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Bogenlampen [2]

[92] Bogenlampen. In den sogenannten Flammen- oder Effektbogenlampen werden Effektkohlen verwendet, die aus den Fluoriden des Calciums, Strontiums und Bariums bestehende Leuchtzusätze erhalten und dem Licht eine orangegelbe, weißlichgelbe oder rötliche Färbung geben.

Die günstigste Lichtausbeute wird durch einen Leuchtzusatz von Fluorcalcium erzielt, die Farbe des Bogenlichtes ist dann orangegelb. Die Leuchtzusätze werden, mit Wasserglas und Kohlenpulver gemischt, in den Dochtkanal der Kohlenröhre gebracht; die Kohlenröhren sind nur aus Ruß hergestellt. Der Hauptteil der Lichtausstrahlung geht von dem langen, intensiv leuchtenden Lichtbogen selbst aus, und die Lichtausbeute ist bei Effektkohlen bedeutend günstiger als bei Reinkohlen. Der praktische spezifische Effektverbrauch, d.h. der Effektverbrauch pro Hefner-Kerze, ist bei Benutzung von Effektkohlen für Gleich- und Wechselstromlampen ungefähr derselbe, während bei Verwendung von Reinkohlen der Effektverbrauch für Wechselstromlampen bedeutend ungünstiger ist als für Gleichstromlampen. Im allgemeinen wird nur die positive Kohle als Effektkohle ausgeführt, da die negative Effektkohle eine gewisse Unruhe in das Licht bringt und nur einen geringen Teil zur Lichtausbeute beiträgt. In diesem Falle erhält die positive Kohle einen etwas größeren Dochtquerschnitt; es werden ihr also etwas mehr Leuchtzusätze zugefügt.

Infolge des langen Lichtbogens, der Schlackenbildung und der notwendigen Länge der Kohlen für eine genügend lange Brenndauer werden die Kohlen nicht übereinander, sondern nebeneinander schräg nach unten gerichtet verwendet (Fig. 1); es bildet sich dann der Lichtbogen am untersten Ende der Kohlen. Um ein Klettern desselben zu verhindern, wird meist ein Blasmagnet angeordnet, der dazu dient, ihn ständig nach unten zu treiben. Zur Erzielung von Ruhe und Gleichmäßigkeit des Lichtes werden die Kohlenspitzen mit Sparern B umgeben, die aus Kammern von Chamotte, Carborund oder Speckstein bestehen und die vom Lichtbogen ausgestrahlte Hitze zusammenhalten. Dadurch wird eine höhere Temperatur der[92] Kohlenenden erreicht, ohne daß ein stärkeres Abbrennen eintritt. Die Dicke der Effektkohlen entspricht im Durchmesser, in Millimetern ausgedrückt, ungefähr der Stromstärke in Ampere. Um eine genügend lange Brenndauer zu erhalten, müssen die Kohlen, da sie nur einen geringen Durchmesser haben, sehr lang gewählt werden. Dadurch wird aber der Widerstand eines Kohlenpaares verhältnismäßig groß; um denselben zu verringern, versteht man die Kohlen mit einer Drahteinlage (Metallader) aus leicht verdampfbaren Metallen wie Aluminium, Zink u. dergl. – Die Niederschläge und Rückstände sind bei Verwendung von Effektkohlen bedeutender als bei Verwendung von Reinkohlen und schlagen sich als ein weißes Pulver nieder. Es ist deshalb der Brennraum von dem Regelwerk der Lampe gut abzuschließen und für eine gute Ventilation der Lampenglocke zu sorgen, was durch besondere Konstruktionen des Aschetellers T erreicht wird. Die bei der Verbrennung entstehenden Dämpfe von salpetriger Säure wirken auf die Atmungsorgane Hörend ein, so daß die Verwendung von Flammenbogenlampen nur für Außenbeleuchtung oder in vorzüglich ventilierten Innenräumen geeignet ist [1], [2].

