DE1930882A1 - Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Leuchtstofflampen und ist insbesondere auf solche Leuchteinrichtungen gerichtet, bei denen eine Gasentladungsstrahlung dazu verwendet wird, um eine Lumineszenz bei einer Substanz hervorzurufen, die in einem Medium von organisch aktivierten Polymerisaten suspendierte anorganische Feststoffe enthält.

Die jeweils von den gegebenen Beleuchtungseinrichtungen und -anlagen zu erfüllenden Aufgaben sind bekannt,und die Lichttechniker sind stets bestrebt, die jeweils bestmöglichen Lichtverhältnisoe mit derartigen Einrichtungen und Anlagen zu erzielen. Das Ziel besteht darin, mit derartigen Einrichtungen oder Anlagen ausreichende Sehbedingungen und eine hinreichende Qualität zu erzielen, so dass alle menschlichen Arbeiten oder Betätigungen mit der grösstmöglichen Geschwindigkeit oder Genauigkeit durchgeführt werden können. Eine wesentliche Aufgabe besteht dabei darin,- dass diese Ziele mit dem jeweils höchstmöglichen Wirkungsgrad und vorzugsweise unter

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einem möglichst geringen Kostenaufwand erreicht werden. Diese Aufgaben wurden" jedoch von den bisher bekannten Beleuchtungseinrichtungen und -anlagen weitgehend noch nicht erfüllt, wie nachstehend im einzelnen erläutert werden wird, da bei den bisher bekannten Einrichtungen und Anlagen im wesentlichen die üblichen Leuchtstoffröhren eingesetzt und die übliche Beleuchtungstechnik angewandt.wurde. '

Der Erfindung liegt demnach im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Beleuchtungseinrichtung oder -anlage zu schaffen, bei der eine Beleuchtungstechnik angewandt wird, die bisher in Fachkreisen unbekannt ist, die aber derart beschaffen ist, dass sie die Nachteile und Mangel der bisher bekannten Einrichtungen, und Anlagen -ausschaltet und die von den Lichtteehnikern gestellten Forderungen in einem bisher nicht erreichten Höchstmass erfüllt* Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht ausserdem in der Schaffung einer Beleuchtungseinrichtung oder -anlage., bei der hinsichtlich der ..Wirksamkeit, der Qualität, der vielseitigen Verwendbarkeit und der damit tatsächlich erzielbaren Beleuchtungs- oder licht starke bisher unerreichte Werte erzielt werden.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung, die in der nachfolgenden Beschreibung noch im einzelnen erläutert werden, werden alle durch die Erfindung erzielt, bei der eine Gasentladungsstrahlung dazu verwendet wird, um eine Lumineszenz von anorganischen Phosphorfeststoffen zu erzeugen,

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die in einem Medium oder einem PiIm von organisch aktivierten Polymerisaten suspendiert sind, wobei -der die Phosphor^ teilchen enthaltende Film gegenüber der normalen Relativstellung zu der Erregerwellenfrontstrahlung örtlich versetzt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Iumineszierende Material in Form einer dünnen, bieg- oder faltbaren Folie oder eines Films ausgebildet, dessen eine Seite vorzugsweise mit Haftmitteln versehen ist; Auf diese WeiBe kann da3 lumineszierende Material jraktisch auf jede beliebige Fläche aufgebracht werden, von der eine Lichtstrahlung ausgehen soll. So kann beispielsweise in Übereinstimmung mit dem Erfindungsgedanken der lumineszierende Film oder die Folie an der Innenfläche bzw. den Innenflächen einer gewöhnlichen Beleuchtungseinrichtung der bisher üblichen Art angebracht werden, bei der normalerweise die herkömmlichen Leuchtröhren Anwendung finden. Anstelle dieser herkömmlichen Leuchtröhren wird jedoch eine Gasentladungsröhre gesetzt, deren Innenwandungen nicht mit Phosphor beschichtet sind und aus einem Glasmaterial bestehen, das gegenüber ultravioletten Strahlen und auch gegenüber Strahlen anderer Frequenzen verhaltnismässig durchlässig ist, wie dies im einzelnen nachstehend noch erläutert wird. Dabei wird die von der Gasentladungsröhre ausgehende Strahlung von dem lumineszierten Film oder der lumineszierenden Folie durch eine neuartige durch die Struktur des Phosphors selbst verursachte Leuchtwirkung in sichtbares Licht umgewandelt«

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Die Gestaltung oder Ausbildung derjenigen Oberfläche, auf , welche der lumineazierende J¹IIm oder die lumineszierende Folie aufgebracht wird, ist für die Verwirklichung der Erfindung unerheblich, da die lumineszierende Folie oder der lumineszierende Film praktisch auf jede beliebige Flaehe aufgebracht werden kann, auf welche die von der Entladungsröhre ausgesandte Strahlung auftreffen kann. Von we-

P sentlicher Bedeutung für die Erfindung ist die Anwendung einer neuartigen leuchtwirkung, die im Phosphor selbst erzeugt wird und wodurch der Wirkungsgrad der Energieumwandlung in sichtbares Licht weitgehend verbessert und erhöht · wird. Theoretisch beruht die Erfindung auf der Anwendung des Prinzips der optischen Anregung von' phoBphoriszierenden Kristallen, wodurch in dem Kristall erzeugte und gespeicherte Energie als sichtbares Licht frei wird, die normaler-· weise bei der Lichterzeugung vollständig verlorengeht. Zwar

^ sind die tatsächlichen Vorgänge dieser optischen Anregung des lumineszierenden Materials noch nicht vollständig erforscht, jedoch kann davon ausgegangen werden, dass diese Wirkungsweise wie folgt zustande kommt. Durch die in einem Phosphorkristall vorhandenen Fehlstellen und Verunreinigungen kommt es zur Bildung einer Anzahl von sogenannten"Energiefallen" oder "metastabilen" Wieveaus in unmittelbarer Nähe der Energieniveauo des sogenannten "Leitungsbandes" des Phosphorkristalls im ,"verbotenen" Bereich desselben. In diesen metastabilen Zuständen können aus dem sogenannten "Valens -Band"des Phosphorkristalls angehobene

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Elektronen "eingefangen" werden, ao dass sie infolgedessen nicht ohne weiteres zu den Rekombinations- oder lumineazierenden Zentren wandern, die im Phosphor durch die bekannten Aktivierungsverunreinigungen gegeben sind und durch die das sichtbare Licht erzeugt wird. Mit der Erfindung wird erreicht, dass die in den metastabilen äistänlen festgehaltenen Elektronen freigegeben werden und sie somit in das Leitungsband des Phosphorkristalls gelangen können, so dass diese nunmehr freigegebenen Elektronen (mit Löchern) an einem LumineszenzZentrum wieder rekombinieren und damit Licht aussenden, das anderweitig nicht unmittelbar oder wirksam sichtbar gemacht werden könnte.

Yom technischen Standpunkt aus sind nach der Erfindung " Phosphorsubstanzen mit darin befindlichen Aktivierungssubstanzen in solchen Kombinationen und solchen Zwecken vorgesehen, die bisher unbekannt waren. Desweiteren sieht die Erfindung auch eine Gasentladungsröhre vor, welche derartige Gemische von Quecksilber mit Edelgasen enthält, dass die von der Entladungsröhre ausgehende Strahlung nicht nur im Ultraviolettbereich liegende Frequenzen enthält, die für die Primärerzeugung von Licht verwendet werden, sondern auch Frequenzen aus dem beinahe sichtbaren und im sieht- · baren Bereich, deren Aufgabe es ist, den Kristall optisch anzuregen, um damit die Freigabe der in den metastabilen Energieniveaus des Kristalls eingefangenen Elektronen zu

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bewirken. .

Die Erfindung, ihre Wirkungsweise und ihre Vorteilen seien nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Beleuchtungskörpers mit den bisher bekannten Leuchtröhren;

Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausührungsform der Erfindung , bei der anstelle der bisher bekannten Leuchtstoffröhren ein Gasentladungsrohr mit darin befindlichöm Quecksilberdampf und Edelgasen verwendet wird und bei dem ausserdem ein aus einem lumineszierenden Material gebildeter dünner Film auf der Innenfläche des eigentlichen Gehäuses aufgebracht ist;

Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der eine dünne lumineszierende Folie oder Platte an einem typischen von hinten beleuchteten Leuchtzeichen in der Strahlungsbahn der auftrefferiden Lichtstrahlen angeordnet ist j "■■-..

Figur 4 eine perspektivische Darstellung einer aus dem erfindungsgemässen lumineszierenden Folien- oder Filmmaterial gebildeten Rolle;

Figur 5 eine Einzelansicht' der verschMenen Bestandteile

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der lumineszierenden Folie nach Figur 4» in dem in . Figur 4 durch einen Kreis angedeuteten Ausschnittgesehen, wobei zum Zwecke der besseren Veranschaulichung einzelne Teile weggebrochen bzw. in Draufsicht gezeigt sind;

Figur 6 eine schematische Darstellung der Absorptions- und Emissionseigenschaften eines typischen Phosphormaterials; .

Figur 7 eine schematische Darstellung verschiedener Energieniveaus in einem Phosphorkristall einschliesslich der Lumineszenzvorgänge unter gleichzeitiger Darstellung der Wirkung und der Wirkungsweise der optischen Anregung; und

Figur 8 eine graphische Darstellung der verschiedenen Spektralfrequenzen und -intensitäten, wie sie durch die erfindungsgemässe Entladungslampe erzeugt werden.

Die Figur 1 zeigt einen typischen Beleuchtungskörper der bisher bekannten und weit verbreiteten Bauart. Dieser Beleuchtungskörper weist dabei ein Gehäuse 2 mit einer oberen Wandung oder Oberseite 4- und den Seitenwandungen 6 auf, die im allgemeinen so zueinander angeordnet sind, dass dadurch eine gute Lichtreflexion erreicht wird. In dem Gehäuse sind in bekannter Weise eine Mehrzahl von Leuchtröhren 8 angeordnet. Der Boden des Gehäuses besteht aus einer prismatisch wirkenden Fläch3 10, die entweder für das sicht-

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bare Licht völlig durchlässig ist oder aber eB zumindestens, durchscheinen lässt.

