Leuchtstofflampe

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtstofflampe deren Emissionsspektrum sowohl im Bereich des sichtbaren Lichts als auch im UV-Bereich liegt.

[0002] 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-Strahl ung ergibt. Auf diese Weise erhält man eine _"Sonnenlichtlampe", deren Strahlung der Sonnenstrahlung'mitAusnahme 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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 Energiemaximurri als die Banden im sichtbaren Bereich und ausserdem einen Abschnitt mit erheblich geringerer Energie aufweist, der sich über den kurzwelligen UVA- bis in den langweiligen UVB-Bereich erstreckt und bei etwa 300 nm endet.

[0006] 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 sangwelligen UVA-Bereich zu einer Reparatur eventueller Zellschäden sowie zu einer Erholung der Augen durch Regeneration des beim Sehvorgang ausgebleichten Sehpigments (Rhodopsin). Dieentsprechende 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 D₃ und der damitverbundenen Catciumresorption, 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] Empfehlenswert ist ein Leuchtstoffgemisch, das aus einem Dreibanden-Leuchtstoff für den sichtbaren Bereich, einem zweiten Leuchtstoff, der im langweiligen UVA-Bereich emittiert, sowie einem dritten Leuchtstoff dessen genutzte Strahlung 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.

[0011] 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 Augenerholung, die bei etwa 340 nm beginnt und bei etwa 380 nm ihr Maximum hat, auch über ihren Anfangsbereich genutzt wird.

[0012] Insbesondere sollte die Menge der 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.

[0013] Mit besonderem Vorteil ist der zweite Leucht-stoff Strontium-Fluoroborat, aktiviert mit Europium.

[0014] Der dritte Leuchtstoff ist vorzugsweise Cerium-Strontium-Magnesium-Aluminat.

[0015] 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.

[0016] 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_r/nm der erfindungsgemässen Leuchtstofflampe über der Wellenlänge, und

Fig. 3 den UV-Bereich dieser spektralen Energieverteilung E_r/nm über den Wellenlänge in vergrösserter Darstellung.

[0017] 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 Niederdruckentladung ergibt sich eine dominierende Emission bei 254 nm. Der Leuchtstoff der Schicht 6 absorbiert diese im UVC-Bereich liegenden Strahlen und fluoresziert in langweiligeren Bereichen. Der Glasmantel 2 besteht aus Filterglas, das Strahlung unter 300 nm praktisch vollständig abzufiltern vermag.

[0018] Erfindungsgemäss ist der Leuchtstoff derart gemischt, dass sich das Emissionssprektrum 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.

[0019] 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 D₃-Bildung, eine Leistungssteigerung und eine Stoffwechselaktivierung.

[0020] Fig. 3 zeigt, dass dieses Spektrum S durch ein Leuchtstoffgemisch 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 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. Der zweite Leuchtstoff umfasst eine Menge von 5 bis 10% und der dritte Leuchtstoff eine Menge von 1 bis 4% der gesamten Gemischmenge. Dies führt zu der dargestellten Abstufung der Energien.

[0021] Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestand der erste Leuchtstoff aus dem Dreibanden-Leuchtstoff einer handelsüblichen Leuchtstofflampe, die zweite Leuchtstoff aus Strontium-Fluoroborat, aktiviert mit Europium, und der dritte Leuchtstoff aus Cerium-Strontium-Magnesium-Aluminat.

[0022] Anstelle dieser Leuchtstoffe könenn auch andere Leuchtstoffe gewählt werden, sofern sie das erstrebte Emissionsspektrum ergeben.

Ansprüche

1. Sonnenlicht ähnliche 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.

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.

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 dritte Leuchtstoff Gerium-Strontrium-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.

Claims

1. A fluorescent lamp similar to sunlight, the emission spectrum of which lies both in the range of visible light and in the UV range, characterized in that the emission spectrum (S) exhibits bands (7, 8, 9) in the red, green and blue ranges, a fourth pronounced band (10) in the longwave UVA range having a smaller maximum energy than the bands in the visible range and furthermore one portion (11) having considerably lower energy, which extends across the shortwave UVA range over into the longwave UVB range and ends at about 300 nm.

