DE2022660A1

DE2022660A1 - Fluoreszenzlampe

Info

Publication number: DE2022660A1
Application number: DE19702022660
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Shiraishi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1969-05-08
Filing date: 1970-05-08
Publication date: 1970-11-19
Also published as: SE354377B; US3764840A; FR2047530A5; GB1241650A

Description

lie Erfindung betrifft Fluoresz enzlampen, insbesondiere Fluores zenziampen zur Stzeugung ultravioletter Strahlen für Heiluliä Kosffietilczwecke, deren iiellenlähge zwisahen 280 und 310 ηώ (Dorno-Strahlmng) liegt. Ultraviolette Strahlen in diesem Wellenbereich bewirken die Erythem-itsnlEtion sowie Fuiiktlonen zur umwandlung von Ergosterol in fitamiη D und beschieunlgen die Erneuerung von Mineralsubstanzen Im menschlichen Körper. Derartige Strahlungen sind im natürlichen Licht in geringer Menge vorhanden (weniger als 1 % der Gesamtenergie des ultravlOletten und sichtbaren Lichts) und werden üblicherweise durch den menschlichen Körper über freiliegende Teile der Haut absorbiert, beispielsweise wenn man ein Sonnenbad nimmt oder im Freien arbeitet. Absorbiert ein Mensch über längere

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Zeit keine derartigen Strahlungen, so wird die günstige Entwicklung des Körpers behindert. Durch die ungenügende Erneuerung der Mineralien wird die Vitalfunktion unterbrochen, so daß die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegen Kälte und Krankheiten abnimmt. Deshalb muß Menschen, die eine Innen/tätigkeit ausüben und somit kaum Gelegenheit zu einer Sonnenbestrahlung.-haben, die Möglichkeit zur Absorption derartiger Strahlen gegeben werden. Die nachteiligen Wirkungen für die Vitalfunktionen können durch Einnahme von Nahrungsmitteln oder Medifcamenten kompensiert werden» die Wirksamkeit ihrer Absorption ist jedoch von Mensch zu Mensch verschieden und die Absorptionsfunktion ist auf bestimmte Organe begrenzt. Die Wirkung dieser Nahrungsmittel oder Medikamente ist ferner temporär.

Es ist daher zweckmäßig, den menschlichen Körper mit einer geeigneten Menge der genannten Strahlen nach einem vorgegebenen Programm zu bestrahlen» so daß die Vitalreaktion des menschlichen Körpers für die gesamte dauernde physiologische Wirkung nutzbar gemacht wird.

Es sind bereits Bestrahlungslampen zur Abstrahlung des genannten Strahlungsbereiches entwickelt worden, die mit hohem Wirkungsgrad arbeiten. Derartige Lampen strahlen jedoch nur ein'breites Queeksilberspektrum im sichtbaren Bereich. Beispielsweise beträgt bei einer Bestrahlungslampe von 20 Watt der Liehst rom in einem Meter Entfernung van der Lampe nur etwa 10 lux, so daß es nicht möglich ist, diese Lampe für allgemeine Beleuchtungszwecke zu verwenden. Wird daher zusätzlich zum künstlichen Licht eine medizinische oder kosmetische Strahlung verlangt, beispielsweise in Innenräumen, unter der Erde liegenden oder abgeschlossenen Bäumen oder dergleichen, so muß im allgemeinen eine Fluoreszenzlampe zusammen mit einer derartigen Bestrahlungslampe verwendet werden, uär die Gesundheit von unter derartigen Bedingungen arbeitenden Me^:n-^r schen über lange Zeit zu schützen. Dadurch werden Lichtquellen