Wie ersichtlich bestehen die Leuchtstoffröhren 8 jeweils aus einem langgestreckten Glasrohr oder Glaskörper 12, an dessen beiden Enden hier nicht dargestellte Elektroden vorgesehen sind. Dieser langgestreckte Rohrkörper 12 ist hohl fc und normalerweise mit einem Gas, beispielsweise Quecksilber •gefüllt. Die Innenfläche des Glasrohres 12 ist mit einer, Phosphorbeschichtung 14 versehen. Sobald nun die Leuchtstoffröhre 8 eingeschaltet wird, wird durch die elektrische Entladung in bekannter Weise über.den Quecksilberdampf eine ultraviolette Strahlung erzeugt, die normalerweise bei einer Spitze von 2537 Angström/liegt und die bekannte Quecksilberresonanzlinie zeigt. Die in der Röhre 12 erzeugten ultravioletten Strahlen treffen auf die auf der Röhreninnenseite befindliche Phosphorschicht 14 auf und durch die Phosphorschicht 14 werden, gleichfalls in bekannter Weise, diese auftreffenden ultravioletten Strahlen in sichtbares Licht umgewandelt. Dieser Umwandlungsprozess geht dabei in Übereinstimmung mit den bekannten Lumineszenzvorgangen vor sich und es wird dabei jeweils ein gewisser bekannter cc Wirkungsgrad erreicht. Demnach v/erden durch die zwei Linien

cd 16 schematisch angedeutete Mengen an sichtbarem Licht durch oo ' ·

die Wand der Glasröhre 12 ausgestrahlt und treten entweder _,' unmittelbar durch die prismatische Flache 10 des "Leuchtkor-

cn pers 2 hindurch oder werden verschiedentlich von der Ober-

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• seite 4 und d^n V." ¹JrKlen-6 des G-ehaupen reflektiert.

Diese bekannte ,Konstruktion ist mit einer ■ Vielziahl von Mängeln und Nachteilen behaftet. So wird von den Leuchtstoffröhren 8 jeweils an den Wänden dieser Glasröhren 12 und damit im Bereich der PhoBphorbeschichtung 14 eine sehr grosse Wärmemenge erzeugt. Durch diese Wärme wird aber sowohl die Qualität als auch die Lebensdauer der Phosphorteilchen der Beschichtung 14 und damit auch die Qualität des von der Röhre 8 jeweils ausgestrahlten Lichtes erheblich beeinträchtigt. Ausserdem ist die zur Lichterzeugung heranziehbare Fläche und Form bei diesen bekannten Beleuchtungskörpern auf die Fläche und die Form der Innenseite der Glasröhre 12 beschränkt, da nur auf dieser Fläche eine Phosphorbeschichtung angebracht ist. Daher ist bei diesen bisher bekannten Beleuchtungskörpern der Wirkungsgrad in bezug auf das aus einer bestimmten Eingangsenergie tatsächlich erzeugte Licht überraschend gering« Da sich die auf der Innenseite der Glasröhre 12 aufgebrachte Phosphorschicht 14 in unmittelbarem Kontakt mit den heissen Quecksilberdämpfen der Röhre befindet, kommt es infolge einer Quecksilberabsorption zu einem bestimmten Abbau der Phosphorteilchen, wodurch der Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Leuchtröhre noch weiter vermin-

dert wird. Ausserdem beruht die Wirkung der bisher bekannten Leuchtkörper dieser Art nur auf den üblichen Lumineszenzvorgängen im Phosphor selbst, so dass infolgedessen der bei der Lichterzeugung erzielbare Wirkungsgrad schon von vorneherein begrenzt ist.

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Die Figur 2 zeigt demgegenüber eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung, die in einem mehr oder weniger herkömmlich gestalteten Leuchtkörper^ gehäuse eingebaut ist. Ähnlich wie beim Beleuchtungskörper. nach der I¹IgUr 1 weist auch der Beleuchtungskörper der Figur 2 ein Gehäuse 18 mit einer oberen Wandung und Seitenwandungen 22 auf, die derart gestaltet sind, dass das Licht gut reflektiert wird. Auch hier ist wiederum an der Bodenöffnung des Gehäuses 18 eine primatische Fläche 24* vorgesehen, die wiederum für das sichtbare Licht durchsichtig oder mindestens durchscheinend ist. Desgleichen ist auch eine Vielzahl von Entladungsröhren 26 jeweils im Abstand voneinander innerhalb des Beleuchtungskörpergehäuses 18 angeordnet. Bei diesen Entladungsröhren 26 handelt es sich jedoch nicht um die üblichen Leuchtröhren, wie dies bei der Ausführung nach Figur 1 der Fall war, wenngleich die Bauweise dieser Röhren nach aussen hin der Bauweise nach Figur 1 sehr ähnlich ist, sondern die Entladungsröhren bestehen jeweils aus einem langgestreckten hohlen Glasrohr 28, das wiederum, wie nachstehend im einzelnen beschrieben, Quecksilberdämpfe und Edelgase enthält. Im Gegensatz zur vorhergehenden Au3führungsform ist jedoch bei der erfindungsgemässen Ausführung an der Innenfläche oder den Innenwandungen der Glasröhren 28 keine Phosphorbeschichtung vorgesehen und ausserdem bestehen die Glasröhren 28· aus einem Material wie beispielsweise Yycor oder Pyrex oder aus einem geeigneten Kalkglas, dem etwa

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des Magnesiumoxyds entzogen und diese durch seine Kieseierde ersetzt sind, so dass die durch die in der Röhre stattfindende Quecksilbefgasentladung erzeugten ultravioletten Strahlen und auch die anderen Strahlen mit grösserer Wellenlänge durch die Röhrenwand hindurchtreten können. Wie bereits vermerkt wurde, steht diese Bauweise im Gegensatz zu den bekannten Leuchtröhrenkonstruktionen, bei denen ein Glasrohr verwendet wird, das zwar gegenüber sichtbarem Licht transparent ist, das aber ultraviolette Strahlen nur in sehr geringem Masse durchtreten lässt«.

An den Innenflächen des Leuchtkörpergehäuses 18, und zwar sowohl an den Innenflächen der oberen Wandung 20, der Seitenwandungen 22 und der Innenfläche der prismatischen Abdeckung oder Platte 24 wird ein dünner PiIm aus lumineszierenden Material 27 angebracht. Der Aufbau dieses lumineszierenden Filmes 27 wird im einzelnen noch nachstehend beschrieben.

Der allgemeine Vorgang der Lichterseugung bei der erfindungsgemässen Ausführungform nach Eigur 2 geht in der Weise vor sich, dass durch in den Rohren 26 stattfindende Gasentladung bestimmte Strahlen erzeugt werden, die durch die Glaswände 28 der einzelnen Röhren 26 hindurchtreten, wie dies schematisch durch die Linien 30 angedeutet ist. Die einzelnen Strablungsquanten treffen dabei jeweils auf einen Bereich des lumineszierenden Filmbelages 27 auf,

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wobei dann dieser lumineszierende Filmbelag 27 das eintretende Eaergiequantum 30 in Lichtstrahlen Umwandelt, die ihrerseits durch die Pfeillinien 32 angezeigt sind. Wie jedoch nachstehend noch erkennbar wird, sieht die Erfindung noch eine Modifikation dieses grundsätzlichen Lichterzeugungsvorganges innerhalb des lumineszierenden Belages vor.

Die in Figur 2 dargestellte Ausführung der Erfindung zeichnet ^ sich gegenüber d?r bekannten Anordnung nach Figur 1 durch zahlreiche Vorteile aus. So befindet sich zum einen die durch den dünnen Film gebildete lumineszierende Schicht 27 nicht mehr aufder Innenseite bzw. der Innenfläche der Bohre 28 und steht damit nicht mehr mit den in der Röhre befindlichen heissen Quec_ksilberdämpfen und Gasen in Berührung. Bei der erfindungsgemässen Ausführungsform stellt somit die Absorption von Quecksilberdämpfen durch den Phosphor kein Problem dar. Da sich die Phosphorteilchen ausserdem nicht mehr an den Wandungen 28 der Röhren befinden, sind sie auch keinen grösseren Wärmeeinwirkungen mehr ausgesetzt. Es ist vielmehr so, dass diejenige Wärme, ■ die in den Phosphorteilchen durch die Umwandlung der ultravioletten Energie in sichtbare Lichtstrahlen erzeugt wird, bei ihrer Erzeugung über einen weitaus grösseren Bereich verteilt ist und damit die einzelnen Phosphorteilchen Jeweils nur einer geringen Wärmeeinwirkung ausgesetzt sind. Wie ausserdem ohne weiteres ersichtlich ist, kommt als weiterer Vorteil hinzu, dass die tatsächlich lichterzeugende Fläche des in der Figur 2 dargestellten neuartigen Beleuchtungskörpers weitaus grosser ist als die entsprechende Fläche bei demBeleuchtungskörper

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nach Figur 1, nachdem die Lichterzeugungsfläche nicht nur auf die Innenfläche der Glaswandung der einzelnen Leuchtröhren beschränkt ist, sondern sich vielmehr über die gesamte Innenfläche des Leuehtkörpergehäuses 18 erstreden kann. Demnach ist bei der in Figur 2 gezeigten erfindungsgemässen Ausführung bei gleicher Eingangsleistung ein weitaus höherer Beleuchtungs-Wirkungsgrad gegeben, als dies bei der bekannten Ausführung nach Figur 1 der Fall ist.

In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass der lumineszierende Film oder die lumineszierende Folie 27 gleichfalls lichtdurchlässig ist und aus diesem Grunde kann diese Folie 27 auch am Boden öder der Unterseite, d.h. also an der prismatischen Platte 24 des Leuehtkörpergehäuses 18 angebracht werden, da sämtliches von den anderen innerhalb des Gehäuses 18 befindlichen Flächen erzeugte sichtbare Licht durch den auf der prismatischen Platte 24 befindlichen Phosphorfilra hindurchtreten kann und von dort aus in den Raum ausgestrahlt wird. Somit wird also hinsichtlich der Lichtstärke ein.noch höherer Wirkungsgrad erzielt.

