CN1146012C - 含多种发光材料的低压放电灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种演色指数Ra，8为80～90，色点在Planckian曲线上或者靠近Planckian曲线，并且含有一个气密灯容器的低压汞放电灯，其中，气密灯容器能通过可见光，包含Hg和一种或多种惰性气体，装有一个包括发射主要位于520nm～565nm的第一种发光物和发射主要位于590nm～630nm的第二种发光物的发光屏。根据本发明，发光屏还装有发射主要范围为615nm～780nm的第三种发光物，并且该低压汞放电灯的演色指数R9大于20。按这种方式，可以得到一种演色性被用户评价为非常好，但发光效率仍相对较高的灯。

Description

含多种发光材料的低压放电灯
技术领域
本发明涉及一种低压汞放电灯，其演色指数(color rendering index)Ra，8为80～90，色点(color point)在普朗克(Planckian)曲线上或者靠近普朗克曲线，并且含有一个能通过可见光的气密灯容器，该容器包含Hg和一种或多种惰性气体，装有一个包括下列发光物的发光屏：
-发射主要位于520nm～565nm波长的第一种发光物，和
-发射主要位于590nm～630nm波长的第二种发光物。
背景技术
本描述中的演色指数Ra，8和以后将提到的演色指数R9被J.T.C.vanKemenade，CIE1995 Congres s定义为“以用户为导向的光源演色性描述”。在美国专利4,176,294和荷兰专利164,697的开头段落中公开描述了一种低压汞放电灯，此后也被称为灯。在该灯的操作过程中，第一种和第二种发光物分别发射绿光和红光，若放电时有Hg存在则能直接产生大量的兰光。绿、红和兰共同作用于灯的光流的结果是由灯所产生的光的颜色为白色。因为由Hg直接产生的兰光数量太少，不能产生高色温的白光，所以发光屏通常除了含有第一种和第二种发光物外，还含有另外一种在灯的操作过程中能发射兰光的发光物。
看得见的辐射的颜色由在色三角中决定色点的颜色坐标(x，y)来表征(见出版物CIE，No.15(E-1.3.1)，1971)。用于一般发光目的的低压汞放电灯应发射被认为是“白色”的光。在色三角中，已经发现了白色辐射位于普朗克曲线上的色点处。这种曲线(也被称为全部辐射体的曲线，此后称为P曲线)包括在不同温度(所谓的色温)下由完全黑色的物体所发射的辐射的色点。特殊色温不仅指的是P曲线上的一个特殊点，还指颜色坐标位于P曲线在所述点上相交的线上的辐射(见所述出版物CIE，No.15)。如果这种辐射有一个靠近P曲线的色点，这种辐射也被认为是具有上述特殊色温的白光。在本说明书和权利要求中，“一个靠近P曲线的色点”所指的是该色点与P曲线上色温相同的点之间的最大距离为20MPCD。MPCD(可察觉到的最小色差)是色度的单位，见J.J.Rennilson在光学光谱上的出版物，1980年10月，第63页。发光层除了需要满足与灯所发射的光的色温和演色性相关的性质外，还必须包含被低压汞放电所产生的紫外辐射激发后能产生一种强光流的物质，并且在灯的使用寿命期间该物质能保持这种强光流。
已知的灯有良好的演色性(Ra，8＞80)和相对较高的发光效率(高达90lm/W甚至更高)，因此非常适用于一般的发光目的。试验已经揭示了具有更好演色性(Ra，8＞90)的灯更容易被试验者接受，但是，这种演色性很好的灯的一个缺点是其发光效率相对较低。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种低压汞放电灯，该灯的演色性被用户评价为相对较好，并且发光效率相对较高。
为了达到这个目的，根据本发明，在开始的段落中所描述的一种低压汞放电灯的特征在于发光屏还装有第三种发射主要位于615nm～780nm波长的发光物，并且该低压汞放电灯的演色指数R9大于20。