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für beide Strahlungsarten erforderlich. Darüberhinaus sind herkömmliche Fluoreszenz-Bestrahlungslampen teuer, da sie Glasröhren mit besonderer Zusammensetzung erfordern, bei der Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 280 mn nicht übertragen wird. Da ferner Fluoreszenz-Bestrahlungslampen eine große Menge von Strahlen im genannten Wellenbereich abstrahlen, ist die Strahlungsverteilung nicht gleichmäßig, so daß sich wenigstens zum Teil eine zu starke Strahlung ergibt. Diese Lampen erfordern daher eine genaue Steuerung der Strahlungszeit. Um Hautverbrennungen zu verhüten und die physiologische Wirkung nicht nachteilig zu beeinflussen, ist es notwendig, ™ derartige Fluoreszenz-Bestrahlungslaznpen an hohen Stellen aufzuhängen oder ihre Arbeitszeit zu steuern.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine spezielle Fluoreszenzlampe zu schaffen, die für Menschen, die lange Zeit unter künstlichem Licht arbeiten eine geeignete Stralilungsmenge im genannten Wellenbereich erzeugt, um so die Gesundheit dieser Menschen zu verbessern. Ferner soll eine Fluoreszenzlampe geschaffen werden, dis aus einem einzigen Kolben sowohl sichtbares Licht als auch Licht im Wellenbereich zwischen 28.0 und 310 nm abstrahlt, und zwar in einem Verhältnis, das praktisch gleich ist dem des natürlichen Tageslichtes·. |

Die erfindungsgemäße Fluoreszenzlampe weist einen Kolben aus einenjfeterial auf, das Licht mit einer Wellenlänge von weniger als etwa 295 nm wegschneidet, sowie eine in den Kolben einge- ' schraolzene Quecksilbermenge, im Kolben befestigte Elektroden, sowie eine Fluoreszenzschicht auf der inneren Oberfläche des Kolbens. Dabei besteht die Schicht aus einer ersten fluoreszenten Substanz, deren Hauptlichtspektrum im Bereich des sichtbaren Lichtsliegt, sowie einer zweiten fluoreszenten Substanz, deren Hauptlichtspektrum im Wellenbereich zwischen etwa 280 und 310 nm liegt. Das Gewichtsverhältnis der ersten zur

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zweiten flureszenten Substanz liegt zwischen 97 '> 3 und 88 : 12. Die erste und zweite fluoreszente Substanz kann als Mischung oder in getrennten Schichten aufgebracht werden, die Ubereinandergeschichtet oder nebeneinanderliegend angeordnet

Anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten bevorzugten, beispielsweisen Ausführungsform wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen; Fig. 1 eine zum Teil gebrochene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fluoreszenzlampe; und

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Verteilung des Lichtspektrums der in Fig, 1 gezeigten Lampe.

Die gezeigte Lampe besteht aus einer Niederdruck-Quecksilbepäampfentladungslampe, die gem. der Erfindung aufgebaut ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Lampe weist einen langen zylindrischen Mantel oder Kolben 10 auf, an den entgegengesetzten Enden des Kolbens 10 angebrachte Elektroden 11 sowie Sockel 12, die die entgegengesetzten Öffnungen des Kolbens verschließen . Der Kolben 10 besteht aus Glas, beispielsweise einem weichen Glas mit einer der in der folgenden Tabelle aufgeführten Zusammei*- setzungen, die Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 295 hm nicht übertragen.

	Tabelle (Gew.-Jg)	Beispiel 1 '	Beispiel 2
		72	58
SiO₂		2	1
R₂O₃(Al	₂o₃+Fe₂O₃)	6	0
OaO		3	0
MgO		17	13
R₂O(Ma₂	0+IC₂O)	0	28
PbO

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Auf der inneren Oberfläche des Kolbens 10 ist eine Fluoreszenzschicht 13 aufgebracht, die eine fluoreszente Substanz aufweist, deren Hauptlichtspektrum im Bereich des sichtbaren Lichts liegt und die ferner eine fluoreszente Substanz aufweist, deren Hauptlichtspektrum im genannten Strahlungsbereich liegt. Die erste fluoreszente Substanz kann beispielsweise aus Kalziumhaiophosphat bestehen, das durch Antimon -Mangan aktiviert ist, während die zweite fluoreszente Substanz aus durch Thallium aktiviertem Zink-Kalziumphosphat bestehen kann. Das Gewichtsverhältnis der ersten ZUr₁ zweiten fluoreszenten Substanz liegt bei | 96 : 4, vorzugsweise zwischen 97 ί 3 und 88 : 12. Die Schicht 13 kann aus einer einzigen Schicht bestehen, die die Mischung der beiden unterschiedlichen fluoreszenten Substanzen enthält. Ferner kann aber auch die Schicht 13 zwei laminierte Schichten oder nebeneinander liegende Schichten aus unterschiedlichen fluoreszenten Substanzen enthalten. Geringe Mengen von Quecksilber und Argongas sind in den Kolben 10 eingeschmolzen, wobei das Verhältnis von Quecksilber zu Argon auf dem bei herkömmlichen Fluoreszenzlampen üblichen Wert liegt. Das Queck-

silber kann beispielsweise bei einem Dampfdruck von 10 bis-TO""-⁵ mm Hg eingeschmolzen sein. .

