DE2236973A1

DE2236973A1 - XENON ARC LAMP

Info

Publication number: DE2236973A1
Application number: DE19722236973
Authority: DE
Inventors: John S Goldner; Walter A Jaatinen
Original assignee: HOLOBEAM
Current assignee: HOLOBEAM
Priority date: 1971-07-29
Filing date: 1972-07-27
Publication date: 1973-02-08
Also published as: FR2147094A1; NL7210379A; AU4491072A; IT963064B

Description

!'η ; ·η ■ ι n -v't ' ■ ■! 'η; · Η ■ ι n -v't '■ ■

Dr. η Pu.1'1..MK-U ι;-.. γ·., κ. !'ο-ϋΡ.-τ 2 9 Q P Q 7 QDr. η Pu.1'1..MK-U ι; - .. γ ·., κ. ! 'ο-ϋΡ.-τ 2 9 Q P Q 7 Q

ΙΜυΙ.-ϊι..-.:'- ι- ^v-li'li-r !η n.Km-mlt . Λ. £. *J K) Ό f Q ΙΜυΙ.-ϊι ..-.: '- ι- ^v -li'li-r! Η n.Km-mlt. Λ. £. * JK) Ό f Q

V, W ι· π r '.ι <■ it " Il
I υ:-■lf-'-ri'i H "·-"' -'. Ι'ί *' ''■'■> V, W ι · π r '.ι <■ it "Il
I υ: - ■ lf -'- ri'i H "· -"'-'.Ι'ί * '''■'■>

F 1117 As/KF 1117 As / K

ilolobean, Inc., 5^0 Wintora Avenue, - Paramufj, II. f-. (V.Gb.A.)ilolobean, Inc., 5 ^ 0 Wintora Avenue, - Paramufj, II. f-. (V.Gb.A.)

XenonlangbogenlampeXenon long arc lamp

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungslangbogenlanipe, insbesondere auf eine Niederdruck-Gasentladungslangbogenlampe mit verbesserter Lichtausbeute»The invention relates to a gas discharge long arc planar, especially on a low-pressure gas discharge long-arc lamp with improved luminous efficacy »

Elektrische Gasentladungslampen werden in großem Umfang benutzt, und zwar insbesondere als Lichtquellen außerhalb von Gebäuden zum Beleuchten von Anlagen im Freien, wie Parkplätzen, Sportstadien o.dgl. Bei der Konstruktion von Entladungslampen besteht eines der Hauptziele in der Erzielung einer optimalen Lichtausbeute, d.h. eines maximalen Lichtstromes Je Einheit der der Lampe zugeführten elektrischen Leistung. Bei erhöhter Lichtausbeute ist der Benutzer in der Lage, eine gewünschte Lichtmenge unter vermindertem Leistungsaufwand und somit zu geringeren Kosten zu erhalten.Electric gas discharge lamps are widely used, particularly as external light sources of buildings for illuminating outdoor facilities, such as parking lots, sports stadiums or the like. When constructing One of the main goals of discharge lamps is to achieve an optimal light output, i.e. a maximum Luminous flux per unit of electrical power supplied to the lamp. With increased light output, the user is able to obtain a desired amount of light with reduced power expenditure and thus at lower cost.

In der Technik sind mamiigfaLtige Typen von Gasentladungslampen bekannt und befindem sich für die beschriebenen Zwecke im allgemeinen Gebrauch. Ein Typ von Gasentladungslampen, der sich in woLtem Umfang auf dom Gebiet der Aulleubo leuchtung durchgo.'itjtzt hat, und zwar besondura wegon der erstrebenswerten Tagoj LLcutqüali tat dea onsouijton Lichttons,In the field of technology, there are multiple types of gas discharge lamps known and is in general use for the purposes described. One type of gas discharge lamp which is to a large extent in the area of the Aulleubo lighting through go.'itjtzt, and especially away from the desirable Tagoj LLcutqüali tat dea onsouijton Lichttons,

