EP0706006A2 - Kunststoffplatte mit einem weiss fluoreszierenden, durch langwelliges UV-Licht anregbaren Leuchtstoff - Google Patents

Kunststoffplatte mit einem weiss fluoreszierenden, durch langwelliges UV-Licht anregbaren Leuchtstoff Download PDF

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EP0706006A2
EP0706006A2 EP95115186A EP95115186A EP0706006A2 EP 0706006 A2 EP0706006 A2 EP 0706006A2 EP 95115186 A EP95115186 A EP 95115186A EP 95115186 A EP95115186 A EP 95115186A EP 0706006 A2 EP0706006 A2 EP 0706006A2
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plastic plate
plastic
white fluorescent
signs
ultraviolet light
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Roehm GmbH Darmstadt
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    • G09F13/20—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts
    • G—PHYSICS
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    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
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    • G09F13/04—Signs, boards or panels, illuminated from behind the insignia
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    • G09F13/0472—Traffic signs
    • G—PHYSICS
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    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/20—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts
    • G09F13/22—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent

Definitions

  • the invention relates to the field of illuminated signs.
  • Billboards and traffic signs that are illuminated so that they can be seen over long distances in the twilight and at night or in fog are generally known.
  • these signs are housings or boxes made of metal or plastic, which have an illuminable surface and in the interior of which an illuminating device is attached.
  • the page to be illuminated contains picture or characters that can serve as advertising or traffic information. These instructions are usually very high-contrast (e.g. white arrow on a blue background on a traffic sign). As a rule, the signs have a relatively small overall depth for reasons of manageability and for reasons of space. In order to achieve uniform illumination that ensures good perception even over long distances, a disproportionate number of lamps must therefore often be installed.
  • a number of disadvantages are associated with the conventional illuminated signs. Energy expenditure, especially outside of built-up areas, is high. Energy consumption is also high.
  • the conventional illuminated signs have the disadvantage of a not insignificant glare for the human eye. This effect is particularly evident in the absence of other light sources such as Street lighting, especially at dusk and at night outside of towns.
  • the aforementioned glare effect means that darker objects are poorly recognized. After passing a dazzling sign, it takes some time for the eye to adapt to the darker surroundings again. First you drive into a "black hole”. This increases the overall risk of participating in traffic.
  • fluorescent fluorescent colors Another way to make traffic or advertising notices visible is fluorescent fluorescent colors.
  • Known applications are warning notices on clothing or emergency vehicles such as e.g. Firefighters etc.
  • the most well-known colors are mainly light red, green, yellow, orange.
  • the lighting effect arises from the excitation of the dye molecules by certain wavelengths of visible light, which in turn emit this energy in the form of light from a different, longer-wave spectrum.
  • the lighting effect is perceived as glaring by the human eye, which explains the application, which is largely limited to warnings.
  • phosphors which are excited by invisible spectra, such as UV radiation, and which emit visible light spectra.
  • the majority of the known phosphors require high-energy, short-wave UV radiation for the transition to the excited state.
  • the use of these phosphors in signs would, in particular, conflict with the health-endangering effect of the radiation source required, as well as their permanent plastic-destroying effect.
  • NP 657-09-01 Naichia Chemicals Europa GmbH
  • NP 657-09-01 a water-insoluble, white powder consisting of several components of the following composition, which fluoresce in the basic colors of the spectrum.
  • the elements used for doping are named after the colon.
  • Y2O2S Eu
  • (Ba, Mg) O.6Al2O3 Eu
  • Mn Mn
  • (Sr, Ca, Ba) 5 (PO4) 3Cl Eu
  • the proportions of the components are chosen so that their fluorescent radiation is added to white light.
  • the average grain size is approx. 6 ⁇ m, the specific weight is 4.58 g / cm3.
  • An application for illuminating signs is not known.
  • To excite this dye e.g. Commercial mercury black light lamps can be used as the light source, in which only the long-wave UV radiation is transmitted by means of a cobalt glass cover.
