-
Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe Die Erfindung bezieht
sich auf eine N_iederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe mit einer lichtdurchlässigen
Wandung, die auf der Innenseite mit zwei übereinanderliegenden Leuchtstoffschichten
überzogen ist, von denen die auf der Entladungsseite liegende Schicht bei Erregung
durch die von der Entladung ausgehenden Strahlen eine Strahlung aussendet, die im
wesentlichen zwischen 4500 und 6ooo A liegt.
-
Entladungslampen mit einer oder mehreren Leuchtstoffschichten sind
bereits lange bekannt und werden häufig wegen der mannigfaltigen Möglichkeiten verwendet,
die sie besonders mit Rücksicht auf den bei der Umwandlung elektrischer Energie
in Strahlung erreichbaren hohen Wirkungsgrad darbieten.
-
Durch die Wahl geeigneter Leuchtstoffe und deren Mischung kann praktisch
jede spektrale Verteilung des ausgesandten Lichts erzielt werden. Meistens wird
ein Gemisch aus zwei Leuchtstöffen, d. h. einem, der eine rote Strahlung von mehr
als etwa 6ooo .EI ergibt, und einem mit einer Strahlung zwischen 4500 und 6ooo A,
verwendet. Eine häufig angewendete Mischung ist z. B. ein Halogenphosphat, das mit
Cadmiumborat oder mit yön Blei und Mangan aktiviertem Calciumsilicaf gemischt wird.
Diese
bekannten Leuchtstoffe wandeln nur die Linie mit einer Wellenlänge von 2537.A der
durch die Entladung ausgesandten Strahlung in Licht um. Bekanntlich weist die Quecksilberdampfentladung
bei niedrigem Druck jedoch nebst einem starken Maximum bei 2537 A einige schwächere
Maxima, unter anderem bei 365o und 4358 A, auf. Die meisten bekannten Stoffe, die
in einer Niederdruck-Quecksilberdampfentladungsröhre verwendet werden, haben den
Nachteil, daß sie die Strahlung mit einer Wellenlänge von 3650 A gar nicht
absorbieren, so daß die Energie dieser Strahlung völlig verlorengeht. Auch die Linie
bei 4358 A wird nicht absorbiert. Dies ist kein direkter Verlust, da diese
Linie im sichtbaren Teil des Spektrums liegt, aber diese Linie erteilt dem ausgesandten
Licht eine unerwünschte blauviolette Schattierung. Wenn, wie üblich, eine weiße
Lichtquelle erhalten werden soll, kann dieses Übermaß an blauer Strahlung durch
Anwendung einer großen Menge einer die komplementäre gelbgrüne Strahlung aussendenden
Komponente ausgeglichen werden. Diese Maßnahme langt jedoch nicht aus, da die blaue
Strahlung nicht unterdrückt ist. Dies hat zur Folge, daß die Farbwiedergabe gelb-
und orangefarbener Gegenstände schlecht ist, da diese die blauviolette Linie stark
absorbieren, so daß das Übermaß an gelbgrüner Strahlung sehr auffällig ist. Die
gelben und orangefarbenen Schattierungen weisen infolgedessen eine unangenehme Verfärbung
nach dem Grünen hin auf. Hinreichende Abhilfe schafft die Verwendung eines Filters,
das die tiefblaue Strahlung nicht durchläßt. Ein solches Filter kann z. B. an oder
in der Röhrenwand vorgesehen werden. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die Herstellung
der Lampe infolgedessen verwickelter und somit teurer wird.
-
Kürzlich ist ein besonderer roter Leuchtstoff vorgeschlagen worden,
nämlich mit Mangan aktiviertes Magriesiumarsenat, in dem das Verhältnis zwischen
Magnesiumoxyd und Arsenpentoxyd zwischen 4:1 und io: i liegt. Dies ist ein bemerkenswerter
Stoff, da er nicht nur die gewünschte tiefrote Strahlung aussendet, sondern auch
Strahlung einer Wellenlänge von 4358 A gut absorbiert und mit hohem Wirkungsgrad
in rote Strahlung umwandelt. Mit Hilfe eines Gemisches aus diesem Stoff und einem
anderen, eine Strahlung zwischen 4500 und 6ooo A aussendenden Leuchtstoff könnte
also eine Gasentladungslampe erstellt werden, die eine sehr gleichmäßige spektrale
Lichtverteilung aufweist und bei der die hinderliche blauviolette Strahlung nicht
auftritt.
-
Es hat sich jedoch ergeben, daß bei Verwendung eines Gemisches aus
Magnesiumarsenat und einem Halogenphosphat nachstehende Schwierigkeiten auftreten.
Das Magnesiumarsenat hat einen quantitativen Wirkungsgrad, der von dem Mangangehalt
abhängt und ein Maximum zwischen 5 - i0--4 und io - i0-3 Manganatom pro Magnesiumatom
hat. Weiter nimmt die Absorption von Strahlung mit einer Wellenlänge von
4358 A zu, je größer der Mangangehalt ist. Selbstverständlich ist es erwünscht,
den quantativen Wirkungsgrad einer Entladungslampe weitgehendst zu steigern; Bedingung
dazu ist somit der Mangangehalt, bei dem das Maximum erzielt wird. Es hat sich erwiesen,
daß dabei eine hinlängliche Absorption der Strahlung mit der Wellenlänge von
4358 A nur durch Ver-«,endung einer großen Menge Magnesiumarsenat erzielbar
ist. Auf diese Weise ergibt sich auch eine große Intensität der ausgesandten roten
Strahlung. Soll eine in der Praxis übliche weiße Farbe des von der Lampe ausgestrahlten
Lichts erzielt werden, so muß auch eine große Menge jenes Leuchtstoffes verwendet
werden, der eine Strahlung von weniger als 6ooo A liefert. Dies führt also zu einer
Entladungslampe mit einer großen Menge Leuchtstoff, was unwirtschaftlich ist.
