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Info

Publication number: DE2029302A1
Application number: DE19702029302
Authority: DE
Priority date: 1969-06-20
Filing date: 1970-06-13
Publication date: 1970-12-23
Also published as: NL7008975A; BE752300A; US3602757A

Description

DIFL.-ING. KLAUS N EU BECKER

Patentanwalt
4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz'9

.Düsseldorf, 12. Juni 1970

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Elektrische Entladungsanordnung mit einer Leuchtschicht aus einer Mehrzahl Leuchtstoffkomponenten

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Entladungsanordnungen und insbesondere auf elektrische Entladungslampen mit mehreren Leuchtetoffkomponenten unterschiedlicher Leuchtintensitätskonstanz.

Für alle Leuchtstoffe nimmt bekanntlich im Laufe der Betriebszeit die Intensität bzw. der Wirkungsgrad ab, d. h. die Kurve ihrer Lichtstromkonstanz oder -beständigkeit fällt ab. Dabei ist der Verlauf dieser Kurve für verschiedene Materialien sehr unterschiedlich. Es ist naturgemäß erforderlich, daß die Beständigkeit skurve kommerzieller Lampen bestimmten Mindestanforderungen genügt, unabhängig davon, wie gut die Lichtausbeute anfänglich ist.

Es ist allgemein anerkannt, daß der wesentlichste Gesichtspunkt für die Leuchtstoffbeständigkeit bei einer Quecksilberdampf-Entladungsanordnung der Anteil an die Leuchtstoffschicht beaufschlagenden kurzwelligen Strahlungen hoher Energie ist. Dabei kann der Leuchtstoff durch das unmittelbare Bombardement mit Quecksilber-Ionen ebenfalls eine Beeinträchtigung erfahren.

Bei der Herstellung einer herkömmlichen Leuchtstofflampe ist anzustreben, eine gut ausgeglichene spektrale Energieverteilung mit im wesentlichen weißem Licht zu erhalten, was sich in wirksamer

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Weise durch eine Mischung von Leuchtstoffen mit bestimmter spektraler Energieverteilung erreichen läßt.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Entladungsanordnung mit einem solchen Leuchtstoffgemisch zu schaffen, das sich zur Erzeugung von Licht mit hohem Wi.rLungsgrad eignet und gleichzeitig eine hervorragende Lichtstr«.,, onstanz oder -beständigkeit aufweist. Vorzugsweise ist das abgegebene Licht dabei im wesentlichen weiß und in der Lage, eine genaue Farbunterscheidung zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine elektrische Entladungsanordnung mit einer UV-Strahlung abgebenden Quelle und einem lichtdurchlässigen Träger, der mit einer der Strahlung ausgesetzten Leuchtschicht aus einer Mehrzahl feingemahlener Leuchtstoffkomponenten unterschiedlicher Lichtkonstana zusammengesetzt ist, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffkomponenten in verschiedenen Schichten übereinander angeordnet sind, von denen die unterste Schicht von der Komponente mit der geringsten Konstanz an Leuchtintensität und von denen die oberste Schicht von einer die Komponente mit der niedrigen Konstanz gegen einen Teil der UV-Strahlung abschirmenden Leuchtstoffkomponente mit hoher Konstanz an Leuchtintensität gebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit weiteren Merkmalen anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer Leuchtstofflampe entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Im einzelnen ist in der Zeichnung eine allgemein mit 10 bezeichnete Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungsvorrichtung gezeigt, die als Träger für die Leuchtschichten 14, 16 dient, die an der Innenfläche eines in herkömmlicher Weise aus Glas hergestellten Kolbens 12 angeordnet sind. Elektrische Zuleitungen 18 sind in bekannter Weise dicht durch die Kolbenenden geführt, in dessen Innerem sie in die Elektroden auslaufen, sswischen denen sich die

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Entladung ausbildet. Der Kolben ist in bekannter Weise mit einem zur Aufrechterhaltung der Entladung geeigneten Anteil Quecksilber sowie einem inerten Zündgas gefüllt.

Die erste oder unterste, auf die Innenfläche des Kolbens 12 aufgebrachte Schicht 14 kann beispielsweise von einem Gemisch aus den Stoffen Sr₅(PO₄)gCl: Eu²⁺ und 1,7 Zn(KO,3 MgF₂»O,6 GeO₂· 0,4 SiO₂: 0,03 Mn gebildet sein, wobei das Gemisch etwa 8 Gew% Strontiumchloridphosphat und etwa 47 Gew% Zinksilicogermanat sowie als Rest einen leicht verdampfbaren Träger mit einem Bindemittel wie Nitrocellulose enthält. Je nach Viskosität des Bindemittels wird bei der Herstellung des zur Bildung der Schicht geeigneten aufstreichfähigen Materials einem größeren oder kleineren prozentualen Anteil an Bindemittel der Vorzug zu gebeiVsein. Die Schicht aus diesem Gemisch wird auf die Innenwandung des Glaskolbens 12 aufgestrichen, wobei die Leuchtschicht für einen herkömmlichen T 12-Glaskolben von 1,20 m Länge etwa 1, 38 g Strontiumchloridphosphat sowie etwa 7,46 g intensiv damit gemischtes Zinksilicogermanat enthält.

