194649. lajstromszámú szabadalom • 2000-3000 K színhőmérsékletű kisnyomású higanygőz kisülő lámpa
1 194 649 2 A találmány tárgya kisnyomású higanygőz kisülő lámpa, amely által kibocsátott fény főleg három spektrumtartományba esik, és amely kibocsátott fény színhőmérséklete 2000-3000 K tartományon belül van, a lámpának gáztömör, sugáráteresztő kisülő burája van, amelyben higanyt és nemesgázt tartalmazó gáztöltés van, továbbá lumineszcens anyagokat tartalmazó lumineszcens rétege van, amelyek által kibocsátott sugárzás főleg az 590-630 nm és az 520 -565 nm hullámhossztartományban van, továbbá a gáztöltésben oszlopos kisülés fenntartását biztosító eszközök vannak, a kisülő oszlop által felvett teljesítmény 500 W/m2 a lumineszcens réteg felületére vonatkoztatva. Kisnyomású higanygőz kisülő lámpák, amelyek emissziója főleg három spektrumtartományba esik, háromsávos fluoreszcens lámpákként is ismeretesek, cs amelyek ismertek például a 4 176 294 számú US szabadalmi leírásból, vagy a 164 597 számú NL szabadalmi leírásból. Ezeket a lámpákat általános világítási célokra használják, és az az előnyük, hogy a színvisszaadási indexük jó (R(a, 8) színvisszaadási index legalább 80) és nagy a fényhatásfokuk (90 lm/W vagy annál magasabb). Ez azért lehetséges, mivel ezen lámpák által kibocsátott sugárzás főleg három, viszonylag keskeny spektrumtartományba koncentrálódik. E célból ezek a lámpák tartalmaznak egy pirosán lumineszkáló anyagot, amelynek az emissziója főleg az 590 - 630 nm hullámhossztartományba esik, valamint egy zölden lumineszkáló anyagot, amelynek az emissziója főleg az 520—565 nm hullámhossztartományba esik. A harmadik spektrumtartományba kívánatos emissziót, vagyis a 430-490 nm hullámhossztartományba eső sugárzást sok esetben egy kékek lumineszkáló anyag biztosítja. A higanygőz kisülés által kibocsátott látható sugárzás azonban magában is hozzájárul ehhez a spektrumtartományhoz (vagyis a higanyra jellemző 436 nm-es emisszióval). A lámpák egy adott színhőmérsékleten fehér fényt emiítáínak; vagyis a kibocsátott sugárzás színpontja (a CIE szinkoordináta rendszerben x, y koordináta-értékekhez tartozó pont) a fekete sugárzók vonalán vagy ahhoz közel esik. A kis színhőmérsékletű, fluoreszcens lámpák színpontja általában úgy van megválasztva, hogy azok lehetőleg kismértékben a fekete sugárzó testek vonala fölé essen (például az y koordináta 0,010 értékű legyen). Egy háromsávos, fluoreszcens lámpa által kibocsátott fény kívánatos színhőmérsékletét a három spektrumtartománynak a lámpa teljes emissziójához képesti hozzájárulásának megfelelő beállításával érhetjük el. Ha a lámpa színhőmérséklete alacsonyabb, akkor a 430-490 nm tartományon belüli kék sugárzás hozzájárulása kisebb kell hogy legyen. A fentiekben említett 164 697 számú NL szabadalmi leírásból következik, hogy a mintegy 36 mm belső átmérőjű, csőalakú kisülő burával rendelkező lámpáknál elérhető minimális színhőmérséklet mintegy 2300 K, amely esetben a lámpának már nincs szüksége kéken lumineszkáló anyagra, és valamennyi, a kék spektrumtartományba eső szükséges sugárzás a kék higanysugárzásból származik. Olyan lámpákban, amelyeknek a kisülő burájának kisebb belső átmérője van, különösen mintegy 24 mm átmérőjű lámpákban azt találtuk, hogy a