DE1639112C

DE1639112C - Metal vapor discharge lamp for photochemical purposes

Info

Publication number: DE1639112C
Authority: DE
Inventors: Peter Dexter Schenectady N.Y. Johnson (V.StA.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Publication date: 1972-02-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Metalldampfentladungslampen, die selektiv Strahlung im Wellenlängengt-hiet zwischen 2800 und 3400 Λ emittieren, die photochomisch besonders wirksam ist.The invention relates to metal vapor discharge lamps, the selective radiation in the wavelength range between 2800 and 3400 Λ emit, the photochomic is particularly effective.

Es wurden bereits Quecksilberdampflampen mit Zusiitz von Metalljüdiden für allgemeine Beleuchlungs-/wecke in »Journal of the Optical Society of America«, Vol. 54, Nr. 4, April 1964, S. .532 bis 540, beschrieben. Bei diesen Lampen beruht die Leuchtwirkung vorwiegend auf der Anregung des Quecksilberdampfes in der Bogenentladung bei einem Betriebsdruck desQuecksilherdanipfes von einigen Atmosphären. Die Zufügung der Metalljodide dient zur Erzeugung eines zusätzlichen Linienspektrums im sichtbaren Spektralbereich oberhalb 4000 λ und zur Angleichung des Lichtes der Lampe an das natürliche Tageslicht. Die unterhalb 4000 Ä liegenden Emissionslinien des Quecksilbers werden dabei gegenüber einer reinen Quecksilberlampe reduziert, ^co daß diese Lampen für photochemische Zweckt weniger geeignet sind als Quecksilberlampen ohne Metalljodidzusatz.Mercury vapor lamps with the addition of metal Jews for general lighting purposes have already been described in "Journal of the Optical Society of America", Vol. 54, No. 4, April 1964, pp. 532 to 540. In the case of these lamps, the lighting effect is based primarily on the excitation of the mercury vapor in the arc discharge at an operating pressure of the mercury stove of a few atmospheres. The addition of the metal iodides serves to generate an additional line spectrum in the visible spectral range above 4000 λ and to adjust the light from the lamp to natural daylight. The lying below 4000 Å emission lines of the mercury are thereby reduced compared to a pure mercury lamp, ^c o that these lamps for photochemical Zweckt are less suitable as mercury lamps without Metalljodidzusatz.

In der deutschen Patentschrift 1 065 530 wird eine Xenon-Bogenentladungslampe für Beleuchtungszwecke (Straßenbeleuchtung usw.) beschrieben, deren Fülldruck mit Xenon oder anderen Edelgasen im Bereich zwischen 5 und 350 Torr liegt. Durch diese Maßnahme soll die sonst bei Xenonlampen erforderliche äußere Kühlung vermieden werden. Die Lampen strahlen vorwiegend im sichtbaren Spektralbereich und sind für photochernische Zwecke kaum verwendbar.In the German patent 1 065 530 a xenon arc discharge lamp for lighting purposes (street lighting, etc.) is described, whose Filling pressure with xenon or other noble gases is in the range between 5 and 350 Torr. By this measure the external cooling otherwise required for xenon lamps should be avoided. The lamps mainly emit in the visible spectral range and are hardly usable for photochemical purposes.

In der deutschen Patentschrift °02 528 wird eine elektrische Hochdruckentladungsröhre angegeben, bei der zwecks Verbesserung der Farbwii iergabe im sichtbaren Spektralbereich zu der Quecksilberfüllung elementares Cadmium, Zink oder Rubidium zugefügt wird. Die Menge des Quecksilbers überwiegt jedoch, und die Lampe ist für photochemische Zwecke infolge ihrer geringen Lichtausbeute in dem Wellenlängcngebiet zwischen 2800 und 3400 A wenig geeignet.In the German patent 02 528 a electric high-pressure discharge tube specified, for the purpose of improving the color reproduction in the visible Spectral range elemental cadmium, zinc or rubidium added to the mercury filling will. The amount of mercury predominates, however, and the lamp is used for photochemical purposes as a result their low luminous efficacy in the wavelength region not very suitable between 2800 and 3400 A.

In der Zeitschrift »Illuminating Engineering«, 1966 Heft 9, S. 557 bis 558. werden verschiedene Abwandlungen einer Quecksilberdampf-Bogenentladungslampe beschrieben und allgemein angegeben, daß solche Bogenentladungslampen neben Quecksilber Metallhalogenide enthalten können. Diese Lampen ergeben jedoch nur eine Steigerung der Lichtleistung in einem ausgewählten Spektralbereich um den Faktor IA bezogen auf eine Quecksilberdampflampe ohne Zusätze.In the magazine "Illuminating Engineering", 1966 issue 9, pp. 557 to 558. are various modifications a mercury vapor arc discharge lamp described and generally stated that such arc discharge lamps may contain metal halides in addition to mercury. However, these lamps yield only an increase in the light output in a selected spectral range by a factor of IA on a mercury vapor lamp without additives.

