DE3431692A1 - Leuchtstofflampe - Google Patents
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Description
PATENTANWALT 6 frankfurt/main ι, den 28, Aur,UK.'
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POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3425-605 K/N
DRESDNER BANK. FRANKFURT/M. 2300308 TELEFON: 56 10 78
Λ TELEGRAMM: KNOPAT
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WO 50
Friedrich Wolff, Freiburg Leuchtstofflampe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtstofflampe deren Emissionsspektrum sowohl im Bereich des sichtbaren
Lichts als auch im UVBereich liegt.
Es ist bereits bekannt, eine Leuchtstofflampe mit einem solchen Leuchtstoffgemisch zu versehen, daß
sich ein kontinuierliches Spektrum nicht nur im Bereich des sichtbaren Lichtes sondern auch im Bereich der
UVA- Strahlung ergibt. Auf diese Weise erhält man eine "Sonnenlichtlampe", deren Strahlung der Sonnenstrahlung
mit Ausnahme der Wärmestrahlung stark angenähert ist. Allerdings hat der Zusatz eines auch
im UVA-Bereich Strahlung abgebenden Leuchtstoffes zur Folge, daß der Lichtstrom im sichtbaren Bereich
reduziert und in manchen Fällen die Helligkeit der Lampe als unzureichend empfunden wird.
Es sind ferner Leuchtstofflampen für den sichtbaren Bereich bekannt, die mit einem Dreibanden'-Leuchtstoff
versehen sind, dessen Emissionsspektrum ausgeprägte Banden im Rot-, Grün- und Blaubereich aufweist. Dort
ist die Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges besonders hoch, so daß eine solche Lampe als sehr
hell erscheint.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonnenlicht ähnliche Leuchtstofflampe der gattungsgemäßen Art
anzugeben, die trotz des Vorhandenseins der UV-Strahlung als ausreichend hell empfunden wird.
5
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Emissionsspektrum Banden im Rot-, Grün- und
Blaubereich, eine vierte ausgeprägte Bande im langwelligen UVA-Bereich mit kleinerem Energiemaximum als
die Banden im sichtbaren Bereich und außerdem einen Abschnitt mit erheblich geringerer Energie aufweist,
der sich über den kurzwelligen UVA- bis in den langwelligen UVB-Bereich erstreckt und bei etwa 300 nm endet.
Bei dieser Konstruktion ist der spektrale Strahlungsfluß im UV-Bereich hinsichtlich seiner Wellenlänge und
seiner Stärke auf die Funktionskurven der biologischen Wirkung abgestimmt. So führt die Bestrahlung eines
Menschen im langwelligen UVA-Bereich zu einer Reparatür eventueller Zellschäden sowie zu einer Erholung
der Augen durch Regeneration des beim Sehvorgang ausgebleichten Sehpigments (Rhodopsin). Die entsprechende
Funktionskurve erstreckt sich etwa zwischen 340 und 420 nm und hat ihr Maximum etwa bei 380 nm. Die
Bestrahlung des Menschen mit langwelliger UVB-Strahlung und dem Grundbereich der kurzwelligen UVA-Strahlung
führt zu einer Bildung des Vitamin D„ und der damit
verbundenen Calciumresorption, zu einer Leistungssteigerung von Muskulatur- und Kreislauforganen sowie
zu einer Aktivierung des Stoffwechsels und einer damit einhergehenden Steigerung des Sauerstoffes
im Blut. Die Funktionskurve endet bei 320 nm und nimmt zum Ende hin stark ab.
Die genaue Menge des dritten Leuchtstoffs ist so klein zu bemessen, daß die Energie der im langwelligen
UVB-Bereich abgegebenen Strahlung auch bei mehrstündiger
Bestrahlung, beispielsweise einer achtstündigen Bestrahlung, nicht zu einer erythemwirksamen Dosis auf der
menschlichen Haut führt. Dies ist erreichbar, weil für die angestrebten fotobiologischen Funktionen
schon sehr geringe Strahlungsdosen ausreichen und andererseits das Maximum der für die Erythembildung
wesentlichen Funktionskurve unterhalb von 300 nm liegt. Daher soll das Emissionsspektrum erst bei
etwa 300 nm beginnen, wobei es gleichgültig ist, ob diese untere Grenze durch das Emissionsverhalten
des Leuchtstoffes oder durch die Filterwirkung des Glasmantels bestimmt ist. Wenn der Leuchtstoff noch
unterhalb dieses Wertes emittieren sollte, ist der Energieverlust unbedeutend.
