CN102159666A - 用于紧凑型荧光灯的磷光体共混物以及含该共混物的灯 - Google Patents

用于紧凑型荧光灯的磷光体共混物以及含该共混物的灯 Download PDF

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Abstract

记载了一种用于紧凑型荧光灯的磷光体共混物，其中所述磷光体共混物包含：发绿光的Tb3+磷光体、Y2O3:Eu3+磷光体、Sr6BP5O20:Eu2+磷光体、Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体和任选的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体，其中所述共混物包含从1％至20％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体和从5％至30％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体。具有含磷光体共混物的磷光体涂层的紧凑型荧光灯产生比由标准紧凑型荧光灯产生的光感觉更舒适。

Description

用于紧凑型荧光灯的磷光体共混物以及含该共混物的灯
相关申请的交叉引用
本申请是国际提交日期在2008年9月15日的国际申请PCT/US2008/76405的部分继续，其要求享有于2007年9月14日提交的美国临时申请No.60/972,543的权益。
发明背景
所述紧凑型荧光灯(CFL)为住宅照明应用所广泛接受。这对于世界范围内的能量消耗是重要的，因为CFL比传统的白炽灯能效更高。特别地，灯产生的光根据总的光通量或灯流明进行定义。相对于灯的输入功，产生的光通常以每瓦的流明(LPW)进行定量化。CFL通常在50至90LPW的范围工作，与此不同，常规的白炽灯在15至30LPW的范围工作。因此，CFL灯在一半到三分之一的功耗下能产生相等的光输出。
尽管这样显著的节能优势，就更广泛地接受CFL而言仍存在障碍。这些障碍之一是相当百分比的人仍对CFL产生光的质量不满意。光质的一个量度是显色指数(CRI)，这是光源不扭曲地照亮物体色调的能力的量度。CFL灯通常的CRI＞80，这对于其它人工光源如HID和线状荧光灯(linear fluorescent lamp)而言是相当高的。然而，尽管它们具有高CRI，CFL灯的色质通常被认为有缺陷或不可接受。因此，找到将令CFL灯更大接受度的更“舒适”的光将是有利的。
发明概述
本发明的一个目的是消除现有技术中的不足。
本发明的另一目的是提供用于紧凑型荧光灯中的磷光体共混物。
本发明的另一目的是提供发出对于大多数人类观察者来说更舒适的光的紧凑型荧光灯。
根据本发明的一个目的，提供了磷光体共混物，其包含：发绿光的Tb3+磷光体、Y2O3:Eu3+磷光体、Sr6BP5O20:Eu2+磷光体、Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体和任选的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体，其中所述共混物包含从1％至20％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体和从5％至30％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体。优选地，所述磷光体共混物也包含从40％至70％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，从20％至50％重量的发绿光的Tb3+磷光体，和从0至10％重量的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体。优选地，发绿光的Tb3+磷光体选自LaPO4:Ce3+，Tb3+磷光体和CeMgAl11O19:Tb3+磷光体。
在另一实施方案中，所述磷光体共混物包含从20％至30％重量的至少一种选自LaPO4:Ce3+，Tb3+磷光体和CeMgAl11O19:Tb3+磷光体中的磷光体，从40％至70％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，从1％至5％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体，从10％至30％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体，和从0至2％重量的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体。
在另一实施方案中，所述磷光体共混物包含约27％重量的LaPO4:Ce3+，Tb3+磷光体，约54％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，约5％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体，约15％重量的Mg4GeO5.5F；Mn4+磷光体，和少于约0.1％重量的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体。
在又一实施方案中，所述发绿光磷光体是CeMgAl11O19:Tb3+磷光体，且所述共混物包含从50至60％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，从25至35％重量的CeMgAl11O19:Tb3+磷光体，从3％至8％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体和从5至15％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体。
附图说明
图1是用LaPO4:Ce3+，Tb3+(LAP)磷光体制造的CFL灯的光谱功率分布(spectral power distribution)。
