DE2128065A1 - Anordnung zur wirksamen Erzeugung von weißem Licht zur weitestgehend tageslichtgetreuen Beleuchtung von Gegenständen - Google Patents

Description

DlPL-ING. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt
4 Düsseldorf- 1 · Schadöwpfatz 9

Düsseldorf, 3. Juni 19 71

38,2831
7153

;Vestinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa. , V. St. A. ___

Anordnung zur wirksamen Erzeugung von weißem Licht zur weitestgehend tageslichtgetreuen Beleuchtung von Gegenständen ■

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur wirksamen Erzeugung weißen Lichtes mit guter Farbwiedergabe von. beleuchteten Objekten.

Die Emission weißen Lichtes mit einer bestimmten Farbe kann durch unzählige spektrale Energieverteilungen erzeugt werden, die sich jeweils in besonderer Weise auswählen lassen, um eine bestimmte Lichtausbeute oder Farbwiedergabe zu erhalten. Die meisten zur Zeit auf dem Markt befindlichen Leuchtstofflampen sind so ausgelegt, daß sie so wirksam wie möglich Strahlungen von "weißer" Farbe erzeugen, so daß sich für eine bestimmte Eingangsleistung die bestmögliche Lichtausbeute erzielen läßt, wobei industriell allgemein von der festen spektralen Energieverteilung des sog. HaIophosphat-Leuchtstoffes Gebrauch gemacht wird. Zur Erzielung einer möglichst guten Farbwiedergabe beleuchteter Gegenstände sollte die Beleuchtung der Zusammensetzung des Tageslichtes angenähert sein. In jüngerer Zeit ist - insbesondere bei der Beleuchtung in Geschäften für Bekleidung o. dgl. - besondere Aufmerksamkeit auf eine gute Farbwiedergabe von Stoffen gerichtet worden, damit die Stoffe auch in den Geschäften möglichst genau das gleiche Aussehen wie bei Tageslicht haben. Wenn Leuchtstofflampen so modifiziert werden, daß die Farbwiedergabe von damit beleuchteten Gegenständen

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verbessert wird, was gewöhnlich durch Zugabe von mehr blauer und mehr roter Emission geschieht, so erzeugen die im kürzeren sichtbaren und im längeren sichtbaren Wellenlängenbereich «?*e emittierenden' Leuchtstoffe normalerweise auch einen beträchtlichen Emissionsanteil im benachbarten UV- bzw. IR-Gebiet. Diese UV- und IR-Emission bedeutet verlorene Energie, da sie unsichtbar ist, wodurch der Licht-Wirkungsgrad solcher Lampen für die Umwandlung elektrischer Energie in sichtbare Strahlung nennenswert verringert wird, ; ;

Das international anerkannte Verfahren zur Standardisierung und Messung der Farbwiedergabe-Eigenschaften von Lichtquellen findet sich in der Veröffentlichung der International Commission on Illumination, registriert als Veröffentlichung C.I.E. Nr. 13 (E-I.3.2.) 1965.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht, die ein dem Tageslicht möglichst weitgehend entsprechendes Licht liefert und dabei mit einem besseren Wirkungsgrad als bisher arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen einen aktiven Bestandteil der Anordnung bildenden, bei geeigneter elektrischer " Erregung lichterzeugenden Dreikomponenten-Leuchtstoff, dessen eine Komponente eine grüne bis gelb-grüne Emission aufweist, die im wesentlichen im Wellenlängenbereich von 515 nm bis 570 nm liegt, dessen zweite Komponente eine orangefarbene bis rote Emission aufweist, die im wesentlichen im Wellenlängenbereich von 588 nm bis 630 nm liegt, dessen dritte Komponente eine purpurn-blaue bis grünlich-blaue Emission aufweist, die im wesentlichen in dem Wellenlängenbereich von 430 nm bis 485 nm liegt, und dessen Komponenten zueinander in einem solchen Verhältnis stehen, daß bei Mischung ihrer Emissionen weißes Licht mit vorgegebenen ICI-Koordinaten erzeugt wird»

Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit weiteren Merkmalen

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anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 teilweise ire Schnitt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Leuchtstofflampe;

