DE2747259C2 - Leuchtstofflampe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Leuchstofflampe mit einem geraden Kolben, der eine Länge von 60 bis 150 cm hat, im Betrieb eine Nennleistung von 0,25 bis 040 W pro cm Kolbenlänge aufnimmt, eine Quecksil- 2s ber- und Edelgasmenge enthält und mit einer Leuchtstoffschicht versehen ist, die ein rot leuchtendes, mit dreiwertigem Europium aktiviertes Seltenes Erdoxid der Formel Ln₂O₃: pEu enthält, worin Ln mindestens eines der Elemente Y, Gd und Lu darstellt, und worin 0,01 S ρ ^ OiO ist

Derartige Leuchtstofflampen sind bekannte Lichtquellen, die sowo Jl für allgemeine Beleuchtungszwecke als auch für spezielle Anwendungen benutzt werden. Zu ihnen gehören die bereits sei*, vielen Jahren handelsübli- 3s chen Normaltypen von 20 Watt nr* einer Länge von 60 cm, von 40 Watt mit einer Länge von 120 cm-und von 75 Watt mit einer Länge von 150 cm.

Lampen der eingangs erwähnten Art mit einem rot lumineszierenden mit dreiwertigem Europium aktivierten Seltenen Erdoxid sind aus der DE-OS 24 46479 bekannt Die hier beschriebenen Leuchtstofflampen emittieren in schmalen Spektralbereichen, die im blauen, im grünen und im roten Bereich des Spektrums liegen. Mit diesen Lampen ist es möglich, sowohl einen hohen Lichtstrom als auch eine gute Wiedergabe von Objektfarben zu bekommen. Die rote Emission in diesen bekannten Lampen wird aus einem mit Eu³⁺ aktivierten Seltenen Erdoxid erhalten.

Eine Optimierung der Lampeneigenschaften, wie Lichtstrom, Lampenspannung, Lampenstrom und Zündspannung, hat für diese Lampen zu einer Wahl de: Innendurchmessers des Entladungskolbens von etwa 36 mm geführt

Zwar ist im Prinzip eine höhere Ausbeute der in der Quecksilberdampfentladung erzeugten Ultraviolettstrahlung und dadurch ein höherer Lichtstrom möglich, wenn der Innendurchmesser des Kolbens kleiner gewählt wird. So ist in der DE-OS 22 55 165 eine 40-Watt-Lampe mit einem Innendurchmesser von 20 bis eo 25 mm beschrieben. Diese mit einem leuchtenden, mit Antimon und Mangan aktivierten Kalziumhalophosphat versehene Lampe liefert eine ungefähr 10% höhere Lichtausbeute im Vergleich zu einer im übrigen ähnlichen Lampe mit einem Innendurchmesser von 36 mm. Es hat sich herausgestellt, daß die Verringerung des Rohrdurchmessers eine erhöhte Ultravioletterzeugung in der 185-nm-Quecksilberlinie bewirkt, wobei die Intensität der 254-nm-Quecksilberlinie nahezu nicht ansteigt Da die leuchtenden Halophosphate bei 185-nm-Anregung eine nahezu gleich große Quantenausbeute wie bei 254-nm-Anregung aufweisen, kann die erhöhte Ultravioletterzeugung in diesen Lampen zu einem höheren Lichtstrom führen. Es hat sich aber gezeigt, daß der behauptete Gewinn an Lichtstrom während der Lebensdauer der Lampe ziemlich schnell verlorengeht Aus diesem Grunde können die gemäß der DE-OS erzielten höheren Lichtausbeuten puch nur an Lampen mit praktisch null Betriebsstunden gemessen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Leuchtstofflampen mit einem durch Eu³⁺ aktivierten Seltenen Erdoxid zu schaffen, mit denen höhere Lichtausbeuten über fast die ganze Lampenlebensdauer hindurch erreicht werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Leuchtstofflampe eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß der Innendurchmesser des Kolbens einen Wert von 20 bis 28 mm hat

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß sich bei Leuchtstofflampen mit verringertem Durchmesser der Abfall des Lichtstromes während des Betriebes stark vermindern läßt wenn man einen Leuchtstoff verwendet der ein rot leuchtendes, mit dreiwertigem Europium aktiviertes Seltenes Erdoxid enthält Bei derartigen Lampen ist die Lichtausbeute auch noch nach 100 oder sogar 1000 Betriebsstunden fast genau so groß wie am Anfang.

