DE1905181A1 - Leuchtstofflampe mit verbesserter Farbwiedergabe - Google Patents

Description

DR. F. ZUMSTEIN - DR. E. ASSMANN DR. R. KOENIGSBERQER - DIPL.-PHYS. R. HOLZBAUER

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20ZY0 SHIBAURA ELECTRIC 00. ,Ltd. ,KawasaV.i-shi

Leuchtstofflampe mit verbesserter Iferbwiedergabe.

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Die Erfindung betrifft Leuchtstofflampen mit einer lichtdurchlässigen, abgedichteten Umhüllung, mit in Windungen gelegten Elektroden, die an beiden Enden der Umhüllung eingeschmolzen sind, mit in dieser Umhüllung eingeschlossenem Quecksilber und ionisierbarem Inertgas sowie einem Leuchtet of fbelag auf der Innenwandfläche dieser Umhüllung.

Bei den bekannten Leuchtstofflampen mit verbesserter uarbwiedergabe werden vier oder fünf Arten von Leuchtstoffen miteinander vermischt, worauf das Pulver, das men duxoh Pulverisieren dieser Mischung erhält, auf der Innenfläche von Glasröhren auf gebracht wird, damit man eine im wesentlichen gleiohmäsaige Spektralverteilung über den gesamten sichtbaren Bereich erhält. Jedoch konnte die Licht energieverteilung solcher bekannten Leuchstofflampen wenigst ans

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bezüglich der Queokeilber-Reeonanslinienspektren nicht verbessert warden· Insbesondere sind die Abgabel eis tutigen der Queeksilber^Reaonanelinienspektren mit Wellenlängen von 436 nm und 546 ma, die hohe Liohtenergiewerte angeben, nicht verschieden von der A^gabeleietung herkunriLieher Leuchtetofflampen für weίί3e: 2brbe oder Sageslichtfarbe. Demzufolge besteht, selbst bei Leuchtstofflampen alt einer Charakteristik, die nahe bei der einer idealen Lichtquelle im kontinuierlichen Spektralabshnitt liegt, ein Problem w bezüglich der Jferbwiedergabe dadurch, daß das von diesem abgestrahlte Gelb oder Gelblichrot sich auf die Seite von Gelblichgrün versohiebt. Demzufolge liegt eelbst bei den bekannten Leuchtstofflampen mit verbesserter Barbwiedergabe deren allgemeiner GIB-Earbwledergabaindex höchstens bei 93.

Die Erfindung besweokt Leuchtstofflampen zu schaffen» die eine wesentlich verbesserte Earbwiedergabe und eine hohe Iiichtleietung bsw. --auebeute haben.

Dies wird gemäß der Erfindung bei Leuchtstofflampen der ι eingangs genannten ixt im wesentlichen dadurch erreicht, daß dieser Leuohtstoffbelag eine erste lieuchtstoffsohicht mit wenigstens einem Leuchtstoff, wie mit Mangan aktiviertem H&gnesiumfluorgeraanat oder mit Mangan aktivierte» M%gnesiuearsenat aufweist, wobei diese erste Schicht auf der Ittnenwandfläohe dieser Umhüllung aufgebracht ist «ad eins Dicke von 21+5 Mikron hat_s sowie @ine m®lte Leuchtstoff» schicht mit einer Mischung aus wenigsten® @inem Leuchtstoff, der den Blau-Bereich der sichtbarem Mchtsiaahlimg und aus üagnesiuBwolframat, QaloiirmvQlfmtf.t oder Antimon aktivierten Caloiumhalogeiiphospktt "besteht „ wenigstens einem Leuchtstoff, der äen ®r&Ega-Ba2?ei@ls'

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sichtbaren Lichtstrahlung abetrahl und aus alt Zinn aktivierte« Strontiiiia-Itigne3laiD-"Barlui]i-arthophoepiiat· alt Zinn elctiricrtcra Calclim-StrantiliHa-tlrtliophoephat odar_ CalciumtaLceenpboopiiat, aktiviert alt Antimon and Mangan, Gesteht, nobel diese zweite Leuohtetoffschicht auf dieser ersten Leuchtstoffschicht aufgebracht 1st and eine Dioke von 9 + 5 Mikron hat·