图2是用Y2O3:Eu3+磷光体(YOE)制造的CFL灯的光谱功率分布。
图3是用BaMgAl11O17:Eu2+磷光体(BAM)制造的CFL灯的光谱功率分布。
图4是用Sr6BP5O20:Eu2+磷光体制造的CFL灯的光谱功率分布。
图5是用Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体制造的CFL灯的光谱功率分布。
图6是标准CFL灯和本发明的改进CFL灯的x，y色坐标图。
图7是紧凑型荧光灯的图解。
发明详述
为了更好地理解本发明以及该发明的其它和进一步的目的、优势及能力，参考下述公开内容以及所附权利要求连同上述附图。
进行了人类调查以确定能用于CFL灯以产生具有更“舒适”质量的光的磷光体共混物。为了进行该调查，多种CFL灯用单独的发深蓝到深红光范围的磷光体类型构造。含单独磷光体类型的测试灯列于表1，它们的光谱功率分布示于图1-5。所述LAP磷光体是发绿光Tb3+磷光体，在本发明中其可被其它显示绿光Tb3+发射的磷光体所替代，如CeMgAl11O19:Tb3+(CAT)。
表1
  磷光体   发射颜色   光谱功率分布
  LaPO4:Ce3+，Tb3+(LAP)   黄绿   图1
  Y2O3:Eu3+(YOE)   桔红   图2
  BaMgAl11O17:Eu2+(BAM)   深蓝   图3
  Sr6BP5O20:Eu2+(SBP)   蓝绿   图4
  Mg4GeO5.5F:Mn4+(MFG)   极深红   图5
利用调光镇流器，来自这些灯的光以不同比例与来自2700K白CFL主灯(primary 2700K white CFL lamp)的光进行混和。大量有色材料接着在混和照明情况下进行检测。所述有色材料的范围为淡而柔和的颜色到饱和色。借助第一组观察者，使得能够选择导致“舒适的”或“偏好的”响应的两个磷光体类型。有色材料通常在共混光源下显得更“鲜艳”。
使用对样品投票(polling)的结果，用单独的磷光体类型按利用暗淡光源进行初筛得到的比例进行共混制备26W CFL灯，以产生接近标准2700K相关色温(CCT)的白光。虽然对于该共混物选择2700K作为目标色温，预期对于其它色温也有类似效果，如3000K、3500K、4100K和5000K。改进的CFL磷光体共混物的组成示于表2。
表2 改进的CFL共混物
  磷光体   重量百分比
  LaPO4:Ce3+，Tb3+(LAP)   26.8％
  Y2O3:Eu3+(YOE)   54.0％
  BaMgAl11O17:Eu2+(BAM)   ＜0.1％
  Sr6BP5O20:Eu2+(SBP)   4.7％
  Mg4GeO5.5F；Mn4+(MFG)   14.5％
在表3和图6中，将所述改进的CFL灯与标准CFL灯的色度(color metric)进行比较。
表3
 灯   流明   x-色度   y-色度   CRI   相关色温
 改进CFL   1184   0.465   0.408   87   2606
 标准CFL   1657   0.465   0.412   82   2648
这些灯用于照明两个分离但相同的视景(viewing scene)，其由下列组成：(1)穿有彩色衣服的人体模型、(2)穿有黑色衣服的人体模型、(3)木质家具、(4)加框照片、(5)水果和蔬菜、(6)切花(cut flower)和(7)中性色调的墙以及窗框装饰。这些景象的目的是代表见于家庭中的一般物品。
在测试中，引入白炽灯光来表示熟悉的投票对照。投票程序是询问35位观察者的组，所述组代表一定范围的年龄、性别和种族，从而在景象的照明变化时，表决他们对两个视景外观的偏好。不同的投票条件在表4中给出。
表4
观察者经选择以代表年龄和性别的无偏差样本(表5)。没有观察者报告色觉缺陷。投票结果示于表6中。
表5
  男性   女性   总计
  小于40岁   7   9   16
  大于40岁   9   10   19
  总计   16   19   35
表6
Figure BPA00001330997200051
对照投票是投票1，其中同样的灯用于两个腔室。响应变量按照表7所示赋值。
 偏好景象A  偏好景象B   无偏好
 -1  1   0
如果没有偏好度，所有投票的平均值将为0。如果偏好景象A，平均值将为正的。在表8中，接着计算Student’s T-检验以发现平均值为0的概率P(0)。示出投票2、5和6显著不同于0。这些情况中的平均值全为正，表明偏好改进的CFL灯。
表8
Figure BPA00001330997200052
成对的t-检验也经计算以确定与对照测试(也即投票1)的平均偏差。投票与对照投票不同的概率见于下面表9中的P(0)。投票2和5显著不同于0。这些情况的平均偏差都是正的，表明偏好改进的CFL。
表9
紧凑型荧光灯在图7中图解。所述灯具有螺旋型管状封套2，其在管状封套的内表面上有包含本发明磷光体共混物的磷光体涂层。封套2进一步包含少量水银和一对用于产生低压水银气体放电的电极。封套2安装在独立式镇流器5上以操作该灯，并有常规的螺丝灯座7。
针对2700K CFL应用的备选共混物示于表10和11中。
表10
  磷光体   重量百分比
  CeMgAl11O19:Tb3+(CAT)   30.5％
  Y2O3:Eu3+(YOE)   57.5％
  Sr6BP5O20:Eu2+(SBP)   4.0％
  Mg4GeO5.5F；Mn4+(MFG)   8.0％
表11
  磷光体   重量百分比
  CeMgAl11O19:Tb3+(CAT)   26.3％
  Y2O3:Eu3+(YOE)   53.7％
  Sr6BP5O20:Eu2+(SBP)   6.3％
  Mg4GeO5.5F；Mn4+(MFG)   13.7％
尽管已经示出和记载了哪些当前被认为是本发明的优选实施方案，对于本领域技术人员而言明显的是可进行各种变化和改变，而不背离本发明的范围，所述范围是所附权利要求所定义的。

