DD219903A5 - Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe - Google Patents

Abstract

Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit sehr guter Farbwiedergabe (R(a,8) 85), mit der Farbtemperatur von zumindest 3 200 K und dem Farbpunkt auf oder nahe bei der Planck-Kurve. Die Lampe ist mit einer Leuchtstoffschicht versehen, die folgendes enthaelt:a) ein mit Sb3 oder mit Sb3 und Mn2 aktiviertes leuchtendes Erdalkalimetallhalophosphat,b) einen mit Eu2 aktivierten Leuchtstoff mit dem Emissionsmaximum von 470-500 nm und mit der Halbwertbreite von hoechstens 90 nm undc) ein mit Ce3 und Mn2 aktiviertes leuchtendes Seltenerdmetallmetaborat mit dem Grundgitter Ln(Mg,Zn,Cd)B5O10, worin Ln die Elemente Y, La und/oder Gd darstellt, welches Borat rote Mn2-Emission aufweist.Vorzugsweise enthaelt die Leuchtstoffschicht weiter:d) einen mit Tb3 aktivierten Leuchtstoff, der gruene Tb3 Emission aufweist.Mit diesen Lampen wird die Erscheinung des Durchbruchs der Metamerie voellig oder nahezu voellig vermieden. Weiter haben die Lampen einen hohen Lichtstrom und eine gute Aufrechterhaltung des Lichtstroms waehrend der Lebensdauer. Fig. 9

Description

Berlin, den 9. 5. 84

63 359 16 ^l

Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit sehr guter Farbwiedergabe, mit einer Farbtemperatur des ausgestrahlten weißen Lichts von zumindest 3200 K und mit dem Farbpunkt (x, , y.) puf oder nahe bei der Planck-Kurve, mit einem gasdichten, strahlungsdurchläSigen Außenkolben,, der Quecksilber und Edelgas enthält, und mit einer Leuchtstoffschicht, die ein leuchtendes Halophosphat und einen rait zweiwertigem Europium aktivierten Leuchtstoff enthält*

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Unter "einer sehr guten Farbwiedergabe'· sei in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen verstanden,, daß der mittlere Farbwiedergabeindex R(a,8) (Mittelwert der Wiedergaben Indizes von acht Prüffarben nach der Definition der Commision Internationale d*Eclairage: IEC-Veröffentlichung Nr. 13.2 (TC-3.2) ,_; 1974) einen Wert von zumindest 85 hat.

Die Farbe sichtbarer Strahlung wird durch die Farbkoordinaten (x_# y) gekennzeichnet, die den Farbpunkt im Farbdreieck bestimmen (siehe IEC-Veröffentlichung Nr. 15, (E-l.3.1),! 1971). Lampen für allgemeine Beleuchtungszwecke müssen Licht ausstrahlen, das rait "weiß* bezeichnet werden kann. Weiße Strahlung wird im Farbdreieck bei Farbpunkten auf der Planck-Kurve gefunden. Diese Kurve, auch mit· Schwarz-

Strahlerlinie bezeichnet und im weiteren mit der Kurve P bezeichnet, enthält die Farbpunkte der von einem völlig schwarzen Körper bei verschiedener Temperatur (der sog· Farbtemperatur) ausgesandten Strahlung, CJe nachdem die Farbtemperatur weißer Strahlung höher ist» haben die x-Koordinate und ab einer Farbtemperatur von etwa 2500 K auch die y-Koordinate des Farbpunktes einen kleineren Wert« Eine bestimmte Farbtemperatur wird außer an einem bestimmten Punkt auf der Kurve P auch Strahlung mit Farbkoordinaten auf einer Linie zugeordnet j die die Kurve P in diesem Punkt schneidet (siehe die erwähnte IEC-Veröffentlichung Nr· 15). Wenn diese Strahlung einen Farbpunkt nahe bei der Kurve P hat, wird diese Strahlung auch als weißes Licht mit dieser bestimmten Farbtemperatur betrachtet» In dieser Beschreibung und in den Ansprüchen wird mit "einem Farbpunkt nahe bei der Kurve P" gemeint, daß der Abstand des Farbpunktes aim Punkt auf der Kurve P mit gleicher Farbtemperatur höchstens 20 MPCD beträgt« MPCD (minimum perceptible colour difference a minimal wahrnehmbarer Farbunterschied) ist die Farbunterschiedeinheit, vgl« die Veröffentlichung von CJ, CJ. Rennilson in Optical Spectra, Oktober 1980, S. 63.

Eine Vielzahl von Ausführungsformen von Niederdruckquecksilberdampf entladungslampen, die bereits CJahrzehnte lang bekannt sind und noch häufig angewandt werden» enthalten einen Leuchtstoff aus der Gruppe der mit Sb und Mn aktivierten Erdalkaliaietallhalopho^phate» Diese Lampen bieten den Vorteil, daß sie preisgünstig sind und einen ausreichend hohen Lichtstrom ausstrahlen* Ein großer Nachteil dieser Lampen ist jedoch, daß ihre Farbwiedergäbe viel zu wünschen übrigläßt, Sie besitzen im allgemeinen R(a,8)-Werte der

Größenordnung von 50 bis 60 und nur bei Lampen mit hoher Farbtemperatur (beispielsweise 5000 K) wird ein R(a_#8)-Wert von etwa 75 erreicht,was noch nicht als gute Farbwiedergabe betrachtet wird·

Lampen, mit denen eine sehr gute Farbwiedergabe erreicht wird, sind bereits lange bekannt· Diese Lampen sind mit besonderen Leuchtstoffen versehen» insbesondere mit einem mit Zinn aktivierten, rot leuchtenden Stoff auf der Basis von Strontiumorthophosphat, häufig in der Kombination mit einem blau ausstrahlenden, mit Sb -aktivierten Halophosphat, insbesondere einem derartigen Strontiumorthophosphat, Das erwähnte Strontiumorthophosphat leuchtet in einem sehr breiten Sand« das sich bis ins tiefe Rot erstreckt· Diese bekannten Lampen haben den mit der Verwendung des genannten Strontiumorthophosphats verbundenen Nachteil eines ziemlich geringen Lichtstroms und einer mangelhaften Aufrechterhaltung des Lichtstroms for die Lebensdauer der Lampe« Es hat sich gezeigt,, daß der letztgenannte Nachteil die Verwendung dieses Stoffs in der Praxis bei höherer Belastung von der durch die Quecksilberentladung ausgesandten Strahlung schlecht ermöglicht» *

Eine Lampe eingangs erwähnter Art ist gemäß der DE-OS 2 848 726 bekannt. Diese Lampe mit einer sehr guten Farbwiedergabe enthält, wie der zuvor erwähnte Lampentyp, ein rot leuchtendes, mit Zinn aktiviertes Strontiumorthophosphat und weiter ein mit zweiwertigem Europium aktiviertes Boratphosphat, das ein Emissionsband mit dem Maximum bei etwa 480 mn und einer Halbwertbreite von etwa 85 nm besitzt. Vorzugsweise wird in der Leuchtstoffschicht dieser Lampe

weiter noch ein luraineszierendes Erdalkaliraetallphosphat verwendet» Durch die Verwendung des leuchtenden Strontiumorthophosphates hat diese bekannte Lampe wieder die Nachteile eiries verhältnismäßig geringen Lichtstroras und insbe-/ sondere einer mangelhaften Aufrechterhaltung des Lichtstromes während der Lebensdauer der Lampe.

Eine gute Farbwiedergabe (R(a,8)-V¥ertevon 80 ♦ ♦· 85), ein hoher Lichtstrom und eine gute Aufrechterhaltung des Lichtstroms auch bei hohen Belastungen werden mit Lampen erhalten, die drei Leuchtstoffe enthalten» die in drei ziemlich schmalen Bändern ausstrahlen (siehe die niederländische Patentschrift 164 697). Bei diesen Larapen besteht der Nachteil, obgleich selten auftretend dennoch störend, wenn sehr hohe Anforderungen an die Farbwiedergabe gestellt werden» daß die Metamerie bestimmter Farben durchbrochen wird« .Dabei ist der Farbeindruck eines (gegenstandes unter dem Licht der Lampe ein anderer als der unter dem Licht eines Referenzstrahlers mit gleicher Farbtemperatur· Die Farben zweier Gegenstände werden im allgemeinen metamer genannt, wenn diese Gegenstände ein verschiedenes Reflektionsspektrura haben, aber unter einer bestimmten Lichtart» beispielsweise Tageslicht,, dennoch den gleichen Farbeindruck geben, Wenn bei einer anderen Lichtart·, beispielsweise der einer Glühlampe* der Farbeindruck dieser Gegenstände verschieden ist, ist die Rede vom Durchbruch der Metamerie·

Ziel der Erfindung

. . · ι ' . . ' ' ' "

