CN102597159B - 用于低压放电灯的发光材料合成物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于低压放电灯的发光材料合成物，用于产生具有大于4800K的色温和极其良好的大于90的通用显色指数CRI的辐射，以及具有这种发光材料合成物的低压放电灯，其中发光材料合成物包含至少一种卤磷酸盐发光材料、在红色波长范围中发射的发光材料、在蓝绿色波长范围中发射的发光材料、掺杂有铕的在蓝色波长范围中发射的发光材料以及掺杂有Tb的在绿色波长范围中发射的发光材料。为了提供用于低压放电灯的、特别良好地适于调色并且保证高的光通量的发光材料合成物，该发光材料合成物根据本发明包含具有波长大于380nm的在可见范围中的发射范围以及在近紫外范围（UV-A）中的至少一个发射带的发光材料，其中发光材料的发射强度在可见范围中小于在UV-A范围中。

Description

用于低压放电灯的发光材料合成物
本发明涉及一种用于低压放电灯的发光材料合成物以及一种低压放电灯。
从EP 1 306 885 B1中已知一种用于低压放电灯的发光材料合成物以及一种低压放电灯，所述发光材料合成物在大于5000K的色温以及良好的显色性的情况下具有高的光产出。由于对于在复印中调色的提高的要求，借助该发光材料合成物不能够实现在近紫外光谱范围中的最优的结果。
本发明的目的为，提供一种用于低压放电灯的发光材料合成物以及具有这种发光材料合成物的低压放电灯，所述发光材料合成物特别好地适用于尤其根据ISO3664:2009（E）的调色。在此，光色的适合性和色彩质量通过不同规格化的方法来确定和量化。同时应该能够实现高的光通量。
该目的通过本文所述的用于低压放电灯的发光材料合成物以及本文所述的低压放电灯来实现。
用于低压放电灯的这种发光材料合成物以及配设有这种发光材料合成物的低压放电灯例如在调色时使用,并且能够在图像和印刷业、漆和颜料工业以及在博物馆中使用。
尤其有利的扩展方案在下文中说明。
用于低压放电灯的根据本发明的发光材料合成物包含至少一种卤磷酸盐发光材料、在红色波长范围中发射的发光材料、在蓝绿色波长范围中发射的发光材料、掺杂有铕的在蓝色波长范围中发射的发光材料以及掺杂有Tb的在绿色波长范围中发射的发光材料，和具有波长大于380nm的在可见范围中的发射范围以及在近紫外范围（UV-A）中的发射带的发光材料。近紫外范围（UV-A）理解为具有315nm和380nm之间的波长的范围。由于发光材料根据本发明设有在可见光谱范围中的发射范围、即波长在380nm和780nm之间的辐射，所述发光材料还具有在包括具有380nm和315nm之间的辐射的邻接的近紫外范围（UV-A范围）中的至少一个发射带，并且其中该发光材料在可见范围中的发射强度小于在UV-A范围中的发射强度，所以在具有该发光材料合成物的低压放电灯中能够确保可产生的辐射对于调色的良好适合性。在此，发射强度表示与波长结合的辐射密度分布，发射强度相应于发射的辐射功率并且以瓦特来测量。辐射密度分布能够借助荧光分光计来确定，例如借助ISA-Spex Instruments（ISA-Spex仪器）（爱迪生，美国）的FluoroMax-2。在测量时，所发射的辐射密度分布以45/90度的几何结构来确定，其中将典型大约2-5mm厚的挤压成片剂形状的粉末试样引入到分光计的光路中。试样借助254nm波长的UV-C辐射来照射。入射的辐射和片剂的试样表面之间的角度在此为45度。借助于例如格栅单色器的在设备中集成的发射单色器，垂直于片剂表面发射的辐射密度分布借助于光电倍增器来确定。为了确定发射强度，将发射强度与相应的波长范围结合。在测量低压放电灯或者在发光体中使用的低压放电灯的辐射密度分布时，能够借助二极管阵列分光计来测量辐射密度分布。在此，由水银等离子来激发发光材料合成物，根据波长分开所发射的辐射，并且根据波长（nm）测量所发射的辐射功率（W）。
