DE1801834C3

DE1801834C3 - Quecksilberdampfhochdruckentladung

Info

Publication number: DE1801834C3
Application number: DE19681801834
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl.-Ing.; Lange Achim; 1000 Berlin Dobrusskin
Original assignee: Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH, 8000 München
Filing date: 1968-10-08
Publication date: 1976-02-26

Description

Die Frfindung betrifft eine Quecksilberdampfhochdruckentladung, die außer einem Edelgas als Zündgas roch einen Zusatz zur Füllung von Eisen- und/oder Manganhalogenid enthält. Da die Erfindung vorzugsweise Anwendung für therapeutische Bestrahlungsrwecke finden soll, ist es wichtig, wie die von der Entladung ausgesandte Strahlung zusammengesetzt ist. Allgemein ist bei solchen Strahlern der Anteil der mittellind langwelligen Ultraviolett-Strahlung an der Gesamtstrahlung gegenüber Lampen, die reinen Beleuchtungszwecken dienen, relativ hoch. Dieser Strahlungsanteil dringt tief in die Haut ein und bewirkt dort im Wesentlichen die lichtkatalytischen und fotochemischen Reaktionen, wobei durch die mittelwellige Ultraviolett-Strahlung (280 bis 315 nm, UV-B) ein Erythem erzeugt Ivird und durch die langwellige Ultraviolett-Strahlung (315 bis 380 nm, UV-A) die Pigmentierung erfolgt.

Da sich fast alle biologischen UV-Wirkungen mit Quecksilberhochdruckentladungen erreichen lassen, finden diese bei den meisten der gebräuchlichen Ausführungen von Bestrahlungsgeräten Anwendung.

In vielen Fällen ist es erwünscht, daß das ausgesandte Strahlungsgemisch möglichst der natürlichen Sonnenstrahlung ähnlich ist. Die Änlichkeit mit der Sonnenstrahlung ist aber um so größer, je größer das Verhältnis der UV-A-Strahlung zur UV-B-Strahlung ist. s$ Bei den bisher bekannten technischen Strahlungsquellen sind diese beiden Strahlungsanteile meist gleich stark in der Gesamtstrahlung enthalten, oder der UV-A-Anteil ist sogar kleiner als der UV-B-Anteil, oder es ist nur ein UV-A-Anteil in Verbindung mit kurzwelliger te sichtbarer Strahlung vorhanden, wie es bei einer für Bestrahlungszwecke verwendeten Quecksilberhochdruckentladungslampe mit Zusatz von Kobaltchlorid der Fall ist (japanische Patentanmeldung 43-10 910).

Die Verwendung unter anderem von Eisenjodid bzw. Manganjodid in Quecksilberdampfhochdruckentladungslampen für Beleuchtungszwecke ist aus der Veröffentlichung in »Journal of the Opiical Society of America« (1964), Bd. 54, Nr. 4, S. 532 bis 540, bekannt Demnach richten sich die Untersuchungen in dieser Veröffentlichung darauf, diejenigen Metallhalogenidzusätze zum Quecksilber zu finden, mit denen sich die höchste Lichtausbeute und eine gute Farbwiedergabe der Lampen, also die günstigsten Eigenschaften der Lampen im visuellen Bereich erzielen lassen. In der Arbeit befindet sich kein Hinweis auf die Eigenschaften der Elemente Eisen und Mangan im ultravioletten Spektralgebiet. Eisenjodid a!s Bestandteil der Füllung bei Lampen für das sichtbare Gebiet ist auch aus der DT-PS 8 33 221 bekannt Doch ist auch dieser Patentschrift kein Hinweis auf spezielle Eigenschaften des Eisenhalogenids im Ultravioletten zu entnehmen.

Die Quecksilberdampfhochdruckentladung gemäß der Erfindung, die außer einem Edelgas als Zündgas noch einen Zusatz zur Füllung von Eisen- und/oder Manganhalogenid enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Entladung als UV-Strahler der Strahler 0,01 bis 1 mg/cm³ metallisches Eisen oder/und 0,01 bis 0,5 mg/cm³ metallisches Mangan sowie eine zum Eisen(ll)-ha!ogenid oder/und zum Mangan(II)-halogenid äquivalente Menge Halogen enthält. Dabei int es bei Verwendung von Eisen vorteilhaft, wenn die im Strahler enthaltene Mengt an metallischem Eisen 0,03 mg/cm³ beträgt. Bei Verwendung von Mangan hat sich ebenfalls eine Menge von 0,03 mg/cm³ an metallischem Mangan als günstig erwiesen. Zwar ist es aus Spektraltabellen bekannt, daß Eisen auch im UV-Spektralbereich Linien aussendet. Doch wird erst durch die bestimmte erfindungsgemäße Dosierung der Eisenhalogenidfüllung wie auch der Manganhalogenidfüllung gegenüber einem Strahler mit einem nur mit Quecksilber gefüllten Brenner erreicht, daß die Ausbeute der UV-Strahlung bezogen auf die Leistungsaufnahme des Strahlers insgesamt erhöht und außerdem das raltive Verhältnis von der UV-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 315 und 380 nm (UV-A) zu der im Wellenlängenbereich zwischen 280 und 315 nm (UV-B) größer wird.

Durch die Verwendung des Halogenids ist es erst möglich, das Viellinienspektrum des Eisens im UV auszunutzen, da metallisches Eisen bei den im Entladungsgefäß der erfindungsgemäßen Strahler auftretenden Temperaturen keinen genügend honen Dampfdruck hat, um ausreichend im Bogen angeregt zu werden.