Das Ziel der Erfindung besteht darin _t den Gebrauchswert von Niederdruckquecksilberdampfentladungslaropen zu erhöhen und gleichzeitig eine gute Lebensdauer zu gewährleisten·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde* eine Niederdruckquecksilberdampf entladungslampe mit einer sehr guten Farbwiedergabe zu schaffen», und insbesondere mit einer guten Wiedergabe einer Vielzahl von'Farben» wodurch die Möglichkeit des Durchbruchs der Metemerie äußerst klein ist und wobei die erwähnten Nachteile der bekannten Lampen nicht oder nahezu nicht auftreten«

Diese Aufgabe wird mit einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslarape eingangs erwähnter Art erfindungsgemäS dadurch gelöst, daß die Leuchtstoffschicht folgendes .enthält?

a) zumindest ein mit dreiwertigem Antimon oder mit dreiwertigem Antimon und mit zweiwertigem Mangan .aktiviertes leuchtendes Erdalkalimetallhalophosphat»

b) zumindest einen mit zweiwertigem Europium aktivierten Leuchtstoff mit dem Emissionsmaximum im Bereich von 470

bis 500 nm und mit einer Hälbwertbreite des Emissionsbandes von höchstens 90 nm, und

c) ein mit dreiwertigem Cer und mit zweiwertigem Mangan aktiviertes leuchtendes Seltenerdmetallmetaborat mit monokliner Kristallstruktur, dessen Grundgitter der Formel Ln(Mg>Zn^Cd)B₅O₁₀, worin Ln zumindest eines der Elemente Yttrium» Lanthan und Gadolinium darstellt, und worin bis zu 20 Mol»% des B durch.Al und/oder Ga ersetzt sein kann, welches Metabo^at rote Mn -Emission aufweist.

Die Versuche, die zur Erfindung geführt haben, haben über-

' '. . ".. / ' ' " -6 ' . . · ' *" · : " '

raschenderweise gezeigt, daß ein sehr hoher Wert für R(a,8) auch mit einer Emission erhalten werden kann, die viel· schmalbändiger als die des bekannten leuchtenden Strontiomorthophosphats ist\ aber dessen Emissionsmaximura nahezu an der gleichen Stelle liegt. Es wurde gefunden,

' ' ' 3+ '2+ '" '.

daß die Emission des¹ mit Ce und Mn aktivierten Seltenerdmetallmetaborats sich für diesen Zweck sehr gut eignet. Dieses Metaborat ist an sich bekannt und in der niederländischen Patentanmeldung 7905680 (PHN 9544) und 8100346 (PHN 9942) näher beschrieben· Es hat ein Grundgitter mit monokliner Kristallstruktur nach der Formel Ln(Mg,Zn,Cd)-B-O₁₀, Hierin ist Ln zumindest eines der Elemente Ϋ, La und Gd. Im Borat kann biszu 20 Mol,% des B durch Al und/ oder Ga ersetzt werden, was wenig Einfluß auf die Lumineszenzeigenschaften, ebensowenig wie die Wahl der Elemente Mg-J₁ Zn und/Oder Cd hat« Der Ce-Aktivator ist an einer Ln-Stelle eingebaut (und kann sogar alle Ln-Stellen belegen) und absorbiert die exzitierende Strahlungsenergie (vorwiegend 254 nm in einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe) und überträgt diese auf den Mn-Akt'ivator, der an einer Mg- (und/oder Zn- und/oder Cd-) Stelle eingebaut ist,

' '"' 2+ ' ' ' · Das Borat zeigt eine sehr wirksame, von Mn herrührende Emission in einem Band mit dem Maximum bei etwa 630 nm und bei einer Halbwertbreite von etwa 80 nra.

Ein großer Vorteil der Verwendung des Metaborats in einer erfindungsgemäßen Lampe besteht darin, daß auch durch die verhältnismäßig geringe Strahlungsenergiemenge im tiefen roten Teil des Spektrums hohe Lichtstrpme erhalten werden können. Weiter hat es sich gezeigt,, daß die Metaborate ein sehr vorteilhaftes Lampenverhalten aufweisen. Das bedeutet,

daß sie beim Anbringen in einer Lampe ihre guten Leuchteigenschaften beibehalten und während der Lebensdauer der Lampe nur eine geringe Abnahme des Lichtstroms aufweisen. Dies ist auch der Fall bei verhältnismäßig noher Strahlungsbelastung» beispielsweise in Lampen mit einem kleinen Durchmesser, beispielsweise 24 rom. Es sei bemerkt, daß die Verwendung des bekannten leuchtenden Strontiumorthophosphats durch die starke Abnahme des LichtStroms, insbesondere bei hoher Belastung» in der Praxis häufig sich auf Lampen mit einem großen Durchmesser beschränkt hat (36 mm)·

Es wurde weiter gefunden»; daß bei der Verwendung des Metaborats in Lampen nicht nur hohe bis sehr hohe Werte für den allgemeinen Farbwiedergabeindex erhalten werden können (R(a,8) zumindest 85)y aber daß auch eine sehr große Anzahl einzelner Gegenstandsfarben sehr gut wiedergegeben werden kann· Dies kommt zum Ausdruck» wenn die mittlere Farbwiedergabe auf Basis einer Reihe von 94 Prüffarben bestimmt wird* wie beispielsweise von 0· 3* Opstelten in Lighting Research and Technology, Vol. 12, Nr# 4» 1980, S, 186 - 194» vorgeschlagen wurde* Diese Gruppe von 94 Prüffarben enthält sowohl ungesättigte als auch sehr gesättigte Farben und hat mehr oder weniger regelmäßig im Farbenraum verstreute Farbpunkte· Mit erfindungsgemäßen Lampen wird ein Wert dieses mittleren' Farbwiedergabeindexes R(a,94) von zumindest 85 erhalten. Ein großer Vorteil der Lampen nach der Erfindung im Zusammenhang mit dem hohen Wert für R( a,94) besteht darin;, daß Fehler in der Färbwiedergabe infolge des Durchbruchs der Metamerie vollständig oder nahezu vollständig vermieden werden* ' ' <

Zuo Erhalten derart hoher Werte von R(a,8) und R(a,94) muß in einer erfindungsgemäßen Lampe das Metaborat (der Stoff c) mit einem mit zweiwertigem Europium aktivierten Stoff mit dem Emissionsmaximum im Bereich von 470 bis 500 nra und mit einer Halbwertbreite des Emissionsbandes von höchstens 90 nm (der Stoff b) und mit zumindest einem leuchtenden HaIophosphat (der Stoff a) aus der Gruppe der mit Sb oder mit Sb und Mn aktivierten Erdalkalimetallhalophosphate kombiniert werden» Ein Vorteil der blau leuchtenden Stoffe b ist« daß sie besonders wirksam sein können und durch die ziemlich schmalbandige Emission nahezu keine Strahlung im Kurzwellenteil des Spektrums aussenden, in dem die Augenempfindlichkeit nahezu gleich Null ist. Weiter bieten die mit zweiwertigem Europium aktivierten Stoffe im allgemeinen den Vorteil» daß sie die von der Quecksilberentladung ausgestrahlte blaue Quecksilberlinie wenigstens teilweise absorbieren· Oie Halophosphate a bieten den Vorteil einer wirksamen,, breitbandigen Emission, die das Spektrum der von ,den Stoffen b und c ausgesändten Strahlung hervorragend ergänzt. , , ,

Oie Halophosphate« die als Stoff a verwendet werden^ sind bereits lange bekannte Leuchtstoffe« Sie besitzen die Kristallstruktur des Minerals Apatit und bekanntlich is't ihre Zusammensetzung im allgemeinen geringfügig abweichend von der stöchiometrischen Formel M_1n(PO-J₄-X₀ (M ist Erdalkali-

Iu* 4 6 2

metall, X ist Halogen)« Als Erdalkalimetall werden im wesentlichen Calcium und/oder Strontium verwendet« Wenn als Aktivator nur Sb verwendet wird, erfolgt eine breitbandige Emission im blauen Teil des Spektrums« Wenn als Aktivator auch Mn beigefügt wird, können weiß leuchtende Stoffe er-

halten werden, deren Farbtemperatur vorwiegend vom Sb:Mn-Verhältnis bestimmt wird. Als Halogen wird im Halophosphat im allgemeinen Fluor und/oder Chlor verwendet· Bei einem bestimmten F:Cl-Verhältnis liegt der Farbpunkt der vom Halophosphat ausgesandten Strahlung auf oder nahezu auf der Planck-Kurve· Wenn dieses Verhältnis niedrigere Werte annimmt, verschiebt sich der Farbpunkt nach Stellen unter der Planck-Kurve und bei höheren Werten von F-Cl verschiebt sich der Farbpunkt nach Stellen über dieser Kurve· So sind beispielsweise auch gelb leuchtende Halophosphate bekannt·

t

Bevorzugt werden erfindungsgemäße Lampen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß das leuchtende Halophosphat a ein mit Antimon und Mangan aktiviertes Calciumhalophosphat mit einer Farbtemperatur der ausgesandten Strahlung von mindestens 2900 K ist· Denn die Calciumhalophosphate haben im Vergleich zu den Strontiumhalophosphaten die geringste Abnahme des LichtStroms wahrend der Lebensdauer der Lampe, auch bei hoher Belastung, beispielsweise in Lampen mit einem kleinen Durchmesser· Ein weiterer Vorteil der Calciumhalophosphate besteht darin, daß sie gängige und sehr preisgünstige Stoffe sind, die mit jeder gewünschten Farbteraperatur ab etwa 2900 K erhalten werden können« Eine gewünschte Farbteraperatur kann, außer durch eine geeignete Wahl des Sb:Mn-Verhältnisses, auch durch die Verwendung von Mischungen zweier Halophosphate mit verschiedener Farbtemperatur erhalten werden. Ein Halophosphat mit sehr hoher Farbteraperatur kann auch durch die Mischung eines blau leuchtenden, mit Sb aktivierten Halophosphats mit einem weiß leuchtenden, rait Sb und Mn aktivierten Halophosphat erhalten werden· Diese nahe-