2.0 !) Jf)Ii/09 Ββ BAD ORIGINAL *2.0!) Jf) Ii / 09 Ββ ORIGINAL BATHROOM *

2 2 3 6 π 72 2 3 6 π 7

ist die Xenonlangbogenlampe. Eine Langbogenlampe laut vorliegender Beschreibung und Ansprüche ist eine Lampe, bei der der Elektrodenabstand grüßer als der Durchmesser des Entladungsgefäßes oder Kolbens in der Gegend des Zwischenraumes zwischen den Elektroden ist. Xenonlangbogenlampen, die unter verhältnismäßig niedrigen Drücken arbeiten, sind jedoch Vorrichtungen einer geringen Lichtausbeute, die typischerweise im Bereich von 20 bis 25 lm/w liegt. Die Lichtausbeute von Xenonlampen läßt sich bis zu einem Bereich von kO bis 50 lm/W steigern, indem der Druck der Xenongasfüllung auf viele Atmosphären erhöht wird und eine kurze Bogenausblldung verwendet wird. Da zur ErzieLung dieser höheren Ausbeute erhöhte Drücke erforderlich sind, ist der Betrieb solcher Xenonkurzbogenlampen mit erheblicher Explosionsgefahr verbunden.is the xenon long arc lamp. A long arc lamp according to the present description and claims is a lamp in which the electrode spacing is greater than the diameter of the discharge vessel or bulb in the area of the space between the electrodes. Xenon long arc lamps that operate at relatively low pressures, however, are devices with a low luminous efficacy, typically in the range of 20 to 25 lm / w. The light output of xenon lamps can be increased up to a range of kO to 50 lm / W by increasing the pressure of the xenon gas filling to many atmospheres and using a short arc formation. Since increased pressures are required to achieve this higher yield, the operation of such xenon short-arc lamps is associated with a considerable risk of explosion.

Die bekannten Xenonlangbogenlampen erfordern im Interesse der Gewährleistung eines positiven Widerstandes sowie zur Erzielung eines verläßlichen Betriebes der Lampe äußere Vorschaltgeräte, und dies führt zu einer erheblichen Erhöhung sowohl der Kosten als auch der Abmessungen der Lampe, es sei denn, daß der Elektrodenabstand und der Fül!druck sorgfältig berechnet und überwacht werden.The known xenon long arc lamps require in the interest ensuring positive resistance as well as Obtaining reliable operation of the lamp external ballasts, and this leads to a significant increase both the cost and the dimensions of the lamp, unless the electrode spacing and fill pressure carefully calculated and monitored.

Obwohl Xenonlampen für Außenbeleuchtungazwecke vorgezogen werden, weil, wie oben bemerkt, ihr Licht dom tiutürLLehen Tageslicht sehr nahekommt, befinden sich für AulSenbelouchtungszwecke derzeit auch andern Entladungslampen, beispielsweise Quecksilberlampen mit Zusätzen, in Gebrauch. Hui dloiioii Lampen werden in Kombination mit dem Quock i i ibor Zu;»Utzu vorwendet, die die FarbquaLitat des Lichto.i vui*- ho.'jtjoru, (ILo üoust von dem an der Entladung ti; L Ltiehmtsnduti (MiucküLibor erzeugt würde, und dor iiueckii i LborgehnL t hotrii^l wonetitlich mehr ai.3 5 MoI-¹Jb. DIo Je triode;» i 1 burl ιιιιρυη i.ilt /uiiati .-lind Vorrichtungen negatlviiu Wldui'tJ t.mdo.'i, dio dieAlthough xenon lamps are preferred for outdoor lighting purposes because, as noted above, their light is very close to daylight, other discharge lamps are currently also in use for outdoor lighting purposes, for example mercury lamps with additives. Hui dloiioii lamps are used in combination with the Quock i i ibor Zu; »Utzu, which would produce the color quality of the Lichto.i vui * - ho.'jtjoru, (ILo üoust from the one at the discharge ti; L Ltiehmtsnduti (MiucküLibor, und dor iiueckii i LborgehnL t hotrii ^ l wonetitlich more ai.3 5 MoI- ¹ Jb. DIo Je triode; »i 1 burl ιιιιρυη i.ilt / uiiati.-lind devices negatlviiu Wldui'tJ t.mdo.'i, dio the

20 93 86/Ü'JG B BAD ORIGINAL20 93 86 / Ü'JG B. BATH ORIGINAL

Verwendung von Vorschaltgeräten erfordern, was aus den oben erwähnten Gründen unerwünscht ist. Quecksilber wird gelegentlich in Natriumdampflampen, einem anderen Typ von allgemein verwendeten Entladungslampen mit negativem Widerstand, zugesetzt, um die Entladung zu fördern, bis das Natrium genügend erhitzt ist, um ausreichende Mengen an Natriumdampf zu liefern und dann als vorherrschender Bestandteil des Entladungsmediums zu wirken und zum Ausgleich der Farbe des von dem Natriumdampf bei der Entladung emittierten Lichtes beizutragen.Require the use of ballasts, which is undesirable for the reasons mentioned above. Mercury is occasionally added in sodium vapor lamps, another type of commonly used negative resistance discharge lamp, to promote discharge until the sodium is heated enough to provide sufficient amounts of sodium vapor and then to act as the predominant component of the discharge medium and for To help balance the color of the light emitted by the sodium vapor during discharge.