Fig. 1 veranschaulicht eine Wechselstromflammenbogenlampe der Allgem. Elektrizitätsgesellschaft, Berlin; der Reguliermechanismus beruht auf dem Motorprinzip. Das Magnetgestell des Motors wird von zwei Paaren von Wechselstrommagneten gebildet, von denen die Wicklung des einen (H) vom Hauptstrom, die andre (N) von einem Nebenschlußstrom durchflossen wird. Der Anker besteht aus einer dünnen Metallscheibe A, die zwischen den Magneten drehbar gelagert ist. Durch den Hauptstrommagneten wird auf den Anker A ein Drehmoment ausgeübt, und die mittels Zahnrädern auf ein Kettenrad übertragene Bewegung der Scheibe bewirkt die Lichtbogenbildung durch Entfernen der Kohlenstifte voneinander. Der von der Lampenspannung erregte Nebenschlußmagnet übt ein entgegengesetztes Drehmoment aus und bewirkt beim Steigen der Spannung ein Nähern der Kohlenstifte. Der Nebenschlußstrom zweigt von der Grundplatte P ab, fließt über den Schalter S in die Wicklung des Nebenschlußmagneten N und von hier in das Netz zurück. Verlöscht der Lichtbogen infolge abgebrannter Kohlenstifte, so wird der Schalter S vom Gestänge des unteren Kohlenhalters ausgelöst, schaltet die Nebenschlußwicklung aus und schützt sie vor dem Verbrennen. – Sollen die Glocken vollständig beschlagfrei bleiben, so werden die Lampen noch mit einer Innenglocke versehen, deren kammartige Wirkung das Absaugen der Dämpfe unterstützt. Ein Nachteil der Flammenbogenlampen mit schräg nach unten angeordneten Kohlen besteht darin, daß die Lichtausstrahlung nicht genügend in die Breite geht; um nun eine günstigere Lichtausstrahlung zu erhalten, ist die Innenglocke als Prismenglas (Diopterglocke, Fig. 2) ausgebildet worden. Die vom Lichtbogen nach unten gehenden Strahlen werden beim Durchgang durch dieses Prismenglas seitlich abgelenkt. Fig. 3 zeigt die Lichtausstrahlung der Flammenbogenlampe von Körting & Matthiesen in Leipzig, und zwar Stellt Kurve a die Lichtausstrahlung ohne Diopterglocke, Kurve b mit Diopterglocke dar. Die Flammenbogenlampen brennen etwa mit einer Spannung von 44–47 Volt; der praktische Effektverbrauch pro Hefner-Kerze beträgt bei gelbem Licht ungefähr 0,16–0,2 Watt.

Blondel gelang es, Effektkohlen herzustellen, die einen sehr dicken Docht besitzen und ohne erhebliche Schlackenbildung brennen. Diese Kohlen werden unter der Bezeichnung Blondel-Kohlen oder T.B.-Kohlen für weißes und gelbes Licht benutzt. Die Kohlen werden übereinanderstehend angeordnet, wodurch erreicht wird, daß das Maximum der Lichtintensität zwischen 30° und 50° gegen die Horizontale auftritt. Die Flammenbogenlampen mit T.B.-Kohlen brennen mit 30 oder 40 Volt Spannung, können demnach zu zweien und dreien bei 110 Volt Netzspannung hintereinander geschaltet werden [1]. Die Flammenbogenlampe ist auch als kohlensparende Flammenbogenlampe mit ca. 80 Brennstunden ausgebildet worden [3].[93]