Fig. 2 ein x-, y-Farbdiagramm des ICI-Systems;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Farbwiedergabeindex von der Wellenlänge für jede der drei Komponenten veranschaulicht, die miteinander zur Erzeugung eines bestimmten weißen Lichtes gemischt sind;

Fig. 4 eine "Augeneinpfinälichkeits"-Kurve, die die Abhängigkeit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber verschiedenen Wellenlängen des Lichtes von der Wellenlänge in nm wiedergibt;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der relativen Ausbeute von der Wellenlänge für ein repräsentatives Gemisch von lichtemittierenden Stoffen wiedergibt, die erfindungsgemäß miteinander gemischt sind;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der relativen Ausbeute von der Wellenlänge für die Gesamtemission von Materialien wiedergibt, die Licht in der Form einer Reihe linsenförmiger Emissionen erzeugen;

Fig. 7 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der relativen Ausbeute von der Wellenlänge für die Gesamtemission dreier verschiedener Leuchtstoffe wiedergibt, von denen zwei s-og. Bandemitter sind und eine eine Emission mit einer Gruppe von Linien aufweist, wobei die Hauptlinien des Linienemitters im roten Bereich des sichtbaren Spektrums liegenj

Fig. 8 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der relativen Ausbeute von der Wellenlänge für die Gesamtemission verschiede-

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ner Leuchtstoffe wiedergibt, wobei die blaue Komponente ein Einzelbandemitter, die mittlere Komponente ein Gemisch von zwei Bandemittern ist, für die die Summe der Ausgänge als gestrichelte Linie gezeigt ist, und worin . die rote Komponente ein linsenförmiger Emitter ist, dessen Hauptlinien im roten Bereich des sichtbaren Spektrums liegen;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten elektrolumineszenten-Anordnung;

Fig. 10 teilweise weggebrochen eine perspektivische Ansicht einer in Übereinstimmung mit der Erfindung aufgebauten Festkörper-Anordnung; und

Fig. 11 teilweise im Schnitt schematisch eine Ansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten elektrodenfreien Entladungslampe .

Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete, handelsübliche 40 W-T12-Leuchtstofflampe mit einem rohrförmigen Glaskolben 12, an dessen Enden sich Halterungen 14 befinden. Jede Halterung 14 weist einen Quetschfuß 16 mit Zuleitungen 18 auf, die an ihren inneren Enden beispielsweise aus Wolfram bestehende Pendeln 20 tragen. Im Inneren der Wandeln 20 ist ein herkömmliches elektronenemittierendes Material 22 vorgesehen.

Von den Enden der Leuchtstofflampe 10 aus erstrecken sich Kontaktstifte 24, die über Endkappen 26 hinausragen. Die Innenseite des Kolbens 12 ist mit einer Leuchtstoffschicht 28 versehen, die entsprechend der vorliegenden Erfindung von einem Dreikomponenten-Gemisch aus verschiedenen Leuchtstoffen besteht, wie das weiter unten im einzelnen dargelegt wird. Der Kolben ist mit Argon oder einem anderen inerten ionisierbaren Gas mit einem Druck von beispielsweise 4 mm gefüllt, um das Zünden zu erleichtern, ferner mit einer kleinen Menge Quecksilber 30. Bei Betrieb einer derartigen Lampe erzeugt die zwischen den Elektroden auftretende Gasentladung

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UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 2537 A* sowie einen begrenzten Anteil an sichtbarer Strahlung.

Die aus feingemahlenem Material bestehende Leuchtstoffschicht 28 weist ein Dreikomponentengemisch aus verschiedenen Leuchtstoffen auf. Eine erste Komponente des Leuchtstoffgemisches weist - bei Erregung durch die von der Entladung erzeugte UV-Strahlung - ein Emissionsspektrum auf, das im wesentlichen in dem grünen bis gelbgrünen Bereich des sichtbaren Spektrums zentriert ist. Eine zweite Komponente des Gemisches weist eine Linien- oder sehr schmalbandige Emission auf, die in der Hauptsache in dem orangefarbenen bis roten Bereich des sichtbaren Spektrums angeordnet ist. Die dritte Komponente des Gemisches weist eine Linien- oder eine sehr schmalbandige Emission auf, die hauptsächlich in dem purpur-blauen bis grünlich-blauen Bereich des sichtbaren Spektrums liegt. Die Verhältnisse der Leuchtstoffkomponenten zueinander sind so gewählt, da%/Sei Mischung ihrer Emissionen mit von der Entladung erzeugter sichtbarer Emission, sofern eine solche sichtbare Emission überhaupt auftritt, weißes Licht mit vorgegebenen ICI-Koordinaten ergeben, und wegen des gewählten Spektrums der erzeugten Strahlungen ist die Farbwiedergabe der dadurch beleuchteten Gegenstände ausgezeichnet.