Gemäß der Erfindung wird durch Aufbringen auf der Innenwandfläche eine;« lichtdurohläSDigen Glasröhre eine erste Leuchtet offachicbt ausgebildet» die eine Dicke von 21+5 Mikron hat und wenigstens einen Leuchtstoff enthält, der aus einer Gruppe vci mit Mangan aktivierten Hagnesiumfluorgernanat und mit Mangan aktiviertem Magneslumarsenat auegevählt 1st« Auf diese erste Schicht wird eine zweite Leuchetoffsohlcht aufgebracht, dio eine Sicke you 9 + 5 Mikron hat and aus einer H/schung besteht, die wenigstens einen Leuchtstoff, der alo Blau-Zusammensetzung wirkt und aus einer Gruppe ausget/ihlt ist, die aus Caloitrawolframat, mit Antimon aktiviert jm Calciusahalogenphosphat und HagneBiunofolframat be-8teh^J;, sowie einen Leuchtstoff enthält, der als OGcange-Zus/jBoensetsung wirkt und aus einer Gruppe ausgewählt 1st, dl'; besteht aus mit Zinn aktiviertem Calciuat-ätrontiu»- O.'.thophosphat, mit Zinn aktiviertem Stront.iun-Mftgneeiue- ?arium<~0rthopho8phat und Oaloiumhalogenphospbat, aktiviert :alt Antimon und Mangan,

BIe erste Leuchtstoff schicht absorbiert HUu und emittiert Tief rot. Biese Umwandlung von Blau zu Tief rot erfolgt ohne merklichen Energieverlust, eo daß sich eine hohe Llchtaosbeute bzw, ein hoher Wirkungegrad ergibt. Die zweite Leuohtstoffschicht ergibt im wesentlichen eine gleiohaäeeige

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Luaineeeens von Blau bis Bot·

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung vird anband der Zeichnung näher erlfiutert, in der

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer Leuchtstofflampe mit verbesserter zeigt.

Fig, 2 let eine graphische Darstellung der

des Liohtspektrumo der in Pig* 1 dargestellten Leuchtstofflampe,

Gemäß einer Ausführungsform wird eine CFlaeaahÜ!lu3£ bsw· -rShre 1 mit einem Außendurchaesser von 32 mm und einer Länge von annähernd 1200 mm hergestellt, auf deren Innenwand eine erste Leuchtstoff schicht 2 mit einer Dicke von 21 Mikron in der Welse ausgebildet wird» daß aas auf bekannte Art und Weise eine ZusammensetBung aufbringt» die aus einer Mischung aus 50 Gew.-# Hagnesiuafluorgeraanat» aktiviert mit Mangan, und 50 Gow.-jS Kagnesiuoarsen&t, aktiviert alt Mangan, besteht. Auf dieser ersten Leuohtstoffsohioht wird eine zweite Leuohtstoffschlcht 3 mit einer Dicke von 9 Mikron durch Aufbringen einer Zusaiimeneetaung ausgebildet, die aus einer Mischung aus 44 Clew.-^ IfegnesiuoMOlfraffiat und 56 Cew von mit Zinn aktiviertem Stroatium-iiagndSium-'Bariua-Ortho* phosphat besteht. An jede« Sode der COasröhre I₉ die alt diesen Leuchtstoff schichten versehen 1st» wird eine in Windungen gelegte Elektrode 4 eingeschmolzen. An beiden Enden dieser Glasröhre 1 sind Absohlußkappen 5 mit jeweils arei Stiften 6 befestigt, die jeweils an die beiden Enden dieser in Windungen gelegten Elektrode angeschlossen sind. Bach dem Evakuieren dieser Glasröhre wird eine bestimmte Menge an Quecksilber und ionisierbares Inertgas in diese eingebracht, worauf die Glasröhre dicht verschlossen wird· Auf diese Weise erhält man eine Leuchtstofflampe mit einer Hean-

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leistung von 40 If und verbesserter Jiarbwiedergabe.

Sie Leuchtstofflampe bat «ine Iferbtaqperatu? von 5000* K₉ einen allgemeinen CIB~Sarbwieäergab©ittdeac Ba * 98 aod »Inen uesaratllohtstron vcn 2500 Lasen.

Sine herkömmliche Leuchtstofflampe mit verbesserter Iferbwiedergabe mit nur einer Leuchtstoffschicht bat dagegen einen allgemeinen S&rbwiadergabeindex von Ha « 93 cmd einen Gesamtliehtstroffl von 2100 Lumen bei in wesentlichen der gleichen Farbteaperatur* Das bedeutet» daß die oben beschriebene Ausführongsfon· eine wesentlich verbesserte farbwiedergabe ebenso wie eine höhere Liohtauebeato bs«· einen höheren Wirkungsgrad gegenüber diesen b©kannten leuohtatofflaÄ-pen ergibt.

