DE1789163B1 - High pressure lamp - Google Patents
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Description
kaltweißFluorescent lamp, deluxe,
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warm white
lampe, weiß400 W mercury vapor
lamp, white
lampe, farbig400 W mercury vapor
lamp, colored
larnpe, weißlüOO W mercury vapor
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Für die Tabelle I gelten die folgenden Definitionen:The following definitions apply to Table I:
χ und y sind die Koordinaten des genormten Farbtondiagramms der »International Commission on Illumination« (ICI), die auch als »Commission Internationale de l'Eclairage« (CIE) bekannt ist; CRI ist der von der CIE eingeführte, sogenannte Farbwiedergabeindex, der die Farbeigenschaften einer Lichtquelle bezogen auf die entsprechende Farbtemperatur eines schwarzen Strahlers oder natürlichen Tageslichts mißt. Die Zahl 100 entspricht dabei dem Bezugswert für einen schwarzen Körper oder Tageslicht. Je dichter der CRI-Wert bei 100 liegt, um so genauer ist die Übereinstimmung der Lichtquelle mit dem Tageslicht.χ and y are the coordinates of the standardized color tone diagram of the »International Commission on Illumination "(ICI), also known as the" Commission Internationale de l'Eclairage "(CIE); CRI is that of The so-called color rendering index introduced by the CIE, which relates the color properties of a light source to measures the corresponding color temperature of a black body or natural daylight. The number 100 corresponds to the reference value for a black body or daylight. The denser the CRI value is 100, the more accurate the match of the light source with daylight.
Mittleres-UV ist derjenige Teil im ultravioletten Spektralbereich des natürlichen Tageslichts, der zwisehen 290 und 320 Nanometer liegt;Middle UV is that part in the ultraviolet spectral range of natural daylight that is between 290 and 320 nanometers;
Nah-UV ist derjenige Teil im ultravioletten Spektralbereich des natürlichen Tageslichts, der zwischen 320 und 380 Nanometer liegt;Near-UV is that part in the ultraviolet spectral range of natural daylight that is between 320 and is 380 nanometers;
UV-Mikrowatt pro Lumen ist die ultraviolette Strahlungsleistung pro Lumen ausgestrahlten Lichts.UV microwatts per lumen is the ultraviolet Radiated power per lumen of emitted light.
Die in der Tabelle I in Klammern angegebenen Werte sind geschätzt und mittels der Temperaturkurve für einen schwarzen Körper extrapoliert.The values given in brackets in Table I are estimated and using the temperature curve for extrapolated a black body.
Die Werte in der Tabelle I gelten für handelsübliche Lampen. Infolge der Herstellungs- und Materialtoleranzen können bei den tatsächlichen Lampen geringe Abweichungen von den angegebenen Werten auftreten.The values in Table I apply to commercially available Lamps. As a result of manufacturing and material tolerances, the actual lamps may be small Deviations from the specified values occur.
Wie man der Tabelle I entnehmen kann, stimmt keine der bekannten Allzwecklampen mit dem natürlichen jo Tageslicht überein. So stimmt die sogenannte Tageslicht-Leuchtstofflampe, aus deren Bezeichnung man an eine Anpassung an das Tageslicht schließt, lediglich hinsichtlich der Farbtemperatur mit dem Tageslicht überein. Der Farbton weicht hingegen von demjenigen des Tageslichts ab. Der Farbwiedergabeindex CRI der Tageslicht-Leuchtstofflampe beträgt lediglich 75 gegenüber 100 für natürliches Licht. Die Energie im Nahultraviolettbereich beträgt nur 37 Mikrowatt pro Lumen oder nur ein Zehntel des Wertes vom natürlichen Licht. Die übrigen in der Tabelle angeführten Lichtquellen haben eine niedrige Farbtemperatur, einen geringen Farbwiedergabeindex CRI oder eine äußerst geringe oder sehr hohe ultraviolette Lichtleistung im Vergleich zu natürlichem Licht.As can be seen from Table I, none of the known all-purpose lamps match the natural jo Daylight match. This is how the so-called daylight fluorescent lamp, from the name of which one comes in, agrees an adaptation to daylight includes, only with regard to the color temperature with daylight match. The color tone, however, differs from that of daylight. The color rendering index CRI of the Daylight fluorescent lamp is only 75 compared to 100 for natural light. The energy in Near ultraviolet range is only 37 microwatts per lumen or only a tenth of the value of the natural light. The other light sources listed in the table have a low color temperature, a low color rendering index CRI or an extremely low or very high ultraviolet light output compared to natural light.