^: · ' · ' . . - ίο - - · ..; . ' . . ;

zu ununterbrochene Wahlmöglichkeit der Farbtemperatur ..des Halophosphats fördert stark die Optimierung der- erfindungsgemäßen Lampen, was im weiteren näher erläutert wird.

· . . ). .

Vorzugsweise ist eine erfindungsgemäße Lampe dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchstoffschicht weiter einen mit dreiwertigem Terbium aktivierten Stoff (der Stoff d) enthalt* der grüne Tb -Emission aufweist, Verwendung der rait Tb aktivierten Leuchtstoffe bietet den Vorteil, daß ein größerer Farbtemperat-urbereich für die erfindungsgemäßen Lampen ermöglicht wird·;Im allgemeinen ist ein derartiger Stoff notwendig, wenn Lampen mit verhältnismäßig niedriger Farbtemperatur (von 3200 K bis etwa 4200 K) mit den erwähnten hohen Werten vonR(a,8) und R(a,94) zu erhalten sind» Unabhängig davon zeigte es sich, daß auch für höhere Farbtemperatur im allgemeinen die besten Ergebnisse erhalten werden* wenn ein Stoff mit Tb-Emission zugesetzt wird* Die Tb-Emission liefert einen zusätzlichen Freiheitsgradvwodurch Optimierung besser möglich ist* Weiter bietet die Verwendung mit Tb aktivierter Leuchtstoffe den Vorteil, daß derartige grün leuchtende Stoffe im allgemeinen besonders wirksam sund und einen großen Beitrag zu dem von der Lampe ausgestrahlten Lichtstrom liefern. Als Stoff d können beispielsweise die an sich bekannten* rait Tb aktivierten Cermagnesiumaluminate (siehe die niederländische Patentschrift 160869 (PHN 6604) oder Ceraluminate (siehe die niederländische Patentanmeldung 7216765 (PHN 6654)) verwendet werden, welche Aluminate eine hexagonale, dem Magnetoplubit verwandte Kristallstruktur besitzen. Ebenfalls besonders geeignet ist ein mit Ce und Tb aktiviertes Metaborat, dessen Grundgitter gleich dem der Metaborate

2+ ^;

rait roter Mn -Emission; (der Stoff c) ist. In diesen ansich bekannten Boraten (siehe die bereits erwähnten niederländischen Patentanmeldungen 7905680 und 8100346) sind Ce und Tb an einer Ln-Stelle eingebaut und wird die exzitierende Strahlung vom Cer absorbiert und auf den Terbiumaktivator übertragen» Die erwähnten, mit Tb aktivierten Stoffe haben alle ein sehr gutes Lampenverhalten und insbesondere eine gute Aufrechterhaltung des hohen Lichtstromes beim Brennen der Lampen« >

Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampe, die bevorzugt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das leuchtende Metaborat c weiter mit dreiwertigem Terbium aktiviert ist, wobei das Metaborat c auch der Stoff d ist und folgender Formel entspricht

worin 0,01 έ χ £; l-y 0,01 t: Υ ^ o»75 0,01 ir p^ 0,30 und ^

worin bis zu 20 Mol,% des B durch Al und/oder Ga ersetzt sein kann. Diese Lampe bietet den großen Vorteil, daß sowohl die rote Mn -Emission, als auch die grüne Tb -Emission von nur einem Leuchtstoff geliefert werden. Dies vereinfacht selbstverständlich die Herstellung der Lampen, weil eine geringere Anzahl von Leuchtstoffen benötigt wird. In diesen Larapen kann der gewünschte relative rote Mn Beitrag und der grüne Tb -Beitrag durch Variation der Konzentrationen von Mn und Tb im Metaborat eingestellt werden,

Ira weiteren wird es sich noch zeigen, daß die Größe der erwähnten relativen Beiträge vom gewünschten Farbpunkt der Lampe und von den benutzten Leuchtstoffen a und b abhängig ist. Es ist möglich, ein einziges leuchtendes Metaborat anzufertigen und zu optimieren * dessen Verhältnis der Mn-Emission einen Wert nahe bei dem mittleren gewünschten Wert hat, und bei einer bestimmten Lampenanwendung eine Korrektür (abhängig vom gewünsdhten Farbpunkt) entweder mit einer geringeren Menge eines rot oder roter leuchtenden Metaborats, oder mit einer geringen Menge eines grün oder grüner leuchtenden mit Tb aktivierten Stoffs durchzuführen. Selbstverständlich ist es auch möglich* zwei leuchtende Metaborate zu optimieren* mit denen Lampen mit allen gewünschten Farbtemperaturen durch die Verwendung geeigneter Mischungen dieser beiden Stoffe verwirklichbar sind.

In einer erfindungsgemäßen Lampe, deren Leuchtstoffschicht als Komponenten die Stoffe a, b» c und'.ggf«. d enthält, wird die Wahl eines dieser Stoffe, außer durch den gewünschten Farbpunkt der Lampe, auch durch die Wahl der übrigen Leuchtstoffe bestimmt· So hat es sich gezeigt, daß die 'Wahl eines spezifischen, mit Eu aktivierten blau leuchtenden Stoffs (b) tür eine Lampe mit einer bestimmten Farbtemperatur zu einer bestimmten Gruppe möglicherweise zu verwendender HaIophosphate (a) führt, wobei ggf, andere Halophosphate auszuschließen sind, wenn sie zu Lampen mit zu niedrigen Werten (< 85) von R(a>8) und R(a,94) führen wurden* Wenn dabei aus der Gruppe möglicherweise zu verwendender Halophosphate eine spezifische Wahl getroffen ist, zeigt es sich, daß die Lampe mit der gewünschten Farbtemperatur, noch abgesehen von den gestellten Farbwiedergabebedingungen, nur mit einer

bestimmten Reihe von Mischungen der Leuchtstoffe c und d erhältlich ist« Die Reihe der möglicherweise zu verwendenden Mischungen der Stoffe c und d wird im allgemeinen weiter durch die Bedingung beschränkt, daß die Lampe R(a,8)- und R(a»94}- Werte von zumindest 85 haben muß.

Zur weiteren Erläuterung sei auf Fig. 1 der Zeichnung verwiesen» In dieser Figur ist ein Teil des Farbdreiecks in der (x„y)-Farbkoordinatenebene dargestellt. Auf der horizontalen Achse ist die X-Koordinate und auch die vertikalen Achse ist die y-Koordinate des Farbpunktes aufgetragen» Von den Seiten des Farbdreiecks selbst, auf denen die Farbpunkte monochromatischer Strahlung liegen» ist in Fig. 1 nur der mit M bezeichnete teil sichtbar· Die Fig. zeigt für Farbtemperatüren von etwa 2500 bis etwa 8000 K die mit P bezeichnete Planck-Kurve» Die mit +20 MPCD und -20 MPCD bezeichneten, punktierten Kurven enthalten die Farbpünkte von Strahlung, die in einem Abstand von 20 MPCD über bzw, unter der Kurve P liegen. Farbpunkte mit konstanter Farbteraperatur liegen auf Linien, die die Kurve P schneiden. Eine Anzahl dieser Linien ist dargestellt und angegeben mit der zugeordneten Farbtemperatur: 2500 K, 3000 K_# ... 8000 K. Mit Zahlen und Buchstaben ist in Fig· 1 weiter der Farbpunkt einer Anzahl von Lampen und Leuchtstoffen angegeben. In dieser Beschreibung und in den Ansprüchen sei unter dem Farbpunkt eines Leuchtstoffs der Farbpunkt einer Niederdruckquecksxlberdampfentladungslampe verstanden, die eine Länge von etwa 120 cm und einen Innendurchmesser von etwa 24 mm hat» und mit einer Leistungsaufnahme von 36 W betrieben wird, welche Lampe mit einer Leuchtstoffschicht Versehen ist, die nur den erwähnten Leuchtstoff enthält, wobei

