DE967196C

DE967196C - Process for shifting the spectral yield of a mercury vapor or noble gas high pressure lamp to desired areas

Info

Publication number: DE967196C
Application number: DEF7673D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Frank Fruengel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1943-03-18
Filing date: 1943-03-18
Publication date: 1957-10-24

Description

Verfahren zur Verlagerung der Spektralausbeute einer Quecksilberdampf- oder Edelgas-Höchstdrucklampe in gewünschte Gebiete Es ist bekannt, daß Quecksilber- oder Edelgas-Höchstdrucklampen neben ihrer infolge des hohen Druckes verbreiterten selektiven Strahlung eine stark kontinuierliche Strahlung abgeben. Nach den Messungen von Rompe, Schulz, Thouret (Osram Stud. Ges.) steigt das Kontinuum bei Erhöhung der Stromstärke mit J15-1,7, die selektive Strahlung jedoch nur proportional J. Das bedeutet, daß bei Erhöhung der Stromstärke das kontinuierliche Spektrum immer mehr in den Vordergrund tritt. Bei' sehr hoher Stromstärke wird also zu erwarten sein, daß im wesentlichen nur kontinuierliche Strahlung, kaum aber selektive Strahlung von der Lichtquelle ausgeht. Diese kontinuierliche Strahlung unterliegt dem Wienschen Gesetz, wonach sich ihr Schwerpunkt in den Photometerkurven mit wachsender Plasmatemperatur mehr und mehr nach links verschiebt, und zwar so, daß die UV-Strahlungsausbeute erheblich verstärkt wird. Diese Verhältnisse zeigen sich bei starken elektrischen Kondensatorentladungen besonders deutlich. Werden beispielsweise folgende photometrische Spektren untereinander verglichen: Im Fall i das Spektrum einer normal brennenden Xenon-Höchstdrucklampe mit dem Spektrum im Fall 2 einer Xenon-Lampe, durch die die Kondensatorentladung eines Kondensators von 8o g unc 1,5 kV unter Zwischenschaltung einer Induktivitäi von i/iooo H (Spitzenstromstärke 3ooo A) durchgeschickt wird, und dem photometrischen Spektrum im Fall 3 derselben. Lampe, durch die Kondensatorentladungen eines Kondensators von o,1 #uF und 1o 1:V bei einer Induktivität des Entladungskreises von 2 X 1o-7 H (Spitzenstromstärke 30 ooo A) geleitet werden, so ist die Blauverschiebung des Strahlungsmaximums der kontinuierlichen Strahlung gut zu beobachten, außerdem verschwindet im Fall 3 die im Fall e noch stark ausgeprägte selektive Strahlung im UV-Bereich.Method for shifting the spectral yield of a mercury vapor or noble gas high pressure lamp in desired areas It is known that mercury or noble gas ultra-high pressure lamps in addition to their widened as a result of the high pressure selective radiation emit a strongly continuous radiation. After the measurements von Rompe, Schulz, Thouret (Osram Stud. Ges.) the continuum increases with increase the current intensity with J15-1.7, the selective radiation only proportional to J. This means that when the current strength increases, the continuous spectrum always comes more to the fore. At 'very high amperage is therefore to be expected be that essentially only continuous radiation, but hardly any selective radiation emanates from the light source. This continuous radiation is subject to Vienna Law according to which its center of gravity is in the photometer curves with increasing plasma temperature shifts more and more to the left, in such a way that the UV radiation yield is significantly reinforced. These relationships show up with strong electrical Capacitor discharges particularly clear. For example, the following are photometric Spectra compared with each other: In case i the spectrum of a normally burning Xenon high pressure lamp with the spectrum in case 2 of a xenon lamp through which the Capacitor discharge a capacitor of 8o g and 1.5 kV below Interconnection of an inductance of i / iooo H (peak current strength 3ooo A) sent through and the photometric spectrum in case 3 of the same. Lamp through which capacitor discharges a capacitor of o, 1 #uF and 1o 1: V with an inductance of the discharge circuit of 2 X 1o-7 H (peak amperage 30,000 A), then the blue shift is the radiation maximum of the continuous radiation can be observed well, moreover In case 3, the selective radiation, which is still strongly pronounced in case e, disappears in the UV range.

