Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe Die Erfindung bezieht sich auf eine Nie derdruck - Quecksilberdampfentladungslampe, die mit einer Leuchtschicht zur Umwandlung der von der Entladung erzeugten Strahlung in Licht versehen ist.
Entladungslampen vorerwähnter Art sind bereits längst bekannt und werden häufig wegen der mannigfaltigen Möglichkeiten ver wendet, die sie besonders mit Rücksicht auf den bei der Umwandlung elektrischer Energie in Strahlung erreichbaren, hohen Wirkungs grad darbieten.
Durch die Wahl geeigneter Leuchtstoffe und deren Mischung kann praktisch jede spek trale Verteilung des ausgesandten Lichtes er zielt werden. Meistens wird ein Gemisch aus zwei Leuchtstoffen, das heisst einem, der eine rote Strahlung von mehr als etwa 6000 A er gibt, und einem mit .einer Strahlung zwischen 4500 und 6000 A verwendet. Eine häufig an gewendete Mischung ist z. B. ein Ha.logenid- phosphat, das mit Cadmiumborat oder mit von Blei und Mangan aktiviertem Ca.lcium- silica.t gemischt wird.
Diese bekannten Leueht- stoffe wandeln nur die Linie mit einer Wel lenlänge von 2537 A der durch die Entla dung ausgesandten Strahlung in Licht um. Bekanntlich weist die Quecksilberdampfentla- Jung bei niedrigem Druck jedoch nebst einem starken Maximum bei 2537 A einige schwä chere Maxima., unter anderem bei 3650 und 4358 A auf. Die meisten bekannten Stoffe, die in einer Niederdruckquecksilberdampf- entladungsröhre verwendet werden, haben den Nachteil, dass sie die Strahlung mit einer ; Wellenlänge von 3650 A gar nicht absorbie ren, so dass die Energie dieser Strahlung völ lig verlorengeht. Auch die Linie bei 4358 A wird nicht absorbiert.
Dies ist kein direkter Verlust, da diese Linie im sichtbaren Teil des Spektrums liegt, aber diese Linie erteilt dem ausgesandten Licht eine unerwünschte blau violette Schattierung. Wenn, wie üblich, eine weisse Lichtquelle erhalten werden soll, kann dieses Übermass an blauer Strahlung durch, Anwendung einer grossen Menge einer die komplementäre gelbgrüne Strahlung aussen denden Komponente ausgeglichen werden. Diese Massnahme langt jedoch nicht hin, da die blaue Strahlung nicht unterdrückt ist. Dies hat zur Folge, dass die Farbwieder gabe gelb- und orangefarbener Gegenstände schlecht ist, da diese die blauviolette Linie stark absorbieren, so dass das Übermass an gelbgrüner Strahlung sehr auffällig ist.
Die .gelben und orangefarbenen Schattierungen weisen infolgedessen eine unangenehme Ver färbung nach dem Grünen hin auf. Hinrei- ehende Aushilfe schafft dazu die Verwendung eines Filters, das die tiefblaue Strahlung nicht durchlässt. Ein solches Filter kann z. B. an oder in der Röhrenwand vorgesehen wer den. Es ist jedoch selbstverständlich, da.ss die Herstellung der Lampe infolgedessen ver wickelter und somit teurer wird.
Neuerdings ist ein besonderer roter Leuchtstoff bekanntgeworden, nämlich mit. Mangan aktiviertes Magnesiumarsenat, in dem das molare Verhältnis zwischen Magnesium oxyd und Arsenpentoxyd zwischen 4:1 und 10 :1 liegt. Es ist ein bemerkenswerter Stoff, da er nicht nur die gewünschte tiefrote Strah lung aussendet., sondern auch Strahlung einer Wellenlänge von 4358 A gut absorbiert und mit hohem Wirkungsgrad in rote Strahlung umwandelt.
Mit Hilfe eines Gemisches aus diesem Stoff und einem andern, eine Strah lung zwischen 4500 und 6000 A aussendenden Leuchtstoff könnte. also eine Gasentladungs- lampe zusammengebaut werden, die eine sehr gleichmässige spektrale Lichtverteilung auf weist und bei der die hinderliche blauviolette Strahlung nicht auftritt.