  • the object of the present invention was to create a simple lighting device for illuminable signs which enables the human eye to perceive in good contrast, but at the same time is characterized by a lower energy requirement and a significantly lower glare.
  • the light source used should be be harmless to humans (and animals) in any case, i.e. do not emit short-wave UV radiation.
  • the object could be achieved by a plate made of thermoplastic plastic (plastic plate), characterized in that it contains a white fluorescent phosphor which can be excited by long-wave UV radiation in the range from 300 to 380 ⁇ m.
  • FIG. 1 The invention is illustrated by FIG. 1, but should not be limited to the embodiment shown.
  • Figure 1 Example of the arrangement of a plastic plate (1) designed as a traffic sign and a UV lamp (2) designed as a headlight over a lane of a two-lane highway-like road (4) interrupted by a green strip (3).
  • the radiation orientation of the headlight towards the plastic plate is indicated by dashed lines.
  • the invention also has the advantages that a box structure for the sign is unnecessary, since the lighting can be accomplished from a distance, the lighting source emits a spectrum that is harmless to humans and is almost invisible to oncoming traffic and is therefore without glare.
  • An additional advantage is the ease of maintenance made possible by the separate structure of the shield (1) and light source (2), since no light box can be opened to change the lamp and the lamp itself can be placed easily accessible.
  • signs that are difficult to access e.g. are installed at great heights. With the invention practically any advertising or traffic signs can be carried out in which lighting is provided.
  • a white fluorescent phosphor that can be excited by long-wave UV radiation in the range of approximately 300-380 nm, preferably the phosphor described above, NP 657-09-01 (Nichia Chemicals Europe GmbH, D-90429, Nuremberg) is used in the manufacture of plates or Sheets of commercially available thermoplastically deformable plastics or plastic mixtures suitable for signs are incorporated.
  • Weather-resistant, UV-permeable plastics or artificial tar mixtures are preferably used, e.g. made of polymethyl methacrylate.
  • the plastics can in a manner known per se additional modifications e.g. to improve their impact resistance.
  • Impact modifiers for polymethyl methacrylate are e.g. known from EP 0 368 094 B1.
  • the finished plastic sheets can also be provided with scratch-resistant lacquer layers in a manner known per se.
  • the phosphor can be added directly to the monomer or to a partially polymerized syrup. In the case of extruded plastic, it can be added to the extruder with the polymer granulate or, if necessary, in the form of a plastic-containing concentrate.
  • the phosphor is preferably used in amounts of approximately 0.5-2% by weight, particularly preferably 0.8-1.2% by weight.
  • UV-reflecting pigments or other auxiliaries such as e.g. Barium sulfate can be incorporated to improve the light scattering properties. Barium sulfate can be used in amounts of approximately 0.1 to 2% by weight, preferably 0.5% by weight.
  • the plastic panels obtained are provided with the appropriate traffic or advertising information by applying foils, by printing or by covering them with colored plastic or other suitable processes.
  • the plastic panels themselves can be square, round, ellipsoidal, square with rounded corners or in any other desired shape.
  • Usual dimensions are in the area of the known, conventionally illuminated signs and, depending on the shape, can be about 50 cm wide and / or high up to several meters wide and high, e.g. with signs attached to highways.
  • the thickness of the plastic sheets can range from approx. 2 mm to approx. 50 mm.
  • Very large signs can also be composed of several parts, in order to limit the weight and dimensions in the interest of easier handling and portability.
  • the finished sign is irradiated at its location using a commercially available mercury black light lamp with a tube or outer bulb made of cobalt glass with a power of 10 to 100 W / m2 with wavelengths of approx. 300 - 380 nm.
  • a traffic sign on a bridge the lamp can be placed in a spotlight at a distance of approx. 10 m in an easily accessible place.
  • the plate is illuminated from the rear at a distance of 1 m using a commercially available mercury black light lamp with a tube made of cobalt glass (emitted wavelengths approx. 300 - 380 nm) and an output of 20 watts.
  • the plate now appears fluorescent white, which means that advertising information is backlit evenly. The effect is already noticeable in daylight and improves again after darkening the environment or the room in which the plate is placed. In comparison to conventional illuminated signs, the emitted light is perceived as pleasant for the eye and significantly less dazzling.

