlicht setzt sich aus der
Strahlung des Glühkörpers 5 und der an den Stirnflächen des Glühkörperringes austretenden,
durch die Pfeile angedeuteten Lichtbogenstrahlung zusammen. Dabei wird bei einer
in Abb. i dargestellten Mischlichtlampe etwa die Hälfte der vom Lichtbogen ausgehenden
Quecksilberstrahlung und der abgeleiteten Wärme von dem etwa aus Wolfram bestehenden
Glühkörper 5 absorbiert. Er nimmt also eine Leistung von etwa 9o W auf und erreicht
dabei eine Temperatur von etwa 3 100' C. Da Wolfram dabei eine Lichtausbeute
von etwa. 34 lm/W aufweist, sendet der Glühkörper eine Strahlung von etwa 90 # 3400
=etwa 30001m aus. 2oo/o, also 60o lm, sind Rotstrahlung.
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Die anderen 9o W zugeführter Leistung erscheinen als frei .aus der
Lampe aüstretencle Quecksilberstrahlung. Diese beträgt demgemäß bei einer hier in
Frage kommenden Lichtausbeute von 7olm/W etwa 90 # 70= 63001m. Davon sind nur q.%,
also etwa 25oIm, Rotstrahlung. Gegenüber einer gewöhnlichen Überdruckquecksilb-erdampflampe
mit nur etwa 40/0 Rotstrahlung ergibt sich bei der neuen Lampe eine Rotstrahlung
von 60o lm + 25o lm = 85o Im; das ist, bezogen auf die Gesamtstrahlung- von 30001m
+ 6300 lm = 9300 Im, ein Rotgehalt von etwa 9, 2 %. Der Rotgehalt ist also
mehr als verdoppelt und annähernd so groß wie derjenige des Tageslichtes.
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Außerdem füllt die Lichtemission des Glühkörpers auch die übrigen
Spektralbereiche des sichtbaren Gebietes auf, so daß auch in diesen Gebieten eine
verbesserte Farbwiedergabe erzielt wird.
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Weitere Vorteile der neuen Lampe liegen in der Verminderung der Welligkeit
der Lichtausstrahlung der Lampe und .der für Bestrahlungszwecke wichtigen gleichzeitigen
Erzetigung
kräftiger, kurzwelliger ultraroter und langwelliger
ultravioletter Strahlung..
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Um eine besonders gute Mischung derbeiden verschiedenartigen Strahlungen
herbeizuführen, kann auch ein mit Durchtrittsöffnungen versehener Leuchtkörperhohlzylinder
5 Verwendung finden.
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Abb. 2 stellt ein Entladungsgefäß mit senkrecht verlaufendem Lichtbogen
dar, bei dem der Glühkörper 5 näher an die obere Glühelektrode 3 herangerückt ist
und sich demgemäß mehr im Bereich der heißen Konvektionsströme befinden.
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Bei dem Entladungsgefäß nach Abb.3 ist der als Kappe ausgebildete
Glühkörper 5 auf die obere Glühelektrode 3 dicht aufgesetzt. Sein innerer Durchmesser
beträgt hier @ettva« 6 mm. Der Abstand zwischen dem unteren Rand des Glühkörpers
5 und der unteren Glühelektrode 3 beträgt etwa ¢mm, ist also größer als der Elektrodenabstand.
Die im Betrieb der Lampe nach oben drängenden überaus heißen Dämpfe stauen sich
im Innern .des kappenförmigen Glühkörpers 5, wobei sie diesen auf eine hohe Glühtemperatur
aufheizen. Bei dieser Ausführungsform vergibt sich eine starke Verminderung der
durch Könvektionsströme verursachten Wärmeverluste und damit eine Erhöhung der Licht,
ausbeute. Die Kappe kann auch von. der Elektrode isoliert sein.
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Mit Vorteil wird ferner das Umschliießungsgefäß 2 lichtstreuend ausgebildet
und mit Leuchtstoffen versehen, die durch die kurzwellige Strahlung des Quecksilberhochdrucklichtbogens
zum Leuchten gebracht werden, gleichzeitig aber eine gute Durchlässigkeit für die
sichtbare Strahlung aufweisen.
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Für Bestrahlungszwecke bietet die neue Mischlichtlampe besondere Vorteile,
da ein äußerst hoch erhitzter Glühkörper eine sonnenähnliche Strahlung mit kräftigem
langw -elliger n Ultraviolettanteil liefert. Das entlüftete oder gasgefüllte Umschliießungsgefäß
wird in diesem Fall aus ultraviolettdurchlässigem Glas hergestellt..