Durch die Abstimmung auf die Funktionskurven der biologischen Wirkung kann die Menge des für die UV-Strahlung
verantwortlichen Leuchtstoffes verhältnismäßig klein gehalten werden. Entsprechend gering
ist die Minderung der Strahlungsleistung im Bereich des sichtbaren Lichts. Da aber der Leuchtstoff für
die letztgenannte Strahlung ebenfalls kein kontinuierliches Spektrum erzeugt, sondern nur auf die Lichtempfindlichkeit
der menschlichen Augen abgestimmte Strahlungsbanden abgibt, hat die Leuchtstofflampe
trotz des Zusatzes des für die UV-Strahlung verantwortlichen Leuchtstoffes für den Menschen eine erheblich
größe Helligkeit als bekannte Sonnenlichtähnliche Leuchtstofflampen mit einem weitgehend gleichmäßigen,
kontinuierlichen Spektrum.
Besonders günstig ist es, wenn das Energiemaximum der vierten Bande zwischen 370 und 390 nm liegt.
Dann entspricht nämlich dieses Energiemaximum etwa dem Maximum der Funktionskurve für die Zellreparatur
und die Rhodopsin-Regeneration.
Empfehlenswert ist ein Leuchtstoffgemisch, das aus
einem Dreibanden-Leuchtstoff für den sichtbaren Bereich, einem zweiten Leuchtstoff, der im langwelligen UVA-Bereich
emittiert, sowie einem dritten Leuchtstoff, dessen genutzte Strählung von etwa 300 nm bis mindestens
320 nm reicht, besteht. Diese Leuchtstoffe sind jeweils auf bestimmte, beim Menschen vorgegebene spektrale
Empfindlichkeits- und Funktionsbereiche abgestimmt, so daß man mit der geringsten Leuchtstoffmenge die
größtmöglichen Effekte erzielt.
Sehr günstig ist es, wenn der zweite Leuchtstoff zwischen etwa 350 und 400 nm und der dritte Leuchtstoff
bis oberhalb 350 nm emittiert. Dann überlagern sich nämlich die beiden Spektren mit der Folge, daß die
Funktionswerte für die Fotoreparatur der Zelle und für die Augenerhölung, die bei etwa 340 rim beginnt
und bei etwa 380 nm ihr Maximum hat, auch über ihren Anfangsbereich genutzt wird.
Insbesondere sollte die Menge des ersten Leuchtstoffes mindestens 80 % der gesamten Gemischmenge ausmachen
und der zweite Leuchtstoff in größeren Mengen als der dritte Leuchtstoff vorgesehen sein. Dies ergibt
eine sehr helle Lampe mit ausgeprägter UV-Wirkung.
Mit besonderem Vorteil ist der zweite Leuchtstoff Strontium-Fluoroborat, aktiviert mit Europium.
Der dritte Leuchtstoff ist vorzugsweise Cerium-Strontium-Magnesium-Aluminat.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge des zweiten Leuchtstoffs 5 bis 10% der gesamten
Gemischmenge. Und die Menge des dritten Leuchtstoffs beträgt 1 bis 4 % der gesamten Gemischmenge.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Leuchtstofflampe,
Fig. 2 die relative spektrale Energieverteilung E /nm der erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe
über der Wellenlänge und
Fig. 3 den UV-Bereich dieser spektralen Energieverteilung
E /nm ü
Darstellung.
Darstellung.
lung E /nm über der Wellenlänge in vergrößerter
Die Leuchtstofflampe 1 in Fig. 1 besitzt einen röhrenförmigen Glasmantel 2 und an beiden Enden je eine
Fassung 3 und 4, welche außen Kontaktstifte und innen eine Elektrode tragen. Die Innenseite des Glasmantels
2 ist mit einer Leuchtstoffschicht 5 versehen. Der Innenraum 6 ist mit Quecksilberdampf gefüllt. Bei
einer Niederdruekentladung ergibt sich eine dominierende Emission bei 254 nm. Der Leuchtstoff der Schicht 5
absorbiert diese im UVC-Bereich liegenden Strahlen und fluoresziert in langwelligeren Bereichen. Der
Glasmantel 2 besteht aus Filterglas, das Strahlung unter 300 nm praktisch vollständig abzufiltern vermag.
Erfindungsgemäß ist der Leuchtstoff derart gemischt, daß sich das Emissionsspektrum S gemäß Fig. 2 ergibt.
Man erkennt im Bereich des sichtbaren Lichts drei ausgeprägte Banden 7, 8 und 9 im Rot-, Grün- und Blaubereich
sowie eine vierte ausgeprägte Bande 10 im langwelligen UVA-Bereich mit einem Maximum bei etwa 380 nm,
Das Energiemaximum dieser vierten Bande 10 ist erheblich geringer als dasjenige der drei erstgenannten
Banden 7 bis 9. Das Emissionsspektrum erstreckt sich außerdem mit einem Abschnitt 11 erheblich geringerer
Energie über den kurzwelligen UVA-Bereich bis in den langwelligen UVB-Bereich, wo er bei 300 nm endet.