Mit Fig. 2 ist das x-, y-Farbdiagramm des ICI-Systems wiedergegeben, in das die verschiedenen Farben eingetragen sind, die ,durch die Farben der gegenwärtigen Leuchtstofflampen bestimmende Buchstaben dargestellt sind. Das ICI-Farbsystem ist im einzelnen in dem "Handbook of Colorimetry" von Arthur C. Hardy, Technology Press, Massachusetts Institute of Technology (1936) beschrieben. Die in das ICI-Diagramm eingetragenen Farbsymbole haben dabei jeweils folgende Bedeutung:

Symbol Lampenfarbe

A	Warm white
B	Deluxe warm white
C	White
D	Cool white
E	Deluxe cool white

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F Soft white

G Bluish white

H Tageslicht

Der ICI-Leuchtwert "C" ist ebenfalls gezeigt und entspricht der Farbe des natürlichen Tageslichts. Allgemein gilt, daß jede Farbe, die in den von der gestrichelten Linie eingeschlossenen Bereich fällt, dem Auge als "Weiß" erscheint.

Die erste Komponente weist eine grüne bis gelb-grüne Emission auf, die im wesentlichen in dem Wellenlängenbereich von 515 nm bis 570 nm liegt. Diese Emission kann linienförmig und/oder bandförmig bei einer Bandbreite von weniger als etwa 8O nm sein, gemessen bei einer Emissionsintensität von"50 % der maximal gemessenen Emissionsintensität. Die zweite Komponente erzeugt eine orangefarbene bis rote Emission, die im wesentlichen in dem Wellenlängenbereich von 588 nm bis 630 nm liegt, wobei im wesentlichen keine infrarote Emission auftritt. Diese Emission kann linienförmig und/oder bandförmig sein, mit einer Bandbreite von weniger als etwa 40 nm, gemessen bei einer Emissionsintensität von 50 % der maximal gemessenen Emissionsintensität. Die dritte Komponente erzeugt eine purpurn-blaue bis grünlich-blaue Emission, die-hauptsächlich in dem Wellenlängenbereich von 430 nm bis 485 nm liegt, wobei im wesentlichen keine Emission im UV-Bereich auftritt. Diese blaue Emission kann linienförmig und/oder bandförmig sein, bei einer Bandbreite von weniger als etwa 40 nm, gemessen bei einer Emissionsintensität von 50 % der maximal gemessenen Emissionsintensität«. Jede der Iinienförmigen Emissionen kann eine Einzellinien-Emission sein, deren Hauptanteile in die angegebenen Wellenlängenbereiche fallen. Die bandförmigen Emissionen können ein einzelnes glockenförmiges Band oder mehrere Bänder mit einer durchschnittlichen Bandbreite entsprechend den angegebenen Werten sein.

In Fig. 3 ist der Farbwiedergabeindex in Abhängigkeit von der Wellenlänge für alle drei zur Erzeugung des weißen Lichts kombinierten Emissionen aufgetragen. Es ist bekannt, daß weißes Licht sich leicht. durch Kombination dreier Wellenlängen von etwa 450 OtI₄₁ 500 nm und 575 nm erzeugen läßt. Es ist jedoch nicht bekannt, daß die