Claims (14)

1.用于紧凑型荧光灯的磷光体共混物，包含：发绿光的Tb3+磷光体，Y2O3:Eu3+磷光体，Sr6BP5O20:Eu2+磷光体，Mg4GeO5.5F；Mn4+磷光体和任选的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体，其中所述共混物包含从1％至20％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体和从5％至30％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体。
2.根据权利要求1所述的磷光体共混物，其中所述共混物包含从40％至70％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，从20％至50％重量的发绿光的Tb3+磷光体，和从0至10％重量的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体。
3.用于紧凑型荧光灯的磷光体共混物，包含从20％至30％重量的至少一种选自LaPO4:Ce3+，Tb3+磷光体和CeMgAl11O19:Tb3+磷光体中的磷光体，从40％至70％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，从1％至5％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体，从10％至30％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体，和从0至2％重量的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体。
4.根据权利要求3的磷光体共混物，其中所述磷光体共混物包含约27％重量的LaPO4:Ce3+，Tb3+磷光体，约54％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，约5％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体，约15％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体，和少于约0.1％重量的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体。
5.根据权利要求4的磷光体共混物，其中所述磷光体共混物包含26.8％重量的LaPO4:Ce3+，Tb3+磷光体，54.0％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，4.7％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体，和14.5％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体。
6.紧凑型荧光灯，具有磷光体涂层，该磷光体涂层包含发绿光的Tb3+磷光体，Y2O3:Eu3+磷光体，Sr6BP5O20:Eu2+磷光体，Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体和任选的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体的共混物，其中所述共混物包含从1％至20％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体和从5％至30％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体。
7.根据权利要求6所述的紧凑型荧光灯，其中所述共混物包含从40％至70％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，从20％至50％重量的发绿光的Tb3+磷光体，和从0至10％重量的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体。
8.根据权利要求6所述的紧凑型荧光灯，其中所述灯产生具有约2700K的相关色温的光。
9.根据权利要求6所述的紧凑型荧光灯，其中所述共混物包含从20％至30％重量的至少一种选自LaPO4:Ce3+，Tb3+磷光体和CeMgAl11O19:Tb3+磷光体中的磷光体，从40％至70％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，从1％至5％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体，从10％至30％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体，和从0至2％重量的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体。
10.根据权利要求9所述的紧凑型荧光灯，其中所述共混物包含约27％重量的LaPO4:Ce3+，Tb3+磷光体，约54％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，约5％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体，约15％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体，和少于约0.1％重量的BaMgAl11O17:Eu2+磷光体。
11.根据权利要求10所述的紧凑型荧光灯，其中所述共混物包含26.8％重量的LaPO4:Ce3+，Tb3+磷光体，54.0％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，4.7％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体，和14.5％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体。
12.根据权利要求11所述的紧凑型荧光灯，其中所述灯产生具有约2700K的相关色温的光。
13.根据权利要求6所述的紧凑型荧光灯，其中所述发绿光磷光体是CeMgAl11O19:Tb3+磷光体，且所述共混物包含从50至60％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，从25至35％重量的CeMgAl11O19:Tb3+磷光体，从3％至8％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体和从5至15％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体。
14.根据权利要求1所述的磷光体共混物，其中所述发绿光磷光体是CeMgAl11O19:Tb3+磷光体，且所述共混物包含从50至60％重量的Y2O3:Eu3+磷光体，从25至35％重量的CeMgAl11O19:Tb3+磷光体，从3％至8％重量的Sr6BP5O20:Eu2+磷光体和从5至15％重量的Mg4GeO5.5F:Mn4+磷光体。
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