. . " ... . 14 - ' . ; .

die Schichtdicke hinsichtlich des relativen Lichtstromes optimal gewählt ist« Daher wird bei den Farbpunkten von Leuchtstoffen immer der Einfluß der von einer Niederdruekquecksilberdampf entladung selbst ausgesandten sichtbaren Strahlung berücksichtigt. Es sei bemerkt, daS die Grö&e der Ausbeute des Leuchtstoffs noch geringen Einfluß auf die Lage des Farbpunktes hat* Die Verwendung der Leuchtstoffe in anderen Niederdruekquecksilberdampfentladungslampen als im erwähnten 36 W Typ ergibt im allgemeinen nur eine sehr geringe Verschiebung der Farbpunkte in bezug auf die hier dargestellten Farbpunkte, ;

In Fig* 1 ist mit c der Farbpunkt eines rot leuchtenden mit Ce und Mn aktivierten Metaborats angegeben, das die Farbkoordinaten (x;y) » (o>546; 0,301) hat. Mit d ist der Färbpunkt eines grün leuchtenden mit Tb aktivierten Stoffs angegeben» Die mit 17> Ϊ8 und 20 bezeichneten Punkte sind die Farbpunkte von drei mit zweiwertigem Europium aktivierten Leuchtstoffen mit dem Ejnissionsmaximura zwischen 470 und 500 ntn. In die graphische Darstellung nach Fig, 1 sind weiter die Farbpunkte einer Anzahl gängiger, weißes Licht emittierender Calciumhalophosphate mit verschiedener Farbteraperatur (die Punkte 7, 8, 9 und 15) des blau leuchtenden, mit Sb aktivierten Calciurahalophosphates (Punkt 19), und des gelb leuchtenden, mit Sb und Mn aktivierten Calciumfluorr Phosphats (Punkt 10) aufgenommen. Andere Farbtemperaturen sind durch die Variation im Sb:Mn-Verhältnis möglich, aber auch durch die Verwendung von Mischungen von Halophosphaten, So geben Oi, 02, 03 und 04 in Fig, 1 die Farbpunkte von Mischungen der Stoffe 15 und 9 und geben 05, 06, 07 und 08 die Farbpunkte von Mischungen der Stoffe 15 und 19 an, Nachstehend folgen in der Tabelle 1 die Farbkoordinaten und die Farbtemperatur der erwähnten Halophosphate,

Tabelle	1	y	T(K)
		0,397	2945
7	0,437	0,380	3565
8	0,399	0,373	4335 .
9	0,368	0,332	6505
15	0,312	0,273	20000
19	0,216	0,365	4640
Ol	0,357	0,357	5000
02	0,346	0,349	5420
03	0 »334	0,341	5900
04	0 ,323	0,321	7800
05	0 ,293	0,309	9650
06	0,274	0,297	12500
07	0,255	0 ,285	18200
08	0,236	0,434	3730
10	0,410

Sei der Verwendung von zwei Leuchtstoffen in einer Lampe können alle Farbpunkte erreicht werden, die auf der Verbindungslinie der Farbpunkte der gewählten zwei Stoffe liegen. In Fig* l ist beispielsweise die Verbindungslinie K der Farbpunkte des Halophosphats 9 und des blau leuchtenden Stoffs 18 dargestellt. Die Lage des auf der Linie K-liegenden Farbpunkts von Lampen nur mit den Stoffen 9 und 18 wird immer von den relativen Quantenbeiträgen der Stoffe 9 und 18 zu der von der Lampe ausgesandten Strahlung bestimmt. Der Abstand des- Farbpunktes der Lampe zum Punkt 9, geteilt durch den Abstand zwischen den Punkten 9 und 18, ist nämlieh proportional dem relativen Quantertbeitrag des Stoffs

und dem relativen Lichtstrom (Luraen/VV), den der Stoff 18 ergibt, wenn er als einziger Leuchtstoff, in der Lampe angebracht wird, und weiter umgekehrt proportional der y-Koordinaten des Farbpunktes des Stoffs 18. Für den Abstand des Farbpunktes vom Punkt 18 gilt ein analoges Verhältnis. Bei der Verwendung bestimmter Stoffe 9 und 18) für die also der relative Lichtstroni und die y-Koordinate festliegen) sind daher nur die relativen Quantenbeiträge für den Farbpunkt der Lampe bestimmend. Für diese Stoffe 9 und 18 sind dann die erforderlichen relativen Quantenbeiträge bekannt, wenn ein bestimmter Farbpunkt der Lampe gewünscht wird. Diese Quantenbeiträge sind zunächst ein Maß für die zu verwendende Menge der Stoffe 9 und 18. Beim Festlegen dieser Mengen sind die Quantenausbeute und die Absorption exziterender * Strahlung der Stoffe 9 und 18 und weiter Faktoren wie beispielsweise die Korngröße der benutzten Stoffe zu berücksichtigen· Wenn Leuchtstoffschichten verwendet werden, die keine homogene Mischung der Stoffe 9 und 18 bilden, insbe- , sondere wenn die Stoffe in getrennten, aufeinanderliegenden Schichten angebracht werden, können selbstverständlich große Unterschiede in der Absorption exzitierender Strahlung in den Stoffen 9 und 19 auftreten. Dadurch können bei den gleichen relativen Quantenbeiträgen die relativen Mengen der Stoffe 9 und 18 sich stark von denen bei der Verwendung homogener Mischungen unterscheiden. Im allgemeinen wird es erwünscht sein, anhand einiger Versuchslampen festzustellen, ob mit der Wahl der Mengen der Leuchtstoffe die gewünschten relativen Quantenbeiträge erreicht sind.

In Fig. 1 ist. zur Veranschaulichung der Farbpunkt u einer

. ; ' - 17 - .. . · .

Lampe mit aer Farbtemperatur von 6000 K und dem Farbpunkt auf der Kurve P angegeben. Diese Lampe ist beispielsweise \ mit einer Leuchtstoffschicht erhältlich, die den blau leuchtenden Stoff 18 und das Halophosphat 9 enthält. Wenn der Leuchtstoffschicht nur der Stoff c (mit Ce und Mn aktiviertes Seltenerdmetallmetaborat mit dem Farbpunkt χ » 0,540 und y a 0,301) zugesetzt wird» liegen die relativen Quantenbeiträge der Stoffe 18 und 9 fest. Sie sind nämlich derart zu wählen, daß mit diesen Stoffen der Färbpunkt u* erreicht

^Λ '' ' 7

wird, wobei u* auf der Verbindungslinie von c mit u liegt,: Durch eine geeignete Wahl der relativen Quantenbeiträge des Stoffs c und der Kombination u' wird der Farbpunkt u erreicht. Wenn der Leuchtstoffschicht als vierter Komponent ein grün leuchtender, mit Terbium aktivierter Stoff zugesetzt wird* beispielsweise das mit Ce und Tb aktivierte Metaborat d mit dem Farbpunkt χ - 0,324 und y = Q,535> zeigt es sich, daß das Verhältnis der relativen Quantenbeiträge der Stoffe d und c (d:c) vom gewählten Verhältnis der relativen Quantenbeiträge der Stoffe 18 und 9 (18j9) bestimmt wird, Oe nachdem das Verhältnis 18 : 9 größer ist, vergrößert sich auch das Verhältnis d : c, und zwar so, daß der mit d und c erhaltene Farbpunkt auf der Verbindungslinie des mit 18 und 19 erhaltenen d:c, mit dem es möglich ist, den Farbpunkt u zu erreichen, ist in Fig, 1 mit dem Punkt h angegeben. In diesem Fall enthält die Leuchtstoffschicht jedoch kein Halophosphat 9, Obgleich mit allen Verhältnissen d:c mit Farb-Punkten zwischen den Punkten c und h und auf der Verbindungslinie L von c und d der Farbpunkt u durch die Kombination der Stoffe 18 und 19 erhalten werden kann, führt im allgemeinen nicht jede Kombination zu einer Lampe mit R(a,8)- und R(a_#94)-Werten von zumindest 85, Insbesondere

in jenen Fällen, in denen der Beitrag des Halophosphats 9 gleich Null oder sehr klein ist, erfüllt die Lampe nicht die gestellten Bedingungen· Der Bereich der d:c-Verhältnisse, mit dem erf indungsgeroäße Larapen erhalten werden,; läßt sich an Hand einiger Versuchslampen feststellen, und es zeigt sich z«. B*> daß die zwischen den Punkten c und k liegenden Verhältnisse eingeschlossen werden. Das Existieren eines derartigen Bereichs zwischen c und k bietet den Vorteilt daß Optimierung der Lampe gut möglich ist_#