Sie LGUchtcharatterietik der Leuchtatofflampe nit verbeeecrter Sarbwiedergabe wird nachfolgend onter BesugnabaM auf 71g* erläutert, in dar auf der Abssioeo die Wellenlänge in.. nm und auf der Ordinate die relative Energie Sm iBcosent sowie der Pxozontnats der Liohtenergieabaoprtion der ersten Leuchtstoffschiebt 2 aufgetragen sind.

Sie Kurve a stellt die Liohtenergieabsorptione-Obax&kterietlk der ersten Leochtstoffsobloht 2 and die Kurve b deren Lettefefcohar&kterietlk dar. Wie aus diesen Kurven a und b tLar erslobtlioh ist, absorbiert die erste Leuohtstoffeehiobt 2 gut die; Lichtenergien der Quacksilber-ReacraanBllnienopelrtren der Vellenlfingen 406 ma mad 436 η« des kontinuierlichen SpektruBiabschnitts des Siefblau-Bereichs der Wellenlänge von weniger als 450 ns und dee Ultraviolett-Bereiohe, und sie wandelt diese Energien, üb in Tiefrot, das 1» wesentlichen eine Wellenlänge von 655 nm hat, die das obarakterietlsohe Liohtspektrua dieser ersten Leuchtstoffeohloht 2 stellt.

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Di® Karre ο gibt die

mit ainer olaslgoa H^aohtEtc-ifEciExL^M iiu₉ aus dea Irtuolifcet offen dieser stoff schlafet 5 !»«steht« Bieee await© 3 absorbiert ülferaviolsttsteaklimg ä©r VelleiASoes ^54 die durch, eine Qoeokeilbexdaarpfentl&diiag 3i?s@i2St w£s?d_t aie mnd©lt den größtes Seil ä®r alsopbäerteil Söt^gie eiobfbar© 7j£cb.tatralil,msg uis» ©© claß asif Iis®@ ¥©ls® ©la® Strahlung isaoii Kurve ο gs&ttiort wS£a$ äi® iaogecsM^ aiM-» liofrweiß ergibt, Buröh dl© K€»ai>i3Sätloa d@s-^2est©a naä ss»ei tea XieußhtatoffSQhic&t %?;ix^ad i®^ Siis^bXass»B@s-3l@k alt Wellenlänge von uenlgor als 459 ws. &&% Is%MM$®mmgl® dieser sweites ieuehtst^ffgsMaht 5 disrok die exote stoffBohiofet 2 ateerbiostg imä die ¥ird duaroh. dl© y/I?/k;isig dieser ess tea. LeoatefcaibeffeofeiotLt im Xiefrot mit Im «eeositlic&j^ @isfi?3? W3ll©2s3Lä2.ige vom

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Wirkungsgrad der Leuchtstoff- few, fluoreesenulaape verbea-Bort wird.

Die Kurve d rait den den Besonanzspektrallinien iron Quecksilber entsprechenden Abgabole Iß tunken stellt die LeuehtcharakterißtiJc der erfindungsgemäfien äeuchtetofflaope dar· Dlose Kurve d zeigt deutlich, daß die Spektralenergieverteilung der Leuchtstofflampe Über den gesamtes sichtbaren Beroiob. id wesentlichen gleiehmäesig lot. £0 let au beoerk©&_f daß die Energie des Queoksilbe^ReaonanEllnlenspeictruae der Wellenlänge 436 nn_t von dem man die Auffassung vertrat, dp,ti en usaöglich ist, eie su untcrdrtioken, auf «reniger als 2/? des VJertee berkumlioher Leuoatstofflampen lierabgeeetBt wird.

OtsieJoh bei diesem Auefübrangaform die erete Leuoatetoff-Gobiobt Z aus einer Hisobusg ▼on Leuchtstoffen gebildet 1st« dip Kit I>l&ngan aktiviertes MaguesiamfluorgtrEiiiiAt and alt Mangan aktiviertoa ISagnesiunareeBat enthält» ist au beaerlckmi, daß die «Dou.Ghtßto£fBchicht 2 auch aus nur einem dieser Stoffe ausgebildet werden kann« Wem eine Mischung der Stoffe verwendet wird, eo Ist deren Verhältnis nicht wesentlich für dae erwünschte Ergebnis, das mit der Erfindung beeweolct wird. Die Dicke de? ersten Iceaehtetoffschicht 2 kann im Bereich von 21 + 5 llikron liegen« Venn diese Schicht weniger als 16 Mikron dick ist, würde das Quecketlber-Resonanßlinienspektrum der Wellenlänge 436 na übertragen werden, so dad man die erwünschte S¹STbWi. ed ergab a nicht erreichen konnte« Venn andererseits die Sicke der Leuchtstoffeohlcht 2 größer als 26 Mikron ist, wird der Prozentsatz der übertragung des emittierten Fa:?bliclrfcs reduzierfc« so daß damit der ßesamtllohtstrom der Lampo herabgesetat