In der deutschen Auslegeschrift 1 153 453 wird eine Hochdruckcntladungslampe zur Abstrahlung eines Linienspektrums von Halogeniden der Seltenen Eirden C'er oder Lanthan beschrieben, welche einen dem natürlichen Licht angenäherten Beleuchtungseffekt ergibt. Der überwiegende Teil der Lichtleistung dieser Lampe liegt daher ebenfalls im sichtbaren Spektralbercich, und die Lampe ist für photochemische Zv/ecke im ultravioletten Spektralbeteich zwischen 2800 und 3400 A kaum geeignet.In the German Auslegeschrift 1 153 453, a high-pressure discharge lamp for emitting a Line spectrum of halides of the rare earths C'er or lanthanum described, which one dem natural light approximates the lighting effect. The vast majority of the light output of this The lamp is therefore also in the visible spectral range, and the lamp is for photochemical zones in the ultraviolet spectral range between 2800 and 3400 A hardly suitable.

In der österreichischen Patentschrift 232 130 wird eine elektrische Gasentladungslampe mit hoher Lichtausbeute in einem Lichtbogen aus verdampftem Quecksilber und einem verdampften Metallhalogenid beschrieben. Bei der Schaffung dieser Lampe haben •ich die Erfinder die Aufgabe gestellt, eine hohe Strahlungsausbeute im sichtbaren Spektralbereich und nur geringe Verluste im ultravioletten Spektralbereich zu trzielen. Auch diese Lampe ist auf Grund ihrer allgemeinen Aufgabenstellung und der entsprechenden Spektralverteilung für photochemische Zwecke und die Erzielung einer hohen Lichtauhlieute in dem ultravioletten Spektralbereich nicht geeignet.In the Austrian patent specification 232 130 is an electric gas discharge lamp with high luminous efficacy in a vaporized arc Described mercury and a vaporized metal halide. Have in creating this lamp • I set the inventor the task of achieving a high radiation output in the visible spectral range and only low losses in the ultraviolet spectral range target. This lamp is also due to its general task and the corresponding Spectral distribution for photochemical purposes and the achievement of a high luminous intensity in the ultraviolet Spectral range not suitable.

Bei diesen Lumpen und bei den bisher für photochemische Zwecke hauptsächlich verwendeten Quecksilberdampflampen liegt daher ein wesentlicher Teil der Strahlung des Quecksilberbogens bei Wellenlängen oberhalb 3400 A und vorwiegend im sichtbaren Spektralbereich. Der Quecksilberlichtbogen und andere bis-With these rags and with those previously for photochemical The main purpose of the mercury vapor lamps used is therefore an essential part of the Radiation of the mercury arc at wavelengths above 3400 A and predominantly in the visible spectral range. The mercury arc and other up to

xo her bekannte Bogenentladungslampen sind daher für photochemische Zwecke relativ unwirtschaftlich, da von der gesamten abgegebenen Strahlung notwendigerweise ein erheblicher Anteil für photochemische Zwecke verlorengeht. In einigen Fällen wurde bisher dieser Eiiergieverlust in Kauf genommen. In einer Reihe von Anwendungsfällen kann jedoch der photochemisch wertlose Anteil der Strahlung oberhalb 3400 A Störungen und Beeinträchtigungen hervorrufen. Es mußten daher bisher Filter oder andere Maßnahmen ange-xo her well-known arc discharge lamps are therefore for relatively uneconomical for photochemical purposes, since the total radiation emitted is necessary a considerable proportion is lost for photochemical purposes. In some cases so far this has been the case Loss of egg energy accepted. In a number of In some applications, however, the photochemically worthless portion of the radiation above 3400 A can cause interference and cause impairments. Up to now, filters or other measures had to be used.

ao wendet werden, um diesen störenden Strahlungsanteil auszufiltern. Dadurch wird jedoch die Anwendung dieser bekannten Lampen für photochemische Zwecke teurer und komplizierter.ao should be applied to this disturbing radiation component to filter out. However, this stops the application of this known lamps for photochemical purposes more expensive and complicated.

Es ergab sich daher die Aufgabe, eine Metalldampf-The task arose, therefore, of a metal vapor

a5 entladungslampe für photochemische Zwecke zu schaffen, die selektl· Strahlung im Wellenlängengebiet zwischen 2800 und 3400 A abstrahlt und photochemisch besonders v/irksam ist.a5 discharge lamp for photochemical purposes too create, which emits selective radiation in the wavelength range between 2800 and 3400 A and photochemically is particularly effective.

Es ergab sich weiterhin die Aufgabe, eine solche Lampe zu schaffen, die keinen nennenswerten Anteil von Strahlung im sichtbaren Spektralbereich abgibt, um die durch diese Strahlung hervorgerufenen Störungen und Beeinträchtigungen zu vermeiden.
Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäßeMetalldampfentladungslampefürphotochemische Zwecke zur Erzeugung einer photochemisch wirksamen Strahlung der Wellenlänge von 2800 bis 3400 A gelöst, die aus einem Lampenkolben aus einem für ultraviolettes Licht durchlässigen Material besteht, in dem zwei Elektroden angeordnet sind, und der eine Füllung mit einem Inerigas unter einem Partialdruck zwischen 10 und 500 Torr aufweist, bei dem sich nach Anlegen der Betriebsspannung an die Elektroden eine Glimmentladung ausbildet, und die Füllung ein verdampf-There was also the task of creating such a lamp which does not emit any significant amount of radiation in the visible spectral range in order to avoid the disturbances and impairments caused by this radiation.
These objects are achieved by the metal vapor discharge lamp according to the invention for photochemical purposes for generating photochemically effective radiation of the wavelength from 2800 to 3400 A, which consists of a lamp bulb made of a material permeable to ultraviolet light, in which two electrodes are arranged, and which has a filling with an inert gas underneath has a partial pressure between 10 and 500 Torr, at which a glow discharge forms after the operating voltage is applied to the electrodes, and the filling has an evaporating

4!i bares Metallhalogenid mit Ausnahme der Fluoride enthält und dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Halogenid des Zinks und oder Cadmiums in einer Menge verwendet wird, daß der Partialdruck des verdampften Metallhalogenide zwischen 0,1 und 10 Torr liegt.Contains 4! I bares metal halide with the exception of fluorides and characterized in that a halide of zinc and / or cadmium is used in an amount is that the partial pressure of the vaporized metal halide is between 0.1 and 10 Torr.

5» Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßi:n Mctalldampfentladungslampe liegt der Partialdruck für das Inertgas zwischen 20 und 50 Torr und der des Zink- und/oder Cadmiumhalogenids im Bereich von 0,2 bis 1 Torr. Besonders bevorzugt ist5 »In a preferred embodiment of the invention i: n Metal vapor discharge lamp, the partial pressure for the inert gas is between 20 and 50 Torr and that of the zinc and / or cadmium halide in the range from 0.2 to 1 Torr. It is particularly preferred

5» eine Ausführungsforrn der Lampe, bei der das Metallhalogenid Zinlxhlond ist und die Temperatur der kältesten Stelle des Kolbens während des Betriebe!! 300 bis 500⁰C, vora-.ugswcise 380 bis 450⁰C, beträgt.
Wenn man bei der Inbetriebnahme der Lampe eineAn embodiment of the lamp in which the metal halide is tin oxide and the temperature of the coldest part of the bulb during operation! 300 to 500 ⁰ C, preferably 380 to 450 ⁰ C, is.
If you get a

6" ausreichend hohe Spannung an die Elektroden anlegt, wird das als Zündgas wirkende inerte Gas ionisiert. Dadurch wird innerhalb der Lampe eine Glimmentladung unterhalten, durch die das Metallhalogenid verdampft, das vorher in nichtverdampfter Form in der6 "applies a sufficiently high voltage to the electrodes, the inert gas acting as ignition gas is ionized. This creates a glow discharge inside the lamp entertain, through which the metal halide evaporates, which was previously in non-evaporated form in the

6;i Lampe vorlag. Wenn eine ausreichende Menge des Metallhalogenide verdampft ist, bildet sich eine Glimmentladung aus, die von angeregten Metallhalogenidmolekülen unterhalten wird. Dabei werden die6; i lamp was present. When a sufficient amount of the Metal halide is vaporized, a glow discharge is formed by excited metal halide molecules is entertained. The

I'lianikteriMischen Spektrulbiinder der ungercgten Me- trode 12 ist über einen Widerstund 13 mit der einenThe anicteric spectral link of the uncured meter 12 is via a resistor 13 with the one

(iillhulogenule mit hoher Intensität emittiert, die zwi- Zuleitung 14 verbunden, die uuf dem gleichen Poieu-(iillhulogenule emitted with high intensity, which is connected between supply line 14, which u on the same poieu-

fichen 2800 und 3400 A liegen und für photochemische Uu! wie die Zuleitung 15 liegt. Beide Zuleitungen sindfichen 2800 and 3400 A and for photochemical Uu! how the lead 15 is. Both leads are

/wecke außerordentlich gut geeignet sind. mit dem gleichen Anschluß des Sockels 2 verbunden./ wake are exceptionally well suited. connected to the same connection of the base 2.

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit 5 An Stelle der Zündelektrode 12 kann man zum ZündenIn the following, the invention in connection with 5 instead of the ignition electrode 12 can be used for ignition

den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden. der Lampe auch andere Möglichkeiten benutzen. Manwill be described in detail in the drawings. the lamp can also be used in other ways. Man

F i g. 1 ist ein Querschnitt durch eine Lampe für kann beispielsweise einen llochspannungsimpuls dafürF i g. 1 is a cross-section through a lamp for, for example, a hole voltage pulse for it

photochemische Zwecke nach der Erfindung; verwenden, das Zündgus anfänglich zu ionisie-en.photochemical purposes according to the invention; use to ionize the igniter initially.

F i g. 2 zeigt die Verteilung der relativen Intensität Das Gasentladungsgefäß 5 ist innerhalb des äußerenF i g. 2 shows the distribution of the relative intensity. The gas discharge vessel 5 is inside the outer

eines Molekülspektrums eines Metallhalogenids bei :o Lampenkolbens 1 mit Hilfe zweier einfacher Klam-a molecular spectrum of a metal halide with: o Lamp bulb 1 with the help of two simple clamps

finer erfindungsgemäßen Metalldampfentladungs- mern 16 und 17 geballert, die von der Zuleitung 15finer metal vapor discharge meters 16 and 17 according to the invention, which are discharged from the supply line 15

lampe. ausgehen, die gleichzeitig als Halterung dient. Dielamp. go out, which also serves as a bracket. the

In F i g. 1 ist eine Metalldampfentladungslampe für Klammern 16 und 17 sind mechanisch um die Quetsch-In Fig. 1 is a metal vapor discharge lamp for clips 16 and 17 are mechanically around the crimping

photochemische Zv/ecke nach der Erfindung dargestellt. dichtungen 6 und 7 des Gasentladungsgefäßes herum-illustrated photochemical Zv / corner according to the invention. seals 6 and 7 of the gas discharge vessel