higanygőz kisülés jóval hatásosabb, és a kék higanyvonal viszonylagos hozzájárulása nagyobb. Következésképpen, ezeknél a lámpáknál a minimálisan elérhető színhőmérséklet nagyobb értékű, hozzávetőlegesen 2500 K. A bevezetőben említett háromsávos fluoreszcens lámpák ismeretesek például a 4 335 330 számú, a 4 199 708 számú és a 4 374 340 számú US szabadalmi leírásokból, amelyek nagyon kompakt kialakításúak, és izzólámpák helyettesítésére szolgálnak. A kompakt szerkezeti kialakításuk következtében ezekben a lámpákban a lumineszcens réteg nagy terhelésnek van kitéve, vagyis a lámpa működése közben a kisülő oszlop által felvett teljesítmény legalább 500 W/m2 a lumineszcens réteg felületén. Ez jelentősen nagyobb, mint az előbb említett 36 mm és 24 mm belső átmérőjű lumineszcens lámpákra eső teljesítmény, amely terhelés 300 illetve 400 W/m2 értéknek adódik. Azt találtuk, hogy ezekben a nagy terhelésű lámpákban a kék higanysugárzás hozzájárulása még nagyobb, ha a kéken lumineszkáló anyagot elhagyjuk, és a kibocsátott fény színhőmérséklete legalább mintegy 2700 K azokon a színpontokon, amelyek a fekete test sugárzásának vonalán fekszenek. Ennek következtében, valamint azok nagy R(a, 8) értékűnek köszönhetően, ezek a lámpák az izzólámpák helyettesítésére alkalmasak. Mind ez ideig belső téri világítást célokra többnyire izzólámpákat használtak. Az izzólámpa színhőmérsékletének tipikus értéke 2650 K. Színes lámpáknak a használatával (például az úgynevezett fénycsövekkel) és a fénytompítók használatával is a belső megvilágítás színhőmérséklete gyakran lecsökken 2000 K-re. Energia-megtakarítás céljából gyakran kívánatos az izzólámpákat fluoreszcens lámpákkal helyettesíteni. Az előbb említett nagyterhelésű fluoreszcens lámpáknak az a hátránya, hogy az erős kék higanysugárzás következtében azok nem haszálhatók a gyakran kívánatos színhőmérséklet-tartományban, vagyis mintegy 2000 — 2700 K tartományban. A találmány elé célul tűztük ki az említett hátrányok kiküszöbölését, és általában egy olyan eszköznek a biztosítását, amely a nagyterhelésű, háromsávos fluoreszcens lámpák színpontját eltolja, és lecsökkenti a színhőmérsékletet, miközben a jó színvisszaadási indexet megtartjuk, valamint ugyancsak fenntartjuk a magas relatív fényfluxust. A bevezetőben körülírt kisnyomású higanygőz kisülő lámpát a találmány szerint az jellemzi, hogy a lámpának egy abszorpciós rétege van, amely három vegyértékű cériummal aktivált lumineszcens aluminátot tartalmaz, és amelynek gránát kristályszerkezete van. Az említett gránát egy ismert lumineszcens anyag (J.O.S.A., 59, No. 1, 60, 1969), amely a rövidhullámú ultraibolya sugárzáson kívül elnyeli még különösen a 400 — 480 nm hullámhossztartományon belüli sugárzást is, és olyan sugárzássá alakítja át, amelynek széles emissziós sávszélessége van (felértek sávszélessége mintegy 110 nm), és amelynek a maximuma mintegy 560 nm-re esik. Azt találtuk, hogy egy ilyen lumineszcens gránátnak a használata egy abszorpciós rétegben háromsávos fluoreszcens lámpáknál azt eredményezi, hogy a lámpa által kibocsátott sugárzás színpontja eltolódik, és lehetővé válik a lámpa színhőmérsékletének a csökkentése. A relatív fényfluxus és az általános 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