Es hat sich ergeben, dass bei Verwendung eines Gemisches aus Magnesiumarsenat und einem andern Leuchtstoff z. B. einem Halo genidphospha.t nachfolgende Schwierigkeiten eintreten: Das Magnesiumarsenat hat einen quantitativen Wirkungsgrad, der von dem Mangangehalt abhängt und ein Maximum zwischen 5 X 10-4 und 10 X 10-3 Manga.n- atom pro Magnesiuma.tom hat. Weiter nimmt die Absorption von Strahlung mit einer Wel lenlänge von 4358 A zu, je grösser der Man gangehalt ist.
Selbstverständlich ist. es er wünscht, den quantitativen Wirkungsgrad einer Entladungslampe weitestgehend zu. stei gern; Bedingung dazu ist somit der Mangan gehalt, bei dem das Maximum erzielt wird. Es hat sieh erwiesen, dass dabei eine hinlä.ng- liehe Absorption der Strahlung mit der Wellenlänge von 4358 A nur durch Verwen dung einer grossen Menge Magnesiumarsena.t erzielbar ist. Auf diese Weise ergibt sich auch eine grosse Intensität der ausgesandten roten Strahlung. Soll eine in der Praxis übliche feisse Farbe des von der Lampe ausgestrahl ten Lichtes erzielt werden, so muss auch eine grosse Menge jenes Leuchtstoffes verwendet.
werden, der eine Strahlung von weniger als 6000 A liefert. Dies führt also zu .einer Ent- ladungslampe mit einer grossen Menge Leucht- stoff, was unwirtschaftlich ist.
Die Erfindung bezweckt die Herstellung einer Niederdruck - Quecksilberdampfentla= dungslampe mit einem Mindestmass an Leuchtstoff.
Eine Niederdruck-Qu.ecksilberdampfentla,- dungslampe nach der Erfindung hat eine lichtdurchlässige Wand, deren Innenseite mit einer Leuchtschicht überzogen ist, die bei Er regung seitens der von der Entladung aus gehenden Strahlung eine Strahlung im we sentlichen zwischen 4500 und 6000 A aussen det und ist dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen der erwähnten Leuchtschicht und der Wand eine zweite Schicht aus Leuchtstoff vorhanden ist, der aus rot aufleuchtendem Ma.gnesiumarsenat besteht,
in dem das molare Verhältnis zwischen Magnesiumoxyd und Ar- senpentoxy d zwischen 4:1 und<B>10:1</B> liegt und das mit einer Menge Mangan aktiviert ist, die zwischen 1 X 1" und 10 X 10--3 Atom pro Ma.gn.esiumatom liegt.
Da. das Magnesiumarsena.t nicht mehr mit. dem andern Leuehtstoff gemischt ist und eine Sonderschicht bildet, kann die Stärke dieser Schicht derart gewählt werden, dass die Absorption der blauvioletten Quecksilber linie mit .einer Wellenlänge von 4358 A den gewünschten Wert hat. Bei dieser Stärke emittiert das Magnesiumarsenat eine be stimmte Menge roter Strahlen und in An- bängigkeit von dieser Menge wird die Menge des andern Leuchtstoffes derart gewählt, dass die gewünschte spektrale Gesamtverteilung erzielt wird.
An Hand eines praktischen Ausführungs beispiels werden die Vorteile der Erfindung nachstehend beispielsweise .erläutert.
Als Leuchtstoff wird mit Mangan akti viertes Magnesiumarsenat verwendet, in dem das molare Verhältnis Mg0 : As205 = 6 :1 und in dem der Mangangehalt 8 X 10-3 Atom pro Ma.gnesiumatom beträgt. Als zweiter Leuchtstoff wird Apatit mit der Formel 3 Cas(P0,1)2 . Ca(F,Cl)2 :Mn -f- Sb verwen det, in dem das Verhältnis F :<B>Cl</B> gleich 4 :1 ist und die Menge Mangan bzw. die Menge Antimon gleich 0,09 bzw. 1,0 Gewichtsprozent ist.