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet beleuchteter Schilder mit Reklame- oder Verkehrsinformationen. Anstelle der konventionellen Technik der von innen mittels Leuchtstofflampen beleuchteter Gehäuse, wird als Schild eine Kunststoffplatte mit einem weiß fluoreszierenden Leuchtstoff verwendet, die mit langwelliger UV-Strahlung von ca. 300 - 380 nm zum Leuchten angeregt wird. Aus der Erfindung ergeben im Vergleich zum Stand der Technik eine Reihe von Vorteilen. Der Energiebereitstellungsaufwand und der Energieverbrauch ist deutlich niedriger. Es tritt keine unerwünschte Blendwirkung auf. Das Schild selbst besteht nur noch aus einer Kunststoffplatte, wobei die Beleuchtung wartungsgünstig und blendfrei separat plaziert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, daß die zur Anregung des Leuchtstoffs eingesetzten Wellenlängen, im Gegensatz zu den mit kurzwelliger UV-Strahlung anregbaren Leuchtstoffen, ungefährlich für den Menschen sind und den Kunststoff nicht schädigen. <IMAGE>

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft das Gebiet beleuchtbarer Schilder. Allgemein bekannt sind Reklameschilder und Verkehrsschilder, die beleuchtbar sind, um in der Dämmerung und nachts oder auch bei Nebel über größere Entfernungen wahrgenommen werden zu können.
    • Stand der Technik
  • Technisch gesehen handelt es sich bei diesen Schildern um Gehäuse bzw. Kästen aus Metall oder Kunststoff die eine beleuchtbare Fläche aufweisen und in deren Inneren eine Beleuchtungsvorrichtung angebracht ist. Meist werden eine oder mehrere Leuchtstofflampen verwendet, wobei die zu erleuchtende Fläche bzw. Seite des Gehäuses entsprechend lichtdurchlässig, meist milchig streuend, aus Glas oder lichtdurchlässigem Kunststoff ausgeführt ist.
  • Die zu erleuchtende Seite enthält Bild- bzw. Schriftzeichen, die als Reklame- oder Verkehrshinweise dienen können. Diese Hinweise sind meist sehr kontrastreich (z.B. weißer Pfeil auf blauem Grund bei einem Verkehrsschild) ausgeführt. In der Regel haben die Schilder aus Gründen der Handlichkeit und aus Platzgründen eine relativ geringe Bautiefe. Um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erzielen, die eine gute Wahrnehmung auch über große Entfernungen gewährleistet, müssen deshalb oft unverhältnismäßig viele Lampen installiert werden.
  • Ein andere denkbare Konstruktion, wie z.B. das Anstrahlen nicht von innen beleuchteter Schilder aus der Entfernung scheidet in der Regel, wegen der möglichen Blendung des Gegen- oder Querverkehrs durch die Lichtquelle, aus.
  • Mit den herkömmlichen Leuchtschildern sind eine Reihe von Nachteilen verbunden. So ist Energiebereitstellungsaufwand , insbesondere außerhalb geschlossener Ortschaften, hoch. Ebenso ist der Energieverbrauch hoch. Darüber hinaus haben die herkömmlichen Leuchtschilder den Nachteil einer nicht unerheblichen Blendwirkung für das menschliche Auge. Diese Wirkung zeigt sich besonders stark bei Abwesenheit anderer Lichtquellen wie z.B. Straßenbeleuchtung, vor allem in der Dämmerung und nachts außerhalb von Ortschaften.
  • Die genannte Blendwirkung führt dazu, daß dunklere Gegenstände schlechter erkannt werden. Nach dem Passieren eines blendenden Schildes vergeht einige Zeit bis sich das Auge wieder an die dunklere Umgebung adaptiert hat. Man fährt zunächst in ein "Schwarzes Loch". Dadurch wird insgesamt das Risiko der Teilnahme am Verkehr erhöht.
  • Eine andere Möglichkeit, um Verkehrs- oder Reklamehinweise sichtbar zu machen, sind fluoreszierende Leuchtfarben. Bekannte Anwendungen sind Warnhinweise auf Kleidungsstücken oder Einsatzfahrzeugen von Rettungsdiensten wie z.B. Feuerwehr etc.. Die bekanntesten Farben sind v.a.Leucht-Rot, -Grün, -Gelb, -Orange. Die Leuchtwirkung entsteht dabei mittels der Anregung der Farbstoffmoleküle durch bestimmte Wellenlängen des sichtbaren Lichts, die wiederum diese Energie in Form von Licht eines anderen, längerwelligen Spektrums emittieren. Die Leuchtwirkung wird vom menschlichen Auge als grell empfunden, was die weitgehend auf Warnhinweise beschränkte Anwendung erklärt.
  • Bekannt sind auch Leuchtstoffe, die durch nicht sichtbare Spektren, wie z.B. UV-Strahlung angeregt werden und dabei sichtbare Lichtspektren emittieren. Die überwiegende Zahl der bekannten Leuchtstoffe benötigt dabei zum Übergang in den angeregten Zustand energiereiche, kurzwellige UV-Strahlung. Einer Verwendung dieser Leuchtstoffe in Schildern würde vor allem die gesundheitsgefährdende Wirkung der benötigten Strahlungsquelle wie auch ihre auf Dauer den Kunststoffzerstörende Wirkung entgegenstehen.
  • Ein Beispiel für einen, durch unschädliche, langwellige UV-Strahlung anregbaren Leuchtstoff ist NP 657-09-01 (Nichia Chemicals Europa GmbH), der im Wellenbereich von 300 - 380 nm anregbar ist und in diesem Zustand weiß fluoreszierendes Licht emittiert. Im Gegensatz zu den eingangs genannten Leuchtfarben ist die Leuchtwirkung nicht grell sondern angenehm für das menschliche Auge. Der Leuchtstoff ist NP 657-09-01 ist ein wasserunlösliches, weißes Pulver bestehend aus mehreren, in den Grundfarben des Spektrums fluoreszierenden Komponenten der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung. Nach dem Doppelpunkt sind jeweils die zur Dotierung verwendeten Elemente genannt.