Ein anderer Typ von Entladungslampen, der sich im allgemeinen Gebrauch befindet, ist die Quecksilber-Xenonlampe, bei der Quecksilber und Xenon in annähernd gleichen Mengen gemeinsam verwendet werden, wobei das Xenon in erster Linie als Startgas dient. Wenn diese Lampe den stabilen Betriebszustand erreicht, übernimmt das Quecksilber die Rolle des Entladungsmediums. Diese Lampen, sowie die Quecksilber-und Natriumdampflampen, erfordern die Verwendung sperriger, verhältnismäßig teuerer Vorsehaltgeräte für die Spannungsund Stromregelung, um die negative Widerstands- oder Stromspannungscharakteristik der Lampe zu überwinden. Beim Betrieb mit negativem Widerstand steigt der Strom mit sinkender Spannung, was zu einem unstetigen Betrieb führt. Vorschaltgeräte spielen auch eine Rolle bei der Steuerung zu Beginn des Betriebs der Lampe, und zwar beim Unterdrücken von sehr heftigen Stromstößen, die sonst auftreten würden, solange in den Entladungsbereichen der Lampe keine ausreichenden Gasdrücke entwickelt worden sind. Durch übermäßige Stromst'üie wird von den Metallelektroden Metall entfernt. Das auf diese Weise entfernte Metall wird anschließend an dem Entladungsgefäß oder dem Kolben niedergeschlagen und vermindert daher die Lichtemission der Lampe und-verursachtAnother type of discharge lamp that is in common use is the mercury xenon lamp, in which mercury and xenon are used together in approximately equal amounts, with xenon primarily serves as starting gas. When this lamp reaches steady state, the mercury takes over the role of Discharge medium. These lamps, as well as the mercury and Sodium lamps require the use of bulky, relatively expensive power supply devices Current regulation to overcome the negative resistance or voltage characteristic of the lamp. During operation with negative resistance, the current increases with decreasing voltage, which leads to discontinuous operation. Ballasts also play a role in controlling at the beginning of the lamp's operation, namely in suppressing a lot violent current surges that would otherwise occur as long as there are no sufficient ones in the discharge areas of the lamp Gas pressures have been developed. From excessive currents metal is removed from the metal electrodes. The metal removed in this way is then applied to the Discharge vessel or the bulb is deposited and therefore reduces the light emission of the lamp and causes

2 09886/09662 09886/0966

auch schwerwiegende Schäden an den Elektroden, was schließlich zur Unbrauchbarkeit der Lampe führen kann. Diese Typen von Lampen sind außerdem im Vergleich zu Xenonlampen mangelhaft hinsichtlich der Farbqualität des von ihnen erzeugten Lichtes. Überdies erfordern die Quecksilber-Natriumdampf- und die Quecksilber-Xenonlampen im allgemeinen zusätzliche Schaltungselemente, um die normalerweise verfügbare Spannung von 120 bzw. 220 V auf eine höhere Spannung zu transformieren, was die Abmessungen und Kosten der Lampen noch weiter erhöht.also serious damage to the electrodes, which can ultimately make the lamp unusable. These guys of lamps are also poor in terms of the color quality of what they produce when compared to xenon lamps Light. In addition, the mercury, sodium vapor and The mercury-xenon lamps generally add additional circuit elements to the normally available voltage of To transform 120 or 220 V to a higher voltage, which increases the dimensions and costs of the lamps even further.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Gasentladungslangbogenlampe mit guter Lichtausbeute zu schaffen.The invention is therefore based on the object of creating a gas discharge long-arc lamp with a good light yield.

Die Niederdruckgasentladungslangbogenlampe gemäß der Erfindung zeichnet sich nicht nur durch eine hohe Lichtausbeute sondern auch durch einen niedrigen Betriebsdruck aus.The low-pressure gas discharge long-arc lamp according to the invention is not only characterized by a high luminous efficiency, but also also due to a low operating pressure.

Die Erfindung schafft eine Xenongasentladungslangbogenlampe für den Betrieb mit hohen Ausbeuten bei Verhältnismäßig niedrigem Druck in der Größenordnung einer Atmosphäre.The invention provides a xenon gas discharge long arc lamp for high yield operation at relatively low pressures, on the order of one atmosphere.

Die Erfindung schafft ferner eine Gasentladungslangbogenlampe mit hoher Lichtausbeute laut obiger Beschreibung, die für ihren verläßlichen Betrieb keinerlei Vorschaltgerätβ bedarf und direkt mit Strom von Netzwechselspannung betrieben werden kann.The invention also provides a gas discharge long-arc lamp with high luminous efficacy as described above, which for their reliable operation does not require any ballast and can be operated directly with electricity from AC mains voltage.

Gemäß der Erfindung wird bei einer Langbogen-Gasentladungslampe eine vorherbestimmte, verhältnisAccording to the invention, a predetermined, ratio is in a long-arc gas discharge lamp mäßig geringe Menge eines Verdampfungsfähigen metallischen Materials oder eines dissoziierbaren Metallsalzes einem in einem Langbogenlampenkolben enthaltenen inerten Gas mit positiver Impedanz am Betriebspunkt der Lampe zugesetzt.moderately small amount of a vaporizable metallic Material or a dissociable metal salt with an inert gas contained in a long arc lamp bulb added positive impedance at the operating point of the lamp.