Wie bereits erstehend erwähnt wurde, ist die genaue örtliche Anordnung des lumineszierenden Filmes oder der lumineszierenden Folie 27 in bezug auf die Lichtstrahlenquelle für den Erfindungsgedanken unerheblich, da die einzige Voraussetzung hierfür darin besteht, dass der lumines zier ende Film auf irgendeine in der Strahlungsbahn liegende Fläche aufgebracht wird.·

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Ein weiteres Beispiel für die praktische Anwendung des Erfindungsgedankens ist in Figur 3 wiedergegeben. Hier wird der erfindungsgemässe lumineszierende Film oder die lumineszierende Folie in Verbindung nit einem von rückwärts beleuchteten Schild oder einer Tafel dargestellt.

Die lumineszierende Folie oder der lumineszierende Film 27 wird durch Haftwirkung oder auf andere Weise an der Rückseite einer durchsichtigen oder mindestens durchscheinenden Platte 36 angebracht, auf der sich eine Vielzahl von Buchstaben befindet, die damit auf der mit 38 bezeichneten Fläche ein Anzeigeschild od. dgl. bilden. Eine hauptsächlich aber nicht ausschliesslioh ultraviolette Strahlen aussendende Strahlenquelle,die wiederum insgesamt mit 26 bezeichnet ist, ist in dem von rückwäriB beleuchteten Leuchtzeichen vorgesehen und wie aus der Zeichnung hervorgeht, handelt es sich hierbei um ein langgestrecktes hohles Glasrohr 28, das mit Quecksilber und Edelgasen gefüllt ist und an dessen beiden Enden Elektroden 34 sitzen. Zweckmässigerweise handelt es sich bei der Röhre 26 um eine Heisskathodenröhre . mit einem verhältnismässig geringen"Quecksilberdampfdruck, da sich gezeigt hat, dass der Wirkungsgrad in der jeweiligen. Erzeugung von ultravioletten Strahlen mit zunehmendem Dampfdruck abnimmt. Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, besteht die Wandung 28 der Röhre 26 aus einem Glas, das im wesentlichen für ultraviolette Strahlen und Strahlen grösserer Wellenlän« gen durchlässig ist. Als für diesen Zweck geeignete Glasar-

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ten kommen Quarz, Vycor, Pyrex od. dgl. in Frage. Beim Auf treffen der Strahlen auf die in dem dünnen lumineszierenden Film oder der lumineszierenden Folie 27 enthaltenden Phosphorteilchen wird die Senergie in sichtbares Licht umgewandelt, das dann durch durch die Haft- oder Klebeschicht hindurchtritt, mit welcher der Film 27 an der Platte 36 des Leuchtschildes befestigt ist,so dass auf diese Weise die Buchstaben 38 des Leuchtschildes von rückwärts beleuchtet werden. Schädliche ultraviolette Strahlen werden durch die Platte 36 dieses Anzeigeschildes infolge der Zusammensetzung des Materials desselben und ausserdem auch deshalb nicht durchgelassen, weil das verwendete Haft- oder Klebemittel zwar für sichtbares Licht durchlässig ist aber keine hohe Durchlässigkeit für Energie aus dem ultravioletten Bereich besitzt.

Wie bereits ohne weiteres ersichtlich ist, sind die Möglichkeiten für die unterschiedliche Anbringung und Anordnung des dünnen lumineszierenden Films oder der lumineszie-* renden Folie 27 fast unbegrenzt. So können beispielsweise ganze Wände oder Decken eines Raumes oder eines Gebäudes ohne weiteres in ausnehmend wirkungsvoller und sicherer Weise beleuchtet werden, indem einfach der lumineszierende Film oder die lumineszierende Folie darauf aufgebracht und dann eine ausserhalb desselben liegende Strahlungsquelle vorgesehen wird.

Die Figuren 4 und 5 der Zeichnungen veranschaulichen

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eine besonders bevorzugte Ausführungsform des lumineszierenden Filmes oder der lumineszierenden Folie nach der Erfindung. Wie aus der Figur 4 deutlich wird, boII der Film oder die Folie ziemlich flexibel sein, damit auf diese Weise ihre Handhabung vereinfacht und erleichtert wird; sie kann deshalb in Form einer Rolle vorliegen, von der das Material in beliebiger Länge abgerollt und vom Benutzer je nach Bedarf in entsprechend grossen Stücken zurechtgeschnitten werden kann. Die Figur 5 iet eine teilweise im Schnitt gesehene vergrösserte Darstellung desjenigen Teiles der Folie oder des Filmes, der in Figur 4 innerhalb .'. des dort gezeigten Kreisausschnittes liegt.

Wie aus dieser Figur 5 deutlich wird, setzt sich die erflndungsgemässe Folie oder der erfindungsgemässe Film in seiner bevorzugten Ausführungsform aus einer Vielzahl von Schichten zusammen, wobei der Film oder die Folie insgesamt eine Dicke von etwa 1,27mm besitzt.Dabei besteht eine mittlere Schicht 40 vorzugsweise aus einem Polyvinylfluorid, beispielsweise ÜCedlar und/oder einem Polyvinylalkoholfilm, der als Trägermaterial für die darin eingebetteten Phosphorteilchen 42 dient. Das Polyvinylfluorid bzw. der daraus bestehende Film wird deshalb als Trägermaterial verwendet, da er sowohl für sichtbares Licht als auch für ultraviolette , Strahlen durchlässig ist,und, was hier von ganz wesentlicher Bedeutung ist, in seiner Struktur durch die Einwirkung der auftreffenden ultravioletten Strahlen nicht beeinträchtigt

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wird. Die Dicke der Mittelschicht 40 sollte etwa zwischen 10 und 100 /U liegen.

Wird als Trägermaterial für die Phosphorteilchen Polyvinylalkoholfilm verwendet, so ist dabei zu berücksichtigen, dass dieser PiIm zwar die Eigenschaft hat, dass er für sichtbares Licht und ultraviolette Strahlen durchlässig ist und in seinen' Eigenschaften auch nicht durch die Einwirkung von ultravioletten Strahlen beeinträchtigt wird, eines seiner Merkmaleaber darin besteht, dass er sich bei Einwirkung von Wasser
leicht löst. Selbst in denjenigen Fällen, in denen Polyvinyl- · fluorid als Filmträger verwendet wird, sollte aber auch für

einen gewissen physischen Schutz Sorge getragen werden. Deshalb sollten vorzugsweise die beiden Seiten des Trägermaterials 4-0 mit einer wetteJa Beschichtung versehen werden. Wie die Figur 5 zeigt, befinden sich auf beiden Seiten der Polyvinylfluorid- oder -alkoholbasis jeweils eine Schicht 44 bzw. 46, wobei diese Schicht beispielsweise ebenfalls aus" Polyvinylfluorid bestehen kann. Die Polyvinylfluoridschichten 44 und 46 dienen dazu, den aus Polyvinylfluorid
und/oder Polyvinylalkohol bestehenden Trägerfilm 40 gegen äussere Einflüsse, insbesondere gegen Witterungseinflüsse su
schützen, so dass er witterungsbeständig wird. Polyvinylfluorid und Polyvinylalkohol sind sowohl für sichtbares Licht als auch für ultraviolette Strahlen durchlässig und sind auseerdera auch bei Auftreffen einer ultravioletten Strahlung
chemisch inert. Die Dicke der PoiyFinylfluoridbeschichtungen

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44 und 46 sollte etwa zwischen 0,25 bis 0,75 mn liegen, wenngleich in diesem Zusammenhang zu bemerken 1st, dass diese Sicke praktisch beliebig gewählt werden kann*

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen lumineszierenden Folien oder Filme ist zwischen dem Phosphorträger 40 und der oberen aus Polyvinylfluorid bestehenden

^ Witterungschutzschicht 44 eine weitere mit 48 bezeichnete Schicht vorgesehen. Diese zusätzliche Schicht 48 soll dabei aus einer im Vakuum aufgedampften Aluminiumsohlcht geringer Dicke im Bereich von 200 bis 500 Angström bestehen. Dieser dünne Aluminiumfilm kann gegebenenfalls als ein ausnehmend guter Reflektor für die darauf auftreffenden ultravioletten Strahlen dienen. Dadurch wird erreicht, dass durch die durch die Polyvinylfluoridschicht 46 in den Phosphorträger eintretenden Ultraviolettstrahlen einige der Phosphörteilchen 42 angeregt werden und diese dann durch die dünne Aluminiumschicht

" wieder zurück durch den Träger reflektiert und damit weitere Phosphorteilchen 42 erregt werden. -Wenn also dieser Aluminiumfilm mit vorgesehen wird, so wird damit der Wirkungsgrad der lichtausbeute noch weiter erhöht, wenngleich diese zusätzliche Schicht, wie vorstehend bereits angegeben wurde, für die Verwirklichung der Erfindung nicht von kritischer Bedeutung ist. Anstelle von Aluminium können gegebenenfalls auch Magnesiumoxyd und Sitaniumdioxyd verwendet werden.

Wie ausserdem schon vorstehend erläutert wurde, kann die erfindungsgemässe luminesEierende folie oder der lumineszieren-.

909881/1050 · : ·,

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de Film praktisch auf jede Fläche aufgebracht werden, die ultraviolette Strahlen auffängt. Aus diesem Grunde ist auf einer Seite dieser luminessierenden Folie oder dieses lumineszierenden Filmes eine insgesamt mit 50 bezeichnete Haft- oder Klebeschicht vorgesehen. Es handelt sich bei dieser Klebeschicht 50 vorzugsweise um einen Akrylklebstoff, da Acrylharz zwar ohne weiteres sichtbares licht durchlässt, aber gegenüber ultravioletten Strahl nur eine geringe Durchlässigkeit besitzt. Der verwendete Klebstoff braucht nur für sichtbares Licht durchlässig zu sein, ausser in denjenigen Fällen, in denen ein Aluminiumreflektor verwendet wird, und er muss ausBerdem die Voraussetzung erfüllen, dass er an der Polyvinylfluoridschicht 44 haftet. Es können somit hierfür u.a. zahlreiche Silikon- und Epoxydhaftmittel ebenso gut verwendet werden wie solche auf Akrylharzbasis. Für die Verwendung als Haftschicht 50 sind besonders gut die sogenannten mikrogekapselten Haftstoffe geeignet, die nur dann wirksam werden, wenn der Benutzer beispielweise den lumineszierenden Film oder die lumineszierende Folie auf die gewünschte Fläche aufdrückt.