Üblicherweise wird die Strahlungsmenge (Dosis) der Strahlung ™ im genannten Bereich in MPE-Einhelten ausgedrückt. Eine.MPE-Einheit stellt die Strahlungsmenge dar, die auf der Haut einige Stunden nach der Bestrahlung durch ultraviolette Strahlen ein minimales bemerkbares Erythem (Bräunung)erzeugt, das jedoch am nächsten Tag wieder verschwindet.

Es ist bekannt, daß zur Erhaltung der normalen Gesundheit pro Tag ein Viertel bis ein Zehntel MPE-Elnheiten erforderlich sind. Eine Bestrahlung mit 2 MPE-Einheiten ergibt eine beträchtliche Sonnenbräunung, während übermäßig hohe Bestrahlung im genannten Strahlungsbereich nicht nur zu Entzündungen der Haut und der Augen führt, sondern ferner noch Nebenwirkungen wie Müdig-

keit, Herzklopf en/ind dergl- zur Folge hat.

Die von der erfindungsgemäJSea Fluoreszenzlampe erzeugte Strahlung im genannten Wellenbereich belauft sich auf etwa 1,4 X ICr E-Viton bei einer 40-Watt-BestrahlungsXampe, die 6 Gew.-% der fluoreszenten Substanz enthalt und im genannten Strahlungsbereich arbeitet. Wird diese. lampe mit einer Lampenhalterung mit einer weißen reflektierenden Fläche betrieben und als normale Lampe benutzt, so beträgt die Intensität der Strahlung im genannten Bereich 0,01 E-Viton χ h/cm an Stellen, an denen die

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Intensität des von der Lampe abgestrahlten sichtbaren Liehts 500 Lux beträgt. Dies ist eim bevorzugter" Hormalwert für übliche Arbeiten. An dieser Stelle eapfängt der Mensch während eines achtstündigen Arbeitstages beispielsweise 0,08 E-Viton χ h/cm so daß er eine geeignete Strahlungsmenge im genannten Bereich (etwa 1/9 MPE) empfängt, die zur Aufreehterhaltung seiner Gesundheit erforderlich ist. Wird die Intensität des sichtbaren Liehts auf 2 000 Lux erhöht, was nach den Beleuchtungsnormen bevorzugt wird, so beträgt die Strahlimgsmenge im genannten Bereich während eines achtstündigen Arbeitstages beispielsweise etwa 1/2 MPE. Eine solche Strahlungsaienge im genannten Bereich erzeugt keine Sonnenbräunung der menschlichen Haut,auch wenn man persönliche Unterschiede in der Empfindlichkeit des menschlichen Körpers gegen ultraviolettes Licht berücksichtigt.

Die oben beschriebene Ausführungsfona der erfindungsgemäßen Lampe strahlt einen Gesamt-Lichtstrom von 2 500 Lumen ab» was für die meisten Arbeiten eine ausreichende Beleuchtung darstellt.

Die horizontale Lichtintensität des natürlichen Liehts (Sonnenlicht + Himmelslicht) am Mittag eines schönen Hochsommertags liegt typisch oberhalb 92 000 Lux, während die Strahlung im genannten Bereich bei etwa 2 E-Viton/cm² liegt (Liacfciesh-Daten in USA). An einem schönen Maitag ergab sich um 13 In Kawasaki, Japan

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eine Intensität der genannten Strahlung, die aus den gemessenen Werten der■ Spektrumsverteilung des natürlichen Lichts multipliziert mit dem Erythem-Maß auf etwa 0,5 E-Viton/cm bestimmt wurde. Die Intensität der Horizontalbeleuchtung betrug zu dieser Zeit etwa 50000 Lux.

Die Intensität der Strahlung im genannten Bereich im gleichen Verhältnis wie das natürliche Licht wurde auf etwa 0,022 E-Viton/cm² im ersteren und auf etwa 0,01 E-fiton/cm im letzteren P 11 bestimmt, wobei die. Beleuchtungsintensität 1 000 Lux betrug.