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Farbwiedergabe für mit derartigem weißem Licht beleuchtete Gegenstände äußerst schlecht wäre. So würde ein damit beleuchtetes Bekleidungsstück im Tageslicht vollständig anders wirken. Würde dasselbe Bekleidungsstück mit weißem Licht beleuchtet, das aus den drei verschiedenen Komponenten purpurn-blau, gelblich-grün sowie rötlich-orange besteht, wobei die Wellenlängen 450 nro, 535 nm bzw. 610 nm betragen, so wären die erhaltenen Farben der beleuchteten Gegenstände im Urteil des normalen Betrachters sehr gut. Die Kurven der Fig. 3 wurden durch Verwendung dreier Optimum-Emissionen, nämlich 450 nm, 540 nm und 610 nm gewonnen. Zwei dieser drei Optimum-Emissionen wurden bei den vorgenannten Wellenlängen gehalten, während die dritte Emission über einen weiten Bereich variiert wurde, um die Wirkung der Farbwiedergabe zu zeigen, wobei die zusammengesetzte Farbe des resultierenden Strahlungsgemisches stets dieselbe blieb, um das sog. "tageslichtweiße" Licht zu erzeugen.

3h Fig. 3 wurde die mit "Blau" bezeichnete Kurve erhalten, indem die Emissionen bei 540 nm und 610 nm gehalten wurden, während die Strahlungen kurzer Wellenlänge von 410 bis etwa 500 nm verändert wurden. Wie gezeigt, weist der entsprechend der vorgenannten CIE-Methode gemessene Farbwiedergabeindex einen Scheitelwert auf, wenn die Strahlungen durch den 450 nm-Wert gehen, um auf einen Wert von -20 abzufallen, wenn die Strahlungen eine Wellenlänge von etwa-500 nm haben. Die mit "Grün" bezeichnete Kurve der Fig. 3 gibt die Ergebnisse wieder, die durch Festhalten der 450 nm- und 610 nm-Strahlungen und Änderung der "mittleren" Strahlungen von 500 nm bis 575 nm erhalten wurden. Wie ersichtlich, erzeugten die Strahlungen mit einer Wellenlänge von 500 nm und 575 nm eine besonders schlechte Farbwiedergabe beleuchteter Gegenstände. Die Kurve "Rot" der Fig. 3 wurde durch Festhalten der 450 nm- und 540 nm-Strahlungen und Änderung der langwelligen Strahlungen über den angegebenen Bereich erhalten.

Praktisch sind Strahlungen mit einer Wellenlänge von weniger als 430 nm in Bezug auf die Erzielung einer guten Farbwiedergabe nur von etwas begrenztem Viert, und als besonders schwach erweisen diese Strahlungen sich im Hinblick auf die Erzeugung einer Beleuch-

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tung, für die das menschliche Auge in starkem Maße empfindlich ist, wie mit der Augenempfindlichkeitskurve der Fig. 4 gezeigt. Bezüglich des langwelligen Bereiches des sichtbaren Spektrums der Fig. 3 sind Strahlungen mit einer Wellenlänge von mehr als 630 nm seh-r schwach im Hinblick auf die Erzeugung einer guten Farbwiedergabe beleuchteter Gegenstände, und wie mit der Augenempfindlichkeitskurve der Fig. 4 gezeigt, ist auch das Auge gegenüber solchen Strahlungen verhältnismäßig unempfindlich. Somit beeinträchtigt die Anwesenheit dieser Strahlungen auch die Wirksamkeit der Erzeugung von Licht durch eine künstliche Lichtquelle.

In der Praxis ist es wünschenswert, die Strahlungen in dem Bereich von 485 nm bis 515 nm - vgl. Fig. 3 - auf einem Minimum zu halten, da sie einen Farbwiedergabeindex von weniger als 30 liefern. Ähnlichist es erwünscht, die Strahlungen im Bereich zwischen 570 nm und 588 nm auf einem Minimum zu halten, da sie ebenfalls nur einen Farbwiedergabeindex von weniger als 30 ergeben. Wegen der. hohen Empfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber gelb-gr.ünen Strahlungen ist es aus praktischen Gründen manchmal wünschenswert, gelb-grüne Strahlungen zu verwenden, die in den Bereich von 565 nm bis 570 nm fallen, obwohl diese Strahlungen eine verhältnismäßig ungünstige Farbwiedergabe liefern.