Zur Herstellung des in den Figuren 4 und 5 gezeigten lumineszierenden Filmes oder der lumineszierenden Folie können erfindungsgemäss eine Reihe unterschiedlicher Herstellungsverfahren angewandt werden. So kann beispielsweise -ke4—e4&e-

i dass äbn&ckif-ein Thiyv/nylorikeM-foüffer' e>öfe>- &/n h/er&us

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oo— ke kar Nachdem dann die Polyvinylalkoholfolie in dieser Weise hergestellt ' worden ist, kann sie mit den Polyvinylfluoridfilmen laminiert werden, die, wie vorstehend angegeben ist, im Handel beispiels weise unter der Bezeichnung Tedlar erhältlich sind, was wiede-P rum unter Verwendung eines geeigneten Laminierungshaftmittels geschehen kann. Die Polyvinylfluoridschicht selbst wird vorzugsweise in einem Strangpressverfahren oder einem Giessverfahren hergestellt.

Gegebenenfalls kann der Aluminiumfilm oder die Aluminiumschicht 48 noch im Vakuum auf den Polyvinylfluoridfilm 44 aufgedampft werden, bevor der Film 44 auf den Polyvinyl- · alkoholträger 40 auflaminiert wird. Die Aufbringung der Akrylharzklebeschicht 50 auf der Oberfläche der Polyvinylfluorids 44 kann demgegenüber durch Aufwalzen erfolgen, wenngleich gegebenenfalls auch die Möglichkeit besteht, diese Akrylharzklebeschicht-att£wspiiX^r^^

Ein wahlweise anwendbares Verfahren sur Herstellung des dün nen lumiiies si er end en l^?ilmes oder der lumineszierenden Folie nach der Erfindung fcosieht" darin, dass zunächst einmal eine Polj'T-inylfluori-ri^chicht- 44 erssü^t und -ά'-ίηη der die Phosphorteilefaen 42 c-rrihaltonae' PolyTinylalkoholillniträger 40 auf dea Polrr^inyl^luoridiilm tvai'c^Eprüht wirö„ Wahlweise

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kann der Polyvinylalkoholträger aber auch auf die Polyvinylfluoridschicht aufgewalzt werden. ' .

Als weitere Herstellungsverfahren kommen ausserdem auch Extrusions- oder Spritzgussverfahren in Frage.

Pur die In der Polyvinylalkohol- oder -fLuoridbasis oder dem JPilm 40 enthaltenen Phosphorteilchen 42 können die verschiedensten Substanzen verwendet werden. Bei der Auswahl dieser Substanzen kann dabei nach den Gesichtspunkten der Farberzeugungseigenschaften und ihrer Empfindlichkeit gegenüber dem Auftreffen von ultravioletten Strahlen und aber auch von anderen Merkmalen und Eigenschaften ausgegangen werden. Die Tabelle 1 veranschaulicht eine Reihe von solchen Substanzen, die sich ganz allgemein für die Verwendung in Verbindung mit der Erfindung eignen, jedoch versteht es sich ausdrücklich, dass auch noch andere Substanzen Verwendung finden können, worauf nachstehend noch in Verbindung mit dem erfindungsgemäss zur · Wirkung gelangenden Vorgängen eingegangen v/erden wird.

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Tabelle I

CD CÖ CO

Phosphor	Farbe	Normaler An- reguügsbereich (lagström)	Normale Empfind lichkeit sspitze (Angström)	Normaler Aus strahlungsbe reich (Angström)	Normale Aus strahlungsspitze (Angström)
3alcium~Wolframat	blau	• 2200-300	2720	3100-7000	4400
4agnesium-Wolframat	blau-weiß	2200-3200	2850	3600-2700	4800
3admiumsilicat	gelb-rosa	* 2200-3200	2400	4800-7400	5950
3admiumborat	rosa	2200-3600	2500	5200-7500	6150
3alciumphosphat	blau (ultra)	2200-3200	2500-2800	3200-4500	3600
Halophosphate	weiß	1800-3200	2500	3500-7500	5800 ^ ca ,,, ' σ OO . OO
				K)

Allein die Tatsache, dass das vorstehend beschriebene Fluoreszenzsystem vorgesehen wird, bei dem die Phosphorteilchen selbst örtlich gegen ihre normalen Relativstellung zur anregenden WeIilenfro nt strahlung anders angeordnet sind, stellt einen ganz wesentlichen Portschritt gegenüber dem Stand der Technik und den bisher üblichen Verfahren dar. Der Wirkungsgrad einer derartigen Beleuchtungseinrichtung, bei welcher die Phosphorteilchen sich nicht mehr an der Innenseite einer leuchtstoffröhre befinden, wird damit ganz erheblich erhöht. Dadurch, dass die Erfindung ausserdem in Form eines lumineszierenden Filmes oder einer lumineszierenden Folie ausgeführt wird, wird der Benutzer, wie vorstehend bereits aufgeführt wurde, in die Lage versetzt, praktisch jede beliebige Fläche, auf die eine Strahlung auftrifft, in .eine Fläche au verwandeln, von der sichtbares Licht ausgeht»

Diese baulichen Abweichungen von den bekannten Anordnungen sind jedoch noch nicht der Endzweck der Erfindung, da alle Einrichtungen, die auf den allgemein bekannten Energieumwandlungsvorgangen im Phosphor selbst beruhen, von vorneherein hinsichtlich der Lichtausbeute nur begrenzte Eigenschaften haben. Die Erfindung sieht deshalb noch eine Kodifikation des Lumineszenzvorganges bei der Energieumwandlung vor una" betrifft insbesondere ein Verfahren zur optischen Anregung, mit dessen Hilfe Energie als sichtbares Licht frei-» rre-ioben wird, die innerhalb dee Krietalles durch die darauf aiii'treffenden Strahlen erzeugt, die aber normalerweise in

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sogenannten "metastabilen" Energiezuständen eingefangen wird.

Zum besseren Verständnis dieses optischen Anregungsvorganges sei nachstellend das Phänomen der Lumineszenz kurz erläutert* Grundsätzlich absorbiert der Phosphorkristall Energiequanten von der einfallenden Erregungswellenfront, und zwar insbesondere Quanten von Ultraviolettenergie, die von einer Gasentladungsröhre erzeugt wurde. Durch die Absorption dieser Energie wird ein Elektron aus dem Valenzband des Phosphorkristalls in

} einen angeregten Zustand im Leitungsband des Kristalls angehoben. Nachdem das Elektron so angeregt wurde und infolgedessen auf ein höheres Energieniveau angehoben worden ist, hinterlässt es im Leitungsband des Kristalls ein Loch. Das angeregte Elektron kann nun durch das ganze Haumgitter des Kristalls wandern, was ebenso auch für das "Loch" oder diejenige Stelle gilt, an der kein Elektron mehr verblieben ist. Sobald das wandernde, angeregte Elektron ein durch im Phosphorkristall vorhandene Aktivatoren gebildetes Lumineszenz- oder

. RekombinationsZentrum erreicht, gibt das Elektron seine Energie in Form eines sichtbaren Photons ab und es kommt zu einer Rekombination mit dem Loch. Damit luminesziert der Phosphorkristall.

Dadurch, dass jedoch eine Reihe von Fehlstellen, beispieLsweise Zwischengitter, Zwischenräume "und chemische Verunreinigungen vorliegen, wird in der Nähe des Lumineszenzζentrums und des Leitungsbandes des Kristalls eine Vielzahl von "Fallen" für die Elektronenenergie geschaffen. Diese "Fallen" stellen den "metastabilen" Saergiesustaad des Kristalls dar»

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heit in dem Kristall werden die Lumineszenzeigenschaften desselben beeinträchtigt, so dass damit von vorneherein . bestimmte Grenzen für die QuantenwlTksamkeit des lichterzeugenden Mechanismus gegeben sind. So kann beispielsweise ein aus dem Valenzband des Phosphorteils stammendes Elektron, das ursprünglich durch darauf auftreffende Strahlen angeregt wurde, möglicherweise auch nicht zu einem Lumineszenzzentrum wandern, an dem es dann zu einer Ausstrahlung von sichtbarem Licht käme, sondern es ist durchaus möglich, dass es in einem metastabilen Energiezustand oder in eine sogenannte Falle fällt.

Die normalerweise einfallenden Strahlen, die im allgemeinen ultraviolette Frequenzen enthalten, eignen sich nicht dazu, auf die eingefangenen Elektronen soviel Energie zu übertragen, dass damit ein solches Elektron wieder freigegeben wird und somit wieder zurück in das Leitungsband gelangen kann, wo es wiederum versuchen kann, auf ein LumineszenzZentrum zu treffen. Eine Freigabe dieser Elektronen könnte zwar möglicherweise durch Kristallvibrationserscheinungen und durch thermische Anregung erzielt werden,Aber derartige eingefangene Elektronen tragen nicht wesentlich zu dem Licht er zeugungavorgang bei, der sich beim Auftreffen der anregenden Stahlen abspielt, so dass dadurch die Quantenausbeute des Phosphorkristalls von.vorneherein begrenzt ist, da diejenige einfallende Energie_s welche erforderlich ist, um diese Elektronen in den metastabilen Zustand anzuheben, verloren ist.