Es besteht somit die Möglichkeit, durch geeignete Wahl der Betriebsart einer derartigen Lampe das Maximum der Strahlungsausbeute in den kurzwelligen UV-Bereich hinein zu verlegen. Von dieser Möglichkeit wurde bereits Gebrauch gemacht. Eine Erhöhung der Plasmatemperatur wurde beispielsweise dadurch erzielt, daß neben einer Erhöhung der Spannung und Kapazitäten im Entladungsstromkreis auch alle Induktivitäten im Entladungskreis verringert, ja restlos vermieden wurden.There is thus the possibility of selecting the appropriate operating mode such a lamp, the maximum radiation yield in the short-wave UV range to relocate into it. This option has already been used. One Increase in the plasma temperature was achieved, for example, that in addition to a Increase in voltage and capacitance in the discharge circuit including all inductances were reduced in the discharge circuit, even completely avoided.

Eine Erhöhung der Hochspannungsenergie des Entladungskreises ist jedoch wirtschaftlich immer kostspielig und die rigorose Beseitigung jeder Induktivität besonders dann nachteilig, wenn in bestimmten Fällen gerade ausgesprochene UV-Maxima unerwünscht sind.However, an increase in the high voltage energy of the discharge circuit is always economically costly and the rigorous elimination of any inductance particularly disadvantageous when in certain cases just pronounced UV maxima are undesirable.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile durch ein neuartiges Verfahren zur Verlagerung der Spektraläusbeute einer Quecksilberdampf- oder Edelgas-Höchstdrucklampe in gewünschte Gebiete, wobei die Lampe mit Kondensatorentladungsimpulsen unter Zwischenschaltung einer Induktivität betrieben wird. Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht darin, daß zur Erzielung einer hohen Ausbeute im UV-Bereich die Lampe mit einer Vorentladung betrieben wird, die über eine Zündelektrode von einem stromergiebigen Hochfrequenz-Zündgerät erzeugt wird und so energiereich ist, daß eine starke Vorionisation und dadurch Energieeinsparung in der Hauptentladung gegeben ist.The invention eliminates these disadvantages by means of a novel method for shifting the spectral output of a mercury vapor or noble gas ultra-high pressure lamp in desired areas, the lamp with capacitor discharge pulses with the interposition an inductance is operated. The main idea of the invention consists in that to achieve a high yield in the UV range, the lamp with a pre-discharge operated via an ignition electrode from a high-frequency ignition device with a high amount of electricity is generated and is so energetic that a strong pre-ionization and thereby There is energy saving in the main discharge.

Durch die Verwendung eines sehr starken stromergiebigen Zündgerätes wird für die Hauptentladung ein bereits stark vorionisierter Entladungskanal geschaffen und damit die momentane Stromstärke infolge schnelleren Anstiegs der Flanken des Entladungsdiagramms erhöht, ohne daß der Hochspannungsteil gegenüber den herkömmlichen Abmessungen vergrößert werden muß.Through the use of a very powerful, high-energy ignition device an already heavily pre-ionized discharge channel is created for the main discharge and thus the current strength due to the faster rise of the edges of the Discharge diagram increased without the high voltage part compared to the conventional Dimensions must be increased.