Beim Entwurf der herzustellenden Entla dungslampe wird vorausgesetzt, dass die Ab sorption der Linie mit einer Wellenlänge von 4358 A z. B. 66'% sein soll. Dazu braucht. man etwa 2 mg Magnesiumarsenat pro Qua dratzentimeter. Es kann dann weiter be stimmt werden, dass fär eine bestimmte, ge wünschte spektrale Verteilung .das Verhältnis zwischen den Mengen Halogenidphosphat und Magnesiumarsenat gleich 4:1 sein muss.
Daraus wird berechnet, dass unter Aufrecht erhaltung der festgesetzten Absorption der blauen Quecksilberlinie von 4358 A, beim Mi schen des Halogenidphosphats und des Ma gnesiumarsenats pro Quadratzentimeter zu überziehende Oberfläche etwa 8 mg Haloge- nidphosphat und 2 mg Magnesiumarsenat er forderlich sind.
Wenn unter Aufrechterhal tung aller gestellten Anforderungen das Ma- gn.esiumarsenat aber in einer homogenen Schicht auf der Röhrenwand und auf dieser Schicht eine Halogenidphosphatschicht ange bracht wird, ist die Menge pro Quadratzenti meter erforderlichen Magnesiumarsenats 2 mg und die Menge erforderlichen Halogenidphos- phats 1 bis 2 mg.
Es ergibt sich also, dass durch Anwendung der Erfindung mittels einer wesentlich geringeren Menge Leucht- stoff sowohl die richtige spektrale Verteilung wie die richtige Absorption der blauen Queck silberlinie mit einer Wellenlänge von -1358 A erzielbar sind. Es ist naturgemäss auch möglich, die Leuchtschicht, die sich auf der Innenseite der Lampe über die Magnesiumarsenatschicht erstreckt, aus mehr als einem Leuchtstoff zu sammenzusetzen. Diese Stoffe können ge mischt oder auch in Sonderschichten ange bracht werden.
Low-pressure mercury vapor discharge lamp The invention relates to a low-pressure mercury vapor discharge lamp which is provided with a luminous layer for converting the radiation generated by the discharge into light.
Discharge lamps of the aforementioned type have long been known and are often used because of the diverse possibilities that they offer, especially with regard to the high degree of efficiency that can be achieved when converting electrical energy into radiation.
By choosing suitable phosphors and their mixture, practically any spectral distribution of the emitted light can be achieved. A mixture of two phosphors, that is, one that emits red radiation of more than about 6000 A and one with a radiation of between 4500 and 6000 A, is usually used. A mixture often used is z. B. a halide phosphate, which is mixed with cadmium borate or with calcium silica.t activated by lead and manganese.
These known light substances only convert the line with a wavelength of 2537 A of the radiation emitted by the discharge into light. As is well known, the mercury vapor discharge at low pressure has, in addition to a strong maximum at 2537 A, some weaker maxima, including at 3650 and 4358 A. Most of the known substances that are used in a low-pressure mercury vapor discharge tube have the disadvantage that they do the radiation with a; Do not absorb a wavelength of 3650 A at all, so that the energy of this radiation is completely lost. The line at 4358 A is also not absorbed.
This is not a direct loss as this line is in the visible part of the spectrum, but this line gives the emitted light an undesirable blue-purple shade. If, as usual, a white light source is to be obtained, this excess of blue radiation can be compensated for by using a large amount of a component that emits the complementary yellow-green radiation. However, this measure is not sufficient because the blue radiation is not suppressed. As a result, the color rendering of yellow and orange objects is poor, since they strongly absorb the blue-violet line, so that the excess of yellow-green radiation is very noticeable.
As a result, the yellow and orange shades show an unpleasant discoloration towards the green. The use of a filter that does not let the deep blue radiation through is a sufficient help. Such a filter can e.g. B. provided on or in the tube wall who the. It goes without saying, however, that the manufacture of the lamp becomes more complex and thus more expensive as a result.
A special red phosphor has recently become known, namely with. Manganese activated magnesium arsenate, in which the molar ratio between magnesium oxide and arsenic pentoxide is between 4: 1 and 10: 1. It is a remarkable substance because it not only emits the desired deep red radiation, but also absorbs radiation with a wavelength of 4358 A well and converts it into red radiation with high efficiency.