Im Gegensatz dazu betrag bei der oben beschriebenen/usführungsform der Erfindung die Intensität der Strahlung im genannten Bereich etwa 0,02 E-fiton/cm anstellen, wo die Beleuchtungintensität etwa 1 000 lux betrug.

Damit ist erwiesen, daß die erfindungsgemäße Lampe das gleiche Verhältnis des sichtbaren Lichtstroms zum Strom der Strahlung im genannten Bereich erzeugt, wie dies beim natürlichen Licht an schönen Tagen der fall 1st.

Fig. 2 zeigt die Spektralverteilung einer erfindungsgemäßen Lampe, wobei die Ordinate die - Strahlungsintensität in /uW/cm der Jeweiligen Wellenlänge in einem Abstand von einem Meter darstellt. Auf der Abszisse ist die Wellenlänge/nm aufgetragen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ergibt sich eine geeignete und wirkungsvolle Strahlung im genannten Strahlungsbereich. Trotzdem gibt die Lampe ausreichend viel Licht ab, und zwar mit einer günstigen Spektral-Verteilungskennlinie im sichtbaren Bereich.

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Wie' oben beschrieben, besteht der Kolben der Lampe aus weichem Glas, das ultraviolette Strahlen mit einer Wellenlänge von weniger als 295 nm nicht durchläßt. Wird der menschliche Körper über lange Zeit der von der erfindungsgemäßen Lampe abgegebenen Strahlung hoher Lichtintensität ausgesetzt, so ergeben sich keine physiologischen Nachteile durch die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht kurzer Wellenlänge.

Wie oben erwähnt, ist es zweckmäßig, den Anteil der fluoreszenten Substanz, deren Hauptlichtspektrum im genannten Bereich liegt, auf 5-12 Gew.-.% der gesamten Menge der fluoreszenten Substanz zu wählen. Bei einem Anteil von weniger als 3 % wird die Strahlung im genannten Bereich sehr gering, so daß die medizinische Wirkung sehr klein ist. Überschreitet der Anteil 12 Gew.~°/o, so wird der Anteil der medizinischen Stahlung zu hoch, so daß Bestrahlungen über lange Zeiten bei hoher Lichtintensität zu Gesungheitsschäden führen. Ferner sinkt dabei der zur Beleuchtung benötigte sichtbare Anteil. Die erfindüngsgemäße Lampe wirkt am besten, wenn die Menge der fluorescenten Substanz, deren Hauptlichtspektrum im genannten Wellenbereich liegt, zwischen 4 und 10 Gew.-% der Gesamtmenge an fluoreszenter Substanz beträgt.

Die erfindungsgemäße Fluoreszenzlampe erzeugt also eine ausreichende und wirkungsvolle Menge an Strahlung im genannten Wellenbereich und trägt so zur Aufrechterhältung der Gesundheit ohne Sonnenbräunung an Stellen bei, tfö die Mtürliehe Staäh. lung im genannten Wellenbereich nicht zur Verfügung Steht, Me erfindungs gemäße Lampe gibt ferner die Strahlung itä genannten Wellenbereich zusammen mit sichtbarem Licht für die Beleuchtung ab, und zwar aus einer einzigen Fluoreszehzlämpe. Schließlich strahlt die erfindungsgemäße Lampe kein ultraviolettes Licht kurzer Wellenlänge ab, so daß sich keinerlei physiologische Nachteile ergeben.

BAD ORIGINAL

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Claims

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Fluoreszenzlampe mit. einem-'lichtdurchlässigem Kolben und einer auf der inneren Oberfläche des Kolbens aufgebrachten fluoreszenten Schicht, die eine erste fluoreszente Substanz enthält, deren Hauptlichtspektrum im Bereich zwischen 280 und 310 nm liegt, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Schicht"

(13) zusätzlich zur ersten fluoreszenten Substanz eine zweite fluoreszente Substanz enthält, deren Hauptlichtspektrum im sichtbaren Bereich liegt, wobei der Anteil der zweiten fluo- ä reszenten Substanz 97 bis 88 Gew.->% der gesamten fluoreszenten Substanzen beträgt, und daß der Kolben (10) aus einem Material besteht, das für Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 295 nm undurchlässig ist.

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