Auf die so hergestellte erste Schicht kann dann eine zweite Schicht aufgebracht werden. Diese zweite oder oberste Schicht 16 ist von einem Leuchtstoff mit sehr guter Lichtstromkonstanz wie beispielsweise Yttrium-Europiumoxid gebildet, das als im wesentlichen Rot emittierender Leuchtstoff allgemein bekannt ist. Dazu wird eine Leuchtstoffmasse hergestellt, die etwa 11 Gew% Leuchtstoff und als Rest einen Träger geeigneter Viskosität mit Äthylcellulose als Bindemittel enthält. Die Viskosität der streichfähigen Masse läßt sich leicht einstellen. Aus dieser streichfähigen Masse läßt sich eine verhältnismäßig dünne und gleichförmige Deckschicht auf die erste Schicht 14 auftragen, die bei der vorerwähnten Kolbengröße etwa 1 g Yttrium-Europiumoxid-Leuchtstoff enthält. Die durchschnittliche Partikelgröße des für die Deckschicht verwendeten Leuchtstoffmaterials ist vorzugsweise kleiner als die durchschnittliche Partikelgröße des für die erste Schicht 14 verwendeten Leuchtstoffmaterials, um so eine wirksame Abdeckung und einen wirksamen Schutz der ersten Leucht-

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stoffmaterialschicht zu gewährleisten. Die beschichteten Kolben werden erwärmt, um das Träger- und die Bindemittel zu verdampfen. Anschließend kann die Lampenherstellung abgeschlossen und eine Niederdruck-Quecksilberdampf-Leuchtstofflampe gebildet werden.

Um die verschiedenen Leuchtschichten zu erhalten, müssen als verdampfbare Träger und Bindemittel Stoffe verwendet werden, die keine Anlösung bereits getrockneter Schichten hervorrufen können.

Die Wirksamkeit einer doppeltbeschichteten Lampe entsprechend der vorliegenden Erfindung läßt sich beispielsweise anhand der nachstehenden experimentell ermittelten Daten nachweisen. Die Prozentwerte für die lOO Stunden-LichtStromkonstanz betrugen für die in Verbindung mit dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschriebenen Leuchtstoffe bei jeweils alleiniger Verwendung jedes einzelnen Leuchtstoffes in einer Leuchtstofflampe etwa 67 % für das 'Strontiumchloridphosphat, etwa 75 % für das Zinksilicogernanat und etwa 98 % für das Yttrium-Europium-* oxidmaterial.

Die Zahlenwerte für den von der vorstehend beschriebenen Lampe abgegebenen roten, grünen und blauen Lichtstrom wurden nach O und 100 Stunden unter Verwendung eines als Standard-Untersuchungsgerät bekannten Barnes-Kolorimeters ermittelt. Dieses Kolorimeter verwendet bestimmte Absorptionsfilter vor einer in geeigneter Weise ansprechenden Fotozelle. Zur Ermittlung des abgegebenen roten Lichtstroaes wurden zwei mit X_ft für Gelb bzw. mit X^ für Blau bezeichnete Filter verwendet. Diese Filter werden von der Corning Glass Co. vertrieben, und zwar das gelbe Filter unter der Bezeichnung CS 3-109, das blaue Filter S^ dagegen unter der Bezeichnung CS 5-73. Der abgegebene grüne Lichtstrom wird mit Hilfe eines als Y-Filter bezeichnetem, lteg von der Corning Glass Co. unter der Bezeichnung CS 4-107 vertriebenen Filters bestimmt, während der abgegebene blaue Lichtstrom mit Hilfe eines CS 5-72-bezelehneten Z-Filters erfaßt wird.

Die Konstanz oder Beständigkeit des roten Lichtstromes von 0 -

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Stunden betrug etwa 92 %, die des grünen Lichtstromes etwa 89 % und die des blauen Lichtstromes etwa 88 %, während die Konstanz für den insgesamt abgegebenen sichtbaren Lichtstrom etwa 94 % betrug.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, wo die Verhältnisse der Anteile an Yttrium-Europiumoxid, Strontiumchloridphosphat und Zinksilicogermanat anders gewählt wurden, betrugen die Werte für die Konstanz des roten, grünen und blauen Lichtstromes für 100 Stunden 94 %, 94 % bzw. 88 %, bei einer Konstanz von 97 % für den insgesamt von Lampe abgegebenen Lichtstrom.