In Ergänzung zu dem aus der Tabelle I bekannten Stand der Technik ist aus der US-PS 27 48 303 eine Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe bekannt, deren grundsätzlicher Aufbau mit dem der eingangs beschriebenen Hochdrucklampe übereinstimmt. Auf der Innenseite des Außenkolbens ist ein Leuchtstoffbelag mit einem Leuchtstoff aufgebracht, der manganaktiviertes Magnesiumfluorogermanat enthält. Bei dieser bekannten Hochdrucklampe ist die Gesamtanordnung so getroffen, daß der gesamte Ultraviolettbereich absorbiert wird und eine möglichst große Umwandlung der in diesem Bereich auftretenden Strahlung in eine Rotlumineszenzstrahlung erreicht wird. Weiterhin wird zum Stand der Technik auf die US-PS 28 51 425 verwiesen, aus der ein manganaktivierter Magnesiumzinkfluorogermanat-Leuchtstoff bekannt ist, der ebenfalls dazu verwendet wird, um eine Hochdrucklampe zu schaffen, die eine hohe Rotlumineszenzstrahlung aufweist.In addition to the prior art known from Table I, US Pat. No. 2,748,303 is a Mercury-vapor high-pressure discharge lamp known, the basic structure of which with that of the corresponds to the high pressure lamp described above. On the inside of the outer bulb is a Phosphor coating applied with a phosphor containing manganese-activated magnesium fluorogermanate. In this known high-pressure lamp, the overall arrangement is such that the entire Ultraviolet range is absorbed and the greatest possible conversion of those occurring in this range Radiation into a red luminescence radiation is achieved. Furthermore, the prior art is based on the US-PS 28 51 425 referred, from which a manganese-activated magnesium zinc fluorogermanate phosphor is known which is also used to create a high pressure lamp that emits high levels of red luminescence having.
Ohne Beachtung der gesamten spektralen Verteilung des natürlichen Tageslichts hat man also bisher versucht, in Abhängigkeit von dem betreffenden Anwendungszweck Lampen zu schaffen, die einen oder mehrere Bereiche des gesamten Strahlungsspektrums des natürlichen Lichts auf Kosten von anderen Bereichen überbetonen, um beispielsweise eine maximale Ausbeute an sichtbarem Licht, an ultravioletter Strahlung oder Rotlicht zu erzielen.Without considering the entire spectral distribution of natural daylight, attempts have been made so far, Depending on the application in question, to create lamps that have one or more Areas of the entire spectrum of radiation of natural light at the expense of other areas overemphasize, for example, to maximize the yield of visible light, or of ultraviolet radiation To achieve red light.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine an das natürliche Tageslicht angepaßte Allzwecklampe zu schaffen, die auch im Nah- und Millelultraviolettbereich eine an das Tageslicht angepaßte Strahlungsleistung aufweist.The invention is based on the object of an all-purpose lamp adapted to natural daylight create a radiation output that is adapted to daylight even in the near and millel ultraviolet range having.
Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die eingangs beschriebene Hochdrucklampe nach der Erfindung dadurch aus, daß das ionisierbare Medium und der gegebenenfalls vorhandene Leuchtstoff derart ausgewählt sind sowie der Außenkolben einen solchen Transmissionsgrad aufweist, daß die im Bereich des sichtbaren Spektrums durch den Außenkolben abgegebene Strahlung einen Farbwiedergabeindex CRI von mindestens 50 aufweist, daß durch den Außenkolben pro Lumen sichtbaren Lichts etwa 6 bis 50 Mikrowatt Mittelultraviolettstrahlung und etwa 150 bis 700 Mikrowatt Nahultraviolettstrahlung bei einem Strahlungsverhältnis der Nahultraviolettstrahlung zur Mittelultraviolettstrahlung von etwa 8 bis 40 abgegeben werden, und daß die durch den Außenkolben abgegebene ultraviolette Gesamtstrahlung pro Lumen des durch den Außenkolben abgegebenen sichtbaren Lichts etwa denselben Anteil wie im natürlichen Tageslicht entsprechender Farbtemperatur aufweist.The high-pressure lamp according to the invention described at the beginning is characterized in order to achieve this object characterized in that the ionizable medium and the optionally present phosphor are selected in this way are and the outer bulb has such a transmittance that the in the area of visible spectrum radiation emitted by the outer bulb has a color rendering index CRI of at least 50 that through the outer bulb per lumen of visible light about 6 to 50 microwatts Medium ultraviolet radiation and about 150 to 700 microwatts near ultraviolet radiation at one radiation ratio emitted from near ultraviolet radiation to medium ultraviolet radiation from about 8 to 40 and that the total ultraviolet radiation emitted by the outer bulb per lumen of the through The visible light emitted by the outer bulb is roughly the same as in natural daylight Has color temperature.
Der eine Abkehr von den eingebürgerten Lampenarten darstellende Erfindungsgegenstand zeichnet sich somit dadurch aus, daß er im Nah- und Mittelultraviolettbereich eine an das Tageslicht angepaßte Strahlungsleistung aufweist und bei einem hinreichend guten Farbwiedergabeindex eine für allgemeine Beleuchtungszwecke ausreichende Strahlungsleistung abgibt. Der Spektralbereich der erfindungsgemäßen Lampe ist derart gewählt, daß das von der Lampe erzeugte Licht dem Farbton des Tageslichts angeglichen ist.The subject of the invention, which represents a departure from the naturalized types of lamps, stands out thus from the fact that it has a radiation power adapted to daylight in the near and medium ultraviolet range and with a sufficiently good color rendering index one for general lighting purposes emits sufficient radiation power. The spectral range of the lamp according to the invention is chosen so that the light generated by the lamp is matched to the hue of daylight.
Die nach der Erfindung ausgebildete Lampe weist daher Eigenschaften auf, die den Anforderungen an eine gute Lichtquelle genügen, und zeichnet sich gleichzeitig dadurch aus, daß die Strahlungsleistung im Mittelultraviolettbereich (290 bis 320 nm) und im Nahultraviolettbereich (320 bis 380 nm) der Strahlungsleistung des Tageslichts angepaßt ist.The lamp designed according to the invention therefore has properties that meet the requirements of a A good light source suffices, and is characterized at the same time by the fact that the radiation output is in the mid-ultraviolet range (290 to 320 nm) and in the near-ultraviolet range (320 to 380 nm) of the radiation power of the Is adapted to daylight.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Lampe sind durch Unteransprüche gekennzeichnet.Advantageous further developments of the lamp are characterized by subclaims.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.A preferred embodiment of the invention is explained with reference to the drawing.