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Die Anregung eines Elektrons innerhalb des Phosphorkristalls ist im allgemeinen als sogenannte "Absorption" bekannt und .die anschliessende Freigabe sichtbarer Energie aus dem angeregten Elektron wird im allgemeinen als die sogenannte 'Emission¹¹ aus dem Kristall bezeichnet. Derjenige physikalische Vorgang, der sich innerhalb des Kristalls zwischen der Absorption der einfallenden Energie und der späteren ^ Emission oder Freigabe von Energie als sichtbares Licht ab-, spielt, ist der vorstehend kurz erläuterte Luminesζenzmechanismus. ·

Es sei in diesem Zusammenhang*auf.idie Figur 6 der Zeichnungen verwiesen, die eine typische Absorptions-Emissionskurve eines Phosphorkristalls, beispielsweise mit Zinksulfid veran- schaulicht. Die insgesamt mit 54 bezeichnete Absorptionscharakteristik oder -kurve, und insbesondere die in dieser Absorptionskurve vorkommenden Frequenzen ergeben sich aus ™ der Molekularstruktur des Zinksulfidphosphors selbst und die Kurve ist eine direkte Funktion derjenigen Energiemenge, welche erforderlich ist, um ein Elektron aus dem Valenzband in das Leitungsband des Phosphorkristalls anzuheben. So beträgt beispielsweise die Energiedifferenz zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband von Zinksulfid 3,7 eV. Bei Anwendung der Planck'-sehen Gleichung E = hv für die Unbekannte v, wobei ν gleich der Frequenz eines Strahlenquantums h gleich der Planck'sehen Konstanten und E gleich 5,7 eV ist, wird deutlich, dass ein einfallendes Strahlungsquantum mit

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• - - -- ·Γ ■"■■.."■■-einer frequenz von etwa 3300 Angström diejenige Energie enthält, welche erforderlich ist, um das Kristall anzuregen. Wird diese Berechnung noch durch experimentell erzielte Daten untermauert, so ergibt sich aus der. in Figur 6 dargestellten Absorptionskurve für das Zinksulf Idler is tall, dass dieser Kristall eine im' allgemeinen im ultravioletten Bereich liegende Energie mit Wellenlängen zwischen etwa 3000 Angström und etwa 3600 Angström absorbiert, wobei es den Berechnungen entsprechend bei etwa 3300 Angström zu einer Spitzenabsorption kommt. Für alle anderen Frequenzen der Einfallsstrahlen wäre das Zinksulfidkristall im allgemeinen transparent. Durch ähnliche Berechnungen lässt sich auch die Primäranregungs- oder Absorptionsfrequenz jedes beliebigen anderen Phosphors bestimmen»

Wenn.ein Elektron aus dem Phosphorkristall durch das absorbierte Quantum an einfallender Strahlung angeregt worden ist, wandert dieses Elektron in der vorstehend kurz beschriebenen Weise durch das ganze Leitungsband des Kristalls, bis es entweder in einen metastabilen Energiezustand eingefangen wird oder bis es zu einem LuminesζenzZentrum gelangt- Derartige LumineszenzZentren können durch Verschiebungen oder durch andere Fehlstellen gegeben sein, wie sie stets in Kristallen vorkommen, wie es beispielsweise bei den Calciumund. Kagnesium-Wolframatefl xl er Fall ist? Aber normalerweise v/erden derartige Lumineszenssentren durch die Zugabe von ge· rzfii-en Mengen an chemischen Verunreinigungen im Kristall er·

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erhalten. Diese chemischen Verunreinigungen werden in ziemlich nennenswerten Prozentsätzen zugegeben, woboi die jeweils erforderliche Menge innerhalb eines breiten Bereiches variieren kann, je nachdem,· welche Eigenschaften das ausgesandte Licht haben soll; derartige Verunreinigungen sind als Aktivatoren bekannt. So ist beispielsweise bei Calciumsulfid die Zugabe von geringen Spuren an Wismut als Aktivator erforderlich, wahrend bei Zink- ψ Berilliumsilikat-und Cadmiumboratphosphorergänz geringe Mengen ' an Mangan erforderlich sind.¹ Bei Zinksulfid dagegen müssen als Aktivatoren Kupfer, Silber, Mangan u. dgl. Aktivatoren vorhanden sein, wobei die hier benötigte Kupfermenge beispielsweis.e in der Grössenordnung von Q,O1 fo liegt. Gadmiumborat lässt · sich beispielsweise mit 0,1 i» Mangan aktivieren und bei Zink-Berilliumsilikatsubstanzen ist eine Nennwertmenge zwischen 2 und 2,5 $ Mangan erforderlich. Die Präge, welcher spezifische Aktivator oder welche chemische Verunreinigung jeweils für eine bestimmte Phosphorsubstanz zur Erzeugung von sogenannten Lumineszenzzentren erforderlich ist, wurde bereits weitgehend untersucht und es sei in diesem Zusammenhang auf die vielen diesbezüglichen Untersuchungen, insbesondere auf die Schrift "Luminescence in Crystals", D. Curie, Methuen and Co Ltd., Grossbritannien, 1965, verwiesen.

Der einem bestimmten Phosphorkristall beigegebene Aktivator erzeugt in der vorstehend erläuterten Weise die Lumineszenz-

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Zentren und er bestimmt ausserdem die Farbe bzw. die Frequenz der emittierten sichtbaren Energie. So ist beispielsweise in Figur 6 eine typische Emissionskurve 56 für ein Zinksulfidkristall veranschaulicht, der entweder mit Kupfer, Silber oder Mangan in bekannter Weise aktiviert wurde. Ea ist dabei von wesentlicher Bedeutung festzustellen, dass innerhalb des Kristalles ein wirklicher Energieumwandlungsvorgang stattfindet, da die Frequenz der einfallenden Strahlung,■die normalerweise im ultravioletten Bereich liegt, in eine sichtbare Strahlung unterschiedlicher Farben umgewandelt wird, je nachdem, wel- . eher Aktivator in bekannter Weise beigegeben wurde. Bei dem herkömmlichen Lumineszenzmechanismus wird die grösste Gesamtausbeute dann erreicht, wenn die einfallenden Strahlen derart bestimmt werden, dass ihre Primärfrequenzen in die dem betref-. fenden Phosphor jeweils eigene Absorptionskurve fallen. Durch entsprechende Auswahl des Aktivators bzw. der Verunreinigung durch welche in einem bestimmten Phosphor die üblichen Lumiaeszenzzentren erzeugt werden, kann ausserdem auch die Farbe und die Intensität des vom Kristall emittierten Lichtes bestimmt werden, das aus der absorbierten Energie durch entsprechende Umwandlung erhalten wird.

In diesem Zusammenhang ist weiter festzustellen, dass bei den meisten Lumineszenzvorgängen die Frequenz der emittiertem Strahlung geringer ist als die Frequenz der einfallenden Strahlen, wie es auch durch das Stokes'sehe Gesetz festgelegt ist. In bezug auf den Wirkungsgrad bzw. die Ausbeute des Lumineszenzmecha-

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nismus kann bestenfalls lediglich erwartet werden, dass für jedes Quantum an einfallenden Strahlen auch ein Quantum an ausgesandten Strahlen erzeugt wird. Solbnfc wenn aber auf irgendeine Weise sogar eine volle hundertprozentige Quantenausbeute erzielt wird (bei den meisten Phosphorarten ist mit den üblichen Lumineszenzmechanismen lediglich eine Quantenausbeute von etwa 80 'fo erreichbar, was auf die W-iemeverlufe ste, die metastabilen Zustände und dgl. zurückzuführen isi), so ist der tatsächliche Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung entsprechend dem Stokes'sehen Gesetz und der Planck¹sehen Gleichung noch immer wesentlich geringer und kann wie folgt . dargestellt werden: ' ' .

Ausbeute bzw. Wirksamkeit = ( 1 - 'L₂) x 100;

dabei ist L 'die Wellenlänge der ausgesandten Strahlen und L₁-die Wellenlänge der einfallenden Strahlen. Hat beispielsweise die einfallende UV-Strahlung eine Wellenläng« von 2537 Angström, die Primärresorianzlinie des Quecksilbers und die ausgesandten Strahlen eine Wellenlänge von 5790 Angström, woraus sich eine sichtbare Orangerote Farbe ergibt, so würde die maximale Ausbeute beim Energieumwandlungsvorgang in diesem Falle nur bei etwa 60 $ liegen. Da dieQuantenausbeute des Lumineszenzmechanismus in der Praxis nur bei etwa 80 $> und nicht bei den hier theoretisch dargelegten 100 "ß> liegt, ist die prozentuale Ausbeute für eine bestimmte Umwandlung von Frequenzen tatsächlich weitaus niedriger. Mit der Erfin- _: düng wird demgegenüber die Quantenausbeute bei der Energie-

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Umwandlung im Phosphor im Vergleich zu der bisher erzielbaren Ausbeute erhöht, indem der Lumineszenzmechanismus seibot modifiziert wird ^ was hauptsächlich in der Weise geschieht, dass

die in dem metastabilen Zustand aufgespeicherte und eingefangene Energie wieder als sichtbares Licht zur Wirkung gebracht wird.

Wie bereits vorstehend erläutert wurde, werden einige der Elektronen des Phosphorkristalls in metastabilen Zuständen eingefangen und können infolgedessen nicht mehr an dem unmittelbaren Lichterzeugungsvorgang teilhaben und zu diesem beitragen. Wenn also ein bestimmter Phosphor mit den hierfür normalen Aktivatoren oder Verunreinigungen verwendet wird, so ist dabei kein Innenmechanismus vorgesehen, durch den diese eingefangenen Elektronen im metastabilen Energiezustand freigegeben werden könnten, so dass diese eingefangenen Elektronen selbst gleichzeitig auch mit zu dem Lumineszenzvorgang beitragen könnten. Da die Energie von der einfallenden Anregungswellenfront genommen wird, um diese Elektronen in eine Falle oder in einen metastabilen Energiezustand anzuheben, und da diese Elektronen nicht ohne weiteres zu demLichterzeugungsvorgang beitragen, ist diese Energie im wesentlichen unnütz vergeudet oder verloren. Infolgedessen ist die Quantenausbeute deo Luminessenzmcchanismus, wie vorstehend bereits beschrieben, von vorneherein begrenzt und liegt weit unter dem Wert, der dann erreicht werden könnte, wenn alle angeregten Elektronen unmittelbar an dem Lichterzeugungsvorgang mit teilhaben und zu diesem beitragen würden. Deshalb sieht die Erfindung eine opti-

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sehe Anregungstechnik vor, womit der erforderliche Mechanismus gegeben, ist, durch den diese eingegangenen Elektronon * ■ freigegeben werden können, so dass auch diese Elektronen

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gleichzeitig· mit zu dem Lichterzeugungsvorgang beitragen

können.