Die praktische Anwendung des Erfindungsgedankens führt zu Entladungsgeräten mit erheblichem Blau- bzw. Ultraviolett-Anteil der emittierten Strahlung. Oft ist ein solcher aber sehr unerwünscht. Dann kann dieses kurzwellige Maximum nach dem Verfahren gemäß der Erfindung nach längeren Wellenlängen hin verschoben werden, und. zwar dadurch, daß die Kondensatorentladungen über eine ihrer Größe nach vorbestimmte Induktivität in das Entladungsgefäß geleitet werden, deren Größe so gewählt ist, daß die Temperatur im Funken bzw. Bogen, die bei direkter Zuleitung der Kondensatorentladungen ohne diese Induktivität ' auftreten würde, derart vermindert wird, daß die ausgesandte Strahlung vorzugsweise mit ihrem Kontinuum ihr Maximum im vorgegebenen Spektralbereich hat.The practical application of the inventive concept leads to discharge devices with a considerable blue or ultraviolet component of the emitted radiation. Often is but such a thing is very undesirable. Then this short-wave maximum can after Method according to the invention are shifted towards longer wavelengths, and. although the fact that the capacitor discharges over a predetermined size according to Inductance are conducted into the discharge vessel, the size of which is selected so that that the temperature in the spark or arc that occurs when the capacitor discharges are directly fed in without this inductance 'would occur, is so reduced that the emitted Radiation preferably with its continuum its maximum in the given spectral range Has.

Selbstverständlich kann die Lampe auch mit schnell aufeinanderfolgenden Entladungsimpulsen betrieben werden, die für das Auge noch eine Strahlung vom Charakter eines Gleichlichtes ergeben, und man erhält trotzdem eine Strahlungsausbeute in verschiedenen Spektralgebieten.Of course, the lamp can also be used in rapid succession Discharge pulses are operated, which for the eye still have a radiation of character of a constant light, and you still get a radiation yield in different spectral areas.

Insbesondere ist dieses Verhalten der Lampen wichtig, wenn man bei Impulsbetrieb eine besondere spektrale Verteilung wünscht. Es ist z. B. bei der Durchstrahlung eines Körpers mit infraroten Licht-Impulsen hiernach nicht angängig, mit kürzestmöglichen Impulsen sehr hoher Impulsscheitelspannung zu arbeiten, da dann die ganze Intensität in den UV-Bereich abwandert. Man wird vielmehr mit längeren Impulsen arbeiten, bei denen durch Ausbildung kleinerer scheinbarer Temperaturen im Bogen bzw. Funken das Wiensche Strahlungsinaximum mehr nach dem UR-Bereich hin liegt. Umgekehrt wird man für dieFernimpulsübertragung oder Entfernungsmessungen, bei denen es mehr auf kurzzeitige absolute Intensität als auf Absorption ankommt, einen Entladungskreis verwenden, der bei der Lampe vorwiegend den UV-Bereich emittieren läßt.This behavior of the lamps is particularly important when working with Impulse operation requires a special spectral distribution. It is Z. B. at the Irradiation of a body with infrared light pulses is not acceptable according to this, to work with the shortest possible pulses with a very high pulse peak voltage, since then the whole intensity migrates into the UV range. Rather, one gets with longer Pulses work, with which by forming smaller apparent temperatures in the arc or spark the Wien radiation maximum more towards the UR range lies. Conversely, for remote pulse transmission or distance measurements, where short-term absolute intensity is more important than absorption, Use a discharge circuit that mainly emits the UV range of the lamp leaves.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for shifting the spectral yield of a mercury vapor or noble, high-pressure gas lamp in desired areas, the lamp being operated with capacitor pulses with the interposition of an inductance, characterized in that the lamp with a pre-discharge is operated, which is generated via an ignition electrode by a high-frequency ignition device with a high amount of electricity and is so energetic that there is a strong pre-ionization and thus energy savings in the main discharge.

2. The method according to claim 1, characterized in that the capacitor discharges passed into the discharge vessel via an inductance predetermined according to its size are, the size of which is chosen so that the temperature in the spark or arc that if the capacitor discharges are directly fed in without this inductance would be reduced in such a way that the radiation emitted is preferably with its continuum has its maximum in the given spectral range. Considered Publications: German Patent No. 676 726; Physics. Journal, 1941, Vol. 42, p. 105 ff; Electrotech. Journal, 1939, Vol. 6o, p. 1335