DE1539502A1 - Strahlungsquelle zur Foerderung des Wachstums von Pflanzen - Google Patents

Description

^r Patentanwalt

AHmCIdQrINXPHiIPS¹GLOE₁LAMPENFABRiEKEN 1539502 -

Akte: PHU- 1195 - ' ·

Anmelduno vomi 18. Okt. 1966 ' F³³*· .^;11-25l

' Ya/WG.

! "Strahlungequelle zur Förderung de» Wachstums von Pflanzen."

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Strahlungsquelle zur Förderung des Wachstums von Pflanzen, die aus einer in einem Kolben eingeschlossenen Hochdruck-Queoksilberdampf-Entladungslampe besteht« Unter einer Hochdruck-Queoksilberdampf-Entladungelampe wird eine Entladungsrohre verstanden, in der unter den vorgeschriebenen Betriebsbedingungen die Entladung kontrahiert ist. ^

Es ist bekannt, dass für das Wachs tun und die Entwicklung von *<

Pflanzen Licht erforderlich ist und dass dabei insbesondere drei, Wellenlängenbereiche des Lichtes von Bedeutung sind, nämlich die Bereiche von VO 400 bis 5OO nm, von 620 bis 69Ο ne und von 710 bis ?80 nm. In jeden dieser

Bereiche hat die Strahlung beim Prozess des Pflanzenwachstum» eine spezielle Funktion. Allgemein kann man sagen, dass die Strahlung im Bereich zwischen 400 - 500 nm das Wachstum der Pflanzen in Längeriohtung fördert und dass die Strahlung im Bereich zwischen 620 und 69Ο nm for die Formgebung und die Samenkeimung von Wichtigkeit ist) intensive Bestrahlung in der Nähe einer Wellenlänge von 660 nm ergibt kurze starke Pflanzen. Die Strahlung imBereich von 710 bis 78Ο na hat auf die Strahlung im Bereich von 620 bis 690 nm eine mässigende Wirkung) intensive Bestrahlung bei einer Wellenlänge von annähernd 735 nm ergibt längere, aber schwächere Pflanzen. Wenn die Strahlungsintensitäten in ^ den beiden übrigen Bereichen das richtige Verhältnis für das erwünscht·

Wachstum haben, ist Bestrahlung bei einer Wellenlänge zwischen 710 und

Φ^: 78Ο nm nicht notwendig.

^ * Weiter ist es bekannt, dass die Intensität der Strahlung zwischen

C₀ 25 400 und 500 nm niedriger als di· Intensität der Gesamtstrahlung in den beiden übrigen We llenlängenbereionen sein kann.

Mit den bisher zur Förderung des PflanzenwaohatuBs vielfaohan^e-

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wandten Glühlampen können zwar gute Ergebnisse erzielt werden» aber die Menge an benötigter elektrischer Energie ist verh&ltnismlasig gross, da die Lampen auch Strahlung, insbesondere Wärmestrahlung, erzeugen, die für das Pflanzenwachstum nioht erforderlich ist.

Es wurden auoh bereits mit Lichtquellen Versuche gemacht, die einen

hoher Wirkungsgrad haben. An erster Stelle wurden dabei Niederdruok* Queoksilberdampf-Entladungslampen angewandt. Diese Lampen haben den Nachteil, dass die Entladung selbst in den gewünschten Bereichen eine ungenügende Menge an Strahlung aussendet·· Dies kann dadurch verbessert werden, das· die Lampen mit einer fluoreszierenden Schicht tibersogen

werden. Dennoch bleiben solche Lampen, die immer lang sind, infolge ihrer Form für Pflanzenbestrahlungszwecke weniger geeignet. In diesem Fall ist nämlich oft.eine konzentrierte Strahlungsquelle erwünscht« Eine solche konzentrierte Energiequelle wird mit Hochdruck-Quecksilberig dampf-Entladungelampen erhalten. Diese Lampen haben im allgemeinen auch

einen hohen Wirkungsgrad, aber sie haben den IT achteil, dass sie nahezu ^ lediglich eine starke blaue Strahlung aussenden, wobei die Menge an in

den gewünsohten Wellenllngenbereiohen von 620 bis 69Q und von 710 bis 78Ο nm ausgesandter Strahlung gering ist. Zur Verbesserung des ausgesandten Spektrum* mit Rücksicht auf die Pflanzenbestrahlung könnten

auch in diesem Falle Leuchtstoffe verwendet werden, die z.B. auf einem die Entladungeröhre umgebenden Kolben angebracht sind, aber dann nimmt der gesamte Wirkungsgrad ab. Ausserdem senden auch solche Lampen noch eine verhältnisalseig grosse Menge an für das Pflanzenwachstum un-' 25 nützlicher Energie im grünen Teil des Spektrums aus.

. Die Erfindung bezieht sich auf einej Strahlungequelle, die die

obenerwähnten Nachteile nioht oder wenigstens in geringerem Masse

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aufweist.