            Y₂O₂S:Eu, (Ba, Mg)O·6Al₂O₃:Eu, Mn, (Sr, Ca, Ba)₅(PO₄)₃Cl:Eu

    Die Mengenverhältnisse der Komponenten sind so gewählt, daß sich ihre Fluoreszenzstrahlung zu weißem Licht addiert.
  • Die mittlere Korngröße beträgt ca. 6 µm, das spezifische Gewicht 4,58 g/cm³ Eine Anwendung zur Beleuchtung von Schildern ist nicht bekannt. Zur Anregung dieses Farbstoffs können z.B. handelsübliche Quecksilber-Schwarzlichtlampen als Lichtquelle verwendet werden, bei denen nur die langwellige UV-Strahlung mittels einer Cobaltglas-Abdeckung transmittiert wird.
    • Aufgabe und Lösung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine einfache Leuchtvorrichtung für beleuchtbare Schilder zu schaffen, die dem menschlichen Auge eine gute, kontrastreiche Wahrnehmung ermöglicht, aber sich zugleich durch einen geringeren Energiebedarf und eine deutlich geringere Blendwirkung auszeichnet. Die eingesetzte Lichtquelle sollte dabei in jedem Fall für den Menschen (und Tiere) unschädlich sein, also keine kurzwellige UV-Strahlung emittieren. Überraschenderweise konnte die Aufgabe durch eine Platte aus thermoplastisch verformbaren Kunststoff(Kunststoffplatte), dadurch gekennzeichnet, daß sie einen weiß fluoreszierenden, durch langwellige UV-Strahlung im Bereich von 300 - 380 um anregbaren Leuchtstoff enthält, gelöst werden.
  • Die Erfindung wird durch die Figur 1 erläutert, soll aber nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt sein.
  • Figur 1: Beispiel für die Anordnung einer als Verkehrsschild ausgeführten, erfindungsgemäßen Kunststoffplatte (1) und einer als Scheinwerfer ausgeführten UV-Lampe (2) über einer Spur einer zweispurigen, von einem Grünstreifen (3) unterbrochenen autobahnähnlichen Straße (4). Die Strahlungsausrichtung des Scheinwerfers zur Kunststoffplatte hin ist durch gestrichelte Linien angedeutet.
  • Unter Anwendung der Erfindung wird eine im Vergleich zu konventionell beleuchtbaren Schildern relativ schwache, somit energieeinsparende, jedoch gleichmäßige und gut wahrnehmbare Beleuchtung erzielt. Die Erfindung hat weiterhin die Vorteile, daß sich ein Kastenaufbau für das Schild erübrigt, da sich die Beleuchtung aus der Entfernung bewerkstelligen läßt, die Beleuchtungsquelle ein für den Menschen ungefährliches Spektrum emittiert und für den Gegenverkehr fast unsichtbar und somit ohne Blendwirkung ist. Ein zusätzlicher Vorteil ist die durch den getrennten Aufbau von Schild (1) und Lichtquelle (2) ermöglichte Wartungsfreundlichkeit, da zum Lampenwechsel kein Lichtkasten zu öffnen ist und die Lampe selbst gut zugänglich plaziert werden kann. Besondere Vorteile ergeben sich bei Schildern, die schlecht zugänglich, z:B. in großer Höhe angebracht sind. Mit der Erfindung lassen sich praktisch alle beliebigen Reklame- oder Verkehrsschilder ausführen, bei denen eine Beleuchtung vorgesehen ist.
    • Ausführung der Erfindung
  • Ein durch langwellige UV-Strahlung im Bereich von ca. 300 - 380 nm anregbarer, weiß fluoreszierender Leuchtstoff vorzugsweise der eingangs beschriebene Leuchtstoff NP 657-09-01 (Nichia Chemicals Europe GmbH, D-90429, Nürnberg) wird bei der Herstellung von Platten oder Tafeln aus für Schilder geeigneten handelsüblichen thermoplastisch verformbaren Kunststoffen oder Kunststoffmischungen eingearbeitet. Vorzugsweise werden witterungsbeständige, UV-durchlässige Kunststoffe oder Kunststollmischungen z.B. aus Polymethylmethacrylat verwendet. Die Kunststoffe können in an sich bekannter Weise zusätzliche Modifikationen z.B. zur Verbesserung ihrer Schlagzähigkeit aufweisen. Schlagzähverbesserer für Polymethylmethacrylat sind z.B. aus EP 0 368 094 B1 bekannt. Ebenso können die fertigen Kunststoffplatten in an sich bekannter Weise noch mit kratzfesten Lackschichten versehen werden.