Die Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung der verschie- ~ denen Energieni-veaus in ein Phosphorkristall. Der Phosphorkristall ist mit einem Valenzband 58 und einem Leitungsband 60 dargestellt. Die einfallenden Strahlen sind insgesamt mit 62 bezeichnet, kommen von einer äusseren Strahlenquelle und werden dazu verwendet, um ein Elektron 65 so anzuregen, , dass es sich vom Valenzband 58 in das Leitungsband 60 bewegt, wie dies Bchematisch durch den Pfeil 64 angedeutet ist. Die Wellenlänge der einfallenden Strahlen 62 zur Erzeugung der Lumineszenz richtet sich jeweils nach den Absorptionseigenschaften des ju/.eila gegebenen Kristall- w- Aktivatorsystems, wie es bereits vorstehend unter Bezugnahme auf die Figur 6 erläutert wurde und liegt bei den üblichen Phosphorarten bekanntlich normalerweise innerhalb des ultravioletten Strahlungsbereiches. Sir, ..xv'.t·«» einfallender Strah- W len 62 mit einer -orgegebenen gleichbleibenden Frequer : aus dem UV-Bereich enthält genügend Energie, um gerade da. Elektron 65 aus dem Valenzband in das Leitungsband anzuheben. ■ Kit anderen Worten,die Energie eines Quant4*»e· an einfallen- ^f ' den Strahlen 62 entspricht etwa der Energiedifferenz zwischen der unteren Grenze des Leitungsbandes 60 und der oberen Grenze des Valenzbandes 58, wobei diese Energiedifferenz, wie vor-

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stehend bereits angegeben wurde, im allgemeinen nur innerhalb des Ultraviolettbereiches liegt.

Sobald das Elektron auf der schematisch dargestellten Bewegungsbahn 64 angehoben und damit in einen angeregten Zustand gebracht worden ist, was daraus hervorgeht, dass es sich nunmehr im Leitungsband 60 befindet, kann dieses Elektron nunmehr durch das gesamte Kristallgitter wandern, wobei die Bewegungsbahn schematisch durch den Pfeil 68 wiedergegeben ist. Im Idealfall findet das Elektron 65 den Weg zu einem Lumineszenzoder RekombinationsZentrum, das insgesamt mit 70 bezeichnet ist, und das durch die Zugabe einer bekannten chemischen Verunreinigung oder eines Aktivators bzw. mehrerer Aktivatoren in die Kristallstruktur erhalten wird.

Der Aktivator selbst hat ein Valenzband oder ein Grundenergieniveau, das allgemein mit 72 bezeichnet ist, und eine Anregungsenergie oder ein insgesamt mit 74 bezeichnetes Leitungsband, deren Grossen bekannt sind. Bei seiner Annäherung an das insgesamt mit' 70 bezeichnete LumineszenζZentrum fällt das Elektron 65 in den angeregten Zustand 74.dieses Lumineszenzzentrums 70. Anschliessend fällt das Elektron von dem, angeregten Zustand 74 in den Grundzustand 72 des Lumineszenzzentrums und gibt dabei ein insgesamt mit 76 bezeichnetes Energiequantum oder Photon frei. Diese ausgestrahlte oder freigegebene Energie 76 hat eine. Wellenlänge, die normalerweise oberhalb 4000 Angström oder einem ähnlichen Viert liegt und sie tritt

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in Form eines Quant«»»-oder Photons sichtbaren Lichts auf. Die Energie des ausgestrahlten Photons ist dabei etwa gleich der Energiedifferenz; zwischen Anregungsniveau 74 und dem Cbundniveau 72 des das Lumineszenzzentrum 70 bildenden Aktivators.

Wenn jedes einfallende Strahlenquant*»· 62 durch den vorstehend beschriebenen Vorgang unmittelbar zur Erzeugung eines emittier-

P ten Photons oder Quantwws an sichtbarem Licht 46 führen wurde, so wäre damit annähernd eine maximale Quantenausbeute des Energieumwandlungsprozesses im Phosphor erreicht. Wie jedoch schon vorstehend erläutert wurde, erreichen manche Elektronen kein Lumineszenz- oder RekombinationsZentrum 70. Es ist dann vielmehr so, dass diese Elektronen möglicherweise in verschiedenen metastabilen Energiezuständen oder Niveaus eingefangen werden, die beispielsweise durch die Bezugszeichen 78 und 80 wiedergegeben sind. Auch hier ist wiederum darauf hinzuweisen,

. , dass derartige Fallen oder metastabile Zustände im allgemeinen durch physikalisches Fehlstellen oder Verunreinigungen im Phosphorkristall verursacht werden und die Energie niveous der metastabilen Zustände für einen bestimmten Kristall sind entweder bekannt oder lassen sich errechnen und/oder entsprechend be-, stimmen (siehe das vorgenannte Werk"Luminscence in Crystals" und "Luminescence of Inorganic Solids", Goldberg). Zum Zwecke der Veranschaulichung sei nunmehr einmal davon ausgegangen^ dass ein durch die einfallenden Strahlen 62 angeregtes Elektron 65 ■ auf das Leitungs*- oder AnregungsenergienivBai 60 des Kristalls gelangt und nicht den Weg zu dem Lumineszenzzentrum 70 findet,

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sondern vielmehr in eine Falle oder einen metastabilen Energiezustand 80 fällt. Dieser Fall ist durch die gestrichelte Linie 78 wiedergegeben. Wenn.das eingefangene Elektron sich erst einmal in dem metastabilen Energiezustand 80 befindet, so kann es das Leitungsband 60 nicht mehr erreichen, es sei denn, dass es eine Energiemenge ev¹ absorbiert, welche gleidi der Energiedifferenz zwischen der metastabilen Energieniveaus oder der Falle 80 und der unteren Grenze des Leitungsbandes 60 des Kristalls ist. Ein derartiges eingefangenes Elektron könnte die erforderliche Energiemenge ev¹ beispielsweise durch thermische Einwirkungen oder durch Schwingungen des Phosphorkristalls erlangen und damit nach einer bestimmten Zeit wieder freigegeben werden. Vom praktischen Standpunkt aus trägt pin Elektron, sobald es einmal in einem metastabilen Energiezustand, wie er beispielsweise bei 80 gegeben ist, eingefangen worden ist, aber nichte mehr zum Lumineszenzvorgang bei. Wie die Figur 7 zeigt, befinden sich in einem gegebenen Kristall verschiedene metastabile Energiezustände.

Bei Anwendung der Erfindung werden durch eine optische Anregung die in metastabilen Zuständen, beispielsweise bei 80 eingefangenen Elektronen dadurch freigegeben, dass diesen Elektronen eine hinreichende Menge an Energie, beispielsweise ev¹ verliehen wird, was nicht durch thermische Veränderungen oder durch Schwingungseinwirkung am Kristall geschieht, sondern durph die tatsächlich einfallenden Strahlen 62 der verschiedenen Frequenzen selbst verursacht wird. Die so frei-

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gegebenen Elektronen tragen zum lumineszenzvorgang gleich- ,· zeitig mit den anderen einfallenden Strahlen bei und bewirken somit eine Vermehrung der Quantenausbeute bei der Energieumwandlung innerhalb des Kristalls.

Unter nochmaliger Bezugnahme auf die Figur 6 ist zu bemerken, dass zur Freigabe eines Elektrons im metastabilen Zustand

ψ oder der Falle 80 diesem Elektron beispielsweise eine Energie · verliehen werden muss, welche gleich ev¹ ist. Die gleichen Überlegungen gelten im übrigen auch für die Freigabe der Elektronen in allen anderen metastabilen Zuständen eines ger· gebenen Kristalls, auch wenn hier aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nur zwei solche Zustände dargestellt sind. Es bleibt nunmehr die Frage, wie solche diskreten. . Energien in den Kristall eingeführt und insbesondere auf die darin eingefangenen Elektronen übertragen werden können. In diesem

^ Zusammenhang ist bemerkenswert, dass dieEnergieniveaus ev¹ und ev wesentlich geringer sind, als dasjenige Energieniveau, das durch den Zwischenraum zwischen dem Valenzband 58 und dem Leitungsband 60 des Kristalls gegeben ist. Wie hier bereits festgestellt worden ist, liegt die entsprechende Wellenlänge derjenigen einfallenden Strahlen, die erforderlich sind, um ein Energiequantum zu erzeugen, was gleich der Hauptenergielü-cke zwischen dem Leitungs- und dem Valenzband der meisten Phosphorarten ist, innerhalb des ultravioletten Bereiches. Demnach müsste diejenige einfallende Strahlung, die erforderlich ist, um die niedrigeren Energieniveais ev¹ und ev zu

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erzeugen, zwangsläufig eine grössere Wellenlänge besitzen ala ultraviolette Energie. Mit anderen Worten, die Wellenlänge derjenigen einfallenden Strahlen, welche erforderlich sind, um ein Energiequantum ev¹ oder ev zu erzeugen, muss langer sein als bei ultravioletter Energie und es kann tatsächlich nachgewiesen wenlen, dass sie in das sichtbare und das beinahe sichtbare Spek- · trum und manchmal sogar in die Nähe des Infrarotbereiches fällt.

Man könnte also demnach annehmen, dass dann, wenn die einfallenden und auf einen Phosphorkristall, beispielsweise in.diesem Ausführungsbeispiel mit Zinksulfid auftreffenden Strahlen Frequenzen im beinahe sichtbaren, im sichtbaren und im Infrarotbereich haben, den in den metastabilen Zuständen eingefangenen Elektronen eine ausreichende Energie verliehen würde, um diese Elektronen in das Leitungsband 60 des Phosphors anzuheben. Es ist jedoch gezeigt worden, dass Zinlcsulfidphosphor, ebenso wie im allgemeinen alle anderen Phosphorarten für die sichtbaren, beinah sichtbaren, und infraroten Frequenzen transparent ist und tatsächlich nur solche einfallenden Strahlen absorbiert, deren Frequenzen im ultravioletten Bereich liegen, wie dies anhand der Absorptionskurve 54 erläutert wurde (siehe Figur 6). Wenn aber die einfallenden Strahlen nicht auf irgendeine Weise absorbiert werden, so haben sie naturgemäss auch praktisch keinerlei Wirkung auf den Kristall und können die darin eingefangenen Elektronen nicht anregen. "

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Es ist also eine besondere Technik erforderlich, um einen Phosphor in die Lage zu versetzen, auch die sichtbaren, beinahe sichtbaren und infraroten Frequenzen zu absorbieren, so dass damit die ii den metastabilen Zuständen eingefangenen Elektronen angeregt werden und wieder in das Leitungsband des Kristalls selbst zurückgelapcpn können. Hierzu schlägt die Erfindung die Verwendung einer optischen Anregung oder ^ der Kaskatenanregung vor, wodurch ein Phosphorkristall in die Lage versetzt wird, diese Energien zu absorbieren, welche erforderlich sind, um die eingefangenen Elektrpnen freizugeben.