» · Sin· Strahlungequelle gemSss der Erfindung zur Förderung des Wachstums

von Pflanzen besteht aus einer in einem Kolben eingeschlossenen Hoch» druck-Queokeilberdaepf-aiatladungelanp« mit einem mit Elektroden versehenen Entladung*raum und ist daduroh gekennzeichnet, dass sich im Entladungsraum nebet Quecksilber und Edelgas die Elemente Indiu», Lithium und Jod befinden, wobei die Jodmenge wenige ten β so gross ist, als sie an die ■ Bleuen te Indium und Lithium gebunden werden kann.

Daduroh, dass sich im Entladur.geraum der Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe die Elemente Indium und Lithium befinden, wird das Spektrum der von der Qitladungslaape ausgesandten Strahlung völlig geändert. Das im Entladung«raum vorhandene Lithium ergibt starke Linien im Bereich von 610 bis 690 nm. Es zeigt sich dann, dass die blauen, grünen und gelben Quecksilberlinien stark unterdrückt werden. Bor Zusatz von Indium ergibt jedoch wieder die notwendige blaue Strahlung swisehen 400 und 500 nm·

Sowohl die Linien des Indiums als auch die des Lithiums sind Resonanzlinien, so dass ein hoher elektrischer Wirkungsgrad der Strahlungsquelle ersielt wird. Die nfitsllohe Energieausbeute, d.h. die ausgestrahlte Energie in den fürPflanzenbestrahlung gewünschten Bereichen, ist dadurch besondere hoch.

Das Jod im Entladungsrau· dient zur Bildung von Indium-Jodid, das einen erheblich niedrigeren DampfetOck als das Element selbst hat. Dadurch kann das Element nach Abspaltung aus dem Jodid leicht in die Entladung geraten. Diese Abspaltung erfolgt bekanntlich unter dem Einfluss der elektrischen Entladung und der dabei auftretenden Wärme-

entwicklung.'Das Jod ist weiter notwendig, da es- mit Lithium einen ' Zyklus bildet, wobei sich an der Wand des Entladungsraumes Lithiumiodid

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bildet. Dies ist wichtig, da Lithium allein die Wand, die meist aus , Quarzglas besteht, angreifen würde. In der Entladung ist die Temperatur so hoch} dass das Lithium aus dem Jodid abgespaltet wird»

Zum Erzielen des richtigen Verhältnisses der Strahlung in den

Bereichen wird vorzugsweise bei der Herstellung dor Strahlungsquelle in die Eochdruck-Queokeilbordampf-Entladungslampe eine dosierte Indium-, menge eingeführt, während eine derartige Menge an Lithium-Jodid in den · Entladungsraum eingeführt wird, dass bei der Betriebstemperatur der Entladungslampe noch υηverdampftes Jodid vorhanden ist· Die Menge an Indium im Entladungsraum beträgt vorzugsweise 0*01 bis 0,3 mg und die Menge an Quecksilber 0,3 bis 40 mg pro cm Inhalt dee Entladungsraumes. Wenn die Entladungslampe derart betrieben wird, dass die Wandbelaetung, die für die bei den vorgeschriebenen Betriebsbedingungen erhaltene Temperatur ■aeegebend ist, zwischen 10 und 20 W/em innere OberflIche des FSitladungsräume« liegt und die obenerwähnten bevorzugten Mengen an Quecksilber und Indium angewandt werden, wird «ine Strahlungsquelle mit einer maximalen Strahlung in den gewünschten Spektralbereichen erhalten.

Wenn auoh im Spektralbereich zwischen 710 und 730 nm Strahlung verlangt* wird, kann in den Entladungeraum neben den Elementen Quecksilber,

Indium, Lithium und Jod nooh eine Menge an Kalium eingeführt werden.

Unter den Betriebsbedingungen liefert dieses Kalium eine Resonanzstrahlung im Spektralbereich. Vorzugsweise wird die Kaliumicenge derart gewählt, dass bein Betrieb der Strahlungsquelle noch unverdampfte« Kaliumiodid vorhanden ist. Bei Anwendung von Kalium muss die Jodmenge wenigstens so gross sein, als sie an die Elemente Indium, Lithium und Kalium gebunden

werden kann. ' ·

Ue das Kalium und das Lithium leicht in den Entladungsraum einführen

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zu können und um Angriff der Wand zu verhüten, werden diese Elemente direkt in Form von Jodiden eingeführt. Dann ist auch die Dosierung einfaoh. Auch dae Quecksilber kann teilweis· in Form von Quecksilberjodid in den Entladungsraum eingeführt werden« Gegebenenfalls kann ein. Teil des Jods als Element in den Entladungsraum gebraoht werden· Die Menge an Quecksilberjodid und an gegebenenfalls eingeführtes freiem Jodid wird selbstverständlich beim Einführen der Mengen der anderen Elemente berücksichtigt*

Als Edelgas, das u.a. zur Zündung dient, wird vorzugsweise Argon verwendet. Der Druck des Edelgas·· wird vorzugsweise, zwischen 10 und 30 ma Queoksilberdruok gewlhlt.