借助根据本发明的发光材料合成物能够产生具有大于4800K色温的辐射，该辐射具有大于90并且尤其大于95的良好的通用显色指数CRI（Color Rendering Index（显色指数）），所述显色指数能够根据标准颜色系统CIE13-3-1995来确定。在值CRI=100的情况下，由所测试的光源照明的全部色彩样本显得具有与在借助基准光源照明时相同的颜色。
尤其优选的是，可产生的辐射具有在4800K到5700K之间的范围中并且尤其为大约5300K的色温。
此外，由于在UV-A光谱范围中的发射，能够实现荧光效果的改进的评估，如其例如通过阳光所产生。因此，能够满足根据2009年4月15日的版本的用于在复印中的调色的ISO标准3664的要求。ISO标准3664为下述应用标准：在此，确定照明器中的灯的特性，尤其确定并且评估被照射的面的特性。此外，色彩质量和光色的适合性尤其通过比较条件等色对的显色指数来确定，并且通过所谓的条件等色指数来说明。条件等色指数0表示，在借助所测试的光源进行照明时，条件等色对在借助所测试的光源照明时具有与借助基准光源照明时相同的色彩，即相同的色度坐标x、y。
ISO标准3664要求在可见范围中的条件等色指数M_vis<=1.0以及在紫外范围中的条件等色指数M_uv<=1.5。条件等色指数的值越小，则越好地重现天然特性。在此，条件等色指数M_uv是荧光效果的评估可能性的尺度，如其例如通过300nm-400nm光谱范围中的阳光来产生那样。而在至今已知的发光材料混合物的情况下，在低压放电灯中使用时，仅仅实现量级4中的条件等色指数M_uv。
在此，按照根据本发明的发光材料合成物的优选扩展方案，由具有在可见光谱范围中的发射范围和在邻接的近紫外范围（UV-A）中的至少一个发射带的发光材料在可见范围中所发射的强度为通过该发光材料在近紫外范围（UV-A）中发射的强度的2%和20%之间。由于该分布，能够确保发光材料合成物特别好地适合于具有在近紫外范围中的足够良好的显色指数的调色。
根据本发明的尤其优选的扩展方案，作为具有波长大于380nm的、在可见范围中的发射范围和在近紫外范围（UV-A）中的发射带的发光材料设有铕掺杂的四硼酸锶SrB4O7:Eu。所述发光材料具有在368nm处的、带有40-50nm半值宽度FWHM的发射最大值，使得既在可见范围中还在UV-A光谱范围中进行发射。
在借助ISA-Spex仪器的FluoroMax-2（爱迪生，美国）测量掺杂有铕的四硼酸锶SrB4O7:Eu时，在+/-2%的测量精度下得出如下以瓦特为单位的发射强度值。
从中可见，该发光材料包括波长大于380nm的在可见范围中的发射范围和在近紫外范围（UV-A）中的至少一个发射带，并且发光材料在可见范围中的发射强度小于在UV-A范围中，并且，特别地，发光材料在可见范围发射的强度为通过该发光材料在近紫外范围（UV-A）中所发射的强度的2%和20%之间，即15.4%。
替选地或者额外地，作为在UV-A中发射的发光材料能够设有铕掺杂的锶镁磷酸盐SrMgP2O7:Eu和/或铕掺杂的锶钡铝硅酸盐（Sr，Ba）Al2Si2O8:Eu和/或铕掺杂的锶磷酸盐Sr3(PO4)2:Eu和/或钨酸钙CaWO4。因此，在UV-A中发射的所述发光材料能够单独地或者组合地包含在发光材料合成物中。特别地，Eu掺杂的、在UV-A中发射的发光材料的使用证实为有利的。
在根据本发明的发光材料合成物中，在UV-A范围中发射的发光材料在发光材料合成物中的重量比例为5%和30%之间。在整个发光材料合成物中的在10%和15%之间的重量比例证实为尤其有利的，因为在此可以特别良好地满足所希望的要求。
根据本发明的另一优选构成，发光材料混合物包含借助Sb和Mn掺杂的Ca10（PO4）6（F，Cl）2:Sb，Mn作为卤磷酸盐。尤其有利的是，卤磷酸盐发光材料和尤其钙卤磷酸盐在发光材料合成物中的的重量比例为20%和26%之间。
根据另一优选的扩展方案，根据本发明的发光材料合成物能够包含借助Ce和Mn掺杂的钆锌镁五硼酸盐Gd（Zn,Mg）B5O10:Ce,Mn作为在红色波长范围中发射的发光材料。由此，能够进一步改进根据本发明的发光材料合成物的显色。