5
Die drei Banden 7, 8 und 9 sind auf das Helligkeitsempfinden des menschlichen Auges abgestimmt, die
Bande 10 auf die Funktionskurve der Augenerholung und der Fotoreparatur der Zelle. Dadurch, daß das
Spektrum mit einem Abschnitt 11 kleiner Energie bis in den Bereich von 300 bis 320 nm reicht, ergibt
sich die bereits erwähnte Vitamin D^-Bildung, eine Leistungssteigerung und eine Stoffwechselaktivierung.
Fig. 3 zeigt, daß dieses Spektrum S durch ein Leuchtstoff gemisch erreicht wird, das wie folgt zusammengesetzt
ist: ein erster Dreibanden-Leuchtstoff-, der
auch aus einer Mischung bestehen kann, hat eine ■Spektralverteilung 12, die etwa bei 390 nm beginnt und
sich über nahezu den gesamten Bereich des sichtbaren Spektrums erstreckt. Ein zweiter Leuchtstoff., der
etwa zwischen 350 und 400 nm mit einem Maximum bei 380 nm emittiert, hat die spektrale Verteilung 13.
Ein dritter Leuchtstoff, der etwa zwischen 300 und
?-5 370 nm emittiert, hat die spektrale Verteilung 14.
Infolge der Überlagerung ergibt sich das Spektrum S. Der überwiegende Teil des Leuchtstoffes, nämlich
86 bis 94 % wird durch den Dreibanden-Leuchtstoff bzw. das Dreibanden-Leuchtstoffgemisch gebildet.
"-1O Der zweite Leuchtstoff umfaßt eine Menge von 5 bis
10 % und der dritte Leuchtstoff eine Menge von 1 bis 4 fo der gesamten Gemischmenge. Dies führt zu
der dargestellten Abstufung der Energien.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestand der erste Leuchtstoff aus dem Dreibanden-Leuchtstoff einer
handelsüblichen Leuchtstofflampe, der zweite Leuchtstoff
aus Strontium-Fluoroborat, aktiviert mit Europium, und der dritte Leuchtstoff aus Cerium-Strontium-Magnesium-Aluminat.
Anstelle dieser Leuchtstoffe können auch andere Leuchtstoffe
gewählt werden, sofern sie das erstrebte Emissionsspektrum ergeben.
'Jt'
- Leerseite -
Claims (8)
10
Patentansprüche
ί1 J Leuchtstofflampe, deren Emissionsspektrum sowohl
im Bereich des sichtbaren Lichts als auch im UV-Bereich liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das
Emissionsspektrum (S) Banden (7, 8, 9) im Rot-, Grün- und Blaubereich, eine vierte ausgeprägte
Bande (10) im langwelligen UVA-Bereich mit kleinerem Energiemaximum als die Banden im sichtbaren Bereich
und außerdem einen Abschnitt (11) mit erheblich geringerer Energie aufweist, der sich über den
kurzwelligen UVA-Bereich bis in den langwelligen UVB-Bereich erstreckt und bei etwa 300 nm endet.
2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Energiemaximum der vierten Bande
(10) zwischen 370 und 390 nm liegt.
20
3. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
durch ein Leuchtstoffgemisch, das aus einem
Dreibanden-Leuchtstoff für den sichtbaren Bereich, einem zweiten Leuchtstoff, der im langwelligen UVA-Bereich
emittiert, sowie einem dritten Leuchtstoff, dessen genutzte Strahlung von etwa 300 nm mindestens
bis 320 nm reicht, besteht.
25
343169?
4. Leuchtstofflampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leuchtstoff zwischen
etwa 350 nm und 400 nm und der dritte Leuchtstoff bis oberhalb 350 nm emittiert.
5. Leuchtstofflampe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge des Dreibanden-Leuchtstoffs mindestens 80% der gesamten Gemischmenge ausmacht
und der zweite Leuchtstoff in größeren Mengen als der dritte Leuchtstoff vorgesehen ist.
6. Leuchtstofflampe nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Leuchtstoff Strontium-Fluoroborat, aktiviert mit Europium, ist.
7. Leuchtstofflampe nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der drifts/ Leuchtstoff
Cerium-Strontium-Magnesium-Aluminat ist.
8. Leuchtstofflampe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zweiten
Leuchtstoffs 5 bis 10 % der gesamten Gemischmenge
beträgt.
9, Leuchtstofflampe nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des dritten
Leuchtstoffs 1 bis 4 % der gesamten Gemischmenge beträgt.
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