Die Lampe weist einen äußeren, evakuierbaren L.am- 15 gelegt worden. Die untere Klammer 16 ist zwischen denThe lamp has an outer, evacuable L.am-15. The lower bracket 16 is between the

penkolben 1 auf, der für ultraviolettes Licht durch- Zuleitungen 14 und 15 befestigt worden, die gleich-penkolben 1, which has been attached for ultraviolet light through leads 14 and 15, the same-

i.issig ist. Dieser Lampenkolben 1 kann aus einem Glas zeitig als Halterungen dienen. Die obere Klammer 17is iissig. This lamp bulb 1 can be used as a holder from a glass. The top bracket 17

hergestellt sein, das bei hohen Temperaturen die ist zwischen die Zuleitung 15 und eine nach untenbe made that is at high temperatures between the supply line 15 and a downward

notwendige Festigkeit besitzt und ultraviolettes Licht hängende Halterung 18 gesetzt worden, die einen ein-possesses the necessary strength and ultraviolet light hanging bracket 18 has been set, which a

tiurchläßt. Der Lampenkolben 1 ist auf einen Schraub- 20 gestülpten Teil 20 oben im Lampenkolben 1 bei 19 seit-lets through. The lamp bulb 1 is on a screw 20 slipped part 20 at the top of the lamp bulb 1 at 19 side-

mckel 2 aufgesetzt, der getrennte elektrische An- lieh umfaßt. Dieser einges^-lpte Teil 20 dient dazu, dasmckel 2 put on, which includes separate electrical equipment. This inserted part 20 is used to

Schlüsse 3 und 4 aufweist. Der Lampenkolben 1 ent- obere Ende der Zuleitung 15 zu verankern. Die eineConclusions 3 and 4 has. The lamp bulb 1 is to be anchored at the upper end of the supply line 15. The one

hält ein Gasentladungsgefäß5, das aus einem ultra- Elektrode9istmitderZuleitung 15verbunden,währendholds a gas discharge vessel 5, which consists of an ultra-electrode 9 connected to the lead 15, while

violettdurchlässigen Material hergestellt sein kann, die andere Elektrode 8 über eine eigene Zuleitung 21Violet-permeable material can be produced, the other electrode 8 via its own supply line 21

das bei hohen Temperaturen betrieben werden kann. 35 mit dem anderen Anschluß des Lampensockels 2 inthat can be operated at high temperatures. 35 with the other connection of the lamp base 2 in

Beispiele für solche Materialien sind Quarz, Silizium- Verbindung steht. Der Raum zwischen dem Lampen-Examples of such materials are quartz, which is a silicon compound. The space between the lamp

boratglas (beispielsweise 96°/₀ SiO₂, 0,S°/₀ Al₂O₃, kolben 1 und dem Gasentladungsgefäß 5 ist evakuiertborate glass (for example 96 ° / ₀ SiO ₂ , 0, _{5 ° / 0} Al ₂ O ₃ , bulb 1 and the gas discharge vessel 5 is evacuated

0,5°/₀ Na₂O, 3°/₀ As₂O₆), polykristalline Aluminium- oder mit einem ultraviolettdurchlässigen inerten Gas0.5 ° / ₀ Na ₂ O, 3 ° / ₀ As ₂ O ₆ ), polycrystalline aluminum or with an ultraviolet-permeable inert gas

oxydkeramik oder Yttriumoxyd hoher Dichte. oder mit Stickstoff unter niedrigem Druck gefüllt, umoxide ceramic or high density yttrium oxide. or filled with nitrogen under low pressure

Das Gasentladungsgefäß 5 ist als Röhre mit kreis- 30 Wärmeverluste des Gasentladungsgefäßes 5 möglichstThe gas discharge vessel 5 is, if possible, as a tube with circular heat losses from the gas discharge vessel 5

förmigem Querschnitt ausgebildet und mil Hilfe klein zu halten. Dadurch ist sichergestellt, daß die Be-shaped cross-section and with the help of keeping it small. This ensures that the loading

von Quetschdichtungen 6 und 7 abgedichtet worden. triebstemperatur des Gasentladungsgefäßes 5 aufrecht-has been sealed by pinch seals 6 and 7. operating temperature of the gas discharge vessel 5

Durch die Quetschdichtungen sind die Zuleitungen 11, erhalten wird.The feed lines 11 are obtained through the pinch seals.

