Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe Die Erfindung bezieht sich auf eine Niederdruck- Quecksilberdampf-Entladungslampe mit einem Glaskolben, dessen Innenseite mit einer Leucht- schicht überzogen ist.
Bei Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungs- lampen mit einer Leuchtschicht wird einerseits ein sehr hoher Wirkungsgrad der Umwandlung und an dererseits ein bestimmten Anforderungen entspre chendes Emissionsspektrum der ausgesandten Strah lung angestrebt. Im allgemeinen sind diese beiden Faktoren nicht voneinander unabhängig, was be kanntlich auch mit der Augenempfindlichkeitskurve zusammenhängt. In gewissen Fällen, z. B. bei An wendung in Museen, ist eine besonders gute Farbwie dergabe der Lampen erforderlich. Zu diesem Zweck wurden daher Lampen mit mehreren Leuchtstoffen hergestellt, die bisweilen in Form eines Gemisches in einer Schicht vorhanden waren und bisweilen in Schichten aufeinander angebracht wurden.
Für eine naturgetreue Farbwiedergabe muss, wie die Erfah rung gezeigt hat, das Bestreben dahin gehen, der spektralen Energieverteilung eines Schwarzstrahlers weitgehendst nahezukommen. Beleuchtungstechni sche Anforderungen, wie Helligkeit und Sehbequem lichkeit, beschränken weiter die Wahl auf Schwarz strahler mit einer Farbtemperatur zwischen 3000 und 4500 K.
Diese Anforderungen haben zu einer Lampe geführt, deren Glasumhüllung auf der Innen seite mit zwei aufeinander angebrachten Leucht- schichten überzogen ist, von denen die erste, auf der Entladungsseite liegende Schicht im wesentlichen aus einem Gemisch eines blau lumineszierenden Stoffes und eines rot lumineszierenden Stoffes mit einem breiten Emissionsspektrum besteht, dessen maximale Intensität zwischen 600 und 650 nm liegt; die zweite, unmittelbar auf der Glaswand liegende Schicht be- steht bei diesen bekannten Lampen im wesentlichen aus mit Mangan aktiviertem Magnesiumgermanat oder Magnesiumarsenat. Diese Schicht hat zwei Funktionen.
Erstens wandelt sie einen Teil der in der ersteren Schicht nicht umwandelten Ultraviolett strahlung in tiefrote Strahlung um und zweitens ab sorbiert sie aus dem von der Quecksilberentladung ausgesandten Spektrum bestimmte Linien, insbeson dere die Linie mit einer Wellenlänge von 435,8 nm. Ohne diese Germanat- oder Arsenatschicht wäre bei der letzteren Wellenlänge die im ausgesandten Licht vorhandene Strahlung viel zu stark, wodurch keine naturgetreue Farbwiedergabe erhalten werden könnte.
Eine gute Farbwiedergabe ist mit einer genau bestimmten Absorption der Germanat- oder Arsenat- schicht verknüpft, die nur bei einer bestimmten Stärke dieser Schicht erhalten wird.
Für gewisse Zwecke, insbesondere bei Anwen dung als Beleuchtungsquelle in Museen, bewähren sich die obenbeschriebenen bekannten Lampen hin sichtlich der Farbwiedergabe zwar vorzüglich, aber es wurde festgestellt, dass das von den Lampen ausge sandte Licht eine zu grosse Menge an Ultraviolett strahlung zwischen 300 und 400 nt enthält, was zu unerwünschten Änderungen, z. B. Verfärbung der bestrahlten Gegenstände, führen kann.
Dies ist über raschend, da die Germanat- oder Arsenatschicht aus- ser blauer Strahlung auch Ultraviolettstrahlung zwi- schen 300 und 400 nm absorbiert.
Diese festgestellte Tatsache lässt sich dadurch erklären, dass angenommen wird, dass die Ultravio- lettstrahlung nicht nur von der Quecksilberentladung, sondern auch von einer Emission eines der ange wandten Leuchtstoffe herrührt. Es stellte sich heraus, dass gerade diejenigen Stoffe, welche in einem brei ten Spektrum, dessen maximale Intensität zwischen 600 und 650 nm liegt, rot lumineszieren, auch noch eine Nebenemission zwischen 300 und 400 nm auf weisen. Solche Stoffe sind z.
B. mit Mangan und Blei aktiviertes Kalziumsilikat und mit Zinn aktivierte Erdalkali-Orthophosphate. Wenn man versuchen würde, die Ultraviolettstrahlung auf einen zulässigen Pegel herabzusetzen, so müsste die absorbierende Magnesiumgermanat- oder Magnesiumarsenatschicht eine grössere Stärke haben als im Zusammenhang mit der optimalen Absorption der blauen Strahlung, insbesondere bei 435,8 nm, erwünscht ist.
Die Erfindung bezweckt, unter Beibehaltung einer vorzüglichen Farbwiedergabekapazität dieser Lampen die Intensität der Ultraviolettstrahlung zwi schen 300 und 400 nm im ausgesandten Licht herab zusetzen.
Eine Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungs- lampe nach der Erfindung hat einen Glaskolben, des sen Innenseite mit zwei aufeinander angebrachten Leuchtschichten überzogen ist, von denen die erste, auf der Entladungsseite liegende Schicht im wesentli chen aus einem Gemisch eines blau lumineszierenden Stoffes und eines rot lumineszierenden Stoffes mit einem breiten Emissionsspektrum mit einem Maxi mum zwischen 600 und 650 nm und einer Neben emission im Langwellenultraviolett besteht und von denen die zweite,
unmittelbar auf der Glaswand an gebrachte Leuchtschicht im wesentlichen aus mit Mangan aktiviertem Magnesiumgermanät oder Magnesiumarsenat besteht, und ist dadurch gekenn zeichnet, dass die zweite Leuchtschicht ebenfalls in Mischung mit dem Leuchtstoff einen Stoff enthält, der Ultraviolettstrahlung zwischen 300 und 400 nm stark absorbiert und für Strahlung über 400 nm gut durchlässig ist.