Wenn die obenerwlhnten eingeführten Elemente Indium, Lithium und • Kalium auseer Betracht gelassen werden, braucht sich ein· in einer

Strahlungsquelle gemSss der Erfindung verwendet· Eoohdruok-Queoksilberdampf-Entladungslampe nicht von an sich bekannten Hochdruck-Quecksilberig dampf-Entladungslampen zu unterscheiden. Beim Betrieb müssen natur-' gernäss die vorgeschriebenen Strom- und Spannungsbedingungen erfüllt

werden,- damit eine Hochdruckentladung nach der in der Einleitung erwähnten Definition entsteht« /

Bei einer Reihe von Versuchen, bei denen Pflanzen unter gleichen Verhältnissen mit Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampen ohn· Zusatz von Indium, Kalium und Lithium und mit entsprechenden Strahlenquellen nach der Erfindung bestrahlt wurden, wurde festgestellt» dass die Gewichtszunahme der Pflanzen pro Periode bei Anwendung der Ji

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1-g- bis 2 mal grosser sein kann. Es erwies sich sogar als mSglic bestimmte Pflanzen völlig zur Entwicklung au bringen« ohn· da·· al·

mit Sonnenlicht bestrahlt worden wahren«
\ Ein Ausfuhrungsbeiepiel einer Strahlungequelle nach der Srfindunf

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wird nachstehend an Hand der ZeiofiHung nlfeftf erläutert.

In einem Auesenkolben 6 au· &4a, z.B. Hartglas, befindet eioh ein· Quaraglas-Entladungelampe 1 mit tihsm Entladungeraue, in dem an den Enden Elektroden 2 und 3 vorgesehen sind. Diese Entladungslampe ist mit

Hilfe von Stötz- und Strorazuftihrungsdrlhten 4 bzw'. 5 in einer Quetschung

> im Auseenkolben 6 befestigt. Der Innendurchmesser der Entladungslampe 1

" beträgt \6 mm und der Elektrodenabstand 50 mm. In den Entladungeraum ist 40. mg Quecksilber, 0,4 mg Indium, 1 mg Quecksilberjodid (HgJp), 30 mg Lithiumiodid, und Argon unter einem Druck· too 20 mm Hg-SEuIe eingeführt· Der Raus »wischen der lh ti »dungs lampe 1 und dem Aussenkolben 6 ist entlüftet und enthält einen Oetterring 7· Die Lampe hat eine Brennspannung

von 135 Vf die Stromstlrke ist bei dieser Spannung derartig, dass die aufgenommene Leistung der Lampe 400 V betrlgt. Die Vandbelaatung der

/ 2 * Lappe 1 beträgt dann etwa 13 W/oe innere Wandoberfläche. Beim Betrieb dieser Lampe wurde im Bereich zwischen 4OO und 500 nm eine Energiemenge von 31 V und im Bereich «wischen 610 und 690 nm eine Energiemenge von 4i V ausgestrahlt. Dits bedeutet im Vergleich z\) einer entsprechenden Laape, die nur Quecksilber und ein Edelgas enthält, eine erheblich· Zunahme·

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Claims (2)

1. PATBTTAKSPKUlCBBi > -

   Op Strtthlungeqtiell· zur FBrderung d·· Waohstuas von Pflanzen,, die aus •iner in «ine· Kolben eingeschlossenen Hoohdruck^ueokeilberdaapfatotladungelaape ait einen, ait Elektroden versehenen Entladungeraum besteht, dadurch gekennzeichnet, dass sich la Entladungeraum nebst Quecksilber und Edelgas die Elevente Indium, Lithiua und Jod befinden, wobei die Jodaenge wenigstens so gross ist, als βie an die Elemente Indiua und Lithiua gebunden werden kann.
2. 2. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzelohnet, dass eich

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   la SntlädungsrcuB ebenfalle das Bleaent Kaliun befindet und die Jodaenge wenigstens so gross ist, als sie an die Bleuen te Indiua, Lithium und Kaiiua gebunden werden kann·

   3» Strahlungsquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennselohnet, dass die la antladungsrauB vorhanden· Queoksilberoenge Jt bis 40 ag pro cwr

   Inhalt d·· Ekiiladungsrauaes iBid die Indiuaaenge 0,01 bis 0,5 ag pro ca³

   Inhalt des Batladungsrauaes betragt und dass die Kengen an Kaliua und

   Lithiua je für sich so gross sind, dass bei der Betrieb»teaperatür der

   Entladung«laape, die bei 6iner Belastung von 8 bis 40 w/ca innere Vand-

   oberfltche des Entladungsrauaes erhalten wird, noch uiverdaapftee Jodid von Kaliua und Lithiua vorhanden ist,

   4· Strahlungsquelle nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dl· Menge an Quecksilber io Entladungsratia 2 bis 15 ag pro ca

   Inhalt des Intladungsrauaee und die Indiuaaenge 0,02 bis 0,1 ag pro ca

   Inhalt des Sntladungsrauaes betragt und dass die Belastung «wischen 10

   und 20 W pro ca innerer Wandoberf lache' des Entladungsrauaes liegt·

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   Leersei'te