21 zu den Elektroden 8, 9 hindurchgeführt. Die Das Gasentladungsgefäß 5 ist mit einem inerten Gas21 passed to the electrodes 8, 9. The gas discharge vessel 5 is filled with an inert gas

Quetschdichtungen 6, 7 dienen einmal dazu, das Gas- 35 gefüllt, dessen Partialdruck so gewählt ist, daß es nachPinch seals 6, 7 serve once to fill the gas 35, the partial pressure of which is chosen so that it is after

entladungsgefäß 5 hermetisch abzudichten, wenn es aus Anlegen der Betriebsspannungen ionisiert wird, so daßto seal discharge vessel 5 hermetically when it is ionized from application of the operating voltages, so that

einem Rohr hergestellt wird. Gleichzeitig werden die sich eine Glimmentladung ausbilden kann. Dera pipe is made. At the same time, a glow discharge can develop. the

Zuleitungen 11, 21 und die Elektroden 8, 9 in den Partialdruck des inerten Gases liegt zweckmäliiger-Supply lines 11, 21 and the electrodes 8, 9 in the partial pressure of the inert gas is expediently

Quetschdichtungen starr gehaltert. weise zwischen 10 und 500 Torr, vorzugsweise zwischenPress seals held rigidly. wise between 10 and 500 Torr, preferably between

Die Elektroden 8, 9 sind in einem Abstand vonein- 40 20 und 50Torr. Als inertes Gas wird vorzugsweise Xenon ander an den beiden Enden des Gasentladungsgeiäßes5 verwendet, da die lonisierungsspannungen von Xenon angeordnet. Die Elektroden 8 und 9 können auf übliche verhältnismäßig niedrig sind. Man kann jedoch auch an-Weise als Wendeln aus Wolfram ausgebildet sein. Sie dere Gase wie Argon oder Krypton verwenden. Außer können aber auch aus thoriertem Wolfram oder aus dem inerten Gas Xenon enthält das Gasentladungsge-Wolfram mit einem Stückchen Thorium bestehen. Auch 45 faß 5 noch eine gewisse Menge eines verdampf baren die Ausbildung der Elektroden 8, 9 als Doppelwendel Halogenids in Form eines Metallsalzes, die mit 22 beist möglich. Der Abstand zwischen den beiden Elek- zeichnet ist. Fluoride sollen ausgeschlossen werden, troden 8, 9 ist so groß, daß sich bei den Betriebspartial- Es werden Zink- oder Cadmiumhalogenide verwendet, drücken des Metallhalogenids innerhalb des Gasent- Es wird als Metallhalogenid Zinkchlorid bevorzugt, ladungsgefäßes 5 eine Glimmentladung zwischen den 50 da der Dampfdruck, die Spektralverteil:>ng des emit-Elekiroden 8, 9 ausbilden kann, wenn man eine ge- tierten Lichtes und auch andere Eigenschaften von eignete Spannung anlegt. Während des Betriebs wird Zinkchlorid für diese Anwendung besonders günstig die Glimmentladung von den verdampften Metall- sind. Di? Menge des vorhandenen Metallhalogenids halogeniden aufrechterhalten. Durch die Verhältnisse ist so groß, daß bei den herrschenden Betriebstemperain der Glimmentladung werden die Metallhalogenid- 55 türen ein ausreichend hoher Partialdruck entsteht, der moleküle in angeregte Zustände gebracht, von denen es ermöglicht, mit den Betriebsspannungen innerhalb aus Strahlungsübergänge möglich sind. Dabei werden des Gasentladungsgefäßes eine Glimmentladung herdie charakteristischen Spektren der entsprechenden vorzurufen und zu unterhalten, die photochemisch be-Metallhalogenidmoleküle abgestrahlt, so daß Licht mit sonders wirksames Licht emittiert,
hoher Intensität entsteht, das auf Grund seiner Wellen- 60 Es sei angenommen, dat Zinkchlorid verwendet längen photochemisch besonders wirksam ist. Die wird. Dann wird in das Gasentladungsgefäß S eine so ElektrodenPund9sitzenaufZuleitungenl0un.dll, große Msnge Zinkchlorid eingegeben, daß bei der die vakuumdicht durch die Quetschdichtungen 6 und 7 Betriebstemperatur ausreichend viel Zinkchlorid verhindurchgeführt sind. An einem Ende des Gasent- dampft, das nach Anregung durch die Verhältnisse in ladungsgefäßes 5 kann noch eine Zündelektrode 12 65 der Gasentladung die Strahlung der angeregten Zinkangeordnet sein.. Diese Zündelektrode 12 ist ebenfalls chloridmolekülemitdergenügenden Intensitätemittiert, vakuumdicht durch die Quetschdichtung 6 des Gas- Die Betriebstemperatur entspricht der geringsten entladungsgefäßes5 hindurchgeführt. Die ZUndelek- Innenwandtemperatur des Gasentladungsgefäßes 5 undThe electrodes 8, 9 are at a distance of one 40, 20 and 50 torr. Xenon is preferably used as the inert gas at the two ends of the gas discharge vessel5, since the ionization voltages of xenon are arranged. The electrodes 8 and 9 can be relatively low in the usual way. However, it can also be designed as coils made of tungsten. You use other gases such as argon or krypton. In addition to thoriated tungsten or the inert gas containing xenon, the gas discharge tungsten with a piece of thorium can also be made. Also 45 barrel 5 still a certain amount of an evaporable ble the formation of the electrodes 8, 9 as a double helix halide in the form of a metal salt, which with 22 is possible. The distance between the two elec- tric is. Fluorides should be excluded, troden 8, 9 is so large that in the operational part - Zinc or cadmium halides are used, the metal halide is pressed within the gas discharge Zinc chloride is preferred as the metal halide, charge vessel 5 a glow discharge between the 50 da der Vapor pressure, the spectral distribution:> ng of the emit elec- trode 8, 9 can develop if a controlled light and other properties of a suitable voltage are applied. During operation, zinc chloride is particularly beneficial for this application, the glow discharge from the vaporized metal. Di? Maintain the amount of metal halide halides present. The proportions are so great that at the prevailing operating temperature of the glow discharge, the metal halide doors create a sufficiently high partial pressure, which brings the molecules into excited states, from which it is possible with the operating voltages within radiation transitions. In doing so, a glow discharge is produced from the gas discharge vessel to invoke and maintain the characteristic spectra of the corresponding photochemically emitted metal halide molecules, so that light emits particularly effective light,
high intensity arises which, because of its waves, is particularly effective photochemically. Which will. Then in the gas discharge vessel S such a large amount of zinc chloride electrodesPund9sitzenaufZuleitungenl0un.dll that the vacuum-tight operating temperature is prevented by the pinch seals 6 and 7 sufficient zinc chloride. At one end of the gas vapor, which after excitation by the conditions in the charge vessel 5, an ignition electrode 12 65 of the gas discharge, the radiation of the excited zinc can be arranged. This ignition electrode 12 is also emitted chloride molecules with sufficient intensity, vacuum-tight through the pinch seal 6 of the gas die Operating temperature corresponds to the lowest discharge vessel5 passed through. The ZUndelek inner wall temperature of the gas discharge vessel 5 and

