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Vorrichtung zur Umwandlung von Licht.
Es ist schon öfter vorgeschlagen worden, das Licht mancher Lichtquellen, die eine hohe Ökonomie besitzen, aber kein tageslichtähnliches Licht emittieren, durch Verwendung von fluoreszierenden Schirmen zu verbessern. Die technische Durchführung dieses Gedankens ist jedoch bisher auf Schwierigkeiten gestossen. Diese Schwierigkeiten waren zweierlei Art. Erstens muss ein Phosphor gefunden werden, der mit genügender Ökonomie die Strahlung der Primärlichtquelle in ein Licht gewünschter Farbe umsetzt.
Zweitens muss der Phosphor gegenüber der Strahlung der Primärliehtquelle widerstandsfähig sein, d. h. es darf seine Fluoreszenzfähigkeit im Laufe der Zeit nicht wesentlich nachlassen. Beide Probleme konnten bisher nicht gelöst werden. Man hatte entweder einen gutleuchtenden Phosphor, der nur eine geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber den Strahlen der Primärliehtquelle (Ultraviolettstrahlen) besass, oder man hatte es mit einem Phosphor zu tun, der zwar nicht alterte, dessen Fluoreszenzfähigkeit aber von vornherein schlecht war.
Zur Transformierung und spektralen Ergänzung eignen sich ganz besonders Sulfide und Oxyde des Zinks und der Erdalkalimetalle. Mit Hilfe dieser Substanzen gelingt es, das Licht gewisser Strahlenquellen, z. B. der Quecksilberbogenlampe, in seiner Farbe zu transformieren, ohne dass irgendwelche Verluste eintreten, d. h. ohne dass die Ökonomie der Lampe beeinträchtigt wird. Dadurch, dass die ultravioletten Strahlen des Spektrums in sichtbares Licht umgewandelt werden, findet sogar eine Erhöhung der Lichtausbeute statt. Nun ist anderseits beobachtet worden, dass die obengenannten fluoreszierenden Substanzen, insbesondere die Sulfide, unter der Einwirkung von ultraviolettem Licht eine Zersetzung erfahren und im Laufe der Zeit ihre Fluoreszenzfähigkeit einbüssen. Diese Substanzen sind daher für praktische Anwendung bisher nicht brauchbar gewesen.
Es entstand das Problem, wie man diese Alterungserscheinungen verhindern kann.
Es wurde nun gefunden, dass nicht alle Teile des ultravioletten Spektrums zerstörend auf die Sulfidphosphore einwirken ; vielmehr fallen dem langwelligen und dem kurzwelligen Ultraviolett ganz verschiedene Rollen zu. Während nämlich die fluoreszenzerregende Wirkung fast ausschliesslich den langwelligen Ultraviolettstrahlen (etwa über 300 1nfl. Wellenlänge) zukommt, wird die zerstörende Wirkung nur durch das kurzwellige Ultraviolett hervorgerufen, u. zw. ist es die Strahlung von etwa 300 mfl. abwärts, die zerstörend wirkt. Erfindungsgemäss wird daher der Fluoreszenzschirm mit einem durchsichtigen Medium überdeckt, welches zwar das langwellige Ultraviolett durchlässt, nicht aber die unterhalb der Grenze liegende Strahlung.
Durch Abdecken des Schirmes mit einem solchen Medium wird die Fluoreszenzhelligkeit so gut wie gar nicht herabgesetzt, da ja die erregende Strahlung durch dieses Medium frei hindurchtreten kann. Dagegen werden sämtliche Alterungserscheinungen bei dieser Anordnung völlig unterbunden. Auf diese Weise ist es nunmehr möglich geworden, die Fluoreszenzerscheinungen für die Umwandlung von Licht verschiedener Lichtquellen mit starker kurzwelliger Ausstrahlung technisch zu verwerten.
Was die Materialien anlangt, die zu einer Abfilterung von der oben gekennzeichneten Art führen, so sind hiezu im allgemeinen zahlreiche durchsichtige Stoffe geeignet. In den meisten Fällen ist allerdings die Anwendung von Glas zweckmässig. Es haben sich unter anderem cerhaltige Gläser, ferner auch Boro- Silicat-Gläser und auch Gläser mit Eisengehalt als geeignet erwiesen.
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Eine Verbesserung lässt sich erfindungsgemäss noch dadurch erzielen, dass ausser der Glasschicht, die zur Absorption des kurzwelligen Ultravioletts dient, noch eine zweite durchsichtige Umhüllung zum Abschluss des phosphoreszierenden Belages gegenüber der Aussenluft vorgesehen ist. Überdies kann die durchsichtige Umhüllung, die zur Absorption des kurzwelligen Ultravioletts dient, in an sich bekannter Weise als ein die Lichtquelle aufnehmender Lüftungsschacht ausgebildet sein.