In Fig, 1 ist weiter beispielsweise der Farbpunkt ν einer Lampe mit der Farbtemperatur von 4G00 K und mit dem Farbpunkt auf der Kurve P angegeben« Diese Lampe kann mit dem blau leuchtenden Stoff 17 und dem Halophosphat 7 erhalten werden, welche beiden Stoffe zusammen Farbpunkte auf der Verbindungslinie N von 17 und 7 ergeben«. Wenn als weiterer Leuchtstoff nur der Stoff c verwendet wird, kann mit cfer Lampe der Farbpunkt ν erreicht Werden, wenn die verhältnismäßigen Quantenbeiträge von 7 und 17 derart gewählt werden, daß mit den Stoffen 7 und 17 der Punkt v¹ auf der Verbindungslinie von v.mit,c erhalten wird« Bei dieser verhältnismäßig niedrigen Farbtemperatur von 4000 K zeigt es sich jedoch» daß ein mit Tb aktivierter, grün leuchtender Stoff, wie di erforderlich .ist-,, um die gewünschten hohen R(a,8)- und R(a,94)-Werte zu erhalten« Der größte relative Quantenbeitrag des Stoffs d> mit dem es möglich ist, den Farbpunkt ν zu erreichen, ist jener Beitrag» der in der Kombination nur mit dem Stoff c zum Farbpunkt e auf der Linie L führt» In diesem'Fall enthält die Lampe jedoch kein Halophosphat 7 und auch dabei zeigt, es sich, daß die Farbwiedergabebedingungen nicht erfüllt sind», Der Bereich von d:c-

Verhältnissen, in denen dies tatsächlich der Fall ist, und ^; bei denen Optimierung der Lampe möglich ist, kann bestimmt werden, und es zeigt sich beispielsweise, daß di.e zwischen den Punkten f und g liegenden Verhältnisse umfaßt werden.

Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampe ist dadurch gekennzeichnet» daß der Stoff b ein ("'·'-. _t- mit zweiwertigem Europium aktiviertes leuchtendes Aluminat ist> das der Formel ^Sri_n^Eun^_a ^oiy2a+l ^entsP^ricnt> ^wo^ri" Strontium bis zu 25 Mol»| durch Calcium ersetzt sein kann, und worin o^ool ^ ρ ^ ο,10 und 2 S q '£ 5 ist, welches AIuminat sein Emissionsraaxiroum bei 485 - 495 nm und eine Halbwertbreite von 55 - 75 nm hat» Der Farbpunkt der von einem derartigen Aluminat ausgesandten Strahlung ist in Fig* 1 mit dem Punkt 17 angegeben und hat die Koordinaten x»0,152 und γ*0,360· Die erwähnten leuchtenden StrOntiumaluminate sind in der niederländischen Patentanmeldung 8201943(PHN 10347) weiter beschrieben· Sie erfüllen hervorragend die gestellte Bedingung einer ziemlich schmalbandigen Emission mit dem Maximum im Bereich von 470 - 500 nm« Weiter sind es sehr wirksam leuchtende Stoffe, die auch für lange Zeit hohen Belastungen in Lampen ausgesetzt werden können, wobei sie nur eine sehr geringe Abnahme des Lichtstroms aufwei- ·. . '. ·· '' sen,, '.. , . ' " \ .-.....

Insbesondere wird eine derartige, Strontiumaluminat enthaltende Lampe bevorzugt, die einen Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (x_L, y^) und eine Farbtemperatur T hat, wobei T im Bereich von 3200 K^- T ά- 7500 K gewählt ist_# und die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Halophosphat a ein mit Sb oder mit Sb und Mn aktiviertes Calciumhalophosphat mit

einem Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (x_H*y_H) ist^ wobei Xu im Bereich von o_#21O. £· x_H £ 0,440 liegt und wobei die Kombination (T,x_H) in dem rait ABCDEFG angegebenen Gebiet der graphischen Darstellung nach Fig. 2 liegt· In der graphischen Darstellung nach Fig. 2 ist auf der horizontalen Achse die x-Koordinate des zu verwendenden Calciumhalophosphats Xj, aufgetragen. Auf der vertikalen Achse ist an der rechten Seite die Farbteraperatur T (in K) der Lampe nach der Erfindung aufgetragen. Auf der linken Seite diese Achse ist die x-Koordinate der Lampe x^ angegeben, wobei bemerkt sei, daß die gegebenen x_L-Werte nur mit den daneben gegebenen T-Werten bei Farbpunkten (x_L,y_L) auf der Kurve P übereinstimmen. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, welche Halophosphate vorzugsweise erfindungsgeraiß verwendet werden, wenn eine Lampe ait dem erwähnten , blau leuchtenden Strontiumaluminat und mit einer gewünschten Farbtemperatur T gewünscht wird* Versuche haben ergeben, daß mit allen (T,x,,)~Kombinationen im von der Linie ABCQEFG und von der Xj,-Achse umschlossenen Gebiet Lampen mit R(a,8)- und R(a,94)-Werten von zumindest 85 erhalten werden können. Das Gebiet ABCDEFG enthält auch die möglichen Korabinationen (T,x„) für Lampen mit dem Farbpunkt nahe bei der Kurve P. Wenn man sich auf Farbpunkte (X|_,y_L) auf oder nahezu auf der Kurve P selbst beschränkt, gilt insbesondere das nicht grau schraffierte Gebiet zwischen den mit i und 2 angegebenen Linien. Das graue Gebiet zwischen den Linien 1 und KDE gilt auch insbesondere für Lampen nach der Erfindung, die einen Farbpunkt unter der Kurve P haben (bis zu -20 MPCD). Für Lampen mit einem Farbpunkt über der Kurve P (bis zu +20 MPCD) werden auch Mögliche Kombinationen (T,x_H) im grau schraffierten Gebiet zwischen den Linien ABH und 1 gefunden sowie im grauen Ge-

.'.-· ' " ²¹ - . . ' ' '

biet zwischen den Linien GF und 2.

Es wurde gefunden, daß die beiden Ergebnisse mit Lampen nach der Erfindung erhalten werden, die das beschriebene leuchtende Strontiuraaluminat enthalten und eine Farbtemperatur von zumindest 3700 K und einen Farbpunkt auf oder nahezu auf der Kurve P haben, Wenn die Kombination (T,x_H) im Gebiet zwischen den Linien 3 und 4 der graphischen Darstellung der Fig, 2 liegt. In diesem Gebiet (die Linie 4 fällt teilweise mit der Linie 2 zusammen) können im allgemeinen Lampen mit R(a,8)- und R(a,94)-VVerten von zumindest 90 erhalten werden.

Wenn an Hand der Fig, 2 eine erfindungsgemäße Lampe mit einer bestimmten Farbtemperatur T verlangt wird, kann aus dieser Figur abgelesen werden, welche Calciumhalophösphate in der Kombination mit dem blau leuchtenden Strontiumaluminat bevorzugt werden. Wie die Erläuterung zur Fig, 1 ergibt, ist bei der Verwendung eine^s bestimmten Halophosphats die Wahl der anzuwendenden Beiträge der Leuchtstoffe c und d nicht völlig frei* In Fig, 3 ist beispielsweise für eine Anzahl konkreter Calciumhalophösphate angegeben, welche relativen Beiträge der Stoffe c und d für strontiümalurainathaltige Lampen mit d_vem Farbpunkt auf der Kurve P möglich sind. In der graphischen Darstellung nach Fig, 3 ist auf der horizontalen Achse die x-Koordinate x(c,d) der mit nur den Stoffen c und d zu erreichenden Farbpunkte aufgetragen. Auf der vertikalen Achse ist, wie in Fig,' 2, an der rechten Seite die Farbtemperatur T (in K) und an der linken Seite die x-Koordinate x_L der erfindungsgemäßen Lampe erwähnt. Die mit den Zahlen 7, 9, 02, 04, 05, 06. und 08 bezeichneten

Schleifan begrenzen die Gebiete, in denen mit .den;Calciumhalophosphaten 7, 9, 02 . ,. bzw, 08 aus der Tabelle lerfindungsgeraäße Larapen mit R(a,8)- und R(a,94)-Werten von zumindest 85 erhalten werden. Die Halophosphate sind hier in der Reihenfolge abfallender x^-Werte angegeben. Die Schleifen überlappen sich teilweise, wobei die Schleife des Halophosphats mit höchstem x^-Wert an der linken Seite oben in der graphischen Darstellung gefunden wird· Oe nachdem

der Xu-Wert kleiner ist, wird die betreffende Schleife wei- . ' π . ..·... .·

ter nach rechts unten in der graphischen Darstellung verschoben» Für Halophosphate mit x_H-Werte'n zwischen denen der hier genannten Halophosphate werden zwischenliegende Schleifen gefunden.