Die Anregungsdichte in erfindungsgemäßen Lampen ist bedeutend größer als in Lampen mit einem Innendurchmesser von 36 mm. Dies wird einerseits durch den geringen Kolbendurchmesser und zum anderen durch den Anstieg der in der Entladung erzeugten Ultraviolettstrahlung verursacht Ein großer Vorteil besteht darin, daß die Seltenen Erdoxide durch die 185-nm-Quecksilberlinie nahezu genau so gut angeregt werden wie durch die 254-nm-QuecksiIberIinie Der erwähnte Anstieg in der Ullravioletterzeugung wird vorwiegend in der 185-ntii-Linie gefunden.

Bevorzugt werden Lampen nach der Erfindung mit einem Innendurchmesser des Kolbens zwischen 234 und 254 mm. Mit diesen Kolben werden nämlich sehr gute Ergebnisse hinsichtlich des Lichtstromgewinns und der Materialersparnis erhalten.

Die Leuchtstofflampen nach der Erfindung können auch eine Mischung von Leuchtstoffen entsprechend der DE-OS 24 46 479 enthalten, von denen der rot leuchtende Stoff ein mit Eu³⁺ aktiviertes Seltenes Erdoxid ist Ein Vorteil dabei ist daß sowohl für die Blau- und Grünlumineszenz benutzten Aluminate mit hexagonaler, den Ferriten verwandter Kristallstruktur al» auch das Seltene Erdoxid nur einen geringen Rückfall des Lichtstroms während der Lebensdauer aufweisen. In derartigen Lampen muß man bei jeder gewünschten Farbtemperatur der ausgesandten Strahlung ein bestimmtes Mischungsverhältnis der drei Leuchtstoffe wählen. Es hat sich herausgestellt daß man eine Mischung, die für eine Lampe mit 36 mm Innendurchmesser bestimmt ist nahezu nicht zu ändern braucht, um in 24 mm Lampen die gleiche Farbtempera· tür zu bekommen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lampen besteht darin, daß bei gleichen Kolbenlängen wie bei den bekannten Normaltypen die elektrischen Eigenschaften nahezu gleich denen dieser Normaltypen sind. Dadurch können die erfindungsgemäßen Lampen ohne

zusätzliche Maßnahmen in bestehenden Leuchten gegen die bekannten Lampen ausgetauscht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung und einer Anzahl von Messungen erläutert

In der Zeichnung stellt die Figur schematisch eine Leuchtstofflampe dar.

1 ist der Kolben einer Leuchtstofflampe, die im Betrieb eine Leistung von 40 Watt aufnimmt Der Kolben 1 ist 120 cm lang, hat einen Innendurchmesser von 24 mm und eine Wanddicke von 0,7 mm. An den Enden des Kolbens 1 befinden sich Elektroden 2 und 3, zwischen denen beim Betrieb der Lampe die Entladung erfolgt Die Lampe ist mit einem Edelgas oder mit einer Mischung von Edelgasen ru einem Druck von 0,67 bis 6,7 mbar gefüllt Das Edelgas dient als Zündgas. Weiter enthält die Lampe eine geringe Quecksilbermenge. An der Innenseite ist der Kolben 1 mit einer Leuchtstoffschicht 4 bedeckt, die ein leuchtendes Seltenes Erdoxid enthält Diese Leuchtstoffschicht 4 kann auf übliche Weise auf dem Kolben 1 angebracht werden, beispielsweise mit Hilfe einer Suspension, die das leuchtende Oxid enthält Auf an sich bekannte Weise kann in einer solchen Lampe zwischen dem Kolben 1 und der Leuchtstoffschicht 4 eine Reflektorschicht für sirchtbare Strahlung angebracht werden, die sich über einen Teil des Kolbens 1 erstreckt

I. Eine Lampe der in der Zeichnung dargestellten Art (40 W) wurde mit einer Leuchtstoffschicht versehen, die besteht aus einer Mischung von

38 Gew.-

12 Gew.-%

50 Gew.-

35

Die Lampe enthielt neben Quecksilber Argon zu einem Druck von 23 mbar, wobei festgestellt wurde, daß die Lampe beim Anschließen an ein übliches 40-Watt-Vorschaltgerät eine Leistung von etwa 40 Watt bei einem Lampenstrom von 390 mA aufnahm. Das von der J ampe ausgestrahlte weiße Licht hatte eine Farbtemperatur von etwa 4000 K und ermöglichte eine besonders gute Farbwiedergabe. Der Anfangslichtstrom dieser Lampe betrug 96,4 Lm/W. Nach 100 Stunden war der Lichtstrom nur etwa um 1,5% auf 95,0 Lm/W abgesunken. Zum Vergleich wurde mit der gleichen Le?ichtstoffmischung eine 40-Watt-Lampe mit einem Innendurchmesser von 36 mm hergestellt Dafür wurde eine l,5mal größere Menge an Leuchtstoffen benötigt Das Edelgas in dieser Lampe war eine so Mischung von 75% A und 25% Ne mit einem Druck von 33 mbar. Diese Lampe (Leistungsaufnahme 40 Watt, Lampenstrom 425 mA) haue einen Anfangslichtstrom von 89,5 Lm/W, der nach 100 Stunden um etwa 2,8% auf 87,0 Lm/W zurückgefallen war. Es zeigt sich, daß die erfindungsgemäße Lampe (nach 100 Stunden) einen Lichtstrom ergibt, der um 9,2% größer als der der bekannten Lampe ist Zum weiteren Vergleich diene, daß eine 40-Watt-Halophosphatlampe (4000K) mit 24 mm Durchmesser nach 100 Stunden nur einen etwt 5% höheren Lichtstrom in bezug auf eine vergleichbare Lampe mit einem Entladungskolben von 36 mm Durchmesser besitzt