Wird als Halogen Jod verwendet, ist es zweckmäßigerweise in Form von Hgj2 einzubringen. So wird bei Verwendung z. B. von Eisenjodid wegen seiner starken hygroskopischen Eigenschaft zunächst metallisches Eisen und Quecksilberjodid in den Brenner eingefüllt, so daß sich das Eisenjodid erst im Entladungsgefäß bildet. Ähnlich kann bei Verwendung von Manganhalogenid vorgegangen werden.

Um das Spektrum im UV-Gebiet noch weiter aufzufüllen, können zusätzlich die Jodide von Indium, Cadmium und Thallium in den Brenner eingebracht werden, wobei die grüne Thalliumlinie eventuell abzufiltern ist.

Die F i g. 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele des Strahlers nach der Erfindung.

In F i g. 1 ist ein einsockeliger, in F i g. 2 ein zweisokkeliger Strahler dargestellt.

In der F i g. 1 sind die Elektroden 1 und 2 aus schwer schmelzbarem Metall, z. B. Wolfram, über die Folien 3 und 4 mit den Stromzuführungen 5 und 6 verbunden, wobei beide Folien in das Ende des Entladungsgefäßes 7 aus Quarzglas in bekannter Weise vakuumdicht eingequetscht sind.

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In der F i g. 2 befindet sich an jedem Ende des Entladungsgefäßes 8 aus Quarzglas eine vakuumdichte Foüeneinschmelzung 3, 4, wodurch die Kerndrähte der Elektroden 9, JO aus an sich bekanntem aktiviertem, schwer schmelzbarem Material mit den Stromzufüh- ζ rungen 5, 6 verbunden sind. Die Enden des Gefäßes 8 sind mit einem reflektierenden Belag ti aus ZrO? versehen. Das Entladungsgefäß 8 hat einen Innendurchmesser von 20 mm, der Elektrodenabstand beträgt 48 mm, das Volumen etwa 16 cm³. Das Entladungsgefaß 8 ist mit etwa 30 mg Quecksilber, 0,5 mg metallischem Eisen und einer zum Eisen(!I)-halogenid äquivalenten Menge Jod, sowie mit 20 Torr Argon als Grundgas gefüllt. Der Brenner wird mit 3,5 A und 125 V und einer Leistungsaufnahme von 400 W betrieben. ι*

Bei einem Strahler mit einem Zusatz von Eisen von etwa 0,04 mg/cm³ und einer entsprechenden Menge Halogen ergeben sich im UV-A-Gebiet etwa 100 relative Strahlungseinheiten gegenüber etwa 30 relativen Einheiten bei einem üblichen Quecksilberbrenner ohne Zusatz, während im UV-B-Gebiet etwa 50 relative Einheiten bei diesem Strahler gegenüber 43 relativen Einheiten beim reinen Quecksilberstrahler gemessen wurden. Daraus ergibt sich, daß das relative Verhältnis der Strahlung des UV-A- zu der des UV-B-Gebietes bei ij dem Strahler mit einem Zusatz von Eisen oder/und Mangan gegenüber dem bei einem Quecksilberstrahler ohne Zusatz wesentlich größer ist.

Bekannterweise können durch eine gleichzeitige Einwirkung von Infrarotbestrahlung die UV-Bestrahlungseffekte noch zusätzlich intensiviert werden. Der St-ahler kann demnach mit einem Infrarot-Strahler in einem Reflektor in einer gemeinsamen schalen- oder stativartigen Halterung angeordnet werden oder — wie bekannt — mit einem Infrarot-Strahler in einem gemeinsamen Kolben aus UV-durchlässigem Glas untergebracht werden, wobei der Kolben zweckmäßig teilweise verspiegelt und wie ein Reflektor geformt isi.

Ein Strahier gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß in dem für die direkte Bräunung in Frage kommende Gebiet die absolute Strahlungsintensität um ein Mehrfaches erhöht ist, was unter anderem auf den durch die Jodide ermöglichten höheren Dampfdruck zurückzuführen ist, und daß außerdem durch die bessere Verteilung der Spektrallinien eine dem Sonnenlicht ähnlichere Strahlung erzielt wird. Das hat zur Folge, daß durch die dem Sonnenlicht entsprechende geringe Strahlungsintensität im Erythem-Gebiet langer und mit hinsichtlich der Pigmentierung größerer Wirkung bestrahlt werden kann.

Auch für die Verwendung im grafischen Gewerbe ist der Strahler gemäß der Erfindung geeignet. Durch den hohen UV-A-Anteil wird eine optimale Anpassung der fotochemisch wirksamen Strahlung an das Empfindlichkeitsmaximum der Fotomaterialien erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Quecksilberdampfhochdruckentladung, die außer einem Edelgas als Zündgas noch einen Zusatz zur Füllung von Eisen- und/oder Manganhalogenid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Entladung als UV-Strahler der Strahier 0,01 bis 1 mg/cm³ metallisches Eisen oder/und 0,01 bis 0,5 mg/cm³ metallisches Mangan sowie eine zum Eisen(U)-halogenid oder/und zum Mangan(ll)-halogenid äquivalente Menge Halogen enthält.

2. Quecksilberdampfhochdruckentladung nach

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Strahler enthaltene Menge an metallischem Risen 0,03 mg/cm³ beträgt.

3. Quecksilberdampfhochdruckentladung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

im Strahler enthaltene Menge an metallischem Mangan 0,03 mg/cm³ beträgt.

4. Quecksilberdampfhochdruckentladung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogen bei der Verwendung von Jod in Form von Hgj2 eingebracht ist. *5