DE2826091A1 - MERCURY VAPOR LOW-PRESSURE DISCHARGE LAMP FOR RADIATION PURPOSES - Google Patents
MERCURY VAPOR LOW-PRESSURE DISCHARGE LAMP FOR RADIATION PURPOSESInfo
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Description
Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH, MünchenPatent-Treuhand-Gesellschaft for electric light bulbs mbH, Munich
*) Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe*) Mercury vapor low pressure discharge lamp
für Bestrahlungszweckefor irradiation purposes
Die Erfindung betrifft eine Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe, die für Bestrahlungszwecke geeignet ist. Die Lampe weist ein vakuumdicht verschlossenes, strahlungsdurchlässiges Entladungsgefäß auf, in dem Quecksilber, Edelgas als Startgas, an jedem Ende eine Elektrode und an seiner Innenoberfläche eine Leuchtstoffschicht enthalten ist, wobei die Leuchtstoffschicht aus einem Gemisch von zwei Leuchtstoffen besteht.The invention relates to a mercury vapor low-pressure discharge lamp, which is suitable for irradiation purposes. The lamp has a radiation-permeable discharge vessel which is closed in a vacuum-tight manner in which mercury, noble gas as starting gas, contains an electrode at each end and a phosphor layer on its inner surface is, wherein the phosphor layer of a mixture of two Phosphors.
Es ist bereits bekannt, daß sich in einer Leuchtstofflampe eine aus zwei Leuchtstoffen bestehende Schicht befindet und zwar aus einem Leuchtstoff für das sichtbare Gebiet und einem Leuchtstoff für das UV/B-Gebiet (DE-OS 20 22 66O). Diese Lampe soll neben ihrer Hauptfunktion als Lichtquelle (das Spektrum zeigt den größten Teil der Emission im sichtbaren Gebiet) zusätzlich noch eine ausreichende Tagesdosis an UV/B-Strahlung aussenden, in der Art, daß keine Bräunung der Haut einsetzt.It is already known that in a fluorescent lamp a two phosphors consisting layer is located, namely from a phosphor for the visible area and a phosphor for the UV / B area (DE-OS 20 22 66O). This lamp is supposed to besides its main function as a light source (the spectrum shows most of the emission in the visible area), there is also a sufficient one Send out daily dose of UV / B radiation in such a way that the skin does not tan.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Lampe zu schaffen, die nur Verwendung als UV-Bestrahlungs lampe findet und die ein Optimum an dafür geeigneter Strahlungsemission hat. Dabei soll die Strahlungszusammensetzung derart sein, daß dieIn contrast, the present invention is based on the object to create a lamp that can only be used as a UV irradiation lamp finds and which has an optimum of suitable radiation emission. The radiation composition should be such that the
*' A 61 N 5/06 - / -* 'A 61 N 5/06 - / -
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Lampe sonnengleich in den biologischen Wirkungen ist, d.h. in der Erzeugung von Erythem und Pigmentierung, aber möglichst bei kürzerer Bestrahlungsdauer.Lamp is equal to the sun in biological effects, i.e. in the generation of erythema and pigmentation, but if possible with a shorter exposure time.
Die Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe für Bestrahlungszwecke mit einem vakuumdicht verschlossenen, strahlungsdurchlässigen Entladungsgefäß, in dem Quecksilber und Edelgas als Startgas enthalten sind und an dessen jeweiligem Ende sich eine Elektrode befindet und das an seiner inneren Oberfläche mit einer Leuchtstoffschicht versehen ist, die zwei Leuchtstoffe enthält, gemäß der Erfindung, ist dadurch gekennzeichnet, daß der eine Leuchtstoff ein Maximum der Emission im UV/A-Gebiet (315 - 4OO nm), der andere Leuchtstoff ein Maximum der Emission im UV/B-Gebiet (280 - 315 nm) aufweist. Dabei besteht der Leuchtstoff A für das UV/A vorzugsweise aus mit Blei aktiviertem Barium-Disilikat oder mit Europium aktiviertem Strontiumfluoroborat und der Leuchtstoff B für das UV/B vorzugsweise aus mit Cer aktiviertem Strontiumaluminat oder mit Thallium aktiviertem Calciumorthophosphat.The mercury vapor low-pressure discharge lamp for irradiation purposes with a vacuum-tight sealed, radiation-permeable Discharge vessel in which mercury and noble gas are used as starting gas are included and at each end of which there is an electrode and that on its inner surface with a Phosphor layer is provided which contains two phosphors, according to the invention, is characterized in that one Luminescent material has a maximum emission in the UV / A range (315 - 400 nm), the other phosphor has a maximum emission in the UV / B region (280-315 nm). There is fluorescent substance A for that UV / A preferably made of barium disilicate activated with lead or strontium fluoroborate activated with europium and the phosphor B for the UV / B preferably made of cerium-activated strontium aluminate or calcium orthophosphate activated with thallium.