  • Zur Einarbeitung können übliche Methoden zur Einbringung von Pigmenten in polymere Kunststoffe angewendet werden. Wichtig ist dabei, eine gleichmäßige Verteilung des Leuchtstoffs im Kunststoff zu erzielen. Bei gegossenem Kunststoff kann der Leuchtstoff direkt dem Monomeren oder einem teilpolymerisiertem Sirup zugegeben werden. Bei extrudiertem Kunststoff kann er mit dem Polymergranulat direkt oder ggf. in Form eines kunststoffhaltigen Konzentrats in den Extruder gegeben werden. Bei der Verwendung von NP 657-09-01 wird der Leuchtstoff vorzugsweise in Mengen von ca. 0,5 - 2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,8 - 1,2 Gew.-% eingesetzt. Zusätzlich können UV-reflektierende Pigmente oder andere Hilfsstoffe, wie z.B. Bariumsulfat zur Verbesserung der Lichtstreuungseigenschaften eingearbeitet werden. Bariumsulfat kann in Mengen von ca. 0,1 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 Gew.-% verwendet werden.
  • Die erhaltenen Kunststofftafeln werden durch das Aufbringen von Folien, durch Bedruckung oder durch Belegung mit farbigem Kunststoff oder anderen geeigneten Verfahren mit den entsprechenden Verkehrs- oder Reklameinformationen versehen.
  • Die Kunststofftafeln selbst können eckig, rund, elipsoid, eckig mit abgerundeten Ecken oder in jeder anderen gewünschten Form ausgeführt sein. Übliche Maße liegen im Bereich der bekannten, konventionell beleuchteten Schilder und können je nach Form von ca. 50 cm in Breite und/oder Höhe bis zu mehreren Metern Breite und Höhe, z.B. bei über Autobahnen angebrachten Schildern, reichen. Die Dicke der Kunststofftafeln kann von ca. 2 mm bis zu ca. 50 mm ausgeführt werden. Sehr große Schilder können auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden, um so das Gewicht und die Abmessungen im Interesse einer leichteren Handhabung und Transportierbarkeit zu beschränken.
  • Das fertige Schild wird an seinem Anbringungsort mittels einer handelsüblichen Quecksilber-Schwarzlichtlampe mit Rohr oder Außenkolben aus Cobaltglas mit einer Leistung von 10 bis 100 W/m² mit Wellenlängen von ca. 300 - 380 nm bestrahlt. Bei einem aufeiner Brücke angebrachten Verkehrsschild kann die Lampe in einem Scheinwerfer in einer Entfernung von ca. 10 m an einer gut zugänglichen Stelle angebracht werden.
    • BEISPIEL
  • Eine Kunststoffplatte mit den Abmessungen 1 m x 1 m x 10 mm (Länge x Breite x Höhe) aus gegossenem Polymethylmethacrylat (®PLEXIGLAS 218), mit einem Gehalt von 1 Gew.-% des Leuchtstoffs NP 657-09-01 und 0,5 Gew.-% Bariumsulfat, wird auf einer Seitenfläche mit einer dünnen (0,2 mm) Folie mit einem farbigen Reklameaufdruck versehen. Die Platte wird von der Rückseite her im Abstand von 1 m mit einer handelsüblichen Quecksilber-Schwarzlichtlampe mit einem Rohr aus Cobaltglas (abgestrahlte Wellenlängen ca. 300 - 380 nm) und einer Leistung von 20 Watt angestrahlt. Die Platte erscheint nun weiß fluoreszierend, wodurch Reklameinformation gleichmäßig hinterleuchtet wird. Der Effekt ist schon bei Tageslicht gut wahrnehmbar und verbessert sich nochmals nach dem Abdunkeln der Umgebung, bzw. des Raumes in dem die Platte aufgestellt ist. Das ausgesendete Licht wird im Vergleich zu konventionellen beleuchteten Schildern als angenehm für das Auge und deutlich weniger blendend empfunden.