有利地，在红色波长范围中发射的发光材料在发光材料合成物中的重量比例能够为30%和36%之间。
根据本发明，在发光材料合成物中，作为在蓝绿色波长范围中发射的发光材料能够设有Eu掺杂的锶铝酸盐Sr4Al14O25:Eu。
有利地，在蓝绿色波长范围中发射的发光材料在发光材料合成物中的重量比例能够位于20%和26%之间。
根据本发明的另一有利的扩展方案，发光材料合成物能够包含掺杂有Tb的铈镁铝酸盐CeMgAl11O19:Tb作为掺杂有Tb的绿色发射的发光材料。然而，还能够使用其他的掺杂有Tb的稀土铝酸盐。
掺杂有Tb的绿色发射的发光材料在发光材料合成物中的重量比例优选能够为2%和8%之间。
还有利的是，在根据本发明的发光材料合成物中，作为掺杂有铕的蓝色发射的发光材料设有铕掺杂的钡镁铝酸盐BaMgAl10O17:Eu和/或设有Eu和Mn掺杂的钡镁铝酸盐BaMg2Al16O27:Eu,Mn和/或设有铕掺杂的锶氯磷酸盐Sr10(PO4)Cl2:EU和/或设有铕掺杂的锶钙氯磷酸盐（Sr,Ca）10（PO4）Cl2:Eu。所述发光材料能够单独地或者以任意的混合包含在发光材料合成物中。
证明为特别有利的是，借助Eu掺杂的蓝色发射的发光材料在发光材料合成物中的重量比例为0%和6%之间。
根据本发明，在发光材料合成物中，在深红色波长范围中发射的发光材料尤其设有Mn掺杂的镁氟锗酸盐Mg4FGeO5.5:Mn。
有利的是，在深红色波长范围中发射的发光材料在发光材料中的重量比例位于0%和5%之间。
本发明还涉及一种具有放电容器和施加在所述放电容器的内侧上的发光材料涂层的低压放电灯，其中发光材料涂层包括根据本发明的发光材料合成物。
特别地，发光材料涂层仅由根据本发明的发光材料合成物组成。根据本发明的发光材料合成物能够以单个的发光材料合成物的形式，尤其以单个层的形式或以多层的形式来施加。在此，各个层能够包含根据本发明的发光材料合成物的不同的成分。尤其有选的是，朝向低压放电灯的放电空间的层能够包含根据本发明的发光材料合成物的全部成分。
这种低压放电灯有利地能够在调色中使用。特别地，借助这种低压放电灯能够满足已经提及的用于在复印中调色的根据ISO标准3664的要求。
包含UV部分的日光光谱能够借助根据本发明的低压放电灯来尤其好地进行模仿，所述低压放电灯的放电容器对于在UV-A光谱范围中的辐射是可穿透的。
发光材料合成物优选以单种的发光材料混合物的形式施加在放电容器的内侧上并且在此由单个的层组成。
但是还能够有利的是，以两个或者多个层的形式施加发光材料合成物。在此，朝向放电容器的内侧的下层例如可以仅由卤磷酸盐发光材料组成，而朝向放电部的盖层于是同样应该包含卤磷酸盐发光材料和发光材料混合物的其他发光材料。
此外，在放电容器的内侧和发光材料层之间能够施加由Al2O3、Y2O3或者稀土氧化物组成的保护层。由此，能够有效地阻止存在于放电容器中的水银扩散到放电容器中并且因此有效地阻止所述放电容器的随之发生的变黑。
根据本发明的发光材料合成物有利地能够匹配于该发光材料合成物应使用在其中的发光体的透射和反射特性。在此例如重要的是，是否使用塑料或者玻璃或者使用何种类型的塑料或者玻璃作为覆盖物、反射器的材料和构型以及其他的特征。
根据本发明的发光材料合成物尤其能够在棒状的低压放电灯中，例如T8L36W的构型中使用。
下面，应该根据实施例详细地阐明本发明。在图1中示出辐射密度分布，在作为图2附上的表1中比照已知的低压放电灯示出所述实施例的测量值。已知的低压放电灯为OSRAM LUMILUX COLOR proof T8L36W/950，型年为2008年。
具有氪-氩-气体填充物和36W的额定功率的、大约120cm长的棒状的水银-T8-低压放电灯的放电容器的内侧借助根据本发明的发光材料合成物来涂层。该发光材料合成物以单个层的形式来施加。
发光材料合成物如下组成：
借助如此涂层的低压放电灯实现下述测试结果。在需要发光体的测量中，使用Waldmann公司的发光体用于调色。在此，其是用于四个36W的具有商品编号682742000的T8L36W的入射光发光体（Auflichtleuchte）LE-ALEA436。在使用相同发光体的情况下获得已知的低压放电灯的测试结果。