Leuchtstofflampen mit nur einem Leuchtstoff, dessen maximale Emission im UV/A-Gebiet liegt, werden beispielsweise in Solarien und Bestrahlungsliegen verwendet. Der UV/A-Strahlungsfluß der Lampen erwirkt eine direkte Sofort-Pigmentierung (Bräunung), allerdings nur, wenn der Bestrahlungsabstand wenige Zentimeter beträgt. Im Gegensatz dazu erfolgt bei den mit Quecksilber-Hochdruckbrennern bestückten Solarien durch den dort vorhandenen verhältnismäßig großen UV/B-Anteil erst 'ein Erythem (Hautrötung), das dann zu einer Sekundär-Pigmentierung führt. Allen Solarientypen ist gemeinsam, daß das Verhältnis UV/B- zu UV/A-Strahlung so stark vom Verhältnis beim natürlichen Tageslicht abweicht, daß entweder nur die direkte Pigmentierung oder nur das Erythem mit nachfolgender Sekundär-Pigmentierung auftritt. Dabei ist zu beachten, daß man für die direkte Pigmentierung etwa die 200 - 400-fach höhere wirkungsbezogene Strah-Fluorescent lamps with only one fluorescent substance whose maximum emission is in the UV / A range, are used, for example, in solariums and radiation beds. The UV / A radiation flux of the lamps is effective direct immediate pigmentation (tanning), but only if the distance from the irradiation is a few centimeters. In contrast this is done in the solariums equipped with high pressure mercury burners due to the relatively high UV / B component present there first 'an erythema (reddening of the skin), which then leads to secondary pigmentation leads. All types of tanning beds have in common that the ratio of UV / B to UV / A radiation is so different from that of natural radiation Daylight differs in that either only the direct pigmentation or only the erythema with subsequent secondary pigmentation occurs. It should be noted that for direct pigmentation, about 200 - 400 times higher effect-related radiation
lungsmenge (10 000 bis 20 000 mWs/cm bei 340 nm) als für die Erzeugung des Erythems mit anschließender Pigmentierung (30 bistreatment amount (10,000 to 20,000 mWs / cm at 340 nm) than for the generation of the erythema with subsequent pigmentation (30 to
40 mWs/cm bei 297 nm) benötigt.40 mWs / cm at 297 nm) is required.
Beim Tageslicht und seiner mittleren spektralen ZusammensetzungIn daylight and its mean spectral composition
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(etwa 40 Sonnenhöhe) treten Erythemschwelle und Pigmentierungsschwelle etwa gleichzeitig ein. Bei Strahlungsgemischen, die diese Wirkung zeigen, tritt mit der sogenannten Photoaugmentation noch überraschend ein zusätzlicher Effekt auf. Hierbei kommt es zu einer Verstärkung der Wirkung, indem durch unterschwellige ÜV/A- und UV/B-Bestrahlung bereits eine sichtbare Reaktion erzielt werden kann. Durch eine unterschwellige UV/B-Strahlung (etwa 0,7 Erythemschwellendosis) kann die Schwelle der direkten Pigmentierung überraschenderweise um über 30% reduziert werden. Das hat zur Folge, daß die Strahlungsbelastung erheblich reduziert werden kann. So ist es möglich, bei der dadurch geringeren erforderlichen Strahlungsdosis, bei Leuchtstofflarapen-Solarien entweder bei gleich langen Bestrahlungszeiten den Bestrahlungsabstand von wenigen Zentimetern auf etwa einen Meter zu erhöhen oder die Bestrahlungszeiten zu verringern. (about 40 sun altitude) erythema threshold and pigmentation threshold occur at about the same time. In the case of radiation mixtures that show this effect, the so-called photoaugmentation still occurs surprisingly an additional effect. The effect is strengthened by subliminal ÜV / A- and UV / B irradiation a visible reaction can already be achieved. By subliminal UV / B radiation (about 0.7 erythema threshold dose) the threshold of direct pigmentation can surprisingly be reduced by over 30%. This has the consequence that the radiation exposure can be reduced considerably. It is thus possible, with the resulting lower radiation dose required, in fluorescent lavender solariums, either the irradiation distance of a few centimeters with irradiation times of the same length to increase to about one meter or reduce the exposure times.