Bei nochmaliger Bezugnahme auf die Figur 6 ist festzustellen, dass beispielsweise Zinksulfid normalerweise nur Wellenlängen zwischen 3000 und 3600 Angström absorbiert, die ganz eindeutig im ultravioletten Bereich liegen. Es konnte jedoch festgestellt werden, dass beispielsweise durch die Zugabe " von Arsen ein zusätzlicher Absorptionsbereich für den Zinksulfidkristall im Bereich derjenigen längeren Wellenlängen erreicht wird, welche erforderlich sind, um die Energie zu erzeugen, die zur Freigabe von eingefangenen Elektronen notwendig ist. Es sei in diesem Zusammenhang auf die Kurve 80 der Figur 6 verwiesen, welche den Verlauf der Absorptionskurve für Zinksulfid wiedergibt;, wenn Arsen als zusätzlicher Aktivator zugegeben wird. Es «kann auch. mit. Hilfe von. anderen Aktivatoren, beispielsweise Aluminium und Kobalt,eine Vergrösserung des Absorptionsbereiches des Zinksulfidkristalls erzielt werden, wie dies durch die Kurven 81 und 83 wiederge-

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geben ist. Dabei versteht es sich, dass"diese zusätzlichen Aktivatoren nicht selbst Lumineszenzzentren in einem gegebenen Phosphor bilden. Diese zusätzlichen Aktivatoren, die nachstehend al3 die sogenannten Anregungsaktivatoren bezeichnet werden, dienen zur Einführung mehrerer zusätzlicher Absorptionebänder des Spektralbereiches, wie dies für eine entsprechende Anregung der in den metastabilen Energiezuständen eingefangenen Elektronen notwendig ist. Ausserdem sei hier ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese zusätzlichen Aktivatoren nicht mit den sogenannten Sensibilisatoren verwechselt werden dürfen,· durch welche die AbsorptionBcharakteristik· eines Kristalls nicht verändert wird, sowie dies bei den Anregungsaktivatoren nach der Erfindung der Fall ist.

Ein Teil der durch die zusätzlichen Aktivatoren absorbierten Anregungsenergie, und zwar die* im Bereich der grösseren Yfellen-Iringen der einfallenden Strahlen liegende Energie gelangt zu dem die Lumineszenzzentren bildenden Hauptaktivator, bei dem es sich im Falle eines Zinksulfidskristall bekanntlich um Kupfer, Silber oder Hangan handeln kann, und erscheint dann wieder als Licht in der Emissionsbandcharakteristik des Hauptaktivators selbst in Verbindung mit dem Kristall. Es

liegt also hier mit anderen V/orten eine kombinierte Fluor/szenz des Phosphors vor, an der sowohl das Emissionsband des Phosphors als auch dasjenige des Aktivators mit einer relativen Intensität teilhaben, die jeweils von der Konzentration der Bestandteile abhängen.

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Obwohl hierüber noch keine vollständige Klarheit erzielt worden ist, wird angenommen, dass der Energieübergang von Aktivator zu Aktivator in Form eines Resonanzvorganges vor sich geht.

Zusammenfassend sieht die Erfindung also vor, dass die Anregungsenergie eines Aktivators auf zwei verschiedene Wei-

^ sen auf einen anderen Aktivator ader ein Luminesζenζζentrum übertragen werden kann, und zwar einmal im Wege einer unmittelbaren Übertragung und zum anderen dann, wenn das zweite Aktivatorzentrum zu weit entfernt liegt, im Wege einer Stufenweisen'' "Übertragung durch das Medium von Zwischenaktivatoren, Fehlstellen oder durch Verunreinigungen gebildete Zentren. Damit erhebt sich naturgemüss die Frage, zu welchen Verlusten an Anregungsenergie es bei diesen Übergangsvorgängen kommt 'und-ausserdem. die Frage, inwiefern diese Verluste von den relativen Konzentrationen der Aktivatoren abhängig 3ind. Hier-

W zu wurden entsprochende Daten gesammelt, aus denen sich hinsichtlich der Quantenausbeute des Lichtumwandlungsvorganges im Vergleich zu dem llOrmalfall ein Reingewinn von nominell "'■> ergab, wenn zusätzliche Aktivatoren aus dem Breitbandspektrum oder sogenannten Anregungsaktivatoren eingesetzt wurden, die zwar jeweils nicht als Lumineszenzzentren wirken, aber eine zusätzliche Strahlenmenge mit spezifischer Wellenlänge absorbieren und diese Energie dann an den Hauptaktivator weiterleiten, wo die gesamten absorbierten Strahlungsenergien akkumulativ als Licht zutage treten.

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Die Figur 7 .aej£j: eine schematische Darstellung dieser Kaskadenanregung oder dieses optischen Anregungsvorganges. Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, wurden hier in den Kristall zusätzliche Substanzen als Anregungsaktivatorcn eingeführt, wobei diese zusätzlichen Aktivatoren aber nicht aus sich selbst heraus Lumineszenzzentren bilden, sondern lediglich dazu dienen, die längeren Wellenlängen der einfallenden Strahlen zu absorbieren, die der Kristall selbst und/oder auch in Verbindung mit dem die LumineszenzZentren erzeugenden Eauptaktivator normalerweise durchlassen würde. Eine zusätzliche oder als Anregungsaktivator dienende Verunreinigung, beispielsweise Arsen im Balle von Zinksulfid, i3t in Figur 7 ganz allgemein durch das Bezugszeichen 82 angegeben. Dieser zusätzliche oder Anregungsaktivator selbst hat einen Anregungszustand 84- und einen Grundzustand 86* Wenn einfallende Strahlen 63 mit Frequenzen aus den sichtbaren, den beinahe sichtbaren und den spezifisch infraroten Bereichen des Spektrums auf den anregenden Aktivator 62 auftreffen, so wird . diese Energie von dem Aktivator absorbiert. Wenn, wie im.vor-; liegenden Falle Arsen als anregender Aktivator verwendet wird, würde eine Energie mit einer Wellenlänge von etwa 3600 Angström absorbiert. Ohne einen solchen zusätzlichen Anregungsaktivator 82 würde diese im grösseren Wellenlängenbereich liegende Energie naturgemäss normalerweise durch den Kristall hindurchgehen.

Ein Elektron 88 im G-rundzustand 86 des Anregungsaktivators 82 würde durch die auftreffenden Strahlen 63 der grösseren

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Wellenlänge angeregt und in den angeregten Zustand 84 des angeregten Aktivators angehoben. Dieses Elektron 88 würde jedoch später wieder in den Grund- oder unangeregten Zustand 88 dea Anregungsaktivators 82.zurückfallen und würde bei diesem Vorgang ein Photon oder ein Energiequantum 90 abgeben.. Wird hierbei, wie im vorliegenden Palle, Arsen als zusätzlicher oder Anregungsaktivator verwendet, so hat das intern ausgestrahlte Strahlenq_uantum 90 eine Energie von etwa 0,86 eV. Die in dem Quantum des Photons 90 enthaltende Energiemenge von 0,86 eV kann im wesentlichen als ev¹ und damit dem Energieniveau mindestens einer der bekannten metastabilen Zustände von Zinksulfid gleich angenommen werden und ist diejenige Energiemenge, welche erforderlich iat, um ein bciopielaweise in einem metastabilen Zustand oder einer Palle 80 eingefangenes Elektron, beispielsweise in das Leitungsband 60 des Kristalls anzuheben. Wenn dann das Quantum oder Photon 90 beispielsweise auf ein in der Palle 80 befindliches Elektron auftrifft, so wird dadurch den in der Palle befindlichen -Elektron eine zusätzliche Energie der G-rösse ev¹ verliehen und das Elektron wird damit in das Leitungsband 60 des Kristalls angehoben, wonach es den Weg zum LumineszenzZentrum 70 findet und dort ein sichtbares Lichtphoton 76 erzeugt.

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Pur jeden innerhalb eines bestimmten. Kristalls vorkommenden unterschiedlichen metastabilen Zustand oder jede vorhandene Palle, deren Bereiche oder Parameter ,bekannt sind oder sich wie angegeben experimentell bestimmen lassen, ist eine spezi-

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fische zusätzliche Verunreinigung 82 als Anregungsaktivator in den Kristall einzuführen, damit der Kristall die Strahlen mit den spezifisch erforderlichen Grossen der Wellenlängen absorbiert Und infolge dieses optischen Anregungs- oder Kaskadenanregungsvorgang^s den eingefangenen Elektronen eine ausreichende Energie verleiht, so dass diese wieder freigegeben werden und zurück in das Leitungsband des Kristalls gelangen. Wie bereits vorstehend erläutert wurde, bewirkt im Falle eines Zinksulfidphosphors die Zugabe der Anregungsaktivatorori Aluminium und Kobalt eine Freigabe der in anderen bekannten metastabilen Zuständen der Kristalle mit unterschiedlichen Energieniveaus eingefangenen Elektronen. Es werden zwar für jeden unterschiedlichen metastabilen Zustand des Kriotalls unterschiedliche Anregungsaktivatoren eingesetzt, jedoch ist in diesem Zusammenhang zu bemerken, dass der prozentuale Anteil eines bestimmten Anregungsaktivators jeweils zur Menge derjenigen metastabilen Zustände proportional ist, die sich auf ein und demselben Energieniveau im Kristall feststellen lassen. Im Falle eines normalerweise mit Kupfer, Silber oder Mangan zur Bildung der Lumineszenzzentren aktivierten Zinksulfidphosphors hat es sich beispielsweise gezeigt, dass als geeignete Zugabemengen 0,05 bis 0,8 % Arsen, 0,1 bis 2,0$ Aluminium und 0,2 bis 4,O/u Kobalt in Frage kommen, wobei jedoch die anteiligen Mengen vorzugsweise bei 0,4 ;' Arsen, 1 # Aluminium und 2 i* Kobalt liegen. Im Falle eine? Barium- Calcium Pyropbospatkristalls, dessen Aktivierung normalerweise mit Zink erfolgt, können jeweils "0,2 bis 1,8 # Magnesium, Mangan,

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Strontium und Zinn zugeben werden, um als diejenigen Anregungsaktivatoren zu dienen, welche erforderlich sind, um die Elektronen aus den metastabilen Zuständen zu losen, wenngleich die Konzentration vorzugsweise "bei 1 i» liegt. Bei einem normalerweise mit Zinn.aktivierten Barium-Pyrophosphatkristall, sind die erforderlichen Anregungsaktivatoren .Antimon und Lanthan, die bevorzugt in Mengen von jeweils ψ 1 ^c/o zugegeben werden, wenngleich auch Konzentrationen zwischen 0,2 und 1,8 fo nötig sind. Bei Anwendung der hier dargelegten Erfindungsgrundsätze ist es überdies für den Fachmann ohne weiteres möglich, die jeweils erforderlichen Anregungsaktivatoren für jeden gegebenen bekannten Phosphor zu bestimmen und damit den Wirkungsgrad bei der erfindungsgemäss erreichbaren Energieumwandlung zu erhöhen.