Eine besonders zweckmässige Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Hier bedeutet 1 den fluoreszierenden Schirm und 2 die Primärlichtquelle. Die abfilternde Glasschicht 3 ist nicht etwa unmittelbar auf der Fluoreszenzschicht aufgebracht und auch nicht als Um- hüllung der Primärlichtquelle, denn im ersteren Falle würde ein nennenswerter Teil der Primärstrahlung vom Glas reflektiert werden und würde dann unverändert auf die zu beleuchtenden Objekte fallen. Im zweiten Falle würde keine Abkühlung der Primärlichtquelle durch Konvektion möglich sein und daher eine zu starke Erwärmung eintreten.
Um beides zu vermeiden, ist die abfilternde Glasschicht, wie aus der Zeichnung ersichtlich, in Form eines Kegels um die Primärlichtquelle herum angebracht. Oben ist sie zu einer schornsteinartigen Röhre 4 ausgebildet, die erforderlicherweise aus Metall sein kann. Unten ist sie mit einem spiegelnden Reflektor 5 verschlossen, der die zu beleuchtenden Objekte gegenüber der unveränderten Primärstrahlung schützt. Dieser Reflektor trägt jedoch eine Öffnung 6, durch die kalte Luft nachströmen kann, so dass durch die vorhandene Schornsteinwirkung eine dauernde Kühlung der Primärlichtquelle ermöglicht ist.
Zur Verhütung der Verstaubung kann bei dieser Konstruktion der fluoreszierende Belag durch eine Glasscheibe 7 geschützt werden, ohne dass störende Reflexionen des Primärlichtes eintreten oder eine Erwärmung der Primärlichtquelle infolge mangelnder Kühlung durch Luftströmung stattfindet. Damit die Abschirmung der Primärstrahlen gegen den zu beleuchtenden Raum eine vollständige ist, muss, wie aus Fig. 1 zu sehen ist, der Reflektor 5 wesentlich grösser sein als die Primärlichtquelle 2 selbst. Nun gestattet aber erfindungsgemäss das vorher beschriebene Konstruktionsbeispiel eine Ab- änderung, die es erlaubt, den erwähnten Reflektor wesentlich kleiner zu machen. Das Wesen dieser weiteren Verbesserung ergibt sich am besten aus den Fig. 2 und 3.
Hier ist der Glasplatte 7, die zum Schutze des Zinksulfides gegen Atmosphärilien dient, die Form eines flachen Trichters gegeben. Dieser flache Trichter ist in Fig. 2 mit 8 bezeichnet. Eine nähere Betrachtung zeigt, dass es hiedurch möglich ist, den metallischen Reflektor 5 unterhalb der Primärlichtquelle 2 wesentlich zu verkleinern. Ein Strahl, der an dem Reflektor 5 vorbei auf die Glasschicht 8 auftritt, wird nur zu einem sehr geringen Prozentsatz von dieser nach aussen durchgelassen, denn infolge des schrägen Einfallwinkels wird der grösste Teil des Lichtes an der Schicht 8 reflektiert und auf die fluoreszierende Schicht 1 zurückgeworfen. Die Abschirmung der zu beleuchtenden Gegenstände gegenüber der Primärlichtquelle 2 ist hier also zum Teil ohne Anwendung undurchsichtiger Metallreflektoren erreicht.
Hiemit ist naturgemäss ein Gewinn an Lichtausbeute zu erzielen. Man kann also sagen, dass der Grundgedanke der Verbesserung in folgendem besteht.
Der Glasplatte, die den Reflektor gegenüber dem Aussenraum abschliesst, wird eine solche Form und Lage gegeben, dass die Strahlung der Primärlichtquelle nur unter sehr schräger Inzidenz auf diese Glasschicht auftreffen kann und daher von ihr auf die fluoreszierende Schicht zurückgeworfen wird.
In Fig. 3 ist eine andere verbesserte Ausführungsform dargestellt, deren Wesen aus der Beschreibung der Fig. 2 ohne weiteres verständlich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Umwandlung von Licht unter Verwendung von fluoreszierenden Stoffen, insbesondere Sulfiden, dadurch gekennzeichnet, dass der fluoreszierende Stoff gegenüber der Strahlung der Primärlichtquelle durch ein transparentes Medium, insbesondere Glas, abgedeckt ist, welches die Strahlen von mehr als 300 mp. Wellenlänge durchlässt, die darunterliegenden Wellenlängengebiete aber absorbiert.