令人惊异的是，我们已经发现，虽然本发明低压汞放电灯的演色指数Ra，8低于90，但是倘若演色指数R9大于20，该灯的大部分用户都评价其演色性至少与演色指数Ra，8为90或更大的灯的演色性相当。但是根据本发明，灯的发光效率相对较高。
虽然如上所述，在放电时由Hg直接产生少量的兰光辐射，但是取决于灯所产生的光的色温的需要，通常还必须给发光屏提供最大发射范围为430nm～490nm波长的第四种发光物。
也可能为了得到所需色点，必须滤掉一部分由Hg所产生的兰光，添加少量的黄光。这可以通过一种相对简单的途径来实现，即发光屏还包括用铈激活的石榴皮酸钇铝。
根据本发明，由于第三种发光物的发射主要范围为615nm～700nm波长，低压汞放电灯可得到好的结果。
如果第一种发光物包含Tb激活的铝酸铈镁(CAT)，Gd激活和Tb激活的戊硼酸铈镁(CBT)，以及Ce激活和Tb激活的磷酸镧(LAP)中的一种或多种材料，则可得到具有有利特性的低压汞放电灯。根据本发明，当第二种发光物包含Eu3+激活的氧化钇(YOX)，或第三种发光物包含Mn激活、Gd激活和Tb激活的戊硼酸铈镁(CBTM)或Mn激活的锗酸镁时，也发现了低压汞放电灯的有利特性。根据本发明，当第四种发光物包含Eu2+激活的铝酸钡镁(BAM)时，低压汞放电灯可得到好的结果。如果铝酸钡镁也被Mn激活，这些色温相对较高的灯则可达到相对较高的Ra，8值。
发光材料BAM，CAT，YOX，CBTM和YAG:Ce的使用使我们能够在由灯所产生的光的大范围色温条件下，制备本发明的低压汞放电灯。表1显示出取决于所需色温而在该灯的发光屏中使用的上述发光材料。在一个给定色温条件下，经证实通过增加与波长280nm～780nm范围内的发射强度相关的波长615nm～780nm范围内的发射强度，有可能增加R9值。表2至表6分别显示出在色温为2700K，3000K，4000K，5000K和6500K的条件下，演色指数R9和波长615nm～780nm范围内的发射与波长280nm～780nm波长范围内的发射之比(％)之间的关系。这些表显示出与灯所产生的光的色温无关，有可能选择演色指数R9大于20的一个值。表7列出了根据本发明，在色温为2700K的条件下，灯的发光屏的组成(用重量百分比表示)与演色指数值R9之间的关系。
附图说明
对于下述试验的L1、L2和L3中的每一种灯，图1列出了装有这种灯的陈列箱分别被选择为最好、次好和第三好的次数。
具体实施方式
在一个典型试验中，三个尺寸相同的陈列箱分别装有两批布，第一批布分别为一种颜色，第二批布分别被印上有多种颜色的图案。每一个陈列箱都装有一个从箱子外不能直接看见的灯，该灯通过许多光强为150lux的扩散器广泛而均一地照射上述布料。每个灯都是一种色温大约为2700K的低压汞放电灯。第一种灯L1为本发明的灯，其发光屏包括19.5％(重量)的CAT，37.2％(重量)的YOX和43.36％(重量)的CBTM。第二种灯L2具有良好的演色性(Ra，8＞90)，第三种灯L3是非本发明的标准低压汞放电灯，其演色指数Ra，8的范围为80～90。三种灯L1、L2和L3的色点、演色指数Ra，8和演色指数R9都列在表8中。大约40个试验者被询问更喜欢哪一个陈列箱，超过50％的人选择装有本发明的灯L1的陈列箱。其它试验显示出只有当装有第三种发光物的灯的演色指数R9大于20时，试验者才给出这种评价。另外还发现，当演色指数R9的值更大时，本发明的灯得到了平均稍微更高的评价。但是，在实践中，更高的演色指数值R9也意味着灯更低的发光效率。
表1：不同色温下所使用的磷光体
色温(K) BAM CAT YOX CBTM YAG:Ce
2700 否 是 是 是 是
3000 否 是 是 是 是
4000 是 是 是 是 否
5000 是 是 是 是 否
6500 是 是 是 是 否
表2：色温为2700K的条件下，大于615nm波长的辐射相对于全部光谱的辐射分数和R9之间的关系
 R9 分数(615～780)/(280～780
 19.7  29.8
 24.3  31.0
 31.3  32.9
 38.4  34.8
 45.7  36.6
 53.0  38.5
