DE1021951B - Elektrische Entladungslampe, insbesondere Entkeimungslampe - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Das Entkeimen von Luft, von Flüssigkeiten oder von festen Stoffen durch Bestrahlung mit kurzwelligem Ultraviolett (= UV) findet wegen seiner einfachen Anwendungsmöglichkeit steigenden Eingang in die Praxis. Die hierzu benutzen UV-Quellen, die Entkeimungslampen, bestehen üblicherweise aus einer Hg-Niederdruckentladung, die in einer für die erzeugte UV-Strahlung weitgehend durchlässigen Hülle brennt. Bekanntlich liegt in Hg-Niederdruckentladungen der größte Teil der ausgesandten Strahlung im Gebiet um 2500 Ängström (= Ä), das besonders auf niedere Lebewesen, wie Bakterien und Pilze, einwirkt und diese abtötet. In verschiedenen Fällen konnten jedoch die Entkeimungslampen keine Anwendung finden, da eine gleichzeitig eintretende Ozonbildung — verursacht durch einen Anteil von kurzwelligem UV mit Wellenlängen unter 2000 Ä — zu unerwünschten Umsetzungen und Störungen führte. Von den bisher bekanntgewordenen Stoffen, aus denen Hüllgefäße für Hg-Niederdruckentladungen hergestellt werden, zeigt das glasig erschmolzene reine SiO₂ die größte UV-Durchlässigkeit. Diese UV-Durchlässigkeit erstreckt sich bis in das Gebiet unterhalb 2000 Ä, so daß also die ozonerzeugende Strahlung gut durchgelassen wird. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, diese Ozonbildung zu unterdrücken, indem dem Material der Hüllgefäße solche Stoffe zugesetzt werden, die die ozonerzeugende kurzwellige UV-Strahlung mit Wellenlängen unter 2000 Ä absorbieren. In der letzten Zeit ist ein Vorschlag bekanntgeworden, nach dem dem glasig erschmolzenen SiO₂ in Mengen von weniger als 0,1 % solche temperaturbeständigen Oxyde und Metalle zugesetzt werden sollen, die die Strahlung unterhalb 1950 Ä weitgehend absorbieren und somit eine unerwünschte Ozonerzeugung vermeiden. Als geeignet werden dabei die Oxyde von Aluminium, Zink, Cadmium, Eisen, Cer, Titan, Zirkon, Thor, Zinn, Wismut, Silber und der Erdalkalimetalle genannt. Es mag zwar zutreffen, daß jeder Zusatz zum glasig erschmolzenen reinen SiO₂ dessen Durchlässigkeit verändert und im allgemeinen auch verringert. Es ist aber ausgeschlossen, daß eine solche Vielzahl von Stoffen, wie sie in dem Vorschlag aufgeführt wird, in einer Konzentration von etwa 0,1 °/o eine gleichartige Veränderung der Durchlässigkeit bewirkt, indem die ozonerzeugende Strahlung abgeschnitten und die Strahlung um 2500Ä nicht geschwächt wird. Die Lage der Absorptionskante wird vielmehr durch jeden einzelnen Zusatz spezifisch verändert, so daß der umfassende Vorschlag mehr einen Wunsch als eine Lösung eines technischen Problems wiedergibt. Dementsprechend ergibt sich auch, daß eine beträchtliche Anzahl der vorgeschlagenen Zusätze für den vorgeschlagenen Zweck tatsächlich nicht brauch-Elektrische Entladungslampe,
insbesondere Entkeimungslampe

Anmelder:

Patent -Treuhand - Gesellschaft

für elektrische Glühlampen m.b.H.,

München 2, Windenmacherstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 26. Mai 1954

Dr. Herbert Dziergwa, Berlin-Nikolassee,
ist als Erfinder genannt worden

bar ist. Zur Lösung des Problems, die UV-Durchlässigkeit des glasig erschmolzenen SiO₂ — des Quarzglases ·—■ so· zu verändern, daß die ozonerzeugende Strahlung unterhalb von 2000 Ä unterdrückt, während die keimtötende Strahlung um 2500 Ä noch nicht merkbar geschwächt wird, konnten also diese früheren Vorschläge nicht beitragen.