Der lOO-Stunden-Lichtstromkonstanzwert stellt eine in der Industrie verwendete Standard-Bezugsmeßgröße dar, da ein wesentlicher Anteil des Lichtstromverlustes typischerweise während dieser Anfangsperiode auftritt.

Wenngleich von jedem der Leuchtstoffe und der Ausstrahlung auf diefcnderen Bereiche der spektralen Energieverteilung ein Beitrag geleistet wird, so zeigen diese Konstanzwerte doch, daß durch Anordnung der Yttrium-Europiumoxidschicht eine erhebliche Steigerung hinsichtlich der Konstanz oder Beständigkeit des Strontiumchloridphosphats und des Zinksilicogermanats erzielt werden konnte.

Es ist naturgemäß wünschenswert, die Schichtdicken und die Leuchtstoff partikeldicht en so zu bestimmen, daß die Lichtstroakonstanz für die einzelnen verwendeten Leuchtstoffe jeweils ungefähr die gleiche ist oder daß diese Werte einander zumindest so nahe wie möglich kommen, um sicherzustellen, daß es auch nach längerem Betrieb der Lampe zu keinen Farbverschiebungen kommt.

Nachfcinea weiteren Aueführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung kann die erste Schicht aus auf den Träger aufgetragenem Leuchtmaterial eine Mischung aus dem Grün emittierenden Manganaktivierten Zinkeilicat und dem Rot emittierenden Cadeiuaborat sein, wobai beide Stoffe sich durch eine schlechte Konstanz aus-

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zeichnen. Die zweite Schicht ist aus Bariumtitanphosphat gebildet, das eine sehr gute LichtStromkonstanz hat. Das Verhältnis der Leuchtstoffanteile läßt sich leicht so einstellen, daß eine Lampe mit im wesentlichen weißem Licht erhalten wird. Sowohl für das Zinksllicat als auch für das Cadmiumborat wird die Konstanz durch die schützende Schicht aus Bariumtitanphosphat verbessert.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel enthält die erste Schicht einen kühlweißen Halophospbat-Leuchtstoff, der durch allgemein bekannte Anteile an Mangan und Antimon aktiviert ist, während eine zweite Schicht Yttrium-Europiumoxid-Leuchtstoff enthält. Die Anteile an diesen Leuchtstoffen lassen sich wiederum leicht verändern, um die spektrale Energieverteilung des abgegebenen Gesamtlichtstromes zu variieren. Die Konstanz des gesamten Lichtstromes wird verbessert, weil der Yttrium-Europiumoxid-Leuchtstoff sehr großer Konstanz einen hohen Anteil der sehr kurzwelligen UV-Strahlung absorbiert.

Ein weiterer Leuchtstoff mit sehr hoher Beständigkeit oder Konstanz, der sich für den Einsatz als Abdeckschicht in Verbindung mit einem Gemisch für eine Lampe nach der Erfindung eignet, ist mit Mangan aktiviertes Calciumgallat. Weitere derartige Stoffe lassen sich von einschlägigen Fachmann auffinden. Die Anteile der für die verschiedenen Leuchtstoffaalagen verwendeten bestimmten Leuchtstoffe lassen sich so aufeinander abstimmen, daß eine vorgegebene resultierende spektrale Energieverteilung erhalten wird.

Patentanspruch®:

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Claims

- 7 -Patentansprüche:

Elektrische Entladungsanordnung mit einer UV-Strahlung abgebenden Quelle und einem lichtdurchlässigen Träger, der mit einer der Strahlung ausgesetzten Leuchtschicht aus einer Mehrzahl feingemahlener Leuchtstoffkomponenten unterschiedlicher Lichtkonstanz zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffkomponenten in gesonderten Schichten (14, 16) übereinander angeordnet sind, von denen dieunterste Schicht (14) von der Komponente mit der geringsten Konstanz an Leuchtintensität und von denendie oberste Schicht (16) von einer die Komponente mit der niedrigen Konstanz gegen einen Teil der UV-Strahlung abschirmenden Leuchtstoffkomponente mit hoher Konstanz an Leuchtintensität gebildet ist.
2. Entladungsanordnung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Schicht (16) zur Gewährleistung einer wirksamen Abdeckung und eines wirksamen Schutzes der untersten Schicht (14) eine kleine durchschnittliche Partikelgröße als die unterste Schicht (14) aufweist.
3. Entladungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Schicht (14) ein Gemisch aus mit Blei und mit Arsen stabilisiertem Mangan-akt!viertem Zinksilicogermanat und Europium-akt!viertem Strontiumchloridphosphat, die oberste Schicht (16) dagegen Yttrium-Europiumoxid enthält.

KN/si 3

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