209886/0966209886/0966

Es hat sich gezeigt, daß, wenn die Menge des Metallzusatzes oder des Metallanteiles des dissoziierbaren Salzes unter einer vorherbestimmten Menge, beispielsweise unter 5 M0I-9& der Gasfüllung der Lampe, gehalten wird,, die Lichtausbeute, d.h. der Wirkungsgrad der Umwandlung der der Lampe zugeführten elektrischen Energie in Ausgangsenergie in Form von Licht, erheblich erhöht werden kann und eine negative Widerstandscharakteristik bzw. Stromspannungscharakteristik dennoch vermieden werden kann. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber bekannten Lampen dar.It has been shown that when the amount of metal additive or the metal content of the dissociable salt falls below a predetermined amount, for example below 5 M0I-9 & the gas filling of the lamp, is kept, the luminous efficiency, i.e. the conversion efficiency of that supplied to the lamp electrical energy in output energy in the form of light, can be increased significantly and have a negative resistance characteristic or voltage characteristic can nevertheless be avoided. This represents a major improvement compared to known lamps.

Wie bereits angedeutet, wird die verbesserte Lichtausbeute bei der Lienterzeugung dadurch erzielt, daß die Langbogenlampe mit positiver Widerstandscharakteristik arbeitet, so daß die Notwendigkeit sperriger und teurer Vorschaltgeräte o. dgl. entfällt. Bei einer Ausführun^sform der Erfindung, die im folgenden eingehend beschrieben wir,d besteht die Füllung aus verdampfungsfähigem Quecksilber, das in einem Anteil von weniger als 5 Mo1-% in einer Niederdruckfüllung aus Xenon enthalten ist. Es wurde gefunden, daß die betriebliche Lichtausbeute der Lampe mindestens nahezu verdoppelt werden kann, d.h. daß mit dieser Lampe Lichtausbeuten vort kO bis 50 lm/W erzielt werden können, während mit im übrigen gleichen Niederdruckxenonlangbogenlampen bisher Lichtausbeuten von nur 20 bis 25 lm/W erzielbar sind.As already indicated, the improved light yield in the generation of air is achieved in that the long-arc lamp operates with a positive resistance characteristic, so that the need for bulky and expensive ballasts or the like is eliminated. In one embodiment of the invention, which is described in detail below, the filling consists of vaporizable mercury, which is contained in a low-pressure filling made of xenon in a proportion of less than 5 mol%. It has been found that the operational luminous efficacy of the lamp can be at least almost doubled, that is to say that luminous efficacies of up to 50 lm / W can be achieved with this lamp, while luminous efficacies of only 20 to 25 lm / W can be achieved with otherwise identical low-pressure xenon long-arc lamps are.

Die Erfindung schafft also eine Gasentladungslangbogenlampe mit einer Füllung, die aus einer verhältnismäßig geringen Menge eines verdampfungsfähigen Metalls, wie Quecksilber,The invention thus creates a gas discharge long arc lamp with a filling made of a relatively small amount of a vaporizable metal, such as mercury,

in Verbindung mit einem inerten Gas, beispielsweise Xenon, besteht. Das verdampfungsfähige Metall fördert die Erzielung hoher Lichtauebeuten bei verhältnismäßig geringen Gasdrücken, und die Lampe arbeitet als Lampe mit positivem Widerstand (mitin connection with an inert gas, for example xenon. The vaporizable metal promotes the achievement high light output at relatively low gas pressures, and the lamp works as a lamp with positive resistance (with

209886/0966209886/0966

steigender Stromspannungscharakteristik) und gestattet somit einen Betrieb ohne Vorscbaltgeräte.increasing voltage characteristics) and thus allows operation without pre-circuit devices.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing is an embodiment of the invention for example shown.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Teilansicht einer Gasentladungslangbogenlampe von einen Typ, bei den die Erfindung nit Vorteil angewendet werden kann, undFig. 1 is a partial sectional view of a Gas discharge long arc lamp of a type to which the invention can be applied to advantage, and

Fig. 2 ist ein Strom-Spannungs-Diagramm der Lampe zur Veranschaulichung der positiven Widerstandscharakteristik der Lampe gemäß der Erfindung.Fig. 2 is a current-voltage diagram of the lamp to illustrate the positive resistance characteristic the lamp according to the invention.