Man hat bereits früher bemerkt, dass Nieder- druck-Quecksilberdampf-Entladungslampen mit einer Wandschicht aus Leuchtstoff manchmal noch Ultraviolettstrahlung aussenden.
Zur Herabsetzung dieser Strahlung behalf man sich mit Glasarten, die Ultraviolettstrahlung absorbieren, oder es wurden gesonderte, auf der Aussenseite der Lampen ange brachte, Ultraviolettstrahlung absorbierende Lack schichten verwendet. Selbstverständlich machen diese beiden Massnahmen die Herstellung der Lam pen kostspielig.
Ultraviolettstrahlung absorbierende Glasarten haben ausserdem den Nachteil, dass sie meist gefärbt sind und somit auch die Farbe des aus gesandten Lichtes beeinflussen. Lackschichten haben weiterhin den Nachteil, dass während der Lebens dauer der Lampe ihre Eigenschaften sich oft ändern, insbesondere dass die Absorption von Ultraviolett strahlung geringer wird; ausserdem verfärben sie oft.
Stoffe, die Ultraviolettstrahlung zwischen 300 und 400 nm gut absorbieren und sich daher in Lam pen nach der Erfindung verwenden lassen, sind z. B. Titandioxyd und Zinkoxyd. Diese Stoffe weisen über 400 nm eine geringe Absorption auf, was erwünscht ist, da sonst das bereits mittels der Leuchtstoffe ein- gestellte Emissionsspektrum wieder beeinflusst wer den würde. Ausserdem haben sie die günstige Eigen schaft, dass sie den Rückfall der Lampe, d. h. den Wirkungsgrad der Umwandlung nach einer gestimm ten Anzahl von Brennstunden, nahezu nicht beein flussen.
Die Menge an Titandioxyd oder Zinkoxyd oder an anderem Ultraviolettstrahlung absorbierendem Stoff in der zweiten Schicht wird vorzugsweise derart gewählt, dass der Quotient der zwischen 300 und 400 nm ausgestrahlten Energiemenge geteilt durch die insgesamt von der Lampe ausgestrahlte Energie menge über 300 nm kleiner als 1,5 X 10-2 ist.
Die Durchlässigkeit der zweiten Schicht für das blaue Licht mit einer Wellenlänge von 435,8 nm wird vorzugsweise durch die Messung des Verhältnisses zwischen der Intensität dieser Linie und der Intensität der Linie mit einer Wellenlänge von 546,1 nm be stimmt. Für eine gute Farbwiedergabe muss dieses Verhältnis zwischen 0,80 und 1,20 liegen. Vorzugs weise wird das Verhältnis 1,07 gewählt. Aus diesem Verhältnis lässt sich dann wieder die Durchlässigkeit für die Strahlung mit einer Wellenlänge von 435,8 nm errechnen. Für einen Wert von 1,07 ist die Durchlässigkeit 59,2 0/0.
Als blau lumineszierender Stoff wird in Lampen nach der Erfindung z. B. mit Antimon aktiviertes Kalziumhalophosphat verwendet. Als rot lumineszie render Stoff wird in der ersten Schicht vorzugsweise mit Zinn aktiviertes Strontium-Magnesiumorthophos- phat verwendet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispieles näher erläutert. Ein Glasrohr mit einem Innendurchmesser von 36 mm und einer Länge von 112 mm wurde durch ein übliches Suspensionsverfahren mit einer aus einem Gemisch von 9 Gewichtsteilen mit Mangan aktiviertem Magnesiumarsenat und 1 Gewichtsteil Titandioxyd bestehenden Schicht überzogen. Pro cm2 Glasoberfläche war etwa 1,2 mg des Gemisches vor handen.
Auf der Entladungsseite der auf diese Weise angebrachten Schicht wurde eine Leuchtschicht an gebracht, die aus einem Gemisch von mit Zinn akti viertem Strontium-Magnesiumorthophosphat und blau lumineszierendem mit Antimon aktiviertem Kal- ziumhalophosphat bestand. Das Verhältnis in Ge wichtsteilen zwischen diesen beiden Stoffen in der Schicht betrug 3:2. Pro cm2 war etwa 3,4 mg des Ge misches vorhanden.
Der Farbpunkt der mit diesem Rohr hergestellten Niederdruck-Quecksilberdampf- Entladungslampe hatte die Farbkoordinaten x = 0,372 und y = 0,374. Die Durchlässigkeit der Linie bei 435,8 nm betrug 59,2 % (auf die obenbeschrie- bene Weise durch die Messung des Verhältnisses zwischen den Intensitäten der Linien bei 435,8 nm und bei 546,1 nm bestimmt).
Der Quotient der zwi schen 300 und 400 nm ausgestrahlten Energiemenge geteilt durch die über 300 nm ausgestrahlte Energie- menge war für diese Lampe etwa 1 X 10-2. Zum Ver gleich sei erwähnt, dass dieser Quotient für eine übli che Glühlampe mit einer Farbtemperatur von 2810 K etwa 1,25 X 10-2 und für eine entsprechende Lampe, deren zweite Schicht kein Titandioxyd ent hält, 4 X 10-2 beträgt.