DE2225223B2 - Ultraviolettlicht aussendende quecksilberdampflampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraviolettlicht aussendende Quecksilberdampflampe mit einem ultraviolettdurchlässigen Lampenkolben, in dem Elektroden angeordnet sind und der eine Füllung aus Quecksilberdampf und Magnesiumhalogeniddampf sowie Edelgas zum Zünden der Entladung enthält.

In den Ultraviolettbereichen von 200 bis 300 nm und 360 bis 390 nm kann man aus einer Entladungslampe nur mit Schwierigkeiten ein breites Strahlungsband erhalten. Die am häufigsten verwendeten Lampen für die Erzeugung von Strahlungsenergie in den Bereichen des kurzwelligen und des langwelligen Ultraviolettlichtes zwischen 200 und 390 nm arbeiten mit der Anregung von Quecksilber allein, wobei der Anteil der in diesem Wellenlängenbereich abgestrahlten Energie stark von dem Quecksilberdampfdruck abhängig ist Im Wellenlängenbereich zwischen 200 und 300 nm ist die Resonanzlinie bei 254 nm und im Wellenlängenbereich zwischen 360 und 390 nm die Resonanzlinie bei 366 nm am kräftigsten. Wegen des niedrigen Arbeitsdrucks und der niedrigen Kolbentemperatur, die für die Erzeugung der Ultraviolettstrahlung des kurzwelligen Bereichs erforderlich sind, war es bisher nicht möglich, eine mit hohem Wirkungsgrad und hoher Leistung arbeitende Lampe geringen Volumens herzustellen.

Beispielsweise aus »Journal of the Optical Society of America« 1964, Band 54, Nr. 4, Seiten 532—540, ist es bekanntgeworden, zusätzliche Substanzen wie u.a. Magnesiumjodid in den Kolben einer Quecksilberdampflampe zu geben, um den Lampenwirkungsgrad im sichtbaren Wellenlängenbereich zu erhöhen. Dabei wird jedoch die Emission im Ultraviolettbereich verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer '. l'.raviolettlicht aussendenden Quecksilberdampflampe eine erhöhte Breitbandemission von Ultraviolettlicht zu erhalten, d. h. die Ultraviolettstrahlung beiderseits der Resonanzlinien bei 254 und 366 nm auszudehnen und zu verstärken.

Diese Aufgabe wird bei einer Quecksilberdampflampe der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gewichtsverhältnis des Magnesiums zu Quecksilber in der Lampe im Bereich von 0,002 :1 bis 0,1 :1 liegt.

Wenn Magnesium in dem Quecksilberplasma angeregt wird, entstehen zusätzliche Strahlungsbanden zwischen 277 und 285 nm sowie bei 383 nm. Die Lampe kann zur Ausführung lichtempfindlicher und fotochemischer Prozesse, deren höchste Empfindlichkeit im ultravioletten Wellenlängenbereich liegt, verwendet werden, wobei sich die Belichtungszeit erheblich herabsetzen läßt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Magnesium als Magnesiummetall zusammen mit Halogenid eines weiteren Metalls, beispielsweise mit Quecksilberhalogenid, eingeführt.

Indem abweichend von der bisherigen Übung das Magnesiumhalogenkl nicht unmittelbar z. B. als Magnesiumjodid, sondern als metallisches Magnesium zusammen mit Quecksilberhalogenid in den Lampenkolben eingeführt wird, vereinfacht sich die Lampenherstellung, da sich z. B. Quecksilberjodid wesentlich einfacher verarbeiten läßt als Magnesiumjodid.

Der Leuchtstoff, der auf dem Außenkolben üblicher Quecksilberhochdrucklampen zur Aussendung sichtbarer Strahlung verwendet wird, wird durch die von dem Magnesiumhalogeniddampf ausgehende Strahlung ebenfalls angeregt, so daß die Abstrahlung des Leuchtstoffs verstärkt wird. Es entsteht Linienstrahlung außerhalb des Ultraviolettbereichs, wobei sichtbares Licht im Blaugrün-Bereich zwischen 516 und 528 nm emittiert wird. Um die Strahlung in den ultravioletten Wellenbereichen zu erhöhen und die Farbqualität des sichtbaren Spektrums zu verbessern, kann die Gasfüllung weiterhin Spurenzusätze von Halogeniden der folgenden Metalle enthalten: Gallium, Thallium, Aluminium, Eisen, Zink, Yttrium, Chrom, Wismut und Kadmium.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die einzige Figur beschrieben, die eine Quecksilberdampfentladungslampe darstellt.