在根据标准IEC60081的布利希球中的测量中光通量为2300Lm，该值基本符合已知的低压放电灯的值。
在标准IEC条件下在布利希球中的测量中，实现x/y=0.337/0.348的根据用于CIE1931色彩空间观察者的目标色度的色度，根据CIE13-3-1995的显色指数CRI至少为95。在根据CIE51.2-1999的可见范围中的条件等色指数为M_vis<=1.1，在紫外范围中的条件等色指数为M_uv<=1.5。
在布利希球中的测量借助灯，而不借助发光体进行。
在根据ISO标准3664:2009的表征中得出下述数值。相应的测量借助在发光体中使用的灯来进行。
根据本发明的实施形式（新）的所实现的辐射密度分布在图1中与已知的低压放电灯（老）的辐射密度分布相比照，在此示出波长（nm）与借助二极管阵列分光计所测量的发射辐射功率（W）之间的关系。能够清晰地看出，根据本发明的实施形式的辐射密度分布在UV-A范围中具有相当大的部分。相反地，对于已知低压放电灯，在UV-A范围中可识别的小的峰值不来自发光材料的发射，而是在此为未经转换的水银-辐射跃迁。
在表1中相比较于借助已知的低压放电灯（老）获得的结果示出借助根据本发明的实施形式（新）所实现的测量结果。
所述说明根据来自ISO3664:2009中的规定在所述发光体中借助二极管阵列分光计来确定。u’、v’表示在CIE1976Uniform Chromaticity ScaleDiagram（UCS）（均等色度图）色彩空间中的色度坐标，增量（delta）u表示到目标色度坐标u’=0.2102和v’=0.4889的距离，x10和y10是在用于10°-标准观察者的CIE1964色彩空间中的色度坐标。M_vis和M_uv表示根据CIE51.2-1999的D50标准照明类型的比照对的平均条件等色指数。Ra8表示根据CIE13-3-1995的通用显色指数CRI。根据该标准确定特定的指数R1、R2、……、R14。
根据这些值能够看出，根据本发明的实施形式更接近CIE1976UCS色彩空间中的目标色度坐标：增量u=0.0030相比较于已知的低压放电灯的增量u=0.0068。通用显色指数CRI也对于根据本发明的实施形式以97.1更接近于理想值100。ISO标准3664的要求，即通过具有M_vis=0.7163和M_uv=0.9778的根据本发明的实施形式实现在可见范围中为M_vis<=1.0以及在紫外范围中为M_uv<=1.5的条件等色指数。相反地，已知的低压放电灯显然不能够满足M_uv=3.3448的要求。
因此，根据本发明的发光材料合成物有利地能够提供具有突出的显色特性的低压放电灯，其中还良好地反映在近紫外范围中的光谱部分。这可以从能够实现在紫外范围中的条件等色指数M_uv<=1.5看出。特别地，借助这种根据本发明的低压放电灯能够满足根据ISO标准3664:2009的要求。

Claims (18)

1.用于低压放电灯的发光材料合成物，用于产生具有大于4800K的色温和极其良好的大于90的通用显色指数CRI的辐射，其中所述发光材料合成物包含至少一种卤磷酸盐发光材料、在红色波长范围中发射的发光材料、在蓝绿色波长范围中发射的发光材料、在蓝色波长范围中发射的铕掺杂的发光材料以及在绿色波长范围中发射的Tb掺杂的发光材料，
其特征在于，所述发光材料合成物包含具有波长大于380nm的在可见范围中的发射范围以及在近紫外范围(UV-A)中的至少一个发射带的发光材料，并且所述发光材料的发射强度在可见范围中小于在UV-A中，其中，具有在可见范围中的发射范围和在近紫外范围(UV-A)中的至少一个发射带的所述发光材料在可见范围中的发射强度为通过所述发光材料在近紫外范围(UV-A)中发射的强度的2％和20％之间。
2.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，作为在UV-A中发射的发光材料设有铕掺杂的四硼酸锶SrB4O7:Eu，和/或铕掺杂的锶镁磷酸盐SrMgP2O7:Eu，和/或铕掺杂的锶钡铝硅酸盐(Sr，Ba)Al2Si2O8:Eu，和/或铕掺杂的磷酸锶Sr3(PO4)2:Eu和/或钨酸钙CaWO4。
3.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，所述在UV-A中发射的发光材料在所述发光材料合成物中的重量比例为5％和30％之间。
4.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，所述在UV-A中发射的发光材料在所述发光材料合成物中的重量比例在10％和15％之间。
5.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，作为卤磷酸盐发光材料设有掺杂有Sb和Mn的钙卤磷酸盐Ca10(PO4)6(F,Cl)2：Sb,Mn,Cl。
6.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，所述卤磷酸盐发光材料在所述发光材料合成物中的重量比例为20％和26％之间。
7.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，作为在红色波长范围中发射的发光材料设有掺杂有Ce和Mn的钆锌镁五硼酸盐Gd(Zn,Mg)B5O10:Ce,Mn。
8.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，所述在红色波长范围中发射的发光材料在所述发光材料合成物中的重量比例为30％和36％之间。
9.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，作为在蓝绿色波长范围中发射的发光材料设有Eu掺杂的锶铝酸盐Sr4Al14O25:Eu。
10.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，所述在蓝绿色波长范围中发射的发光材料在所述发光材料合成物中的重量比例为20％和26％之间。
11.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，作为掺杂有Tb的绿色发射的发光材料设有掺杂有Tb的铈镁铝酸盐CeMgAl11O19:Tb。
12.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，所述掺杂有Tb的绿色发射的发光材料在所述发光材料合成物中的重量比例为2％和8％之间。
13.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，作为铕掺杂的蓝色发射的发光材料设有Eu掺杂的钡镁铝酸盐BaMgAl10O17:Eu，和/或掺杂有Eu和Mn的钡镁铝酸盐BaMg2Al16O27：Eu，Mn，和/或Eu掺杂的锶氯磷酸盐Sr10(PO4)Cl2:Eu，和/或Eu掺杂的锶钙氯磷酸盐(Sr,Ca)10(PO4)Cl2:Eu。
14.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，所述Eu掺杂的蓝色发射的发光材料在所述发光材料合成物中的重量比例为0％和6％之间。
15.根据权利要求1所述的发光材料合成物，其特征在于，设有在深 红色波长范围中发射的发光材料。
16.根据权利要求15所述的发光材料合成物，其特征在于，在深红色波长范围中发射的所述发光材料是Mn掺杂的镁氟锗酸盐Mg4FGeO5.5:Mn。
17.根据权利要求15所述的发光材料合成物，其特征在于，所述深红色发射的发光材料在所述发光材料合成物中的重量比例为0％和5％之间。
18.具有放电容器和施加在所述放电容器的内侧上的发光材料涂层的低压放电灯，其特征在于，所述发光材料涂层包括根据权利要求1至17中的一项或多项所述的发光材料合成物。
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