-
Die Erfindung schafft nun eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe
eingangs erwähnter Bauart mit einem Mindestmaß an Leuchtstoff und weist das Kennzeichen
auf, daß die auf der Entladungsseite liegende Leuchtstoffschicht ein Halogenphosphat
enthält und die unmittelbar auf der Wandung befindliche Leuchtstoffschicht aus rot
aufleuchtendem Magnesiumarsenat besteht, in dem das Verhältnis zwischen Magnesiumoxyd
und Arsenpentoxyd zwischen 4:1 und i o: i liegt und das mit einer Menge Mangan aktiviert
ist, die zwischen i - i0-3 und io - io--s Atom pro Magnesiumatom liegt.
-
Da das Magnesiumarsenat nicht mehr mit dem anderen Leuchtstoff gemischt
ist und eine Sonderschicht bildet, kann die Stärke dieser Schicht derart gewählt
werden, daß die Absorption der blauvioletten Quecksilberlinie mit einer Wellenlänge
von 4358 A den gewünschten Wert hat. Bei dieser Stärke emittiert das Magnesiumarsenat
eine bestimmte Menge roter Strahlen, und in Abhängigkeit von dieser Menge wird die
Menge des anderen Leuchtstoffes derart gewählt, daß die gewünschte spektrale Gesamtverteilung
erzielt wird. Es läßt sich hiermit auf einfachste Weise ein schönes, weißes Licht
erzeugen.
-
Es ist bereits eine Entladungslampe mit zwei Leuchtstoffschichten
bekannt, deren auf der Entladungsseite liegende Schicht aus mit Kupfer aktiviertem
Zinksulfid, dessen Emission bei Anregung mit ultraviolettem Licht im wesentlichen
zwischen 4500 und 6ooo A liegt, und deren unmittelbar auf der Wandung befindliche
Schicht aus mit Kupfer aktiviertem Zink-Cadmium-Sulfid besteht. Mit dieser bekannten
Lampe läßt sich jedoch eine so naturgetreue Farbwiedergabe wie mit der Lampe nach
der Erfindung nicht annähernd erreichen.
-
An Hand eines praktischen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung
erläutert.
-
Als Leuchtstoff wird mit Mangan aktiviertes Magnesiumarsenat verwendet,
in dem das Verhältnis Mg 0 zu As205 = 6:1 und in dem der Mangangehalt 8 - i0-3 Atom
pro Magnesiumatom beträgt. Als zweiter Leuchtstoff wirdApatit mit der Formel 3 Cas
(P O4) 2 - Ca (F, Cl) 2 : Mn + Sb verwendet, in dem das Verhältnis F zu Cl gleich
4:1 ist und die Menge Mangan bzw. die Menge Antimon gleich 0,o9 bzw. i Gewichtsprozent
ist.
Beim Entwurf der herzustellenden Entladungslampe wird vorausgesetzt,
daß die Absorption der Linie mit einer Wellenlänge von 4358 A z. B. 66°/0,
sein soll. Dazu braucht man etwa 2 mg Magnesiumarsenat pro Quadratzentimeter. Es
kann dann weiter bestimmt werden, daß für eine bestimmte, gewünschte spektrale Verteilung
das Verhältnis zwischen den Mengen Halogenphosphat und Magnesiumarsenat gleich 4:
i sein muß. Daraus wird berechnet, daß unter Aufrechterhaltung der festgesetzten
Absorption der blauen Quecksilberlinie von 4358.A. beim Mischen des Halogenphosphats
und des Magnesiumarsenats pro Quadratzentimeter zu überziehende Oberfläche etwa
8 mg Halogenphosphat und 2 mg Magnesiumarsenat erforderlich sind. Wenn unter Aufrechterhaltung
aller gestellten Anforderungen das Magnesiumarsenat in einer homogenen Schicht auf
der Röhrenwandung und auf dieser Schicht eine Halogenphosphatschicht angebracht
wird, ist die Menge pro Quadratzentimeter erforderlichen Magnesiumarsenats 2 mg
und die Menge erforderlichen Halogenphosphats i bis 2 mg. Es ergibt sich also, daß
durch Anwendung der Erfindung mittels einer wesentlich geringeren Menge Leuchtstoff
sowohl die richtige spektrale Verteilung wie die richtige Absorption der blauen
Quecksilberlinie mit einer Wellenlänge von 4358 EI erzielbar sind.
-
Es ist naturgemäß auch möglich, die Leuchtstoffschicht, die sich auf
der Innenseite der Lampe über der Magnesiumarsenatschicht erstreckt, aus mehr als
einem Leuchtstoff zusammenzusetzen. Diese Stoffe können gemischt oder auch in Sonderschichten
angebracht werden.