DE1489448B2

DE1489448B2 - Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe

Info

Publication number: DE1489448B2
Application number: DE19651489448
Authority: DE
Inventors: Jan Lourens Ouweltjes; Dragutin Radielovic
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1964-12-10
Filing date: 1965-12-07
Publication date: 1974-10-03
Also published as: GB1119220A; FR1457175A; CH427030A; BE673475A; DE1489448C3; DK116009B; NO116633B; ES320446A1; DE1489448A1; NL148443B; NL6414338A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe mit einem Glaskolben, dessen Innenseite mit einer Leuchtstoffschicht überzogen ist.

Bei Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampen mit einer Leuchtstoffschicht wird einerseits ein sehr hoher Wirkungsgrad der Umwandlung und andererseits ein bestimmten Anforderungen entsprechendes Emissionsspektrum der ausgesandten Strahlung angestrebt. Im allgemeinen sind diese beiden Faktoren nicht voneinander unabhängig, was bekanntlich auch mit der Augenempfindlichkeitskurve zusammenhängt. In gewissen Fällen, z. B. bei Anwendung in Museen, ist eine besonders gute Farbwiedergabe 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 Erfahrung gezeigt hat, das Bestreben dahin gehen, der spektralen Energieverteilung eines Schwarzstrahlers weitgehendst nahezukommen. Beleuchtungstechnische Anforderungen, wie Helligkeit und Sehbequemlichkeit, beschränken weiter die Wahl auf Schwarzstrahler mit einer Farbtemperatur zwischen und 4500° K. Diese Anforderungen haben zu einer Lampe geführt, deren Glaskolben auf der Innenseite mit zwei aufeinander angebrachten Leuchtstoffschichten überzogen ist, von denen die erste, auf der Entladungsseite liegende Schicht im wesentlichen aus

s 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 besteht bei

ίο 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 umgewandelten Ultraviolettstrahlung in tiefrote Strahlung um, und zweitens absorbiert sie aus dem von der Quecksilberentladung ausgesandten Spektrum bestimmte Linien, insbesondere 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 Arsenatschicht verknüpft, die nur bei einer bestimmten Stärke dieser Schicht erhalten wird.

Für gewisse Zwecke, insbesondere bei Anwendung als Beleuchtungsquelle in Museen, bewähren sich die oben beschriebenen bekannten Lampen hinsichtlich der Farbwiedergabe zwar vorzüglich, aber es wurde festgestellt, daß das von den Lampen ausgesandte Licht eine zu große Menge an Ultraviolettstrahlung zwischen 300 und 400 nm enthält, was zu unerwünschten Änderungen, z. B. Verfärbung der bestrahlten Gegenstände, führen kann. Dies ist überraschend, da die Germanat- oder Arsenatschicht außer blauer Strahlung auch Ultraviolettstrahlung zwischen 300 und 400 nm absorbiert.

Diese festgestellte Tatsache läßt sich dadurch erklären, daß angenommen wird, daß die Ultraviolettstrahlung nicht nur von der Quecksilberentladung, sondern auch von einer Emission eines der angewandten Leuchtstoffe herrührt. Es stellte sich heraus, daß gerade diejenigen Stoffe, welche in einem breiten Spektrum, dessen maximale Intensität zwischen 600 und 650 nm liegt, rot lumineszieren, auch noch eine Nebenemission zwischen 300 und 400 nm aufweisen. 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 zwischen 300 und 400 nm im ausgesandten Licht herabzusetzen.

Eine Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslam-

6c pe nach der Erfindung hat einen Glaskolben, dessen Innenseite mit zwei aufeinander angebrachten Leuchtstoffschichten 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 mit einem Maximum zwischen 600 und 650 nm und einer Nebenemission im Langwellenultraviolett besteht und von denen die zweite, unmit-

telbar auf der Glaswand angebrachte Leuchtstoffschicht im wesentlichen aus mit Mangan aktiviertem Magnesiumgermanat oder Magnesiumarsenat besteht, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leuchtstoffschicht 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 Niederdruck-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 angebrachte, Ultraviolettstrahlung absorbierende Lackschichten verwendet. Selbstverständlich machen diese beiden Maßnahmen die Herstellung der Lampen kostspielig. Ultraviolettstrahlung absorbierende Glasarten haben außerdem den Nachteil, daß sie meist gefärbt sind und somit auch die Farbe des ausgesandten Lichtes beeinflussen. Lackschichten haben weiterhin den Nachteil, daß während der Lebensdauer der Lampe ihre Eigenschaften sich oft ändern, insbesondere daß die Absorption von Ultraviolettstrahlung geringer wird; außerdem verfärben sie oft.