Die Erfindung ist auf eine verbesserte Gasentladungslangbogenlampe mit hoher Lichtausbeute gerichtet. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Erfindung bei einer Gasentladungslampe 10 angewendet, die als Entladungsgefäß einen evakuierten, langen, rohrförmigen Quarzglaalangbogenkolben 12 aufweist· Eine Langbogenlampe hat gewöhnlich eine Länge von ca. 300 mm (12 inches) oder darüber, und der Elektrodenabstand ist größer als der lichte Durchmesser des röhrenförmigen Entladungsgefäßes. An jedem Ende de· Entladungsgefäßes 12 sind in noch eingehend zu beschreibender Weise swei Elektroden lU (von denen in Fig. 1 nur eine dargestellt ist) dichtend eingebaut, deren jede eine Elektrodenspitze \6 zur Erniedrigung der Elektronen-Aus trittsarbeit (low-work function electrode tip) aufweist, die axial ins Innere des rohrförmigen Entladungsgefäß·· hinein vorspringt.The invention is directed to an improved gas discharge long-arc lamp with high luminous efficacy. As shown in Fig. 1, the invention is applied to a gas discharge lamp 10 which has an evacuated, long, tubular quartz glass-long arc bulb 12 as the discharge vessel is larger than the clear diameter of the tubular discharge vessel. At each end of the discharge vessel 12, two electrodes 1U (only one of which is shown in FIG. 1) are installed in a sealing manner in a manner to be described in detail, each of which has an electrode tip 6 to reduce the work of electrons (low-work function electrode tip) which protrudes axially into the interior of the tubular discharge vessel.

Gemäß der Erfindung ist der Innenraun de· Entladung·gefaßesAccording to the invention, the inner space is the discharge vessel

12 nit einen verhältnismäßig geringen Molprosentsats ein··12 with a relatively low molar percentage

+ Verdampfung·fähigen Metalls oder Metallsalze· und einen+ Evaporation · capable metal or metal salts · and one

+ eines · 7 -+ one 7 -

209866/0966209866/0966

erheblich.höheren Molprozentsatz eines inerten Gases gefüllt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad im Lampenbetrieb auszeichnet, wird als verdampfungsfähiges Metall Quecksilber und als inertes Gas Xenon verwendet. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung einer Füllung, bei der das Quecksilber in Mengen von ca· zwischen 0,5 bis 5>0 Mol-$ der Inertgas-Hauptfüllung und Xenon in einer Menge zwischen 99 »5 und 95 MoI-^₁ je bezogen auf die Gesamtfüllung des Entladungsgefäßes, vorhanden war, die Langbogenlampe ein Licht mit höherer Ausbeute (im Bereich von 40 bis 50 lm/¥) lieferte als bisher bekannte und erhältliche, im übrigen vergleichbare Niederdruckxenonentladungslangbogenlampen. significantly higher mole percentage of an inert gas filled. In one embodiment of the invention which is characterized by a particularly high degree of efficiency in lamp operation, mercury is used as the vaporizable metal and xenon is used as the inert gas. It has been found that when using a filling, wherein the mercury in amounts of about 0.5 to 5 · between> 0 $ mol of the inert gas-filling main and xenon in an amount between 99 "5 and 95 MOI ^ ₁ depending on the total filling of the discharge vessel, the long-arc lamp delivered a light with a higher yield (in the range from 40 to 50 lm / ¥) than previously known and available, otherwise comparable low-pressure xenon discharge long-arc lamps.

Außer der erzielten verbesserten Lichtausbeute zeichnet sich eine Entladungslampe mit einer Füllung aus Xenongas mit einer kleinen Quecksilbermenge laut obiger Beschreibung auch dadurch aus, daß sie ein Licht von hoher Qualität, vergleichbar dem einer Heinxenonlampe, liefert und die Lampe deutlich mit steigender Stromspannungs charakteristik arbeitet, so daß die Verwendung äußerer Zusatz- bzw. Vorschaltgeräte entfällt. Außerdem wird der Startstrom unter dem Doppelten des Wertes des stabilen Betriebsstromes gehalten, was im Interesse größerer Verläßlichkeit des Lampenbetriebes in hohem Maße erwünscht ist.In addition to the improved light yield achieved, a discharge lamp with a filling of xenon gas is also distinguished a small amount of mercury as described above is also characterized by the fact that it emits light of high quality, comparable to that of a Heinxenon lamp, and supplies the lamp works clearly with increasing voltage characteristics, so that the use of external additional devices or ballasts not applicable. In addition, the starting current will be below double of the value of the stable operating current, which in the interest of greater reliability of the lamp operation in is highly desirable.

Bei einer typischen Lämpenkonstruktioti, bei der die Erfindung mit Vorteil anwendbar,ist (Fig. 1) war das Entladungsgefäß 12 ca. 7OO mm (28 inches) lang (für eine Bogenlänge von ca, 600 mm (24 inches)) und hatte einen Innendurchmesser von 27 mm. Die Elektroden Ik bestehen vorzugsweise aus Wolfram, und die Elektrodenspitze 16 "ist vorzugsweise aus thoriertem Wolfram oder einem anderen Werkstoff mit niedriger Austrittsarbeit gebildet. In a typical lamp construction in which the invention is advantageously applicable (Fig. 1), the discharge vessel 12 was approximately 7OO mm (28 inches) long (for an arc length of approximately 600 mm (24 inches)) and had an inside diameter of 27 mm. The electrodes Ik are preferably made of tungsten, and the electrode tip 16 ″ is preferably made of thoriated tungsten or another material with a low work function.