Bei der Quecksilberdampflampe von Cooper Hewitt [1], [2] wird als Lichtquelle der zwischen einer Quecksilber- und einer Eisenelektrode in einem luftverdünnten Rohre übergehende Lichtbogen des Quecksilbers benutzt (s. Beleuchtung, elektrische, S. 67). Fig. 4 zeigt das Schema dieser Lampe; die positive Elektrode wird durch eine glockenförmige, geschlitzte Eisenelektrode, die negative durch reines Quecksilber gebildet. Um den Quecksilberdampfbogen herzustellen, muß das Rohr gekippt werden, was von Hand oder automatisch geschehen kann. Im letzteren Falle zieht im Moment des Einschaltens ein im Nebenschluß liegendes Solenoid einen Eisenkern an, wodurch die negative Elektrode gehoben wird; es ergießt sich dann ein dünner Quecksilberfluß zur positiven Elektrode, der Hauptstromkreis ist geschlossen; der Nebenschlußstromkreis des Solenoides schaltet sich automatisch aus, und die Röhre kehrt in ihre normale Lage zurück, der Quecksilberfluß wird unterbrochen, wodurch sich der Quecksilberdampfbogen bildet. Die Quecksilberdampflampen können nur mit Gleichstrom betrieben werden, und es ist bei der Installation darauf zu achten, daß die Pole richtig angeschlossen werden. Beim Verwechseln der Pole verdampft die Eisenelektrode, und diese Dämpfe machen das Rohr schnell unbrauchbar. Die Lampe wird in drei Modellen geliefert: 1. Typ K, Lichtstärke 1000 Hefner-Kerzen, die leuchtende Länge des Rohres beträgt ca. 115 cm; 2. Typ A H, Lichtstärke 500 Hefner-Kerzen, die leuchtende Länge des Rohres beträgt ca. 55 cm; 3. Typ A H H. Diese Lampe besitzt zwei Röhren von je 55 cm Länge, die hintereinander geschaltet sind. Die Klemmspannung der Rohre H beträgt 33 bis 39 Volt, der Rohre K 62 bis 70 Volt, so daß die Lampen[94] Typ K und Typ A H H bei 110 Volt Netzspannung in Einzelschaltung, die Lampe Typ A H zu zwei in Serie geschaltet werden. Die Zündstromstärke beträgt 8–10 Ampere und fällt dann schnell auf die normale Brennstromstärke von 3,5 Ampere. Der Wattverbrauch pro Kerze ist 0,385 Watt [1], [2], [4].

Bei der Quarzlampe ist der Quecksilberlichtbogen in einem Rohr aus Quarzglas eingeschlossen (s. Beleuchtung, elektrische, S. 67). Sie ist ebenso wie die Quecksilberdampflampe nur für Gleichstrom verwendbar. Der Brenner besteht aus einem kurzen Quarzrohr, an dessen Enden sich die Polgefäße mit Quecksilber befinden. Die Kippung des Rohres erfolgt immer automatisch. Die Stromstärke ist von der Temperatur des Quecksilbers abhängig; wird das Quecksilber erwärmt, so wird die Stromstärke geringer, bei Abkühlung steigt die Stromstärke an. Um sie auf den richtigen Wert einstellen zu können, sind die Pole des Brenners mit Metallkühlern (Blechfahnen) versehen. Infolge der starken Erhitzung werden im Quarzbrenner große Mengen ultravioletter Strahlen erzeugt, die das Quarzglas leicht durchdringen. Es bildet daher der Quarzbrenner die ergiebigste Quelle zur Erzeugung dieser Strahlen, die für chemische Zwecke und zur Vernichtung der Bakterien im Trinkwasser eine große Bedeutung erlangt haben. Für Beleuchtungszwecke sind sie nicht erwünscht, und es ist daher der Quarzbrenner mit einer Glasglocke zu umgeben, die die kurzwelligen ultravioletten Strahlen nicht hindurchläßt. Die Quarzlampe, deren äußere Form einer gewöhnlichen Bogenlampe sehr ähnlich ist, hat eine Brenndauer von 1000–2000 Stunden. Der praktische Effektverbrauch pro Kerze beträgt ungefähr 0,25–0,35 Watt [1], [4].

Literatur: [1] Holzt, Schule des Elektrotechnikers, Leipzig 1913. – [2] I. Herzog und Feldmann, Handbuch der elektrischen Beleuchtung. – [3] Elektrotechnische Zeitschrift 1910, S. 963. – [4] Der Elektrotechniker 1911, Nr. 16–21.

Holzt.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.