Beispielsweise ist für die in Fig_# 1 mit ν angegebene Lampe, mit Ta 4000 K und mit dem Halophosphat 7 und einem blau, leuchtenden Strontiumalurainat versehen, der Bereich für χ (cvd), mittels der Punkte f und g dargestellt die f und g nach Fig·· l entsprechen. Auch aus Fig, 3 ist ersichtlich, daß für eine Lampe mit bestimmter Farbtemperatur T^!.im. all-¹ gemeinen die Wahl aus mehreren möglichen Calciumhalophosphaten möglich ist. Es ist dabei meist vorteilhaft, dasjenige Halophosphat zu wählen, dessen Schleife in Fig, 3 den größten Querschnitt¹ mit der Linie durch den gewählten Punkt T auf der vertikalen Achse und parallel zur x(c,d) Achse hat. Dabei ist nämlich die Herstellung der Lampe weniger kritisch» weil geringe Abweichungen in den bözweckten relativen Quantenbeiträgen der Leuchtstoffe nicht ernsthaft stören. So zeigt es sich aus Fig, 3 für die 4000-K-Lampe, daß das Halophosphat 7 eine gute Wahl ist. Dies ist weniger der Fall, wenn für diese Lampe das Halophosphat 9

:. . ' . - 23 - . ; .

verwendet wird (die Linie f-g hat nur einen geringen Querschnitt mit der Schleife 9). Die Halophosphate 02 und bestimmt 04 sind in dieser Hinsicht wieder vorteilhaft.

Eine folgende» sehr vorteilhafte Ausführungsforra einer erfindungsgemäßen Lampe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff b ein mit zweiwertigem Europium aktiviertes leuchtendes Aluminat ist» das der Formel ^B _a£_p^Eun^A^q⁰iV2+i ^ent" spricht, worin das Barium bis zu 25 Mol.% durch Strontium ersetzt sein kann und worin ο ,005 ^ ρ έ 0*25 und 5 ~ q -^- 10 ist, welches Aluminat sein Emissiönsmaximum bei 475 - 485 nm und eine Halbwertbreite von 70 - 90 nm hat. Oer Farbpunkt der von einem derartigen Bariumaluminat ausgesandten Strahlung ist in Fig. 1 mit dem Punkt 20 angegeben und besitzt die Koordinaten x=0»151 und y=0,242. Diese-leuchtenden Sariumaluminate sind in der niederländischen Patentanmeldung χ 8105739 (PHN 10220) näher beschrieben. Auch diese Aluminate entsprechen der Bedingung einer ziemlich schmalbandigen Emission mit dem Maximum im Bereich von 470 - 500 nm, Sie sind sehr wirksam leuchtende Stoffe, die eine gute Aufrechterhaltung des Lichtstroras in der Lebensdauer der Lampe aufweisen und die hohe Belastungen in Lampen aushalten können»

Insbesondere wird eine derartige* Bariumaluminat enthaltende Lampe bevorzugt» die einen Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (Xj__f y_L) und eine Farbtemperatur T hat» wobei T im Bereich 3200 K ^T ^ 7500 K gewählt ist, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Halophosphat a ein mit Sb oder mit Sb und Mn aktiviertes Calciumhalophosphat mit dem Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (x_H,y_H) ist, wobei ..x'im "

Bereich 0,210 έ· x_H £ 0,440 liegt und die Kombination (T,x_HJ in dem mit ABCDEF angegebenen Gebiet der graphischen Darstellung nach Fig· 4 liegt. Fig, 4 ist der Fig« 2 analog und gibt in einer graphischen Darstellung die x-Koordinaten der vorzugsweise zu verwendenden Calciumhalöphosphate, wenn Lampen mit dem erwähnten leuchtenden Bariumaluminat hergestellt werden. Wiederum wurde gefunden * daß mit allen (TfX_H)-Kombinationen im Gebiet» das von der Linie ABCDEF und aer x_H-Achse eingeschlossen wird* Lampen mit R(a,8)- und R(a,94>Werten von zumindest 85 erhalten werden können.. Wenn man sich auf Lampen mit dem Farbpunkt (χ,-ν^) auf oder nahezu auf der Kurve P richtet, gilt insbesondere der nicht grau schraffierte Bereich unter aer mit 1 bezeichneten Linie» Der graue Bereich zwischen den Linien 1 und ABC gilt auch für erfindungsgemäße Lampen mit dem Farbpunkt über der Kurve P (bis zu +20 MPCD) und der graue Bereich zwischen den Linien 1 und DE kommt auch für Lampen mit dem Farbpunkt unter der Kurve P (bis zu -20 MPCD) in Betracht.

Die besten Ergebnisse werden mit erfindungsgemäßen Lampen erhalten,'die das beschriebene leuchtende Bariumaluminat enthalten und eine Farbtemperatur von zumindest 4800 K und einen Farbpunkt auf oder nahezu auf der Kurve P haben, wenn ' die Kombination (T,x^) im Gebiet zwischen den Linien 2 und 3 der graphischen Darstellung nach Figy» 4 liegt. Denn in diesem Bereich sind Lampen mit R(a,8)- und R(a,94)-Werten von zumindest 90 möglich. In'Fig» 5 ist auf analoge Weise wie in Fig. 3 für einige konkrete Calciurahalophosphate angegeben, welche relativen Beiträge der Stoffe c und d für bariumaluminathaltige Lampen mit dem Farbpunkt auf der Kurve P möglich sind. Die mit 7, 9 und 03 bezeichneten Schleifen

. , : - 25 - ' . - \

gelten für die Halophosphate 7, 9 bzw· 03 aus der Tabelle 1« Die Schleife 7 (gestrichelte Linie) überlappt für einen großen Teil die Schleife 9 (ausgezogene Linie)· Für die Halophosphate mit x_H kleiner als etwa 0,370 (Halophosphat 9 hat'x_H β 0,368) zeigt es sich, daß die Schleifen nahezu zusammenfallen» abgesehen vom Bereich von Lampen mit sehr hoher T (T > 7000 K) * so daß die Wahl des zu verwendenden Halophosphats dabei wenig kritisch ist» Das für das Halophosphat 03 gültige Gebiet umfaßt außer dem mit der punktierten Linie 03 angegebenen Gebiet nahezu das ganze Gebiet gültig für Halophosphat 9*

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff b ein mit zweiwertigem Europium aktiviertes leuchtendes Boratphosphat ist» das der Formel , ^n>(^Srl-_x-y-p^Bax^Cay^Eup)⁰*(¹-ⁿ)^P2⁰5*^n(B2⁰3⁾ entspricht, worin O ·£ χ iz 0>5

0< y£ 0*2

0,001^ ρ £ 0,15

1_#75 i m £ S,30

0,05 ^ n^ 0_t23>

welches Böratphosphat sein Smissionsmaxifflum bei 470 - 485 nm 'und eine Halbwertbreite von 80 - 90 nm hat. Der Farbpunkt der von einem derartigen Boratphosphat ausgesandten Strahlung ist in Fig. 1 mit dem Punkt 19 angegeben und besitzt die Koordinaten χ = 0,191 und y = 0,308· Diese leuchtenden Boratphosphate sind aus der bereits erwähnten deutschen Patentanmeldung 2848726 bekannt» Sie besitzen eine tetragonale Kristallstruktur und zeigen sich wirksam leuchtende Stoffe mit sehr geeigneter Emission für erfindungsgemäße Larapen·

·/ . .;. . ' ' - 26- ' - '.' -

Insbesondere wird eine derartige boratphosphathaltige Lampe bevorzugt, die einen Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (x,y_L) und eine Farbtemperatur T hat, wobei T im Bereich von 3200 K ^ T^ 7500 K gewählt ist» und die dadurch gekennzeichnet ist> daß das Halophosphat a ein mit Sb oder mit Sb und Mn aktiviertes Calciumhalophosphat mit dem Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (χ«*γ·ΐ) ist» wobei x^ im Bereich von 0»210 ^ Xr, ^O»440 liegt und wobei die Korabination (TjXj.) in dem mit ABCDEF angegebenen Bereich der graphischen Darstellung nach Fig_# 5.liegt, Fig. δ ist wieder analog der Fig* 2 und gibt die x-koordinaten der vorzugsweise.zu verwendenden Calciumhalophosphate für Lampen mit dem erwähnten leuchtenden Boratphosphat* Mit (T,x_H)-Kombinationen in dem von der Linie ABCDEF und der x_u-Achse umschlossenen Gebiet können Lampen mit R(a#8)- und R(a,94)-Werten von zumindest 85 erhalten werden. Für Lampen mit dem Farbpunkt (x, »y, ) auf oder nahezu auf der Kurve P gilt insbesondere der nicht grau schraffierte Bereich zwischen den mit 1 und 2 bezeichneten Linien. Der graue Bereich zwischen den Linien l und BGH und auch der graue Bereich unter der Linie 2 gelten auch für erfindungsgemäße Lampen mit dem Farbpunkt über der Kurve P (bis zu +20 MPCD). Der graue Bereich zwischen den Linien 1 und KDE ist auch auf Lampen mit dem Farbpunkt unterhalb der Kurve P (bis zu -20 MPCD) anwendbar.