209886/0966209886/0966

Das äußere Ende der Elektrode "\k ist an einem Becher 18, vorzugsweise aus Molybdän oder Tantal, angelötet· Der Becher , 18 ist seinerseits mit dem Quarzkolben 12 dichtend verbunden, indem der Endabschnitt des Kolbens 12 an die scharfe Kante des Bechers 18 heran einwärtsgezogen ist. Eine innere Quarzkonstruktion 20 in der Form eines hohlen Ringes ist im Inneren des Bechers 18 angeordnet und übt eine auswärtsgerichtete Radialkraft auf den Umfang des Bechers 18 aus, so daß dieser zur dichtenden Anlage an dem zusammengepreßten Abschnitt des Kolbens 12 belastet ist.The outer end of the electrode "\ k is soldered to a cup 18, preferably made of molybdenum or tantalum An inner quartz structure 20 in the form of a hollow ring is disposed inside the cup 18 and exerts an outward radial force on the periphery of the cup 18 loading it into sealing engagement with the compressed portion of the piston 12.

An der Elektrode 14 ist ein Wolframstab 22 befestigt, der von dieser axial auswärts vorspringt und durch die zentrale Öffnung der Ringkonstruktion 20 hindurchgeführt ist. Eine Nebendichtung für die Lampe ist dadurch geschaffen, daß dine abgestufte Glockendichtung (graded bell seal) bei 2k zwischen dem Stab 22 und dem Ende des einwärtsgepreßten Manschettenabschnittes des Quarzkolbens gebildet wurde. Diese so gebildete sekundäre Dichtung dient dazu, das unerwünschte Oxydieren der Molybdänbecherdichtung zu verhindern. Bei der Ausführungsform der Lampe gemäß Fig. 1 werden die Zusätze in einem Bereich innerhalb der Lampe gehalten, in dem die Temperatur beim Betrieb der Lampe hinreichend hoch ist, um um gewährleisten, daß die metallischen Zusätze im wesentlichen vollständig verdampfau.A tungsten rod 22 is attached to the electrode 14 and projects axially outward therefrom and is passed through the central opening of the ring structure 20. A secondary seal for the lamp is provided by forming a graded bell seal at 2k between the rod 22 and the end of the inwardly pressed collar portion of the quartz bulb. This secondary seal formed in this way serves to prevent undesired oxidation of the molybdenum cup seal. In the embodiment of the lamp according to FIG. 1, the additives are kept in an area within the lamp in which the temperature during operation of the lamp is sufficiently high to ensure that the metallic additives are essentially completely evaporated.

Vie bereits erwähnt, wird eine erhöhte Lichtausbeute erzielt, wenn die Füllung im Inneren des Kolbens 12 aus Quecksilber in einer Menge zwischen 0,5 und 5#0 Mo1-% der Xenonhauptfüllung besteht, die den Rest der Füllung ausmacht. Für eine Lampe von 6000 W würde die Füllung typischerweise aus 10 mg Quecksilber und 50 Torr Xenon bestehen. Im stabilen Lampenbetrieb wird das Quecksilber in der Füllung zur Gänze ver-As already mentioned, an increased light yield is achieved if the filling inside the bulb 12 is made of mercury in an amount between 0.5 and 5 # 0 Mo1-% of the xenon main filling, which makes up the rest of the filling. For one A 6000 W lamp would typically have a filling of 10 mg Mercury and 50 Torr Xenon are made up. In stable lamp operation, the mercury in the filling is completely consumed

209886/0966209886/0966

dampft, und die Temperatur beträgt in allen Teilen der Lampenfüllung über 500 C. Der geschätzte Betriebsdruck der Lampe ist ca. 530 Torr. Der Teildruck des Quecksilberdampfes beträgt ca. 2k Torr, und der des Xenons ca. 506 Torr. Das Verhältnis der Teildrücke von Xenon- und Quecksilberdampf beträgt ca. 20:1.steams, and the temperature in all parts of the lamp filling is above 500 C. The estimated operating pressure of the lamp is approximately 530 Torr. The partial pressure of the mercury vapor is approx. 2k Torr, and that of the xenon approx. 506 Torr. The ratio of the partial pressures of xenon and mercury vapor is approx. 20: 1.

Mit dieser Füllung kann die Lampe bei einer Wechselspannung von 120 V und bei 50 + 5 A zufriedenstellend betrieben werden, so daß die Lampe gemäß der Erfindung direkt an eine Leitung eines üblichen verfügbaren Wechselstromnetzes angeschlossen werden kann.With this filling, the lamp can operate at an alternating voltage can be operated satisfactorily at 120 V and at 50 + 5 A, so that the lamp according to the invention is connected directly to a line of a commonly available alternating current network can be.