II. Eine Lampe mit einem Kolben mit einer Länge von 150 cm und einem Innendurchmesser von 24 mm wurde mit der gleichen Leuchtstoffmischung, wie im Beispiel I angegeben, bedeckt Als Edelgas wurde eine Mischung von 25% A und 75% Kr mit einem Druck von 2 mbar angewandt Beim Anschließen der Lampe an ein 65-Watt-Vorschaltgerät zeigte es sich, daß die Lampe eine Leistung von etwa 59 Watt bei einem Lampenstrom von 678 mA aufnahm. Der Anfangslichtstrom der Lampe betrug 96,1 Lm/W. Nach 100 Stunden beträgt dieser Lichtstrom 94,1 Lm/W (Abfall 2,1%). Die gleiche Lampe, jedoch jetzt mit einem Kolben von einem Innendurchmesser von 36 mm und gefüllt mit 22 mbar A, hatte eine Leistungsaufnahme von 64 W bei einem Lampenstrom von 670 mA und ei.rf.-m Anfangslichtstrom von 88,2 Lm/W. Nach 100 Stufen war der Lichtstrom um etwa 4,1% auf 84,7 Lm/W abgesunken. Bei 100 Stunden hatte die erfindungsgemäße lampe einen Lichtstrom, der um 11,1% größer als der der bekanntin Lampe war.

IH. Eine Lampe der in der Zeichnung dargestellten Art (40 W) wurde mit einer Leuchtstoffschicht versehen, die besteht aus 53 Gramm einer Mischung von

54,8 Gew.-36,6 Gew.-8,6 Gew.-%

Das von der Lampe ausgestrahlte weiße Licht hatte einen Anfangslichtstrom von 100,4 Lm/W. Nach 100 Stunden war der Lichtstrom mit nur 03% auf 100,1 Lm/W abgesunken. Nach 1000 Stunden betrug der Lichtstrom 98,4 Lm/W. Zum Vergleich wurde mit 7,65 Gramm der gleichen Leuchtstoffmischung eine 40 W Lampe mit einem Innendurchmesser von 36 mm hergestellt Diese Lampe hatte einen Anfangslichtstrom von 92,6 Lm/W. Nach 100 Stunden war der Lichtstrom auf 92 Lm/W und nach 1000 Stunden auf 89,9 Lm/W zurückgefallen.

IV. Eine Lampe der in der Zeichnung dargestellten Art (40 W) wurde mit einer Leuchtstoffschicht versehen, die besteht aus 3,05 Gramm eines rot leuchtenden Yi₅Eu₀JO₃. Der Lichtstrom betrug anfänglich 76,2 Lm/W und nach 100 Stunden 72,5 Lm/W. Zum Vergleich wurde mit 4,65 Gramm des gleichen Leuchtstoffs eine 40 W Lampe mit einem Innendurchmesser von 36 mm hergestellt Diese Lampe hatte anfänglich einen Lichtstrom von 70,2 Lm/W und nach 100 Stunden von 68,1 Lm/W.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Leuchtstofflampe mit einem geraden Kolben, der eine Länge von 60 bis 150 cm hat, im Betrieb eine Nennleistung von 0,25 bis 0,50 W pro cm Kolbenlänge aufnimmt, eine Quecksilber- und Edelgasmenge enthält und mit einer Leuchtstoffschicht versehen ist, die ein rot leuchtendes mit dreiwertigem Europium aktiviertes Seltenes Erdoxid der Formel Ln^₃: pEu enthält, worin Ln mindestens eines der Elemente Y, Gd und Lu darstellt, und worin 0,01 <; ρ < 0,20 ist, dadurch ;ekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des KoSfcns" einen Wert von 20 bis 28 mm hat

2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Kolbens einen Wert zwischen 234 und 254 mm hat