Gemäß der Erfindung ist es erstmals gelungen, mit nur einer Lampe Photoaugmentation mit der geschilderten Wirkung zu erzielen, indem der Leuchtstoff A mit dem Leuchtstoff B im Gewichtsverhältnis 10:1 bis 100:1 steht. Bei der Bestimmung des Mischungsverhältnisses spielt die Transmission vom Glas des Entladungsgefäßes, die abhängig von der Glaszusammensetzung ist, eine Rolle. So ist es vorteilhaft, wenn das Gewichtsverhältnis des Leuchtstoffes A zum Leuchtstoff B bei einer Transmission des Entladungsgefäßglases bei 300 nm von l8% etwa 50:1, bei einer Transmission von 11% etwa 40:1, bei einer Transmission von 6% etwa 20:1, bei einer Transmission von 2% etwa 10:1 beträgt, wobei eine Toleranz von +_ 10% beim Mischungsverhältnis zugelassen ist.According to the invention, it has been possible for the first time to achieve photoaugmentation with the described effect with just one lamp, in that the phosphor A and the phosphor B are in a weight ratio of 10: 1 to 100: 1. When determining the mixing ratio, the transmission from the glass of the discharge vessel, which is dependent on the glass composition, plays a role. It is advantageous if the weight ratio of the phosphor A to the phosphor B with a transmission of the discharge vessel glass at 300 nm of 18% is approximately 50: 1, with a transmission of 11% approximately 40: 1, with a transmission of 6% approximately 20: 1, with a transmission of 2% is about 10: 1, with a tolerance of + _ 10% in the mixing ratio being permitted.
Normalerweise würde eine gegenseitige Beeinflussung der Emission der beiden Leuchtstoffe im Sinne einer Reduzierung der UV/A-Emission bei Zumischung von UV/B eintreten. Überraschenderweise ist aber die gegenseitige Beeinflussung bei dem erfindungsgemäßen Mischungsverhältnis zu vernachlässigen.Normally there would be a mutual influencing of the emission of the both phosphors occur in the sense of a reduction of the UV / A emission when adding UV / B. Surprisingly, it is mutual influence in the mixing ratio according to the invention to neglect.
Bei der erfindungsgemäßen Lampe wird ein Strahlungsverhaltnis UV/A zu UV/B im Bereich 3O:1 bis 150:1 erreicht, wobei das VerhältnisIn the lamp according to the invention, a radiation ratio is UV / A to UV / B in the range 3O: 1 to 150: 1, with the ratio
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der Bestrahlungszeiten zum Erreichen der direkten Pigmentierung und des mittleren Erythema zwischen 3:1 und 0,3:1 liegt. Von der Lampe wird kein UV/C abgestrahlt.the irradiation times to achieve direct pigmentation and mean erythema is between 3: 1 and 0.3: 1. Of the The lamp does not emit UV / C.
Die Lampe kann zusätzlich Amalgam zur Beeinflussung des Quecksilberdampfdruckes der Entladung enthalten. Sie kann mit unterschiedlichem Entladungsgefäßdurchmesser oder als Reflektorlampe hergestellt werden. Der Vorteil, eine Lampe mit zwei Leuchtstoffen statt zwei Lampen mit je einem Leuchtstoff zu verwenden, ist offensichtlich. Sowohl im Hinblick auf die Montage und die geometrische Anordnung als auch im Hinblick auf die Anpassung der Strahlungsanteile, die sonst durch Filterung, d.h. mit Energieverlust, vorgenommen werden muß, ist der Nutzeffekt bei der Verwendung nur einer Lampe größer. Außerdem besteht bei einer Anlage mit mehreren Lampen unterschiedlicher Emission die Gefahr der Verwechslung, was bei Bestrahlungsanlagen sehr nachteilige Folgen haben kann. Die erfindungsgemäßen Lampen sind also sowohl wirtschaftlich als auch technisch günstiger.The lamp can also contain amalgam to influence the mercury vapor pressure included in the discharge. It can be produced with different discharge vessel diameters or as a reflector lamp. The advantage of using one lamp with two phosphors instead of two lamps with one phosphor each is obvious. As well as with regard to the assembly and the geometrical arrangement as well as with regard to the adaptation of the radiation components, which otherwise must be carried out by filtering, i.e. with a loss of energy, the efficiency is greater when only one lamp is used. aside from that there is a risk of confusion in a system with several lamps with different emissions, which is the case with irradiation systems can have very adverse consequences. The lamps according to the invention are therefore both economically and technically cheaper.
Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert:The invention is explained with reference to the figures:
Figur 1 zeigt scheraatisch eine erfindungsgemäße Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe FIG. 1 schematically shows a mercury vapor low-pressure discharge lamp according to the invention
Figur 2 gibt die spektrale Verteilung der Strahlstärke im UV/B- und UV/A-Gebiet einer erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe im Vergleich zu der einer bekannten Leuchtstofflampe mit einem praktisch nur im UV/A-emittierenden Leuchtstoff wieder.FIG. 2 shows the spectral distribution of the radiation intensity in the UV / B and UV / A regions of a fluorescent lamp according to the invention compared to that of a known fluorescent lamp with practically only in the UV / A-emitting phosphor.
In das Entladungsgefäß 1 mit einer Transmission von 11% bei 3OO nm aus Natron-Kalk-Glas sind oxydbepastete Wendelelektroden 2 eingeschmolzen, zwischen denen beim Betrieb der Lampe die Entladung erfolgt. Die Lampe ist mit Edelgas als Startgas und einer Quecksilbermenge gefüllt. Die Gefäßvrandung ist innen mit einer Leuchtstoffschicht 3 bedeckt, die aus einem Gemisch von zwei Leuchtstoffen besteht. Der eine Leuchtstoff hat sein Emissionsmaximum im UV/A und besteht aus mit Blei aktiviertem Barium-Disilikat, der andere Leuchtstoff emittiert im ÜV/B und besteht aus mit Cer aktiviertem Strontiumaluminat. Das Gewichtsverhältnis UV/A- zu UV/B-Leuchtstoff be-Into the discharge vessel 1 with a transmission of 11% at 300 nm Oxide-pasted spiral electrodes 2 made of soda-lime glass are melted down, between which the discharge occurs when the lamp is in operation. The lamp is with noble gas as starting gas and a quantity of mercury filled. The rim of the vessel is covered on the inside with a phosphor layer 3, which consists of a mixture of two phosphors. One phosphor has its emission maximum in the UV / A and consists of barium disilicate activated with lead, the other phosphor emitted in the ÜV / B and consists of cerium activated strontium aluminate. The weight ratio of UV / A to UV / B phosphor is
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trägt 4O:l. Die Schwellenzeiten für Pigmentierung und Erythem sind annähernd gleich.carries 4O: l. The threshold times for pigmentation and erythema are approximately the same.
Aus Figur 2 ist die Strahlstärkeverteilung in W/sr.5 nm in Abhängigkeit von der Wellenlänge A in nm für eine Lampe mit einer Leistungsaufnahme von 80 W zu ersehen. Kurve a zeigt das Spektrum einer erfindungsgemäßen Lampe mit UV/A- und ÜV/B-Leuchtstoff, Kurve b das einer Lampe mit nur UV/A-Leuchtstoff. Die Lampe gemäß der Erfindung gibt etwa 20 W im UV/A ab, das heißt die UV/A-Strahlungsausbeute beträgt etwaThe radiation intensity distribution in W / sr.5 nm as a function of the wavelength A in nm for a lamp with a power consumption of 80 W can be seen from FIG. Curve a shows the spectrum of a lamp according to the invention with UV / A and ÜV / B luminescent material, curve b that of a lamp with only UV / A luminescent material. The lamp according to the invention emits about 20 W in the UV / A, that is to say the UV / A radiation yield is about
Dr.Hz/WbDr.Hz / Wb
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Claims (8)
des Leuchtstoffes A zu dem Leuchtstoff B bei einer Toleranz von +_ 10?6 50:1 bei einer Transmission des Entladungsgefäßglases bei 300 nm von 1896, 2O:l bei einer Transmission bei 300 nm von 6%, 10:1 bei einer Transmission bei 3°° nm von 2% beträgt.6. Mercury vapor low-pressure discharge lamp according to Claim 1 to 51, characterized in that the weight ratio
of phosphor A to phosphor B with a tolerance of + _ 10 -6 50: 1 with a transmission of the discharge vessel glass at 300 nm of 1896, 20: 1 with a transmission at 300 nm of 6%, 10: 1 with a transmission 3 °° nm of 2% .
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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