Claims (4)

  1. Platte aus thermoplastisch verformbaren Kunststoff (Kunststoffplatte) geeignet als Träger optischer Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen weiß fluoreszierenden, durch langwellige UV-Strahlung im Bereich von 300 - 380 nm anregbaren Leuchtstoff enthält.
  2. Kunststoffplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,5 - 2 Gew.-% des Leuchtstoffs enthält.
  3. Kunststoffplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus Polymethylmethacrylat besteht.
  4. Kunststoffplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bariumsulfat in einer Konzentration von 0,2 bis 2 Gew.-% enthält.
EP95115186A 1994-10-04 1995-09-27 Kunststoffplatte mit einem weiss fluoreszierenden, durch langwelliges UV-Licht anregbaren Leuchtstoff Withdrawn EP0706006A3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE9415950U DE9415950U1 (de) 1994-10-04 1994-10-04 Kunststoffplatte mit einem weiß fluoreszierenden, durch langwelliges UV-Licht anregbaren Leuchtstoff
DE9415950U 1994-10-04

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EP0706006A2 true EP0706006A2 (de) 1996-04-10
EP0706006A3 EP0706006A3 (de) 1996-10-23

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EP95115186A Withdrawn EP0706006A3 (de) 1994-10-04 1995-09-27 Kunststoffplatte mit einem weiss fluoreszierenden, durch langwelliges UV-Licht anregbaren Leuchtstoff

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JP (1) JPH08211838A (de)
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