1 639 I 121 639 I 12

1)1)

liegt etwa zwischen 300 und 500 C. vor/jgswcisc zwischen 3S0 und 450 C. Unter diesen Bedingungen «.tcigl der Partialdruck des Zinkchlorids auf einen Wert zwischen 0.1 und 10,0 Torr an. Ein Wert zwischen 0,2 und 1,0 Torr wird jedoch bevorzugt. Ils sei bemerkt, daf3 nur ein Teil des vorhandenen Zinkchlorids verdampft wird, da ein Überschuß an Zinkchlorid eine Aufzehrung des Zinkchloriids verhindert, die üblicherweise während des Betriebs der Lampe stattfindet. Den erforderlichen Betriebsdruck nebst dem Überschuß an Zinkchlorid kann man bei einem Gaseritladiingsgefäß von 25 ecm Volumen durch eine Füllmerige von 50 bis 100 mg Zinkchlorid erzielen Die Betriebstemperaturen, die für Zinkbromid und Zinkjodid benötigt werden, unterscheiden sich nicht merklich von den Betriebstemperaturen der Lampe mit Zinkchlorid.lies between 300 and 500 C. before / jgswcisc between 3S0 and 450 C. Under these conditions «.tcigl the partial pressure of the zinc chloride to a value between 0.1 and 10.0 Torr. A value between 0.2 however, 1.0 Torr is preferred. Ils be noted that only a part of the zinc chloride present is evaporated, since an excess of zinc chloride is a Prevents the consumption of zinc chloride, which is usually the case takes place during lamp operation. The required operating pressure plus the excess Zinc chloride can be found in a Gaseritladiingsgefäß of 25 ecm volume by a filler of 50 to 100 mg zinc chloride achieve the operating temperatures required for zinc bromide and zinc iodide, do not differ noticeably from the operating temperatures of the lamp with zinc chloride.

Beim Betrieb werden zwischen die beiden Elektroden 8 und 9 Spannungen zwischen 40 und 200VoIl angelegt. Diese Spannungen hängen von den Partiald rücken des Metallhalogenids ab, die sich bei den Betriebsbedingungen einstellen. Eine praktisch gleich hohe Spannung wird zwischen die 2ündelektrode 112 und die Elektrode 8 gelegt, die in dem inerten Gas eine Glimmentladung hervorruft. Von dieser Glimmentladung wird das Zinkchlorid aufgeheizt, so daß cn verdampft. Dadurch bildet sich innerhalb der Gasentladung eine hohe Konzentration von Metallhalogenidmolekülenfiie angeregt werden und Licht abstrahlen Der Strom in der Glimmentladung kann bei den eben genannten Spannungen zwischen 25 und 200 Milliampere liegen. Hierbei erreicht der Entl.adungsstrom dann sein Maximum, wenn die Spannung ein Minimum er, reicht und umgekehrt. Wenn die obengenannten Bedingungen erfüllt sind und wenn zwischen den beiden Elektroden eine Glimmentladung brennt, so daß die Halogenide verdampft und angeregt werden, wird das Spektrum dor Zinkhalogenidmoleküle emittiert.During operation, voltages between 40 and 200 volts are applied between the two electrodes 8 and 9. These stresses depend on the partial pressures of the metal halide that arise under the operating conditions. A voltage of practically the same level is applied between the ignition electrode 112 and the electrode 8, which causes a glow discharge in the inert gas. The zinc chloride is heated by this glow discharge so that cn evaporates. This creates a high concentration of metal halide molecules within the gas discharge, which are excited and emit light. The current in the glow discharge can be between 25 and 200 milliamperes at the voltages just mentioned. The discharge current then reaches its maximum when the voltage reaches a minimum and vice versa. When the above conditions are met and when a glow discharge burns between the two electrodes, so that the halides are vaporized and excited, the spectrum of the zinc halide molecules is emitted.