Wie aus dem Diagramm der Fig. 2 ferner ersichtlich, arbeitet die Lampe mit positiver Stromspannungscharakteristik, d.h. der Strom steigt mit zunehmender Elektrodenspannung. Wegen dieser positiven Widerstandscharakteristik der Lampe sind für den verläßlichen Betrieb der Lampe keinerlei Zusatz- oder Vorschaltgeräte erforderlich.As can also be seen from the diagram of FIG. 2, works the lamp with positive voltage characteristic, i.e. the current increases with increasing electrode voltage. Because of this positive resistance characteristic of the lamp No additional devices or ballasts are required for reliable operation of the lamp.

Die Gasentladungslampe gemäß der Erfindung ermöglicht also lediglich durch den Zusatz einer gesteuerten Menge eines verdampfungsfähigen Metalls (beispielsweise, wie oben angeführt, Quecksilber) in Mengen von weniger als 5»0 Mol-$ der .Füllung aus inertem Gas (beispielsweise Xenon) die Erzielung erhöhter Lichtausbeuten beim Betrieb der Lampe bis zu 40 bis 50 lm/W. Diese Lichtausbeute ist praktisch doppelt so hoch wie die bekannter Xenonlangbogenlampen für den Betrieb bei vergleichbaren Drücken, ohne daß dabei die Farbqualität des von der Lampe erzeugten Lichtes unvertretbar leidet»The gas discharge lamp according to the invention thus only enables a controlled amount of one to be added vaporizable metal (for example, as stated above, mercury) in amounts of less than 5 »0 mol $ of the filling from inert gas (for example xenon) the achievement of increased light yields when operating the lamp up to 40 to 50 lm / W. This light output is practically twice as high like the well-known xenon long-arc lamps for operation comparable pressures without affecting the color quality of the the light generated by the lamp suffers unreasonably »

Wie oben erwähnt, -arbeitet die Langbogenlampe- gemäß, der Erfindung als Gerät mit positiver Impedanz (steigender Strom- As mentioned above, the long arc lamp works according to the invention as a device with positive impedance (increasing current

-10»-10 »

209886/0966209886/0966

Spannungscharakteristik) und bedarf daher keiner Vorschaltgeräte. Außerdem kann die Lampe an ein gewöhnliches herkömmliches Wechselstromnetz mit Spannungen von beispielsweise 120, 208, 220, 2^0 oder 277 V angeschlossen werden, ohne daß es, wie bisher, erforderlich ist, zusätzliche Netzanschlußgeräte zur Erhöhung der Spannung oder Schaltungen zu deren Verminderung zu verwenden.Voltage characteristics) and therefore does not require any ballasts. In addition, the lamp can be connected to an ordinary conventional alternating current network with voltages of, for example 120, 208, 220, 2 ^ 0 or 277 V can be connected without that, as before, it is necessary to add additional power supply units to increase the voltage or circuits to use their reduction.

Obwohl als verdampfungsfähiges Metall vorstehend speziell Quecksilber genannt wurde, sind auch Natrium, Thallium und Salze, beispielsweise die Halogenide, insbesondere Quecksilber-, Natrium-, Thallium- und Scandium-Jodid in Mengen, in denen der metallische Bestandteil des Zusatzes weniger als 5 Mo1-% der gesamten Larapenfüllung beträgt, im wesentlichen mit des gleichen vorteilhaften Ergebnissen, wie oben beschrieben, wahlweise in einer Langbogenlampe verwendbar.Although specifically above as a vaporizable metal Mercury was mentioned, are also sodium, thallium and salts, for example the halides, especially mercury, sodium, thallium and scandium iodide in quantities, in which the metallic constituent of the additive is less than 5 Mo1% of the total larape filling, with essentially the same beneficial results as above described, optionally usable in a long arc lamp.

Andere Zusatzmaterialien, die zum Zweck des Ausgleiches der Farbverteilung des von der Lampe abgegebenen Lichtes verwendet werden können, sind u.a. Zinn, Aluminium, Scandium, Indium und deren Salze. Gemische von Metallen oder von Metallsalzen oder von Metallen und Metallsalzen können ebenfalls verwendet werden, jedoch wird die Gesamtmenge der Metallbestandteile in der Entladungsgasfüllung am besten unterhalb 5 MoI-^b gehalten, um einen Betrieb mit positiver Impedanz (steigender Stromspannungscharakteristik) aufrechtzuerhalten, ohne die Spannung des Wechselstromnetzes oder den Startstrom erhöhen zu müssen.Other additional materials used for the purpose of balancing the color distribution of the light emitted by the lamp tin, aluminum, scandium, indium and their salts. Mixtures of metals or of metal salts or of metals and metal salts can also be used, but the total amount of the metal components in the discharge gas filling is best kept below 5 MoI- ^ b in order to operate with positive impedance (increasing Voltage characteristic) without the To have to increase the voltage of the AC network or the starting current.