Bei der beschriebenen Aueftthrungsform ist die «weite tauchtetoffsohloht 5 aus einer Mischung aus touohtstoffen gebil-

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det, die Ikignefliurawolfrajaat aod ait Zinn aktivier toe Strontium-MagneaiiHi-Bariun-Orthophosphat enthält_t wobai das eretere als Biau-ZosasBaensetiJttag and dae letatere als Orange-ZueasaiensetBung wirkt· Bs ist Jedoch, darauf hinzuweisen, daß diese eweiteleuchtstoff- bzw. Fittoreezeneschicht 3 nicht auf diese angegebene Zusammensetzung begrenzt ist· So können beispielsweise als Blau-Zueaiamecsetzung Oaiciumwolframat oder mit Antimon aktiviertes CalclumhalogenphoBphat verwendet herden« Andererseits kann eine Mischung aus awei oder drei der angegebenen Fluoreczensstoffe (Magnesiumwolframat, Calclumwolframat und mit Antimon aktiviertes llalogenphospbat) in jedem erwünschten Verhältnis verwendet werden· Als Orange-Zusammensetzung kann entweder mit Zinn aktiviertes Calcium-Strontium-Qrthophospbat oder mit Antimon und Mangan aktiviertes CaIciuMhalogenphoff?bat Verwendung finden« Auch können Mischungen von beliebigen zwei oder drei dieser angegebenen Leuchtstoffe (mit Zinn aktiviertes Stroatiöa-Magnesium-Barftim-Orthophoöphatj mit Zinn aktiviertes öaloium-Stront ium-OrthophoEphat und mit Antimon und Mangan aktiviertes Caloiamhalogenphosphat) bei jedem beliebigen 7er-hältnls verwendet werden.

Im allgemeinen gelten die folgenden Gleichungen zwischen de7i Ilischungsverhaltnis der Bläu- und Orange-ZusamBiensetzungea der zweiten Leuchtstoff schicht 3 und der Parbteaperatur dar diese verwendenden 7<euchtstofflaopen»

- 31 > χ + y ■ 100 Y'\

wobei χ den Gewichtsprozentsata der Blau-ZusammeneetBung, 7 den Gewichtsprozentsatz der Orange-Zusammensetzung und

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T die Earhtonperatur in *K angibt. Im allgemeinen let 3000 *tm 7°°°* *e* der obigen AoefOhrungefore 1st x m 44, y * 56 und φ « 5000. Se let oftmals erforderlioh, das !{iechungsverhältnls dieser Blau- und Orange-gufwmen-Setzungen innerhalb eines Bereiches Von + 10ji um diese Werte von ζ und y eu kompensieren, damit man dl« erwünschte Farbtemperatur erhält. Ia allgemeinen erstreolct eioh dieser Bereich, von + 5 6ew·-^ bis + 7 Gew.-Jt. Weiterhin wurde festgestellt, daß innerhalb eines Bereiches von + 10 Qew.-?6 die Farbwiedergabe der Fluoreesenz» bzw· LeuchtetoiJtlaape nicht wesentlich herabgesetzt wird.

Bei der beschriebenen Aueführungsfcam beträgt die Dicke der zweiten Leuchtstoff schicht 3 9 Mikron, jedooh kann diese Dicke innerhalb eines Bereiches von 9 + 5 Mikron variiert werden» Liegt die Dicke der Schicht unter 4 Mikron, so erhält man keine ausreichende Strahlung von der swelten Schicht» eo daß die Farbwiedergabe verschlechtert wird. Wenn andererseits die Dicke Ober 14 Mikron liegt, wird die Erregungeenergie für die erste leuchtetoffschioht durch die Absorption der 254 nm-Wellenlange durch die aweite Schicht 3 verringert, so daß die Sarbwiedergabe verschlechtert wird·

Bezüglich der Dicke der ersten und swelten fluoreseena- bsw. leuohtetoffsohiohten 2 und 3 ist es von Bedeutung, daß die Dicke der ersten Leuohtstoffschlcht 2 21+5 Hikron und die der zweiten Sohloht 3 9+5 Hikron beträgt, liegt die Dicke außerhalb der angegebenen Bereiche, so liegt auch der allgemeine OIS-Tarbwiedergabelndex Ra der Lampe außerhalb eines Bereiches von 95 bis 93. Gewisse Ungleiohmaeaigkeiten der Dioke der ersten und zweiten Leuchtstoffschicht, gemessen über die Länge der Glasröhre der Leuchtstofflampe· können zulässig sein, solange das Ausmad der Un&eiohmässigkelt in

