DE3400385A1 - Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe - Google Patents

Description

PHN ΙΟ.Μ,'2 0 f J) 13-12-1983

"Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe".

Die Erfindung betrifft eine Niederdruckquecksilberdampf entladungslampe mit einem vakuumdicht geschlossenen, rohrförmigen EntladungSgefäss, an dessen Innenwand sich eine Leuchtstoffschicht befindet, die langwellige Ultraviolettstrahlung emittiert, wobei zwischen dieser Schicht und der Innenwand eine reflektierende Schicht vorgesehen ist, die sich über die ganze Länge des Entladungsgefässes über einen Teil des Umfangs erstreckt. Eine derartige Lampe ist aus der US-PS 3 987 331 bekannt. ]q Diese Lampen, die langwellige Ultraviolettstrahlung vorzugsweise im Bereich, von 32Ο bis 4θΟ nm (UV-A-Strahlung) aussenden, werden häufig für fotochemische oder fotobiologische Zwecke angewandt, beispielsweise in Sonnenliegen und Solarien für direkte Pigmentierung der IS Haut (Bräunung ohne Erythembildung) oder in der Fototherapie von Hautkrankheiten.

Die in der erwähnten Patentschrift beschriebene Lampe enthält ein EntladungSgefäss, in dem sich eine Leucht stoff schicht mit einem UV-A-Strahlung emittierenden Leuchtstoff vorgesehen .ist, beispielsweise· mit Blei aktiviertes Bariummesosilikat. Weiter ist eine reflektierende Schicht vorgesehen, die sich vorzugsweise über mehr als 180 des Umfangs erstreckt und aus Zirkondioxid. besteht. Die Vorteile der Verwendung von Zirkondioxid vor einer Anzahl ande rer bekannter reflektierender Werkstoffe, die häufig in der Verbindung mit Leuchtstoffen verwendet werden, die sichtbares Licht aussenden, sind patentschriftmässig die vorteil haften reflektierenden Eigenschaften insbesondere für die erwähnte langwellige Ultraviolettstrahlung. Versuche haben erwiesen, dass die Ausbeute der UV-A-Strahlung emittierenden Lampen im allgemeinen und insbesondere der erwähnten mit einer reflektierender Schicht versehenen Lampen bereits nach einer ziemlich geringer

Anzahl von Brennstunden stark abfällt. Dies ist ein Nachteil, weil die Lampen häufig ausgetauscht werden müssen, aber es kann auch störend sein, dass die Strahlungsdosis je Zeiteinheit im Betriebszeitraurn der Lampe schnell abfällt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe zum Aussenden langwelliger Ultraviolettstrahlung zu schaffen, bei der die genannten Nachteile vermieden sind.

jiO Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer

Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die Leuchtstoffschicht einen Leuchtstoff auf der Basis eines mit zweiwertigem Europium aktivierten Strontiumtetraborats und die reflektierende Schicht Aluminiumoxid enthält.

Uberrachenderweise hat es sich gezeigt, dass die Strahlungsausbeute der erfindungsgemässen Lampe mit der obengenannten Kombination einer Strontiumtetraborat enthaltenden Leuchtstoffschicht und einer Aluminiumoxid enthaltenden reflektierenden Schicht eine lange Betriebszeit bemerkenswert hoch und konstant war. Die Verwendung dieser Lampen ist daher besonders vorteilhaft, weil sie viel weniger oft als die bekannten Lampen ersetzt zu werden brauchen, wodurch eine wesentliche Kostenersparung erreichbar ist, und weil im Betrieb der Lampen ein konstanterer Wert der Strahlungsdosis je Zeiteinheit erhalten wird.

Zum Erhalten dieser Vorteile ist eine reflektierende Schicht aus Aluminiumoxid in der Kombination mit einem Leuchtstoff auf der Basis eines mit zweiwertigem Europium aktivierten Strontiumtetraborats zu verwenden. Der erwähnte Leuchtstoff kann ein Grundgitter nach der Formel SrBiO„ besitzen, in dem ein Teil des Sr, beispielsweise von 0,3 ··· 20 Mol.^, durch zweiwertiges Europium ersetzt ist. Beispielsweise ist dieses Strontiumtetraborat aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 $2 480 bekannt. Auch ist es möglich, Modifizierungen auf der Basis des genannten Tetraborats anzupassen. So kann ein Teil des Strontium (bis zu etwa 25 Mol.^) durch Barium, Magnesium und/oder

Kalzium ersetzt werden (siehe die bereits erwähnte Offenlegungsschrift und die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung 7^/67892). Weiter kann ein fluorhaltiges Strontiumtetraborat, wie aus US-PS 3 431 215 bekannt, verwendet werden. Die genannten Strontiumtetraborate emittieren in einem schmalen Band mit dem Maximum bei etwa 370 nm und mit einer Halbwertbreite von etwa 20nm.

In der US-PS 3 225 241 werden Lampen mit einer reflektierenden Schicht beschrieben, die aus geeigneten Stoffen wie Titandioxid oder Aluminiumoxid bestehen kann. Diese Schichten werden jedoch nur in der Terbindung mit einer Leuchtstoffschicht verwendet, die sichtbares Licht ausstrahlt. Auch wird beschrieben, dass Aluminiumoxid tatsächlich · Resonanzstrahlung von Quecksilber mit einer Wellenlänge von 254 nm reflektiert. Über Probleme der Abnahme der Ausbeute langwelliger UV-Strahlung im Bereich in der Umgebung von 370 nm wird jedoch nichts genannt.