In der F ι g. 2 ist das Spektrum von Zinkchloridmolekülen dargestellt, das unter den Betriebsbedingungen emittiert wird, die in einer erfindungsgemäQen Lampe herrschen. Das Speklrum der photochemisch besonders wirksamen Stralhlungdes molekularen Gases, das durch Verdampfung von Zinkchlorid entstanden ist, unterscheidet sich grundlegend von dem Linienspektrum, das von atomaren Strahlern emittiert wird. Während die Spektren atomarer Strahler sehr scharfe Linien aufweisen, die Strahlungsübergängen zwischen den verschiedenen Energiezuständen eines Atoms zuzuschreiben sind, entsteht die Emission eines angeregten molekularen Gases durch einen oder mehrere Elektronenübergänge, denen dicht danebenliegende Schwingungs- und Rotationsniveaus überlagert sind. Das Ergebnis dieser sehr komplexen Emission, bei welcher die Gesamtheit der einzelnen EJektronennivea us noch durch die Anwesenheit zahlreicher Rotations- und Schwingungsniveaus modifiziert ist, ist eine Bandenstruktur und ein breites Emissionsspektrum, das sehr häufig ein ausgeprägtes Maximum aufweist, wie es beispielsweise in der F i g. 2 dargestellt ist. Da die ganze verfügbare photochemisch wirksame Strahlungsenergie durch die Fläche unterhalb der Kurve der F i g. 2 dargestellt wird, ist die gesamte Strahlungsenergie, die von einem molekularen Gas emittiert wird, wesentlich größer als die Energie der von einem atomaren Strahler abgegebenen Strahlung, da diese Strahlung nur aus einigen diskreten Linien besteht, die zwar einzeln sehr intensiv sein können und auch eine Sfoßverbreiterung zeigen können. Unter der Voraussetzung, daß die von dem nolekuliin.'n Gas emittierte Strahlung im richtiger Spektrakcbiei liegt, ist als? das molekulare Gas gegen über den atomaren Gas die wesentlich günstigen L chtqucllc.In the figure. 2 is the spectrum of zinc chloride molecules shown, which is emitted under the operating conditions, which in an inventive Lamp rule. The spectrum of the photochemically particularly effective radiation of the molecular gas, which was created by the evaporation of zinc chloride, differs fundamentally from the line spectrum, that is emitted by atomic emitters. While the spectra of atomic emitters are very sharp Have lines that ascribe radiation transitions between the various energy states of an atom the emission of an excited molecular gas occurs through one or more electron transitions, on which closely adjacent vibration and rotation levels are superimposed. The result this very complex emission, in which the totality of the individual electron levels is still through the presence of numerous levels of rotation and vibration is modified is a band structure and a broad emission spectrum, which very often has a pronounced maximum, as for example in FIG. 2 is shown. Since all the available photochemically effective radiation energy through the Area below the curve of FIG. 2 is the total radiant energy emitted by a molecular gas is emitted, much greater than the energy emitted by an atomic emitter Radiation, as this radiation consists only of a few discrete lines, which, although individually very intense can be and can also show a widening of the foot. Provided that the nolekuliin.'n gas emitted radiation in the correct Spektrakcbiei is as? the molecular gas against over the atomic gas the substantially favorable L chtqucllc.

Wie im« F i g. 7. hervorgeht, liegl da> Emissions· maximum der Zinkcliloridstrahlung bei etwa 3065 A sofern die oben ani;egcb:nen Bedingungen für der Sirom in der Glimrrentladung, die Wandtemperatui d<:s Gascntladung'.gefäClcf und für den HalogenidAs in «F i g. 7. It can be seen that the emission maximum of zinc chloride radiation is around 3065 A, provided that the above conditions for the sirom in the glow charge, the wall temperature of the gas discharge vessel and for the halide

ίο partialdruck eingehalten werden. Das Spektrum dei Zinkbromidstrahlung sieht ganz ähnlich aus, wenr man für die wichtigster! Parameter die gleichen Bedingungen einhält. Die Emiss;onsmaxima liegen dann bei 3(i7O und 3110 Ä. E>ie limiisionsmaxima innerhalb des photochemisch besonders wirksamen Spektralberexhs lit gen für Zinkjodid bei etwa 3280 und 3320 A. Cadmiumbromid zeigt ein Bandenspektrum mit eirem Einissionsmaximutr be etva 3175 A. In diesem Falle muß die Wandtemperatur des Entladungsgefäßes zwischen 600 und 700¹C liegen. Cadmiumchlorid zeigt ein Bandenspektrurn mit: iimissionsmaxima bei 3080 und bei 3180 Ä. Auch hier »si muß die Wandtemperaiur des Gasenlladungs,?cfäi?es zwischen 600 und 700⁰C liefen. Auch Cadmiunijodid kann in einer erfindungsgero/l.Oen Lampe verwendet werden. Dann ist eine Wi ndtemperatur des Gasentladungsgefäßes zwischen 'MXi und 55O⁰C erforderlich. Cadmiumjodid zeigt ein Ba idenspektrum, das t»ei 2385 A ein ganz ausgeprägtes Vhximuni aufweist. Ein weiteres Maximum liegt beiίο partial pressure are adhered to. The spectrum of the zinc bromide radiation looks very similar, if you look for the most important! Parameter complies with the same conditions. The emission maxima are then 3 (170 and 3110 Å. The limit maxima within the photochemically particularly effective spectral range for zinc iodide are around 3280 and 3320 A. Cadmium bromide shows a band spectrum with an emission maximum of around 3175 A. In this case . the wall temperature of the discharge vessel between 600 and 700 ¹ C during cadmium chloride is a Bandenspektrurn with: iimissionsmaxima in 3080 and 3180 Ä Again must "si the Wandtemperaiur of Gasenlladungs, cfäi it ran between 600 and 700 ⁰ C, too.?. Cadmiunijodid can be used in a erfindungsgero / l.Oen air. Then, a Wi ndtemperatur the gas discharge vessel between 'MXi and 55O ⁰ C are required. cadmium iodide is a Ba idenspektrum that t "ei 2385 a a very pronounced Vhximuni has. another maximum lies by