Bei der in der Figur als Ausführungsbeispiel, teilweise im Schnitt dargestellten Bogenentladungslampe handelt es sich um eine Quecksilberdampflampe, der ein breites Anwendungsgebiet zukommt und die für allgemeine Zwecke benutzt werden kann. Bei Hochdruck-Quecksilberlampen kann man beispielsweise mit Hilfe von subtraktiven Filtern wahlweise die Ultraviolettstrahlung vermindern, um auf diese Weise die ultraviolette Strahlung pro Lumen in den Bereich des natürlichen Lichts zu bringen. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann man dies dadurch erreichen, daß man die Schichtdicke eines ultravioletten Absorbers, beispielsweise eines manganaktivierten Magnesiumfluorogermanat-Leuchtstoffs, derart wählt, daß der Leuchtstoff nur etwa 15% der Mittelultraviolettstrahlung und nur etwa 30% der Nahultraviolettstrahlung durchläßt. Dadurch wird erreicht, daß ein genau ausgewogener, vorherbestimmter Anteil der Mittel- und Nahultravio-The arc discharge lamp shown in the figure as an exemplary embodiment, partly in section it is a mercury vapor lamp that has a wide range of applications and is used for general purposes Purposes can be used. In the case of high-pressure mercury lamps, for example, you can use Subtractive filters optionally diminish the ultraviolet radiation so as to reduce the ultraviolet Bring radiation per lumen into the range of natural light. According to one embodiment of Invention you can achieve this by the fact that the layer thickness of an ultraviolet absorber, for example a manganese-activated magnesium fluorogermanate phosphor, such that the phosphor transmits only about 15% of medium ultraviolet radiation and only about 30% of near ultraviolet radiation. This ensures that a precisely balanced, predetermined proportion of the middle and near ultraviolet
lettstrahlung durchgelassen wird, so daß die Strahlungsverteilung der Lampe mit der Strahlungsverteilung von natürlichem Licht möglichst gut übereinstimmt Durch passende Wahl des Überzugs ist es bei einer derartigen Lampe möglich, eine ultraviolette Emissionsstrahlung von etwa 16 Mikrowatt im Mittelultraviolettbereich und von 280 Mikrowatt im Nahultraviolettbereich pro Lumen ausgestrahlten sichtbaren Lichts zu erzielen. Auf diese Weise erreicht man eine sehr gute Anpassung dieser Lampe im Ultraviolettbereich an natürliches Tageslicht. Die ausgestrahlte Lichtleistung einer derart abgeänderten Quecksilberdampflampe beträgt etwa 50 Lumen pro Watt.Let radiation is transmitted, so that the radiation distribution of the lamp with the radiation distribution of matches natural light as closely as possible. By choosing the right coating, this is the case Lamp possible, an ultraviolet emission radiation of about 16 microwatts in the mid-ultraviolet range and of 280 microwatts in the near-ultraviolet range per lumen of emitted visible light. on in this way one achieves a very good adaptation of this lamp in the ultraviolet range to natural ones Daylight. The emitted light output of a mercury vapor lamp modified in this way is approximately 50 Lumens per watt.
Die in ihrem grundsätzlichen Aufbau herkömmliche Lampe hat einen Kolben 40 mit einem Schraubsockel 42, an dem mittels einer Halterung 47 ein Lichtbogenröhrchen 44 befestigt ist. Zuführungsdrähte 46 und 48 verbinden die Elektroden 50 und 52 des Lichtbogenröhrchens 44 mit den elektrischen Anschlüssen am Sockel. Das Iichtbogenröhrchen enthält eine gewisse Menge Quecksilber, das zur Erzeugung von Licht ionisiert ist. Die Innenwand des Kolbens 40 ist mit einem ultraviolette Strahlung absorbierenden Leuchtstoff 49 überzogen, der die Zusammensetzung des oben beschriebenen absorbierenden Leuchtstoffs hat. Die Stärke des Leuchtstoffüberzugs hängt von der Teilchengröße des Leuchtstoffs ab. Kleine oder feine Leuchtstoff teilchen können dichter auf der Oberfläche aufgebracht werden als große, so daß bereits ein dünner Oberzug die gewünschte Absorption bewirkt.The lamp, which is conventional in its basic structure, has a bulb 40 with a screw base 42, to which an arc tube 44 is attached by means of a holder 47. Lead wires 46 and 48 connect electrodes 50 and 52 of the arc tube 44 with the electrical connections on the base. The arc tube contains some Amount of mercury that is ionized to produce light. The inner wall of the piston 40 is with a coated ultraviolet radiation absorbing phosphor 49, which has the composition of the above has described absorbing phosphor. The thickness of the phosphor coating depends on the particle size of the phosphor. Small or fine phosphor particles can be denser on the surface can be applied as large, so that a thin cover already causes the desired absorption.