Erst durch weitere erfinderische Tätigkeit wurde die Lösung gefunden. Es wurde nämlich erkannt, daß von der Vielzahl der genannten Stoffe nur ein ganz eng begrenzter Bereich eines Zusatzes von TiO₂ im Quarzglas dessen Durchlässigkeit in dem gewünschten Maße verändert. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß das Entladungsgefäß aus Quarzglas bei einer Wandstärke von 1 mm 0,01 bis 0,04 Gewichtsprozent Ti O₂ aufweist. Die Durchlässigkeit von Quarzglas mit 0,01 bis 0,04 Gewichtsprozent TiO₂ liegt bei einer Glasstärke von 1 mm überaus günstig, indem nämlich bei dieser Wandstärke die ozonerzeugende Strahlung von Wellenlängen unterhalb von 2000 Ä praktisch vollkommen abgeschirmt wird, während die wirksame keimtötende Strahlung um 2500 Ä noch nicht merkbar geschwächt wird; bei größeren oder geringeren Wandstärken muß die Ti O₂-Konzentration entsprechend verringert oder vergrößert werden. Nach der Erfindung können also wirksame Entkeimungslampen ohne gleichzeitige unerwünschte Ozonerzeugung hergestellt werden.

Das für die Herstellung solcher »ozonfreier« Entkeimungslampen benötigte Ouarzglasrohr mit dem erfindungsgemäßen TiO,-Zusatz kann beispielsweise so hergestellt werden, daß dem für die Erschmelzung

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verwendeten Bergkristall noch TiO₂ zugefügt wird. Wegen der höheren Flüchtigkeit des TiO₂ beim Zusammenschmelzen ist anfänglich eine größere Menge Ti O₂ zuzusetzen, als sich rechnerisch ergibt. Auch ist zu berücksichtigen, daß Bergkristall von Natur aus des öfteren Ti O₀ enthält. Der erforderliche Überschuß kann laufend kontrolliert werden, indem Probestücke des gezogenen Quarzglasrohres auf ihre Durchlässigkeit für UV untersucht werden. Eine einfache Prüfung kann beispielsweise so geschehen, daß das Proberohr über eine Hg-Niederdruckentladungslampe, deren Wandung aus reinem Quarzglas besteht, gestülpt wird und die in der Umgebung befindliche Luft durch K-Joditlösung geleitet wird, wobei sich ein Ozongehalt durch Jodausscheidung zu erkennen gibt.

Die Zeichnung gibt eine Entkeimungslampe ohne Ozonbildung in beispielsweiser Ausführung wieder. Hierbei bedeutet 1 das Hüllgefäß, das erfindungsgemäß aus Quarzglas einer Wandstärke von 1 mm mit einem Gehalt von 0,01 bis 0,04 Gewichtsprozent Ti O₂ besteht. Im Innern dieses Hüllgefäßes brennt zwischen den Elektroden 2 die Hg-Niederdruckentladung.

An solchen Lampen wurde bei einem Ti O₂-Gehalt von 0,009 Gewichtsprozent noch eine Ozonerzeugung von 2 % gegenüber einer gleichen Lampe aus reinem Quarzglas ermittelt. Bei einem TiO₂-GeImIt von 0,012 Gewichtsprozent wurden 0,33 °/o und bei einem TiO₂-Gehalt von 0,016 Gewichtsprozent weniger als 0,1 % Ozonbildung gefunden, während die Strahlungsintensität der Wellenlänge 2537 Ä noch nicht merkbar geschwächt wird. Bei einem Gehalt von 0,03 Gewichtsprozent Ti O₂ im Quarzglas ist keine Ozonerzeugung festzustellen, während die Strahlungsintensität der Wellenlänge 2537 Ä noch 89 °/o der einer entsprechenden Lampe mit einem Hüllgefäß aus reinem Quarzglas beträgt. Man erkennt also, daß der TiO₂-Gehalt des Quarzglases bei einer Wandstärke von 1 mm zwischen 0,01 bis 0.04 Gewichtsprozent liegen soll.

Claims (2)

Patentansprüche·.

1. Elektrische Entladungslampe, insbesondere Entkeimungslampe, deren Entladungsgefäß aus Quarzglas besteht, mit Zusätzen zur Unterdrükkung der ozonerzeugenden kurzwelligen Ultraviolettstrahlung mit Wellenlängen unterhalb 2000 Ä, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß aus Quarzglas bei einer Wandstärke von 1 mm einen Gehalt von 0,01 bis 0,04 Gewichtsprozent TiO₂ aufweist.

2. Entkeimungslampe nach Anspruch 1, deren durch den unterhalb von 2000 Ä liegenden Anteil ihrer Gesamtstrahlung erzeugte Ozonmenge kleiner als 0,5 °/o und deren Anteil an keimtötender Strahlung im Wellenlängengebiet um 2500 A größer als 94 °Λ> derjenigen einer Entkeimungslampe mit Hülle aus reinem Quarzglas ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglas der Gefäßhülle bei einer Wandstärke von 1 mm 0,013 bis 0,016 Gewichtsprozent TiO₂ enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung H 35 VIIIc/21 f;
(bekanntgemacht am 30. 8. 1951).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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