Die gezeigte Lampe besitzt einen langgestreckten ultraviolettdurchlässigen Lampenkolben 1, etwa aus Quarzglas, gesinterter Tonerde oder Yttriumoxyd. An jedem Ende des Kolbens ist eine Elektrode 2 angeordnet. Die Gasfüllung der Lampe enthält:

(1) Quecksilberdampf in einer dem Volumen des Lampenkolbens angepaßten Menge,

(2) Magnesiumhalogeniddampf, wobei das Gewichtsverhältnis des Magnesiums zu Quecksilber im Bereich von 0,002 :1 bis 0,1 :1, vorzugsweise bei 0,05 :1 liegt, und

(3) ein Edelgas zum Zünden der Entladung.

Bei einer Auslegung der Lampe für 1200 W besitzt der Lampenkolben einen Innendurchmesser von 14 mm und eine Entladungsstrecke von 190 mm Länge. In den Lampenkolben sind 10 mg Quecksilber, 0,5 mg Magnesium und etwa 10 mg Quecksilberjodid eingegeben, damit sich ein Druck ergibt, bei dem die Gesamtemission im Ultraviolettbereich hoch ist. Die Mengen können jedoch in einem weiten Bereich eingestellt werden, z. B. kann der Partialdruck des Quecksilbers zwischen 0,25 at

und 10 at betragen, wobei Magnesium und Halogenid dem angepaßt werden. Zum Erzeugen einer Bogenentladung wird eine Argonfüllung mit einem Fülldruck zwischen 20 und 50 Torr eingebracht

Die beschriebene Lampe kann auch als Quelle für sichtbare Strahlung eingesetzt werden, wenn der Lampenkolben sich in einem Außenkolben mit einer Leuchtstoffbeichichtung, etwa aus Magnesiumfluorgermanat oder Yttriumvanadat, befindet. Die zusätzliche Linienanregung, die von Magnesium in der Bogenentladung ausgeht, führt zu einer Strahlung im blau-grünen Wellenlängenbereich, die das gesamte sichtbare Licht verstärkt und eine erhebliche Verbesserung der Farbwiedergabe gegenüber einer üblichen Quecksilberdampflampe mit leuchtstoffbeschichtetem Außenkolben bewirkt.

Die Lampenfüllung kann noch andere Spurenzusätze von Halogeniden zur Verbesserung der Strahlung im Ultraviolett- und im sichtbaren Bereich enthalten, vorausgesetzt, daß diese Zusätze nicht die Magnesiumstrahlung herabsetzen oder sie absorbieren, was beispielsweise dann eintreten könnte, wenn ein Natriumhalogenid verwendet würde. Als Zusätze sind Gallium- und Thalliumhalogenid zu bevorzugen, man kann aber auch die Halogenide der folgenden Metalle anwenden: Aluminium, Eisen, Zink, Yttrium, Chrom, Wismut und Kadmium.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ultraviolettlicht aussendende Quecksilberdampflampe mit einem ultraviolettdurchlässigen Lampenkolben, in dem Elektroden angeordnet sind und der eine Füllung aus Quecksilberdampf und Magnesiumhalogeniddampf sowie Edelgas zum Zünden der Entladung enthält, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Magnesiums zu Quecksilber in der Lampe im Bereich von 0,002 :1 bis 0,1 :1 liegt

2. Quecksilberdampflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Magnesiums zu Quecksilber in der Lampe bei 0,05:1 liegt.

3. Quecksilberdampflampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesium als Magnesiummetall zusammen mit dem Halogenid eines weiteren Metalls eingeführt wird.

4. Quechsilberdampflampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogenid eines weiteren Metalls Quecksilberhalogenid ist

5. Quecksilberdampflampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem leuchtstoffbeschichteten Außenkolben zur Aussendung sichtbarer Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung weiterhin Spurenzusätze von Halogeniden der folgenden Metalle enthält: Gallium, Thallium, Aluminium, Eisen, Zink, Yttrium, Chrom, Wismut und Kadmium.