DE3431692A1

DE3431692A1 - Leuchtstofflampe

Info

Publication number: DE3431692A1
Application number: DE19843431692
Authority: DE
Inventors: Friedrich 7800 Freiburg Wolff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-08-29
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1986-03-06
Also published as: EP0173859B1; CA1253191A; DE3560345D1; NO852864L; EP0173859A1; US4683379A

Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH

PATENTANWALT 6 frankfurt/main ι, den 28, Aur,UK.'

KÜHHORNSHOFWEG 10

POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3425-605 K/N

DRESDNER BANK. FRANKFURT/M. 2300308 TELEFON: 56 10 78

Λ TELEGRAMM: KNOPAT

"J ' TELEX 4 11 877 KNOPA D

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.

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.

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Claims

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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.

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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.

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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.