Vom strukturellen Standpunkt aus gesehen, weicht die Er- ^ findung somit in neuartiger Weise vom Stand der Technik dadurch ab, dass im bekannten Phosphorkristall zusätzliche Anregungsaktivatorenelemente vorgesehen werden, die bisher nicht eingesetzt wurden, und von denen auch nicht angenommen wurde, dass damit bei einem gegebenen Kristall irgendwelche Vorteile erzielt werden könnten.

Die Figur 8 dient der Veranschaulichung der Spektralintensität, die von der Gasentladungsröhre ausgehen, die für die Zwecke der Erfindung als Strahlenquelle verwendet wird. Diese Strahlenquelle besteht dabei j wie bereits vorstehend an-

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gegeben wurde, aus einer Entladungsrohre, aus der die normalerweise an der Innenseite derselben, befindlichen Phosphorsubstanzen entfernt und im örtlichen Abstand von der Anregungswellenf-ront angebracht wurden, wie dies in der Beschreibung bereits eingangs geschildert wurde. ErfindungsgemUss soll es sich bei dieser Strahlenquelle um eine solche Strahlenquelle handeln, die nicht nur Strahlen aus den ultravioletten Bereichen aussendet, sondern auch einen ausreichenden Anteil an Strahlen aus dem sichtbaren, den beinahe sichtbaren und dem infraroten Bereich, um damit die in einen gegebenen Kristall eingeführten zusätzlichen Anregungsaktivatoren kaskadenartig optisch zu stimulieren oder anzuregen. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass die hier verwendete Entladungsröhre zwar vorwiegend Quecksilberdampf zur Erzeugung der hauptsächlichen ultravioletten Strahlung, gleichzeitig aber auch ein Gemisch von Edelgasen wie Helium, Heon und Argon enthält und zwar zwischen 1 und 3 $> Helium und Neon und etwa 94 1" Argon. Es handelt sich demnach bei den Spektralfrequenzen der aus der erfindungsgemässen Entladungsröhre stammenden Ausgangsstrahlung um die komulative Spektrallinien3trahlung all dieser in' der Röhre»befindlichen Gase und des in der Röhre befindlichen Dampfes und diese Spektralfrequenzen sowie die jeweilige Intensität der einzelnen Gase

» oder Dämpfe sind in Figur.8 dargestellt.

Damit sind die eingangs in.der Beschreibung ausgeführten Aufgaben mit der Erfindung einwandfrei und wirksam gelöst.

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Claims (24)

1. - 46 - .
   Patentansprüche

   (1· ' Beleuchtungseinrichtung mit einer Strahlenquelle zur Erzeugung einer V/ellenstrahlung im ultravioletten Bereich und einem durch die ultravioletten Strahlen anregbaren lumineszierenden Material, welches bei Anregung sichtbares Licht emittiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle w ausserdem eine Wellenstrahlung" im sichtbaren und beinahe sichtbaren Bereich emittiert, die zur zusätzlichen Anregung des durch diese Strahlung anregbaren lumineszierenden Materials dient, und dass das lumineszierende Material räumlich getrennt von der Strahlenquelle angeordnet ist»
2. 2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine als Strahlenquelle dienende Gas entladungsröhre (26) in einem Gehäuse (18) angeordnet und eine dünne t Platte oder Bahn (2?) des lumineszierenden Materials inner- * halb dieses Gehäuses (18) angebracht ist.
3. 3« Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) aus einer im wesentlichen geschlossenen Kammer besteht, welche mindestens eine mindestens für sichtbares Licht durchlässige Fläche (24) aufweist und dass die dünne Bahn oder Platte (27) aus lumineszierendem Material an der Innenseite dieses Gehäuses (18) auf mindestens dieser einen Fläche-(24) angebracht ist (Figur 2). 9Q9881/1050
4. 4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, mit einer für sichtbares Licht durchlässigen Platte, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Platte oder Bahn (27) aus lumineszierendem Material auf dieser Platte (24) in der Bahn der von der Gasentladungsröhre (26) ausgehenden Strahlung angeordnet ist.
5. 5. Lumineszierendes Material, insbesondere zur Verwendung in einer Beleuchtungseinrichtung nach den Ansprüchen .1 bis 4_f dadurch gekennzeichnet, dass das lumineszierende Material aus einem anorganischen Phosphorkörper besteht, der ±i einem Medium von organisch aktivierten Polymerisaten suspendiert ist, dass sich in diesem Phosphorkörper Aktivätoren zur Bildung von Lumineszenzzentren befinden, und dass ausserdem in diesen Phosphorkörper gesonderte Anregungsaktivatoren vorgesehen sind, die zumindest bestimmte Anteile der erzeugten Strahlen mit beinahe sichtbaren und sichtbaren Wellenlängen absorbieren.
6. 6. Phosphorkörper nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Zinksulfidkristall mit mindestens einem darin befindlichen chemischen Aktivator und chemischen Verunreinigungen aus Arsen, Aluminium, Kobalt und deren Verbindungen.
7. 7. Phosphorkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Verunreinigungen aus 0,05 bis 0,8 i» Arsen, 0,1 bis 2,0 i» Aluminium und 0,2 bie 4»0 # Eobalt bestehen. 909881/1050
8. 8. Phosphorkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Aktivator aus Kupfer, Silber oder Magnesium besteht.
9. 9. Phosphorkörper nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Bariiim-Calcium-Pyrophosphatkristall mit mindestens einem darin befindlichen chemischen Aktivator und chemischen Verunreinigungen aus Magnesium, Mangan, Strontium oder Zinn bzw. den Verbindungen derselben.
10. 10. Phosphorkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Verunreinigungen aus 0,2 bis 1,8 $ Magnesium, 0,2 bis 1,8 <fo Mangan, 0,2 bis 1,8^Strontium oder 0,2 bis 1,8 # Zinn bestehen.
11. 11. Phosphorkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Aktivator aus Zink besteht.
12. 12. Phosphorkörper nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Barium-Pyrophosphatkristall mit mindestens einem darin be- ι findlichen chemischen Aktivator und chemischen Verunreinigungen von Antimon oder Lanthan und deren Verbindungen.
13. 13· Phosphorkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Verunreinigungen aus 0,2 bis 1,8 i» Antimon oder 0,2 bis 1,8 ^ Lanthan bestehen.
14. 14. Phosphorkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass

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    der chemische Aktivator aus Zinn besteht.
15. 15. Entladungsröhre,, insbesondere zur Verwendung in einer Beleuchtungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein hohles rohrförmiges Glasgehäuse (28), jeweils an den Enden dieses Gehäuses befindliche Elektroden und in dem Gehäuse (28) befindliche Gase, die bei Anregung eine Spektralstrahlung mit ultravioletten, beinahe sichtbaren und sichtbaren Frequenzen aussendet.
16. 16. Entladungsröhre nach' Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Gehäuse (28) aus einem Glas wie Vykor, Pyrex, Kalkglas oder Verbindungen derselben besteht.
17. 17« Entladungsröhre nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Gehäuse (28) aus Kalkglas besteht, bei dem etwa 60 $ des darin befindlichen Magnesiumoxyds durch im wesentlichen reine Kieselsäure ersetzt ist.
18. 18. Entladungsröhre nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas aus Quecksilberdampf und einem Gemisch von 1 bis 3 $> Helium und Neon und mehr als 90 # Argon besteht..
19. 19. Lumineszierendes Material nach den Ansprüchen 5 M.3 14 in Form einer Folie, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Dicke zwischen 10 und 100 /U beträgt und dass in ihr Phos'phorteilchen (42) enthalten sind (Fig. 4, 5).

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20. 20. Lumineszierendea Material nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie aua einer Phosphorteilchen (42) enthaltenden Schicht (40) aus Polyvinylalkohol und/oder Polyvinylfluorid besteht, bei der mindestens auf einer Seite eine Schicht von Polyvinylfluorid (44, 46) vorgesehen ist und sich auf dieser Polyvinylfluoridschicht (44) eine Haftschicht (50) befindet.
21. 21. Lumineszierendes Material nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf beiden Seiten der Schicht (40) Polyvinylfluoridschichten (44,46) befinden*
22. 22. Lumineszierendea Material nach Anspruch 21, dadurch ge-

    ■■■ kennzeichnet, dass die die Phosphorteilchen (42) enthaltende Schicht (40) eine Dicke zwischen 10 und 100 /u hat, und dass die Dicke der Polyvinylfluoridschichten jeweils zwisehen 0,25 bis 0,75 mm beträgt.
23. 23. Lumineszierendes Material nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem eine Aluminiumöchicht (48) mit einer Dicke zwischen 200 bis 500 Angström aufweist, welche sich zwischen der die luftschicht (50) tragenden Polyvinylfluoridschicht (44) und der die Phosphorteilchen (42) enthaltenden Schicht (40) befindet.
24. 24. Lumineszierendes Material nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (50) aus einer Schicht'

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    aus mikrogekapseltem Akrylhaftstoff besteht, welcher bei Anwendung von Druck wirksam wird.

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