表3：色温为3000K的条件下，大于615nm波长的辐射相对于全部光谱的辐射分数和R9之间的关系
R9 分数(615～780)/(280～780
-1.0  18.3
11.2  22.6
26.5  26.8
43.8  31.4
63.9  36.5
表4：色温为4000K的条件下，大于615nm波长的辐射相对于全部光谱的辐射分数和R9之间的关系
 R9 分数(615～780)/(280～780
 16.6  15.0
 26.9  17.8
 38.7  20.8
 52.4  24.3
 68.4  28.0
表5：色温为5000K的条件下，大于615nm波长的辐射相对于全部光谱的辐射分数和R9之间的关系
 R9 分数(615～780)/(280～780
 24.5  13.0
 33.1  15.1
 43.0  17.5
 54.5  20.1
 68.0  23.2
表6：色温为6500K的条件下，大于615nm波长的辐射相对于全部光谱的辐射分数和R9之间的关系
 R9 分数(615～780)/(280～780)
 21.7  11.2
 28.0  12.7
 35.4  14.3
 43.9  16.2
 53.9  18.4
在色温为3000K～6500K的条件下，没有可采用的实施例。
表7：在色温为2700K的条件下，R9作为发光层组成(重量百分比)的一个函数
 R9  CAT  YOX  CBTM  YAG
 19.8  10.38  47.69  38.58  3.35
 24.4  9.75  42.33  44.20  3.72
 29.0  9.15  36.71  50.04  4.10
 36.1  8.19  28.07  59.03  4.70
 40.8  7.51  22.10  65.26  5.13
 45.7  6.86  15.99  71.59  5.56
 50.5  6.12  9.65  78.21  6.02
表8：
 灯 x y  Lm/W  Ra8  R9
 L1 .4729 .4209  80  85.0  40
 L2 .4764 .4240  70  92.8  63
 L3 .4766 .4257  100  83.1  -27
表8中第一栏数据为灯的色点的x-坐标，第二栏数据为灯的色点的y-坐标，第三栏数据为灯的发光效率。

Claims (9)

1.一种低压汞放电灯，其演色指数Ra，8为80～90，色点在普朗克曲线上或者靠近普朗克曲线，并且含有一个能通过可见光的气密灯容器，其中所述容器包含Hg和一种或多种惰性气体，装有一个包括下列发光物的发光屏：
-发射主要位于520nm～565nm波长的第一种发光物，和
-发射主要位于590nm～630nm波长的第二种发光物，该低压汞放电灯的特征在于发光屏还装有第三种发射主要位于615nm～780nm波长的发光物，并且该低压汞放电灯的演色指数R9大于20。
2.一种权利要求1所述的低压汞放电灯，其中发光屏还装有第四种最大发射范围为430nm～490nm波长的发光物。
3.一种权利要求1或2所述的低压汞放电灯，其中发光屏还包括被Ce激活的石榴皮酸钇铝。
4.权利要求1所述的低压汞放电灯，其中第三种发光物的发射主要范围为615nm～700nm波长。
5.权利要求1所述的低压汞放电灯，其中第一种发光物包含选自Tb激活的铝酸铈镁，Gd激活和Tb激活的戊硼酸铈镁，以及Ce激活和Tb激活的磷酸镧中的一种或多种材料。
6.权利要求1所述的低压汞放电灯，其中第二种发光物包含被Eu3+激活的氧化钇。
7.权利要求1所述的低压汞放电灯，其中第三种发光物包含选自Mn激活、Gd激活和Tb激活的戊硼酸铈镁与Mn激活的锗酸镁中的一种或多种材料。
8.权利要求2所述的低压汞放电灯，其中第四种发光物包含Eu2+激活的铝酸钡镁。
9.一种权利要求8所述的低压汞放电灯，其中铝酸钡镁也是被Mn激活的。
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