Hochdruck-Natrium- und Metallhalogenid-Quecksilberdampflampen kann man ebenfalls durch Verwendung von ultraviolettstrahlenden Leuchtstoffen am Außenkolben und bzw. oder durch Verwendung von anderen Dampf arten im Lichtbogen selbst derart berichtigen, daß sie in den gewünschten Bereichen ultraviolette Strahlung abgeben, um das natürliche Tageslicht nachzubilden. Derartige Lampen mit einem angepaßten oder ausgewogenen Verhältnis von ultravioletter zu sichtbarer Strahlung sind aber keine besonders guten Lichtquellen, da sie einen niedrigen Farbwiedergabeindex GRI und ein diskontinuierliches Spektrum haben.High pressure sodium and metal halide mercury vapor lamps can also be achieved by using ultraviolet-emitting phosphors Outer bulb and / or types through the use of other steam in the arc itself in such a way right that they emit ultraviolet radiation in the desired areas to the natural To simulate daylight. Such lamps with an adapted or balanced ratio of ultraviolet too visible radiation are not particularly good light sources because they have a low level Color rendering index GRI and a discontinuous spectrum.
Die dargestellte Lampe erzeugt im Mittel und Nahultraviolettbereich eine mit dem natürlichen Tageslicht vergleichbare ultraviolette Strahlungsmenge pro Lumen und liefert gleichzeitig einen Lichtstrom mit einem hinreichend guten Farbton, so daß die Lampe als Allzweck-Lichtquelle benutzt werden kann, beispielsweise anstelle der üblichen Lampen, die in Fabriken, Schulen, Wohnungen, Büroräumen usw. angebracht sind.The lamp shown produces one with natural daylight in the middle and near ultraviolet range comparable amount of ultraviolet radiation per lumen and at the same time provides a luminous flux a sufficiently good hue that the lamp can be used as a general purpose light source, for example instead of the usual lamps that are installed in factories, schools, homes, offices, etc. are.
Der Durchlaßgrad des Glaskolbens wird beispielsweise durch die Art seiner Bestandteile und seiner Stärke und bzw. oder durch die Art der Leuchtstoffmischungen sowie durch andere Faktoren, beispielsweise durch die Auswahl des zur Lichtbogenerzeugung benutzten Materials, derart gewählt, daß eine Lampe mit folgenden Eigenschaften entsteht:The transmittance of the glass bulb is, for example by the type of its components and its strength and / or by the type of phosphor mixtures as well as other factors such as the selection of the one used to generate the arc Materials chosen in such a way that a lamp is created with the following properties:
Farbwiedergabeindex CRI von etwa 50 oder größer; Ausstrahlung im Mittelultraviolettbereich von 6 bis 50 Mikrowatt pro Lumen ausgestrahlten sichtbaren Lichts; Ausstrahlung im Nahultraviolettbereich von 150 bis 700 Mikrowatt pro Lumen ausgestrahlten sichtbaren Lichts; Verhältnis der Nahultraviolettstrahlung zur Mittelultraviolettstrahlung von 8 bis 40.Color rendering index CRI of about 50 or greater; Emission in the mid-ultraviolet range from 6 to 50 Microwatts per lumen of emitted visible light; Emission in the near ultraviolet range from 150 to 700 Microwatts per lumen of emitted visible light; Ratio of near ultraviolet radiation to medium ultraviolet radiation from 8 to 40.