2. A fluorescent lamp as in Claim 1, characterized in that the maximum energy of the fourth band (10) lies between 370 and 390 nm.

3. A fluorescent lamp as in Claim 1 or 2, characterized by a fluorescent mixture which consists of one three-band fluorescent for the visible range, a second fluorescent which emits in the longwave UVA range, as well as a third fluorescent the used radiation from which reaches from about 300 nm to at least 320 nm.

4. A fluorescent lamp as in Claim 3, characterized in that the second fluorescent emits between about 350 nm and 400 nm and the third fluorescent up to above 350 nm.

5. A fluorescent lamp as in Claim,3 or 4, characterized in that the amount of the three-band fluorescent makes up to at least 80% of the total amount of mixture and the second fluorescent is provided in greater amounts than the third fluorescent.

6. A fluorescent lamp as in Claim 3 to 5, characterized in that the second fluorescent is strontium fluoroborate activated with europium.

7. A fluorescent lamp as in one of the Claims 3 to 6, characterized in that the third fluorescent is cerium-strontium-magnesium aluminate.

8. A fluorescent lamp as in one of the Claims 3 to 7, characterized in that the amount of the second fluorescent amounts to 5 to 10% of the total amount of mixture.

9. A fluorescent lamp as in one of the Claims 3 to 8, characterized in that the amount of the third fluorescent amounts to 1 to 4% of the total amount of mixture.

Revendications

1. Lampe fluorescente similaire à la lumière solaire, dont le spectre d'émission se situe tant dans la zone de la lumière visible que dans la zone UV, caractérisée par le fait que le spectre d'émission (S) comprend des bandes (7, 8, 9) dans la gamme des rouges, des verts et des bleus; une quatrième bande accentuée (10) dans la zone UVA à ondes longues, avec un maximum d'énergie plus petit que les bandes dans la zone visible; et, en outre, une région (11 ) à énergie considérablement moindre, qui s'étend jusqu'à la zone UVB à ondes longues en franchissant la zone UVA à ondes courtes, et s'achève à environ 300 nm.

2. Lampe fluorescente selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le maximum d'énergie de la quatrième bande (10) est compris entre 370 et 390 nm.

3. Lampe fluorescente selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par un mélange de substances fluorescentes se composant d'une substancefluo- rescente à trois bandes pour la zone visible; d'une deuxième substance fluorescente émettant dans la zone UVA à ondes longues; ainsi que d'une troisième substance fluorescente dont le rayonnement utile s'étend d'environ 300 nm, au moins jusqu'à 320 nm.

4. Lampe fluorescente selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la deuxième substance fluorescente émet entre environ 350 nm et400 nm, la troisième substance fluorescente émettant jusqu'au-delà de 350 nm.

5. Lampe fluorescente selon la revendication 3 ou 4, caractérisée par le fait que la quantité de la substance fluorescente à trois bandes représente au moins 80% de la quantité totale du mélange, la deuxième substance fluorescente étant prévue en quantités plus grandes que la troisième substance fluorescente.

6. Lampe fluorescente selon les revendications 3 à 5, caractérisée par le fait que la deuxième substance fluorescente est du fluoroborate de strontium, activé à l'europium.

7. Lampe fluorescente selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée par le fait que la troisième substance fluorescente est de l'aluminate de cérium-strontium-magnésium.

8. Lampe fluorescente selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisée par le fait que la quantité de la deuxième substance fluorescente représente de 5 à 10% de la quantité totale du mélange.

9. Lampe fluorescente selon l'une des. revendications 3 à 8, caractérisée par le fait que la quantité de la troisième substance fluorescente représente de 1 à 4% de la quantité totale du mélange.

Zeichnung