Die besten Ergebnisse werden mit erfindungsgemäßen Lampen erhalten» die das erwähnte leuchtende· Boratphosphat enthalten und die eine Farbtemperatur von zumindest 4300 K und einen Färbpunkt auf oder nahezu auf der Kurve P haben, wenn die Kombination',(T,x^.) im Gebiet zwischen den Linien 3 und 4 der graphischen Darstellung der Fig. 6 liegt. Dabei sind

Lampen mit R(a,8)- und R(a,94)-Werten von zumindest 90 möglich. In Fig» 7 ist analog der Fig. 3 für eine Anzahl konkreter Halophosphate, insbesondere die Stoffe 7, 02, 15, 06 und 08 aus der Tabelle 1,angegeben, welche relativen Beiträge der Stoffe β und d für boratphosphathaltige Larapen mit dem Farbpunkt auf der Kurve P möglich sind·

Ausführunqsbeispiel ,

Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Lampen werden nachstehend näher an Hand der Fig. 8, die schematisch und im Querschnitt eine Niederdruckquecksilberdampf entladungslampe darstellt, und an Hand konkreter Zusammensetzungen von Leuchtstoff schichten und von Messungen an Lampen mit diesen Leuchtstoffschichten, erläutert*

In Fig*, 8 bezeichnet 1 die Glaswand einer erfindungsgemäßen Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe* An den Enden der Lampe befinden sich die Elektroden 2 und 3, zwischen denen im Betrieb der Lampe die Entladung erfolgt. Die Lampe ist mit Edelgas* das als Zündgas dient und weiter mit einer geringen Quecksilbermenge 'gefüllt. Die Lampe hat eine Länge von 120 cm und einen Innendurchmesser von 24 mm und dient zum Au-fnehmen einer Leistung von 36 W im Betrieb. Die Glaswand 1 ist an der Innenseite mit einer Leuchtstoffschicht 4 bedeckt, die die Leuchtstoffe a» b, c und ggf* d enthält. Die Leuchtstoffschicht 4 kann auf übliche Weise auf der Glaswand 1 angebracht werden, beispielsweise mit Hilfe einer Suspension, die die Leuchtstoffe enthält·

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele beziehen sich auf

Lampen der an Hand der Fig» 8 beschriebenen Art (36 yV-Type). Diese Lampen wurden mit einer Leuchtstoffschicht 4 mit einer homogenen Mischung eines mit zweiwertigem Europium aktivierten blau leuchtenden Stoffs, eines leuchtenden Halo-Phosphats und eines leuchtenden Metaborats versehen. Alle diese Stoffe rührten von HersteHungspartien oder von größeren Versuchspartien her* Für den blau leuchtenden Stoff wurde aus einem Strontiumaluininat (SAE) der Art nach obiger Beschreibung und in Fig, 1 mit dem Farbpunkt 17 bezeichnet, einem Bariumaluminat (BAE) vom in Fig. 1 angegebenen Typ . mit dem Farbpunkt 20 und aus einem mit dem Stoff mit dem Farbpunkt 18 in Fig. 1 vergleichbaren Boratphosphat (SBP) gewählt» Als Halophosphate sind drei weiß leuchtende Stoffe (Halo 8, Halo 9 und Halo 15)»die den oben erwähnten Stoffen mit den Farbpunkten 8, 9, bzw. 15 in Fig* 1 analog sind« und ein gelb leuchtendes Halophosphat (Halo 10) verwendet. Die benutzten leuchtenden Metaborate,* (Borat 1 bis Borat 6) enthalten sowohl Mn als auch Tb» so daß sowohl die rote

Mn -Emission als auch die grüne Tb -Emission von einem

jeden dieser Stoffe geliefert werden kann. Die Formeln der benutzten Stoffe sind in der nachstehenden Tabelle 2 gegeben. · ' .- .'.

Tabelle 2

Stoff . Formel

^{SAE Sr}0,98^Eu0,02^Al3,5°6,25

SBP ²

Halo 8 Ca₉₄₅₄Cd₀₀₄(P0₄)₆F_l6gCl^

Halo 9

Halo 15 Ca_{9 (641}0^₀₂^( PO₄)₅F_lf584Cl_0#36 :Sb₀

Halo 10 Borat 1

Borat 2 ^c«0>,2^Gd0,6^Tb0.2^M%,9575^Mn0,0425^B5°10

Borat 3 Ce₀^Gd₀ v.₆Tb_q^Mg_0-95Mn₀

Borat 4 Ce_o#2Gd_0f6Tb_0:#2Mg_0#93Mn₀^

BoratS Ce_{0 f2}Gd₀ ^₇Tb_{0 #1}Mg₀.^₉₂Mn₀-^ Borate o

Zur Bestimmung der Eigenschaften dieser Stoffe wurden zunächst Larapen (36 W) angefertigt, die nur mit dem betreffenden Leuchtstoff versehen waren. Gemessen wurden der relative Lichtstrom ^ (ⁱⁿ Lumen/W) und der Farbpunkt(x,y). Die MeB-ergebnisse sind in der Tabelle 3 aufgenommen·

* 30 -

SS^!

Tabelle 3

Stoff	η	X ' .	y
SAE	82 >	0,151	0,364
BAE	66	O ,161,	0,238
SPB	77	0,191	0,309 :.
Halo 8	86	0,402	. 0,389
Halo 9	82	0,368	0,379
Halo 15	72	0,312	0,339
Halo 10	. 90	0,410	0,434
Borat 1	68	0,452	0,404
Borat 2	66	0,454	0,404
Borat 3	54	0,488	0,377
Borat 4	50	0,497	0,363
Borat 5	46	0,512	0,350
Borat 6	40	0,530	0,333
Beispiel 1

Eine Lampe wurde mit einer Leuchtstoffschicht versehen, die aus einer Mischung von

11 Gewu-% BAE

25 Gew,-% Halo 9

64 Gew.-% Borat 2 besteht.

Die Masse der Leuchtstoffschicht in der Lampe betrug 4,05 g< An der Lampe wurden die Farbtemperatur T (in K), der Farbpunkt (x>y), die Abweichung des Farbpunktes von der kurve P ( Δ P in MPCD), die Farbwiedergabe-Indizes R(a,8) und R(a,94) und der relative Lichtstrom {. V? in Lumen/W) ge-

messeni _;

T = 3790 K X= 0,386 y = "0,370 ΔΡ = -14 MPCD = 70 Lumen/W R(a,8) = 89 R(a,94) -

Seispiel 2

Eine Lampe wurde mit einer Leuchtstoffschicht (5,52 g) aus einer Mischung von TiI. Gew,^v-% S8P 28,6 GeiAu-% Halo 64,3 Gewu-SS Borat 1 versehen.

Gemessen wurden;

T =4170 K x= 0,373 y = 0,371 Δ Ρ =

r\ * 70 Lumen/W R(a,8) « 90 R(a,94) = 87,

Der relative Lichtstrora betrug nach 100, 1000 und2000 Brennstunden 70, 67, bzw. 65 Lumen/W» -

Beispiel 3 - '.. . . ' ·'. ' '·' . . " ,'

Eine Lampe wurde mit einer Leuchtstoffschicht (4,5 g) aus einer Mischung von 22,2 Gew*-^ SAE 35,8 Gew,-% Halo 8 42 Gew»-% Borat 5 versehen.

Gemessen wurden: ,

T = 3870 K x= 0,384 y = 0,372 Λ P = -9 MPCD 64 Lumen/W R(-a,8) = 93 R(a,94) = 90·

Beispiel 4

Eine Lampe wurde mit einer Leuchtstoffschicht (4,1 g) aus einer Mischung von

- 32 -

17 Ge\N,-% SAE , ^:

34 Gew,-S5 Halo 9

49 Gew.-% Borat 4 versehen, ·', Gemessen wurden: '

T =3640 K χ =0,392 y =0,370 &P = -18 MPCD - 63 Lumen/W R(a,8) = 93 R(a,94) = 90.

Beispiel 5 - . , ' . '. . ' ° , ' · ' ·

Eine Lampe wurde mit einer Leuchtstoffschicht (4,25 g) aus einer Mischung von

26,8 Qe.w*-9i SAE .. ,_ ··, ;-,. ' - . ' /. ^; '.·.

.40,3 Gew,-% Halo IO

42,8 Gew*-% Borat 6 versehen«

Gemessen wurdenV

T = 4100 K χ = 0,377 y =0,378 Δ P = +5 MPCD

\ = 63 Lujnen/W R(a,8) = 94 R(a,94) = 92 '

Beispiel 6 ' . .' ·.. .

Eine Lampe wurde mit einer Leuchtstoffschicht (4*25 g) aus einer Mischung von 17 <Gew*-% SAE

37 Gew,-% Halo 15 ,

46 Gew.-^ Borat 3¹ versehen, '

Gemessen wurden: .' '..'