Diese Betriebsbereiche sind für die einzelnen Parameter aus folgenden Gründen ausgewählt. Für eine als Allzweck-Lichtquelle benutzte Lampe wird vorzugsweise ein Farbwiedergabeindex CRI von mindestens 50 angestrebt, da unterhalb dieses Wertes die Farbwiedergabe schlecht ist, so daß die Farben nicht erkannt werden können. Eine Strahlungsleistung von 6 bis 50 Mikrowatt im Mittelultraviolettbereich und von 150 bis 700 Mikrowatt im Nahultraviolettbereich pro Lumen ausgestrahlten sichtbaren Lichts und ein Verhältnis von Nahultraviolettstrahlung zu Mittelultraviolettstrahlung von 8 bis 40 sind deswegen erwünscht weil mit diesen Werten die normale Farbtemperatur von natürlichem Tageslicht zwischen 5000° Kelvin und 8000° Kelvin erreicht wird, die für Beleuchtungszwecke gut geeignet ist. Bei einer zu großen Abweichung von diesen Farbtemperaturen würde das von einer solchen Lampe ausgestrahlte Licht eine für Allzwecklampen nicht geeignete Farbe aufweisen. Die Farbtemperatur von natürlichem Tageslicht ändert sich in Abhängigkeit von äußeren Faktoren, wie von den Jahreszeiten, und es ist daher nicht möglich, sich auf eine einzige Farbtemperatur festzulegen.These operating ranges are selected for the individual parameters for the following reasons. For one A lamp used as a general purpose light source will preferably have a color rendering index CRI of at least 50 aimed at, since the color rendering is below this value is bad so that the colors cannot be recognized. A radiation power of 6 to 50 Microwatts in the medium ultraviolet range and from 150 to 700 microwatts in the near ultraviolet range per lumen emitted visible light and a ratio of near ultraviolet radiation to medium ultraviolet radiation from 8 to 40 are desirable because with these values the normal color temperature of natural Daylight between 5000 ° Kelvin and 8000 ° Kelvin is achieved, which is well suited for lighting purposes is. If the deviation from these color temperatures is too great, this would be the case with such a lamp The light emitted is not a color suitable for general purpose lamps. The color temperature of Natural daylight changes depending on external factors, such as the seasons and it is therefore not possible to commit to a single color temperature.
Die Beschränkung der ultravioletten Energie auf die oben angegebenen Bereiche ist auch deswegen erwünscht, um eine Rötung der Haut durch die Strahlung der Lampe zu vermeiden. Vorzugsweise soll eine Person, die während einer vorgegebenen Zeit, beispielsweise während eines 8-Stunden-Arbeitstages, dem Licht der Lampe ausgesetzt ist, weniger als eine MPE-Einheit (Minimum Perceptible Erythema = minimal wahrnehmbare Hautrötungseinheit) erhalten; das ist gerade diejenige ultraviolette Energiemenge, die notwendig ist, um eine nicht sonnengebräunte, durch- ^ schnittlich empfindliche Haut kaum merkbar zu röten. Eine Person, die bei einer Beleuchtungsstärke von etwa 1000 Lux (das ist die durchschnittliche Beleuchtungsstärke in einem Büroraum) dem licht der oben beschriebenen Lampe mit 5500° Kelvin und mit einem Farbwiedergabeindex CRI von 91 während acht Stunden ausgesetzt ist, empfängt etwa ein Drittel der MPE-Einheit.The restriction of the ultraviolet energy to the ranges given above is also desirable in order to avoid reddening of the skin as a result of the radiation from the lamp. A person who is exposed to the light of the lamp for a given time, for example an 8-hour working day, should preferably receive less than one MPE unit (Minimum Perceptible Erythema); which is precisely that ultraviolet amount of energy that is necessary to a non-tanned, to redden throughput ^ average sensitive skin hardly noticeable. A person who is exposed to the light of the above-described lamp with 5500 ° Kelvin and a color rendering index CRI of 91 for eight hours at an illuminance of around 1000 lux (that is the average illuminance in an office) receives around one third of the MPE -Unit.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1764685B2 (en) | 1975-06-05 |
| JPS6038822B1 (en) | 1985-09-03 |
| FR1573643A (en) | 1969-07-04 |
| GB1236096A (en) | 1971-06-16 |
| ES356238A1 (en) | 1970-04-01 |
| NL6810199A (en) | 1969-01-21 |
| DE1764685A1 (en) | 1972-02-03 |
| DE1789163C2 (en) | 1980-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B1 | Publication of the examined application without previous publication of unexamined application | ||
| C2 | Grant after previous publication (2nd publication) |