Wenn die aktiven metallischen Bestandteile dieser Zusätze auf über 5 MoI-^ erhöht werden, wird zwar eine positive Stromspannungscharakteristik aufrechterhalten, jedoch wird die Farbqualität des erzeugten Lichtes wesentlich beeinträchtigt, undWhen the active metallic components of these additives on are increased above 5 MoI- ^, a positive voltage characteristic is maintained, but the Color quality of the generated light is significantly impaired, and

-11--11-

209886/0966209886/0966

der Netzspannungsbedarf zur Aufrechterhaltung eines stabilen Lampenbetriebes für einen gegebenen Elektrodenabstand und Fülldruck wesentlich, erhöht.the mains voltage requirement to maintain stable lamp operation for a given electrode spacing and Filling pressure significantly increased.

Außerdem können andere Inertgase, beispielsweise Krypton, und Argon-anstelle des obengenannten Xenons verwendet'werden«In addition, other inert gases, such as krypton, and argon - to be used instead of the above-mentioned xenon «

Obwohl also die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf nur eine Ausfuhrungsform beschrieben wurde, erkennt der Fachmann die Möglichkeit mannigfaltiger Abwandlungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken.So although the invention is described above with reference to only one embodiment has been described, the person skilled in the art will recognize the possibility of manifold modifications without deviating from the inventive concept.

Pat entansprüchePatent claims

- 12 -- 12 -

2 098 86/096 62 098 86/096 6

Claims

- 12 patent claims

1.yLong-arc gas discharge lamp with an evacuated one Discharge vessel as well as two arranged at a distance from one another and projecting into the interior of the discharge vessel Electrodes and with a filling introduced into the interior of the discharge vessel, thereby characterized in that the filling consists essentially of a non-volatile metallic material in consists of a relatively small amount and a relatively larger amount of an inert gas, so that the lamp works as a device with positive impedance and with higher luminous efficacy than a lamp that only contains inert gas as a filling and, in the absence of the metallic material, light of a comparable one Color quality delivers.

2. Lamp according to claim 1, characterized in that the proportion of the component made of metallic material 5 mole jS of the filling or less.

3 · lamp according to claim 2, characterized in that the proportion of the component made of metallic material is between 0.5 and 5 »0 mol- # of the filling.

4 · Long-arc discharge lamp according to one of the preceding Claims, characterized in that the vaporizable metallic material from the group consisting of from mercury, thallium and sodium as well as the halides of mercury, sodium, thallium and scandium is selected.

5- Long-arc discharge lamp according to one of the preceding Claims, characterized in that the metallic

"- 13 209886/0966

Material from the group consisting of mercury, sodium, thallium, mercury iodide, sodium iodide, Thalliungodide and scandium iodide, is selected.

6. Long arc discharge lamp according to one of the preceding Claims, characterized in that the vaporizable metal is mercury and the inert gas is xenon.

7 * Combination of a source of standardized mains voltage with a Gas discharge long-arc lamp, characterized in that the electrodes of the gas discharge lamp directly, without ballasts, are connected to the voltage source that the gas discharge lamp is a long-arc discharge vessel and at least one electrode protruding into the interior of the discharge vessel and one into the interior of the discharge vessel has introduced filling which has a positive resistance characteristic and consists essentially of a vaporizable metal material in an amount of approximately between 0.5 and 5.0 moles of the fill and an inert gas in an amount of approximately between 99 »5 and $ 95.0 moles.

8. Xenon-quartz silver long-arc lamp for operation without ballasts, characterized by a relatively long, evacuated discharge vessel and at least one electrode protruding into the interior of the discharge vessel as well as a filling with positive resistance characteristic introduced into the interior of the discharge vessel, which essentially consists of a vaporizable metal material in an amount of approximately between 0.5 and 5.0 mol- $ of the filling and an inert gas in an amount of approximately between 99.5 and 95.0 mol- #.

209888/096$$ 209888/096

9. The lamp according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the Betriebadruck of the inert gas exceeds 500 Torr.

10. Lamp according to one of the preceding claims, characterized in that substantially all of the metal material evaporates.

11. Lamp according to claim 9 or 10, characterized in that the ratio of the partial pressures dea inert gas and the metallic vapor is approximately 20: 1 .

12. Gas discharge lamp with an evacuated long arc discharge vessel and at least one electrode with an inner end which protrudes into the interior of the discharge vessel β, characterized by a metallic, cup-shaped member which is attached to the outer end of the electrode, a device for sealing dea free End of the cup-shaped member against the discharge vessel including an annular support structure which is arranged inside the cup-shaped member and the wall of the latter against the discharge vessel loads radially, a rod attached at one end to the electrode , which passes through the cup-shaped member and the support member , and a lifting seal formed between the free end of the rod and the discharge vessel.

13. Gas discharge tube according to claim 12, characterized in that the cup-shaped member is made of molybdenum or tantalum.

209886/0966209886/0966