Stoffe, die Ultraviolettstrahlung zwischen 300 und 400 nm gut absorbieren und sich daher in Lampen 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 eingestellte Emissionsspektrum wieder beeinflußt werden würde. Außerdem haben sie die günstige Eigenschaft, daß sie den Lichtabfall der Lampe, d. h. den Rückgang des Wirkungsgrades der Umwandlung nach einer bestimmten Anzahl von Brennstunden, nahezu nicht beeinflussen.

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 zur insgesamt von der Lampe ausgestrahlten Energiemenge über 300 nm kleiner als 1,5 χ 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 bestimmt. Für eine gute Farbwiedergabe muß dieses Verhältnis zwischen 0,80 und 1,20 liegen. Vorzugsweise 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%.

Als blau lumineszierender Stoff wird in Lampen nach der Erfindung z. B. mit Antimon aktiviertes Kalziumhalophosphat verwendet. Als rot lumineszierender Stoff wird in der ersten Schicht vorzugsweise mit Zinn aktiviertes Strontium-Magnesiumorthophos-phat verwendet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand 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 vorhanden. Auf der Entladungsseite der auf diese Weise angebrachten Schicht wurde eine Leuchtstoffschicht angebracht, die aus einem Gemisch von rot lumineszierendem mit Zinn aktiviertem Strontium-Magnesiumorthophophosphat und blau lumineszierendem mit Antimon aktiviertem Kalziumhalophosphat bestand. Das Verhältnis in Gewichtsteilen zwischen diesen beiden Stoffen in der Schicht betrug 3 :2. Pro cm² war etwa 3,4 mg des Gemisches vorhanden. Der Farbpunkt der mit diesem Rohr hergestellten Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe hatte die Farbkoordinaten χ = 0,372 und /=0,374. Die Durchlässigkeit der Linie bei 435,8 nm betrug 59,2% (auf die oben beschriebene Weise durch die Messung des Verhältnisses zwischen den Intensitäten der Linien bei 435,8 nm und bei 546,1 nm bestimmt). Der Quotient der zwischen 300 und 400 nm ausgestrahlten Energiemenge zur über 300 nm ausgestrahlten Energiemenge war für diese Lampe etwa 1 χ 10-². Zum Vergleich sei erwähnt, daß dieser Quotient für eine übliche Glühlampe mit einer Farbtemperatur von 2810°K etwa 1,25 χ 10~² und für eine entsprechende Lampe, deren zweite Schicht kein Titandioxyd enthält, 4 χ 10-² beträgt.

Claims

Patentansprüche:

1. Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe mit einem Glaskolben, dessen Innenseite mit zwei aufeinander angebrachten Leuchtstoffschichten überzogen ist, von denen die erste, auf der Entladungsseite angebrachte Schicht im wesentlichen aus einem Gemisch eines blau lumineszierenden Stoffes und eines rot lumineszierenden Stoffes mit einem breiten Emissionsspektrum mit einem Maximum zwischen 600 und 650 nm und einer Nebenemission im Langwellenultraviolett und die zweite, unmittelbar auf der Glaswand angebrachte Leuchtstoffschicht aus mit Mangan aktiviertem Magnesiumgermanat oder Magnesiumarsenat besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht 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.

2. Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraviolettstrahlung gut absorbierende Stoff Titandioxyd ist.

3. Niederdruck-Quecksiiberdampf-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraviolettstrahlung gut absorbierende Stoff Zinkoxyd ist.

4. Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Ultraviolettstrahlung stark absorbierendem Stoff in der zweiten Schicht so groß ist, daß der Quotient der von der Lampe zwischen 300 und 400 nm ausgestrahlten Energiemenge zur insgesamt von der Lampe über 300 nm ausgestrahlten Energiemenge kleiner als 1,5 χ 10~² ist.