With the help of a mixture of this substance and another, a radiation between 4500 and 6000 A emitting phosphor could. that is, a gas discharge lamp can be assembled which has a very uniform spectral light distribution and in which the obstructive blue-violet radiation does not occur.
It has been found that when using a mixture of magnesium arsenate and another phosphor z. B. a Halo genidphospha.t the following difficulties occur: The magnesium arsenate has a quantitative efficiency, which depends on the manganese content and has a maximum between 5 X 10-4 and 10 X 10-3 Manga.n- atom per Magnesiuma.tom. Furthermore, the absorption of radiation with a wavelength of 4358 A increases, the greater the content of the passage.
It goes without saying. it he wishes the quantitative efficiency of a discharge lamp as much as possible. increase; The condition for this is therefore the manganese content at which the maximum is achieved. It has been shown that a sufficient absorption of the radiation with the wavelength of 4358 A can only be achieved by using a large amount of magnesium arsenic. In this way there is also a high intensity of the emitted red radiation. If the light emitted by the lamp is to have a white color that is customary in practice, a large amount of that phosphor must also be used.
that delivers radiation of less than 6000 A. This therefore leads to a discharge lamp with a large amount of phosphor, which is uneconomical.
The invention aims to produce a low-pressure mercury vapor discharge lamp with a minimum amount of phosphor.
A low-pressure mercury vapor discharge lamp according to the invention has a light-permeable wall, the inside of which is coated with a luminous layer which, when excited by the radiation emanating from the discharge, emits radiation between 4500 and 6000 A and we sentlichen is characterized in that between the mentioned luminous layer and the wall there is a second layer of luminescent material consisting of magnesium arsenate that lights up red,
in which the molar ratio between magnesium oxide and arsenic pentoxy d is between 4: 1 and <B> 10: 1 </B> and which is activated with an amount of manganese which is between 1 X 1 "and 10 X 10-3 Atom per mass of esium atom.
There. the Magnesiumarsena.t no longer with. the other light is mixed and forms a special layer, the thickness of this layer can be chosen so that the absorption of the blue-violet mercury line with a wavelength of 4358 A has the desired value. At this strength, the magnesium arsenate emits a certain amount of red rays and, depending on this amount, the amount of the other phosphor is selected in such a way that the desired overall spectral distribution is achieved.
Using a practical embodiment, the advantages of the invention will be explained below, for example.
Magnesium arsenate activated with manganese is used as the phosphor, in which the molar ratio Mg0: As205 = 6: 1 and in which the manganese content is 8 X 10-3 atoms per magnesium atom. The second phosphor is apatite with the formula 3 Cas (P0,1) 2. Ca (F, Cl) 2: Mn -f- Sb is used, in which the ratio F: Cl is 4: 1 and the amount of manganese and the amount of antimony is 0.09 or 1.0 weight percent.
When designing the discharge lamp to be manufactured, it is assumed that the absorption of the line with a wavelength of 4358 A z. B. should be 66%. This needs. about 2 mg of magnesium arsenate per square centimeter. It can then be further determined that for a certain, desired spectral distribution, the ratio between the quantities of halide phosphate and magnesium arsenate must be 4: 1.
From this it is calculated that while maintaining the established absorption of the blue mercury line of 4358 A, when mixing the halide phosphate and the magnesium arsenate, about 8 mg halide phosphate and 2 mg magnesium arsenate are required per square centimeter to be coated.
However, if the magnesium arsenate is applied in a homogeneous layer on the tube wall and a halide phosphate layer on top of this layer while maintaining all the requirements, the amount of magnesium arsenate required per square centimeter is 2 mg and the amount of halide phosphate required is 1 to 2 mg.
The result is that both the correct spectral distribution and the correct absorption of the blue mercury line with a wavelength of -1358 A can be achieved by using the invention by means of a significantly smaller amount of phosphor. It is of course also possible for the luminous layer, which extends over the magnesium arsenate layer on the inside of the lamp, to be composed of more than one luminophore. These substances can be mixed or applied in special shifts.