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- to -

der Dicke innerhalb der angegebenen Bereiche bleibt, Aneoneten würde aan eine nioht glelohnässlgo Luaineesezus Über die Länge der Glasröhre erhalten.

mit Mangan aktivierte üagneeiumfluorgernianat» dae das FLuoresaeiuanaterial ist, alt den die erste leuchtstoffschicht gemäß der Erfindung gebildet ist, wird bei erhöhten Seaperaturen durch die Ultraviolettstrahlung nicht abgebaut bzw. in seiner Wirkung herabgesetzt. Demzufolge lgann durch Erhöhen der Zusammensetzung dieses Leuchtstoff de die Eifiadung ait guten Ergeimisaen leicht bei üeuchtetofflaarpeis hoher Abgabeleistung und besonders hoher Abgabeleistung Terwendong finden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Leuchtstofflampe mit einer lichtdurchlässigen, abgedichteten Umhüllung f mit In Windungen gelegten Elektroden, die an beiden Enden der Umhüllung elngesohmolBen sind, mit in dieser Umhüllung eingeschlossenen Quecksilber und ionieierbarem Inertgas sowie ηit einem Leuehtstoffbelag auf der Xnnenwandfläohe dieser Umhüllung, dadurch gekennzeichnet _v daß dieser Leuchtstoffbelag eine erste Leuchtstoffschicht (2) alt wenigstens einem Leuchtstoff ,wie alt Mangan aktiviertes Magnesit»* fluorgermanat oder mit Mangan aktiviertes Kagneaiumareenat, aufweist, wobei diese erste Schicht (2) auf der Innenwandflätme dioner umhüllung aufgebracht ist und eine Dicke von 21+5 Mikron hat, sowie eine aweit© Leuchtstoff schicht (3) mit einer Hisohung aus wenigstens einem Leuchtstoff, der den Blau-Bereich der sichtbaren Strahlung abstrahlt und aus einem Leuchtstoff, wie If&gneeiomwolframat, Oalciumwolfraaat oder mit Antimon aktiviertem GalciuBjhalogenpUoepbat, besteht,/ xmd wenigstens «intm Leuchtstoff· der den Qranga-Bsreloh der siohtbaren Lichtstrablung abstrahlt, und aus einem !leuchtstoff« «1· alt Zinn aktiviertem Strontium-4fegn©sium-Bariaa-Orthophoepbat_? mit Zinn aktiviertem Oaloiuw-Strontitot-Orthophoepbat oder OalolumhaXogenphospbat, aktiviert mit A^tI »on und Mangan, besteht, wobei diese zweite Leuchtstoff schicht (?) auf dieser ersten Leuchtstoffsohioht (2) aufgebracht ist und eine Dicke von 9 + 5 Mikron hat.

   2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens dieser eine Leuchtstoff, der den ELau-

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   Bereich abstrahlt, und wenigstens dieser ein» Leuchtstoff, der den Orange-Bereich abstrahlt, miteinander vermischt sind, so daß die folgenden Gleichungen erfüllt sind:

   - 31, χ + y a 100

   wobei χ + 10 der Gewichtsprosentsatz des ersteren Leuchtstoffes und y + 10 der Gewlohtsprozentsats des letzteren Leuchtstoffes ist, jeweils beaogen auf die gesamte «weite Leuchtstoffschicht (3)» und £ die Farbtemperatur in °K dieser Leuchtstofflampe angibt und im Bereich swisohen 3000 und 7000 liegt.

   3» Leuchtstofflampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß diese erste Leuchtstoff schicht (2) 50 Gew.~ji von mit Mangan aktiviertem HagneBiumfluorgennanat und 50 Gew»r£ von mit Mangan aktiviertem Hagneslumarsenat enthält, wobei beide Proaentoätse auf diese erste Leuohtstoffsohioht (2) bezogen sind.

   4. Leuchtstofflampe nach Anspruch 2 oder 3_V dadurch gekennzeichnet, daß diese zweite Leuchtstoffschicht (3) 44 Gew· Mangnesiumwolframat und 56 Gew,-£ an alt Zinn aktivierten StrontlctM-Hagneflium-Bariuii-Orthophoephat enthalt·

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