i:iwa 3330 A. Alle eben erwähnten Spektren beruhen auf Überlingen im einwertigen Halogenid, also beispielsweise im ZnCI, das laufend im angeregten Zustand vorhanden ist. Dieses bedeutet jedoch nicht, daß außer der Strahlung des einwertigen Halogenids nicht noch andere Strahlungen auftreten.i: iwa 3330 A. All spectra just mentioned are based on Überlingen in the monovalent halide, so for example in ZnCI, which is always present in the excited state. However, this does not mean that besides the radiation of the monovalent halide does not give rise to any other radiation.

E'ei einer Ausführungsforrn einer erfindungsgemäßen Lampe wurde der Außenk.olben einer Quecksilberdampflampe verwendet, der ein Volumen von etwa einem Liter besaß und! aus wärmebeständigem GlasE'ei one embodiment of an inventive The lamp became the outer bulb of a mercury vapor lamp used, which had a volume of about one liter and! made of heat-resistant glass

no (8l"/„ SiO_E, 2% Al₁O,, 4,5°/, Na₂O, 11.4°/₀ B₁O₃, Res ί Oxyde von Fe, Ti, Ca, Mg, K, As) hergestellt war. Innerhalb dieses Lamftenkt'lbens war ein Gasentladungsgefäß angeordnet, das aus Quarz hergestellt und so a usgebildet war, wie >ss in F i g. 1 dargestellt ist. Der AufJendurchmesser des Gasentladungsgefäßes betrug 20 rim, der Innendurchmesser betrug 1? mm. Die Elektroden waren als Dopjjelwendel aus thoriertem Wolfram hergestellt D«t Abstand zwischen den Elektroden betrug 10 cm. Die Füllung des Gasentladungs-no (8l "/" SiO _E , 2% Al ₁ O ,, 4,5 ° /, Na ₂ O, 11.4 ° / ₀ B ₁ O ₃ , Res ί oxides of Fe, Ti, Ca, Mg, K, As Inside this lamp element was arranged a gas discharge vessel made of quartz and designed as shown in Fig. 1. The outside diameter of the gas discharge vessel was 20 mm, the inside diameter was 1 mm The electrodes were made of thoriated tungsten as a double helix and the distance between the electrodes was 10 cm.

5,0 gefälJes bestand aus 75 mg ZnCl₂ und 20 Torr Xenon. An <:lie Elektroden wurde eine Spannung von 75 Volt angelegt. Dabei entstand eine Glimmentladung mit einem Strom von etwa 50 mA, die eine intensive Ultraviolettstrahlung mit ci:n:m Emissionsmaximum bei5.0 precipitated consisted of 75 mg ZnCl ₂ and 20 Torr xenon. An <: lie electrodes a voltage of 75 volts was applied. This resulted in a glow discharge with a current of about 50 mA, which produced intense ultraviolet radiation with a ci: n: m emission maximum

3065 A abstrahlte, wie es in der F i g. 2 dargestellt ist. die Intensität des ultravioletten Lichtes in diesem Gebiet war etwa doppell, so hoch wie die Intensität des ultravioletten Lichtes im gleichen Gebiet, die mit einer üblichen Mitteldruck-QaecUsilberdampflampe von 400 Watt erzeugt werder tonnte.3065 A emitted, as shown in FIG. 2 is shown. the intensity of the ultraviolet light in that area was about double, as high as the intensity of the ultraviolet light in the same area that with a usual medium pressure QaecUsilver vapor lamp from 400 watts are generated.

Claims

Patent claims:

1. Metal vapor discharge lamp for photographic chemistry Purposes jxr! Generating a photo-6 ;; chemically active radiation of the wavelength from 2800 to 3400 A, consisting of a lamp bulb made of a light permeable for ultraviolet Material in which two electrodes are attached

/ f.- R/ f.- R

are arranged, a filling with an inert gas under a partial pressure of 10 to 500 Torr, at which a glow discharge is formed after the operating voltage is applied to the electrode. A vaporizable metal halide - with the exception of fluoride - characterized in that a halide of zinc and / or cadmium is used in an amount such that the partial pressure of the vaporized metal halide is between 0.1 and 10 Torr.

2. Metalldampfentladungslampenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des2. Metal vapor discharge lamps according to claim 1, characterized in that the partial pressure of the

(o(O

inert gas / between 20 Torr and 50 Torr and the of zinc and / or cadmium halide 0.2 bi? 1 Torr.

3. Metal vapor discharge lamp according to claim 1 or 2, characterized in that the metal halide is zinc chloride and the temperature of the coldest part of the lamp bulb during de; Operating at 300 to 500 C.

4. Metal vapor discharge lamps according to claim 3, characterized in that the temperature ar of the coldest point of the lamp bulb is 380 to 450 "C during operation.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings