CN103779173A - 包括具有特定BAMn磷光体(Ba,Sr,Ca)(Mg1-x Mnx)Al10O17:Eu2+的磷光体组合物的荧光灯 - Google Patents

包括具有特定BAMn磷光体(Ba,Sr,Ca)(Mg1-x Mnx)Al10O17:Eu2+的磷光体组合物的荧光灯 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种包括磷光体组合物的荧光灯，所述磷光体组合物包含：Y2O3:Eu3+（YEO）；LaPO4:Ce3+,Tb3+（LAP）、MgAl11O19:Ce3+,Tb3+（CAT）或GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+（CBT）中的至少一者；具有本文公开的特定Mn量（x）的特定的BAMn磷光体(Ba,Sr,Ca)(Mg1-xMnx)Al10O17:Eu2+，和任选的卤代磷光体，前提是不存在BaMgAl10O17:Eu 2+（BAM）。

Description

包括具有特定BAMn磷光体(Ba,Sr,Ca)(Mg1-x Mnx)Al10O17:Eu2+的磷光体组合物的荧光灯
技术领域
本公开涉及磷光体组合物，特别是用于荧光灯中的磷光体。更特别地，本公开涉及磷光体组合物，所述磷光体组合物可产生白光，并包含特定的BAMn磷光体(Ba,Sr,Ca)(Mg1-xMnx)Al10O17:Eu2+而不使用BAM磷光体BaMgAl10O17:Eu2+，其中x在下文定义。
背景技术
荧光灯通常具有封装密封的放电空间的透明玻璃封套，所述密封的放电空间含有惰性气体和汞蒸气。当汞经受由电极提供的电流时，汞离子化而产生具有185nm和254nm的主要UV波长的辐射。该紫外辐射进而激发封套内表面上的磷光体，以产生射出通过玻璃的可见光。
通常，用于照明的荧光灯使用如下磷光体：所述磷光体吸收254nm Hg-共振发射波长，并被激活以将汞蒸气的紫外发光转化为可见光。为了改进荧光灯的显色性质和发射输出，使用红、绿和蓝色发光磷光体的混合物的三基色型荧光灯已用于提供白色照明。例如，磷光体可包括以适当比例混合的用于蓝色发光磷光体的铕激活的铝酸钡镁磷光体（BaMgAl10O17:Eu2+）、用于绿色发光磷光体的铈和铽共激活的磷酸镧磷光体（LaPO4:Ce3+,Tb3+）和用于红色发光磷光体的铕激活的氧化钇磷光体（Y2O3:Eu3+）的混合物。这种磷光体共混物的组合光谱输出产生白光。
光源的表观颜色以色温描述，色温为发射具有与所考虑的辐射大约相同的色度的辐射的黑体的温度。相比于具有4100开尔文的色温的光源，具有3000开尔文的色温的光源具有更多的红色组分。使用磷光体共混物的灯的色温可通过改变磷光体的比例和组成而变化。
光色品质进一步以显色性，更特别地以显色指数（CRI或Ra）描述，所述显色指数为由光源照明的物体的心理-感官颜色符合用于指定条件的参考照明体的那些心理-感官颜色的程度的量度。CRI实际上为光源的光谱分布与白炽（黑体）光源的光谱分布可相比的程度的量度，所述白炽（黑体）光源具有红外（超过700nm）至紫外（400nm以下）之间的普朗克分布。表征磷光体共混物的离散光谱将产生颜色匹配光谱峰的物体的良好显色，但不像颜色介于光谱峰之间的物体那样好。
彩色再现为相比于在标准光源下彩色样品所反射的光，在给定光源下同一样品所反射的光的量度。彩色再现如“Method of Measuringand Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources,2ndEdition”（“测量和指定光源的显色性质的方法，第2版”，InternationalCommission on Illumination（国际照明委员会），公开CIE No.13.2(TC-3.2)1974)中所公开进行计算，所述文献的内容以引用方式并入本文。测量并合计在两种光源下反射的光的值、色度和色调的差异，总和取平方根，乘以常数，并从100中减去。对14种不同的颜色标准进行该计算。这些标准中的每一个的显色指数指定为Ri。一般显色指数Ra定义为首先八个指数R1–R8的平均值。选择常数，使得标准暖白光荧光灯管的Ra为大约50。应注意，100的Ra对应于一种光源，在该光源下，彩色样品显示为正如它们在标准光源（如白炽（黑体）灯或自然日光）下那样。
灯的色貌通过其色度坐标进行描述，所述色度坐标可根据标准方法由光谱能量分布计算。参见CIE，Method of measuring and specifyingcolor rendering properties of light sources(2nd ed.)（测量和指定光源的显色性质的方法（第2版）），Publ.CIE No.13.2(TC-3,2)，BureauCentral de la CIE，Paris，1974。CIE标准色度图包括在各种温度下黑体辐射计的色点。在x,y-图上的黑体色度的轨迹已知为普朗克轨迹。在该轨迹上由点所表示的任何发射源可由色温指定。接近但不在普朗克轨迹上的点具有相关色温（CCT），因为可从这种点绘制直线以在该色温处与普朗克轨迹相交，使得所有的点对于普通人眼而言具有几乎相同的颜色。
关于发光的另一参数是光源的光效，其为发射的总光通量除以总灯功率输入的商，并以流明/瓦（LPW或lm/W）表示。
光谱混合研究已显示，白光源的LPW和CRI取决于单独的彩色磷光体的光谱分布。预期这种磷光体将在长期的灯操作过程中保持稳定，使得磷光体在一段时间内保持化学稳定，并同时保持灯的稳定CIE色度坐标。人眼不会对所有可见光波长具有相同的敏感度。相反，具有相同强度但不同波长的光将会被感觉为具有不同的光度。
发明内容
本公开的磷光体组合物包含如下，或者可基本上由如下组成：YEO；LAP、CAT和CBT中的至少一者；具有如下公开的Mn的特定范围的特定BAMn磷光体，和可选择的卤代磷光体（halophosphor）。所述磷光体组合物排除BaMgAl10O17:Eu2+（BAM）（发射具有450nm的峰值波长的蓝光）。Y2O3:Eu3+（YEO）发射具有611nm的峰值波长的红橙光。LaPO4:Ce3+,Tb3+（LAP）发射具有544nm的峰值波长的绿光。MgAl11O19:Ce3+,Tb3+（CAT）发射具有543nm的峰值波长的绿光。GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+（CBT）发射具有545nm的峰值波长的绿光。所述磷光体组合物的主要组分为特定的BAMn磷光体(Ba,Sr,Ca)(Mg1-x Mnx)Al10O17:Eu2+，如在以下本公开中描述的x（Mn的量）的特定范围取决于所述磷光体组合物的其他组分和所需的CIE色度坐标。典型的BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+（BAMn）发射具有450/515nm的峰值波长的蓝绿光。然而，用于本公开的特定BAMn中的Mn的量比用于典型的BAMn中的Mn的量（其中Mn的量可为例如0.35-0.40）小得多。本文所用的卤代磷光体具有通式(Ca,Ba,Sr)5(PO4)3(F,Cl):Sb3+,Mn2+；例如Ca5(PO4)3(F,Cl):Sb3+,Mn2+（卤代磷酸钙）可在所述磷光体组合物中使用。如本领域技术人员根据本公开所理解，可选择磷光体组合物中每个磷光体的量和类型，以产生灯的所需CCT（3000°K至6500°K）和特定的CIE色度坐标（ccx，ccy）。如本领域已知，荧光灯包括含有持续放电填充物（例如汞或汞替代品和惰性气体）的密封玻璃封套和用于产生设置于封套中的放电（例如电极）的装置。
本公开的一个方面在于包括磷光体组合物的荧光灯，所述磷光体组合物包含：
Y2O3:Eu3+（YEO）；
LaPO4:Ce3+,Tb3+（LAP）,MgAl11O19:Ce3+,Tb3+（CAT）或GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+（CBT）；和
(Ba,Sr,Ca)(Mg1-x Mnx)Al10O17:Eu2+（BAMn），其中x为0.026-0.049，
其中灯的CRI在全部色温下为至少87。
更具体地，x可为0.030-0.045。所述磷光体组合物排除BaMgAl10O17:Eu2+（BAM）。
本公开的第二方面在于包括磷光体组合物的荧光灯，所述磷光体组合物包含：
Y2O3:Eu3+（YEO）；
LaPO4:Ce3+,Tb3+（LAP）、MgAl11O19:Ce3+,Tb3+（CAT）或GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+（CBT）；
(Ca,Ba,Sr)5(PO4)3(F,Cl):Sb3+,Mn2+（卤代磷光体）；和
(Ba,Sr,Ca)(Mg1-x Mnx)Al10O17:Eu2+（BAMn），其中x选自如下范围：
当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.440，ccy=0.403的四阶椭圆（four step oval）内时，x为0.102-0.154；
当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.413，ccy=0.393的四阶椭圆内时，x为0.090-0.134；
当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.380，ccy=0.380的四阶椭圆内时，x为0.078-0.116；
当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.346，ccy=0.359的四阶椭圆内时，x为0.074-0.110；
当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.313，ccy=0.337的四阶椭圆内时，x为0.060-0.090；且
其中灯的CRI至少为87。所述磷光体组合物排除BaMgAl10O17:Eu2+（BAM）。
关于本公开的第二方面的更具体的特征，当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.440，ccy=0.403的四阶椭圆内时，x可为0.105-0.150。所述卤代磷光体可为暖白晕。另外，当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.413，ccy=0.393的四阶椭圆内时，x为0.095-0.130。在此情况中，卤代磷光体可为白晕。另外，当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.380，ccy=0.380的四阶椭圆内时，x为0.085-0.110。就此而言，卤代磷光体可为冷白晕。此外，当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.346，ccy=0.359的四阶椭圆内时，x为0.082-0.102。就此而言，卤代磷光体可为日光1晕（daylight1halo）。最后，当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.313，ccy=0.337的四阶椭圆内时，x为0.067-0.083。就此而言，卤代磷光体可为日光2晕（daylight2halo）。
根据如下附图和具体实施方式，可获得本发明的许多另外的特征，优点和更完全的理解。应了解，如上发明内容描述了大体上的本发明，而如下具体实施方式更仔细地描述了本发明并显示了实施例，所述实施例不应被解释为如权利要求书所限定的宽泛发明的必要限定。
附图说明
图1显示了由本公开的磷光体组合物涂布的荧光灯的部分横截面侧视图。
具体实施方式
荧光灯10具有透光玻璃管或封套12，所述透光玻璃管或封套12具有圆形横截面。玻璃封套的内表面14设置有含磷光体的层18。如本领域已知，阻挡层24可设置于内表面14与含磷光体的层18之间。所述阻挡层通常为铝，但可为反射UV并优选对汞惰性的其他材料，例如氧化钇。灯由在两端附接的基底20不透气密封，在灯的每一端的一对间隔电极结构件16（其为用于提供放电的装置）分别安装于基底20上。如本领域普通技术人员所熟知，电流通过插脚（pins）22传递至电极结构件，所述插脚22保持在连接至电路的灯插座或灯座（未显示）中，所述电路包括电源。汞或汞替代品和惰性气体的持续放电填充物密封于玻璃管内。惰性气体通常为低压下的氩气或氩气与其他稀有气体的混合物，所述低压下的氩气或氩气与其他稀有气体的混合物结合少量的汞提供了低蒸气压操作方式。
含磷光体的层18优选在低压汞蒸气放电灯中使用，但也可在高压汞蒸气放电灯中使用。如本文所用，“荧光灯”为如本领域已知的任何汞蒸气放电荧光灯，包括具有电极的荧光灯和无电极荧光灯（其中用于提供放电的装置包括适于经由发射电磁信号而激发汞蒸气原子的无线电发射器）。“T8灯”可在本公开中使用，并可为本领域已知的荧光灯，例如线性的标称长度为48英寸，并具有1英寸的标称外径（1/8英寸的八倍，“T8”中的“8”源于此）。T8荧光灯也可为标称2、3、6或8英尺长，或一些其他的长度。本领域已知的T5和T12荧光灯也可使用本公开的涂布磷光体。荧光灯可具有包括（但不限于）形状为L或U的玻璃封套或玻璃管的“非直线玻璃封套”（如弯折成U形的4英尺T8或T12灯）、本领域已知的圆形玻璃封套、紧凑型荧光灯（例如螺旋形紧凑型荧光灯）的玻璃封套，和并非直圆柱形玻璃封套的其他玻璃封套。紧凑型荧光灯是公知的并适用于本文；参见美国专利No.2,279,635、No.3,764,844、No.3,899,712、No.4,503,360、No.5,128,590、No.5,243,256、No.5,451,104，以及1991年10月2日在德国提交的德国专利申请No.DE4133077。
在涂布工序中，各种磷光体粉末通常以重量计共混。所得粉末随后分散于水基体系（其可含有本领域已知的其他添加剂，包括粘合促进剂，如氧化铝或焦磷酸钙的微细非发光粒子）中，所述水基体系任选地具有本领域已知的分散剂。可添加增稠剂，其通常为聚环氧乙烷。分散体随后通常用去离子水稀释，直至其适于产生具有所需厚度或涂层重量的涂层。随后将磷光体共混物涂料施用至玻璃管的内部，即优选通过将涂料向下倾注至竖直固定的管的内部或通过将涂料向上泵送至管的内部，并通过强迫通风加热直至干燥，如本领域已知。在施用第一薄涂层或薄层之后，可以以相同的方式施用另外所需的薄涂层或薄层，并在施用下一涂层之前小心干燥每个涂层。根据已知技术沉积的薄层积累，直至总涂层厚度或累积涂层厚度足以吸收基本上全部的由电弧产生的UV光。这通常为约3-7个粒子厚的磷光体层。尽管不旨在为限定的，但取决于磷光体共混物的精确组成和磷光体的粒子尺寸，这通常对应于约3至约50微米之间，优选10至30微米之间的厚度。
如下磷光体组合物（具有卤代磷光体（表1）和不具有卤代磷光体（表2））适合在所示色温下的使用如下重量分数（WF）的组分用于荧光灯中。在这些表中所述的卤代磷光体可使用表中的指定名称购得（例如“暖白晕”、“冷白晕”）。对于每个磷光体组合物，指定在本公开的特定BAMn（(Ba,Sr,Ca)(Mg1-x Mnx)Al10O17:Eu2+）中的锰（Mn）的特定量x以及合适的Mn范围。每个样品中的Eu和Ba的量分别为0.1和0.9。
表1
Figure BDA0000398117400000081
表2
Figure BDA0000398117400000082
Figure BDA0000398117400000091
如上表1和2中所指出的每个色温的CIE色度坐标在如下表3中给出。
表3
Figure BDA0000398117400000092
根据前述公开，本发明的许多修改和变化对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。因此，应了解，在所附权利要求书的范围内，可不同于具体显示和描述而实施本发明。

Claims (13)

1.一种包括磷光体组合物的荧光灯，所述磷光体组合物包含：
Y2O3:Eu3+（YEO）；
LaPO4:Ce3+,Tb3+（LAP）、MgAl11O19:Ce3+,Tb3+（CAT）或GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+（CBT）；和
(Ba,Sr,Ca)(Mg1-xMnx)Al10O17:Eu2+（BAMn），其中x为0.026-0.049，
前提是不存在BaMgAl10O17:Eu2+（BAM）；
其中所述荧光灯的CRI在全部色温下为至少87。
2.根据权利要求1所述的荧光灯，其特征在于，x为0.030-0.045。
3.一种包括磷光体组合物的荧光灯，所述磷光体组合物包含：
Y2O3:Eu3+（YEO）；
LaPO4:Ce3+,Tb3+（LAP）、MgAl11O19:Ce3+,Tb3+（CAT）或GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+（CBT）；
卤代磷光体；和
(Ba,Sr,Ca)(Mg1-xMnx)Al10O17:Eu2+（BAMn），其中x选自如下范围：
1）当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.440，ccy=0.403的四阶椭圆内时，x为0.102-0.154；
2）当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.413，ccy=0.393的四阶椭圆内时，x为0.090-0.134；
3）当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.380，ccy=0.380的四阶椭圆内时，x为0.078-0.116；
4）当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.346，ccy=0.359的四阶椭圆内时，x为0.074-0.110；和
5）当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.313，ccy=0.337的四阶椭圆内时，x为0.060-0.090；
前提是不存在BaMgAl10O17:Eu2+（BAM）；且
其中灯的CRI至少为87。
4.根据权利要求3所述的荧光灯，其特征在于，当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.440，ccy=0.403的四阶椭圆内时，x为0.105-0.150。
5.根据权利要求4所述的荧光灯，其特征在于，所述卤代磷光体为暖白晕。
6.根据权利要求3所述的荧光灯，其特征在于，当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.413，ccy=0.393的四阶椭圆内时，x为0.095-0.130。
7.根据权利要求6所述的荧光灯，其特征在于，所述卤代磷光体为白晕。
8.根据权利要求3所述的荧光灯，其特征在于，当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.380，ccy=0.380的四阶椭圆内时，x为0.085-0.110。
9.根据权利要求8所述的荧光灯，其特征在于，所述卤代磷光体为冷白晕。
10.根据权利要求3所述的荧光灯，其特征在于，当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.346，ccy=0.359的四阶椭圆内时，x为0.082-0.102。
11.根据权利要求10所述的荧光灯，其特征在于，所述卤代磷光体为日光1晕。
12.根据权利要求3所述的荧光灯，其特征在于，当色度坐标ccx、ccy在中心位于ccx=0.313，ccy=0.337的四阶椭圆内时，x为0.067-0.083。
13.根据权利要求10所述的荧光灯，其特征在于，所述卤代磷光体为日光2晕。
CN201310491912.9A 2012-10-19 2013-10-18 包括具有特定BAMn磷光体(Ba,Sr,Ca)(Mg1-x Mnx)Al10O17:Eu2+的磷光体组合物的荧光灯 Pending CN103779173A (zh)

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