Bevorzugt wird eine erfindungsgemässe Lampe, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Leuchtstoffschicht ein Strontiumtetraborat nach der Formel Sr₁ Eu BrO enthält, worin 0, 003 <C ρ 4 0, 20, vorzugsweise 0,01 -έ ρ 4 0, 05 ist und worin bis zu 25 Mol.% des Sr durch Ba, Ca und/oder Mg ersetzt sein kann. Diese Tetraborate führen nämlich, zu den höchsten relativen Strahlungsströmen und können leichter als die fluorhaltigen Tetraborate erhalten werden.

In einer besonderen Ausführungsform einer erfindungsgemässen Lampe enthält die Leuchtstoffschicht einen weiteren Leuchtstoff (z.B. bis zu 10 Gew.^ des gesamten Leuchtstoffs), der im Wellenlängebereich von 58Ο bis 65Ο nm 3Q Licht ausstrahlt. Ein derartiger Stoff ist vorzugsweise mit dreiwertigem Europium aktiviertes Yttriumoxid. Die Lampe hat dabei eine wärmere Farbe.

Sehr gute Ergebnisse wurden mit der erfindungsgemässen Lampe erhalten, bei der die Grosse des überwiegenden Teils der Partikeln in der reflektierenden Schicht aus Aluminiumoxid zwischen 0,1 und 20 Mikrometer lag.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Niederdruckquecksilberdarapfentladungslampe und

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Entladungsgefäss der Lampe nach Fig. 1.

Die Lampe nach Fig. 1 enthält ein vakuumdicht geschlossenes, rohrförmiges Entladungsgefäss 1, in dem zwei Elektroden (2, 3) angeordnet sind, zwischen denen im Betrieb der Lampe eine Entladung aufrechterhalten wird.

Auf der Innenwand des Entladungsgefässes 1 befindet sich eine Leuchtstoffschicht 4, die langwellige Ultraviolettstrahlung (UV-A-Strahlung) emittiert. Die Schicht enthält einen Leuchtstoff auf der Basis eines mit zweiwertigem ' Europium aktivierten Strontiumtetraborats. Zwischen der

Vj Leuchtstoffschicht und der Glaswand des Entladungsgefässes befindet sich eine reflektierende Schicht 5 (siehe Fig. 2), die sich über die ganze Länge des Entladungsgefässes über etwa 200 des Umfangs erstreckt. Diese reflektierende Schicht enthält Aluminiumoxid.

In einer praktischen Ausführungsform hat das Entladungsgefäss der obengenannten Lampe eine Länge von etwa 1.80 m und einen Aussendurchmesser von etwa 38 mm. Die Leistungsaufnahme betrug etwa 100 Watt. Die Leuchtstoffschicht 4 enthält Strontiumtetraborat nach der Formel Sr Eu B,0 . Dieser Stoff emittiert in einem schmalen 0,9/ ü, ü_j t* J

Band bei 370 nm mit einer Halbwertbreite von 20 nm.

Die Schicht AIpO^ (bis zu etwa 5 mg/cm ) erstreckt sich über etwa 200 des Umfangs. Die mittlere Korngrösse betrug etwa 5/um. Die Strahlungsausbeute dieser Lampe betrug nach 100 Brennstunden 23 UV-A Watt. Nach 2000 Brennstunden betrug die Strahlungsausbeute 20 UV-A Watt.

In der obenbeschriebenen Lampe erstreckt sich die Leuchtstoffschicht über den ganzen Umfang des Entladungsgefässes. In einer alternativen Ausführungsform ist die Leuchtstoffschicht nur auf der reflektierenden Schicht vorhanden, wobei also ein Fenster entsteht, das von !euch teiidem und reflektierendem Material frei ist.

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Claims (3)

1. PHN 10.826 / 15-12-1983

   PATENTANSPRÜCHE:

   'Il Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit einem vakuumdicht geschlossenen, rohrförmigen Entladungsgefäss, auf dessen Innenwand sich eine Leuchtstoffschicht befindet, die langwellige Ultraviolettstrahlung emittiert, wobei zwischen dieser Schicht und der Innenwand eine reflektierende Schicht vorgesehen ist, die sich über die ganze Länge des Entladungsgefässes über einen Teil des Umfangs erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht einen Leuchtstoff auf der Basis eines mit zweiwertigem Europium aktivierten Strontiumtetraborats und die reflektierende Schicht Aluminiumoxid enthält.
2. 2. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht ein Strontiumtetraborat nach der Formel ^Sri_ ^{Eu B}2i°7 enthält, worin O, 003 < ρ ά O, 20 und vorzugsweise 0,01.^ P 4-0,05 ist und worin bis zu 25 MoI.^ des Sr durch Ba, Ca und/oder Mg ersetzt sein kann.
3. 3. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrösse des Aluminiumoxids zwischen 0,1 und 20 /um liegt,