T = 4560 K χ =0,359 y = 0,365 Δ P = +4 MPCO ή = 64 Lumen/W R(a*8) = 92 _:Tfa_t94) = 89.

Beispiel 7 ' _ . '' ; ' ' _ \

Eine Lampe wurde .mit einer Leuchtstoffschicht (4,75 g) aus einer Mischung von

17,1 Gew,-% SAE

42,7 Gew,-% Halo 15

40,3 Gewu-% Borat 3 versehen.

Gemessen wurden:

T = 4900 K χ * 0,349 y = 0,363 Δ P = +12 MPCD

= 66 Lumen/W R(a,8V =»95 R(a,94) « 94·

Die spektrale Energieverteilung der ausgesandten Strahlung dieser Lampe ist in F±g* 9 dargestellt* In dieser Figur ist auf der horizontalen Achse die Wellenlänge A in nm aufgetragen« Auf der vertikalen Achse ist die ausgesandte Strahlungsenergie E per Wellenlängenintervall von 5 nra aufgetragen··. ' . - -: · '.·, ^y ' \ ' ,- ·,.

Claims (13)

' · ,· ; . - V - 34 -·... ' / . ' ' · ' Erfindunqsanspruch

1, Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit sehr guter Farbwiedergabe, mit der Farbtemperatur des ausgestrahlten weißen Lichts von zumindest 3200 K und mit dem Farbpunkt (x, ,Yj_) auf oder nahe bei der Planck-?Kurve, mit einem gasdichten, für Strahlung durchlässigen Kolben, der Quecksilber und Edelgas enthält, und mit einer Leuchte Stoffschicht,, die ein leuchtendes Halophosphat und einen mit zweiwertigem Europium aktivierten^Leuchtstoff enthält* gekennzeichnet dadurch, daß die Leuchtstoff schicht folgendes enthält:

a_ zumindest ein mit dreiwertigem Antimon oder mit dreiwertigem Antimon und zweiwertigem Mangan aktiviertes leuchtendes Erdalkalimetallhalophosphat,

Jd zumindest einen mit zweiwertigem Europium aktivierten Leuchtstoff mit dem Emissionsmaximum im Bereich von 470 bis 500 nm und mit der Halbwertbreite des Emissionsbandes von höchstens 90 nm, und

£ ein mit dreiwertigem Cer und zweiwertigem Mangan aktiviertes leuchtendes Seltenerdmetallmetaborat mit monokliner Kristallstruktur, dessen Grundgitter der Formel Ln(Mg, Zn, Cd)B-O₁Q entspricht, worin Ln zumindest eines der Elemente Yttrium, Lanthan oder Gadolinium darstellt, und worin bis zu 20 Mol.-% des B durch Al und/oder Ga ersetzt sein kann, welches Metaborat rote Mn -Emission aufweist,

2· Lampe nach Punkt I₁ gekennzeichnet dadurch, daß das leuchtende Halophosphat a ein mit Antimon und Mangan ak-

- - ³⁵ -^v . . .·.' '^;. .

tiviertes Calcxumhalophosphat mit der Farbtemperatur der ausgesandten Strahlung von mindestens 2900 K ist,

3. Lampe nach Punkt 1 oder 2* gekennzeichnet dadurch, daß . die Leuchtstoffschicht weiter einen mit dreiwertigem Terbium "aktivierten Leuchtstoff (der Stoff d) enthält, der grüne Tb ⁺-Emissioo aufweist*,

4# Lampe nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß das leuchtende Metaborat c weiter mit dreiwertigem Terbium aktiviert ist, wobei das Metaborat c auch der Stoff d ist und folgender Formel entspricht:

(Y,La,Gd)_1-x-yCe_xTb_y(Mg,Zn ,CdJ^pMnpB^Q, worin 0,01 £ χ i 1-y

0,01 ^ y £ 0,75

0,01 ^ ρ £ 0,30 und '

worin bis zu 20 Mol*-% des b durch Al und/oder Ga ersetzt sein kann» ·

5* Lampe nach Punkt 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Stoff b ein mit zweiwertigem Europium aktiviertes leuchtendes Alutninat ist> das der ForraelSr, Eu Al 0,»« entspricht, worin das Strontium bis zu 25 Mol-*% durch Calcium ersetzt sein kann, und worin ο,οοΐ ^ ρ ^ ο,ΙΟ/und 2 ^- q ^ 5 ist, welches Aluminat sein Emissionsmaximum bei 485 - 495 nm und eine Halbwertbreite von 55 - 75 nm hat.

6*- Lampe nach Punkt 5 mit einem 'Farbpunkt der ausgesandten

.· , - 36 - - . :

Strahlung (Χ|_*Υι_) ^und einer Farbtemperatur T, wobei T im Bereich von, 3200 K - T ^ 7500 K gewählt ist* gekeinzeichnet dadurch»'daß das Halophosphat a ein mit Sb oder mit Sb und Mn aktiviertes Calciumhalophosphat mit einem Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (x_H*y_H) ist, wobei x_H im Bereich von 0,210 ^- x_H 6: 0,440 liegt und die Kombination (T,x_H) sich in dem mit ABCDEFG bezeichneten Gebiet der graphischen Darstellung nach Fig. 2 befindet.

7* Lampe nach Punkt 6 mit der Farbtemperatur von zumindest 3700 K und mit dem Farbpunkt auf oder nahezu auf der Planck-Kurve* gekennzeichnet dadurch, daß die Kombination (TjXj.) sich im Gebiet zwischen den Linien 3 und 4 der graphischen Darstellung nach Fxg_# 2 befindet*^

8. Lampe nach Punkt 1, 2_t 3 oder 4» gekennzeichnet dadurch^ daß der Stoff b ein mit zweiwertigem Europium aktiviertes leuchtendes Aluminat ist, das der Formel

Ba„ £u Al Q*i_/n ^_n entspricht, worin das Barium bis zu st— pp q X/ c. Cj+ χ '

25 Mol«,-% durch Strontium ersetzt sein kann, worin 0,005 ^p- 0,25 und 5,£ q ^ 10 ist, welches Aluminat sein Eraissionsraaxiraura bei 475 - 485 nm und eine HaIbwertbreite von 70- 90 nm hat»

9· Lampe nach Punkt 8, mit einem Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (Xj_,y_L) und mit einer Farbteraperatur T₁ wobei ' T im Bereich von 3200 K ^ T^ 7500 K gewählt ist, gekennzeichnet dadurch,, daß das Halophosphat a ein mit Sb oder mit Sb und Mn aktiviertes Calciumhalophosphat mit einem Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (χ,,,y,,)

ist, wobei x_H ira Bereich von 0*210 ^ ^xh ^ 0,440 und die Kombination (T,X^) in dem mit ABCDEF bezeichneten Gebiet der graphischen Darstellung nach Fig_# 4 liegt,

10* Lampe nach Punkt 9 mit der Färbtemperatür von zumindest 4800 K und mit dem Farbpunkt auf oder nahezu auf der Planck-Kurve* gekennzeichnet dadurch, daß die Kombina-

' tion (TfX^) sich im Gebiet zwischen den Linien 2 und der graphischen Darstellung nach Fig* 4 befindet,

11* Lampe nach Punkt 1» 2, 3 oder 4,. gekennzeichnet dadurch, daß der Stoff b ein mit zweiwertigem Europium [/ aktiviertes leuchtendes Boratphosphat ist,, das der Formel ra(Sr_1-xwy-pBa_xCa_yEu_p0).(l-n)P₂O₅^nB₂O₃ entspricht» worin

welches Boratphosphat sein Emissionsmaxiraum bei 470 485 nm und eine Halbwertbreite von 80 - 90 nm hat*

12* Lampe nach Punkt 11 mit einem Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (Xj_*y_L) ^und einer Farbtemperatur T, wobei T im Bereich von 3200 K ^ T^ 7500 K gewählt - ist, gekennzeichnet dadurch, daß das Halophosphat a ein mit Sb oder mit Sb und Mn aktiviertes Calciumhalophosphat mit einem Farbpunkt der ausgesandten Strahlung (Χη#Υη) ist* wobei x^ im Bereich von 0,210 - x_H ^ 0,440 und die Kombination (T,x_H) in dem mit ABCDEF be-

zeichneten Gebiet der graphischen Darstellung nach Fig» 6 , liegt. _ ' ' ι . "·', · .

13» Lampe nach Punkt 12, mit der Farbtemperatur von zumindest 4300 K'und"mit* dem Farbpunkt auf oder nahezu auf der Planck-Kurve» gekennzeichnet dadurch» daß die Kombination (T,Xjj) im .Gebiet zwischen den Linien 3 und 4 der graphischen Darstellung nach Fig* 6 liegt·,

-. Hierzu 8 Seiten Zeichnungen -