Um weißes Licht sehr wirksam zu erzeugen und Gegenstände mit einer im Vergleich zu Tageslicht realistischen Farbe zu beleuchten, wird der Wirkungsgrad des erzeugten Lichts - gemessen in Lumen/Watt auf den Anteil an der Lichtquelle zugeführter elektrischer Energie begrenzt, zusammen mit dem Wirkungsgrad des Umwandlungsmechanismus für die Erzeugung sichtbaren Lichtes. Wenn ein erheblicher Anteil des erzeugten sichtbaren Lichtes eine Wellenlänge von etwa 500 nm und 575 nm hat, kann der resultierende Wirkungsgrad für das er- . zeugte Licht - gemessen in Lumen/Watt - beispielsweise verhältnismäßig hoch sein, aber die Farbwiedergabe der beleuchteten Gegenstände völlig unrealistisch ausfallen. Wenn jedoch die lichterzeugenden Stoffe wie etwa Leuchtstoffe so gewählt werden, daß sie Licht mit einer Wellenlänge liefern, die jeweils der Wellenlänge entspricht, bei der der beste Farbwiedergabeindex erhalten wird,

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wie das mit Fig. 3 gezeigt ist, dann können sowohl der Wirkungsgrad - gemessen in Lumen/Watt - als auch der Farbwiedergabeindex des resultierenden weißen Lichtes ausgezeichnet sein.

In Fig. 2 ist es interessant festzustellen, daß entsprechend der vorliegenden Erfindung die meisten gelb erscheinenden Strahlungen soweit wie möglich auf einem Minimum gehalten werden, um eine gute Farbwiedergabe beleuchteter Gegenstände zu erhalten. Anders ausgedrückt, die verfügbare Energie wird auf andere Bereiche des sichtbaren Spektrums konzentriert, um den bestmöglichen Wirkungsgrad der Lichterzeugung zu erhalten (d.h. Lumen/Watt), zusammen mit einer guten Farbwiedergabe der beleuchteten Gegenstände. Dies scheint im Gegensatz zu dem verhältnismäßig hohen Maß an Empfindlichkeit des menschlichen Auges für solche gelb erscheinenden Strahlungen - vgl. Fig. 4 - zu stehen.

Die nachstehenden Beispiele erläutern Kombinationen von im Rahmen der vorliegenden Erfindung erstellten Leuchtstoffgemischen:

Beispiel I

53'Gew% des in natürlicher Form als Mineral vorkommenden Kalziumlarsenit(ZnZiCa-JPb.Si.OüMn)-Leuchtstoffs, der gelblich-grün emittiert, werden mit 12 Gew% Erbium-aktiviertem Yttriumphosphat, das blau emittiert, und 35 Gew% Europium-aktiviertem Lanthanoxid, das rot emittiert, gemischt. Der Mangan-aktivierte "mittlere" Leuchtstoff hat eine relativ breitbandige Emission, wie allgemein mit Fig. 5 angedeutet. Das Erbium-aktivierte Yttriumphosphat hat ein linienförmiges Emissionsspektrum im blauen Bereich des sichtbaren Spektrums, wie mit der "Blau"-Linie in Fig. 5 dargestellt. Das Europium-aktivierte Lanthanoxid hat eine linienförmige Emission, die hauptsächlich im rötlich-orangefarbenen bis roten Bereich des sichtbaren Spektrums liegt, wie mit der "Rot"-Linie in Fig. 5 gezeigt. Dieses Leuchtstoffgemisch wird als Beschichtung für die Lampe 10 verwendet.

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Beispiel II

Als zweites Beispiel kann der mittlere Leuchtstoff, dessen Emissionsspektrum allgemein in dem grünen bis gelb-grünen Bereich des sichtbaren Spektrums zentriert ist, einen oder mehrere linienemittierende Leuchtstoffe enthalten, wofür Erbium-aktiviertes Yttriumoxid ein Beispiel ist. Werden 57 Gew% eines solchen Leuchtstoffs mit 16 Gew% eines Erbium-aktivierten Yttriumphosphats und 27 Gew% eines Samarium-aktivierten Lanthanoxids gemischt, so erscheint ein aus Linienemissionen zusammengesetztes Emissionsspektrum.

Die mittlere Komponente des Gemisches kann von anderen herkömmlichen Leuchtstoffen gebildet sein, deren Emissionsspektrum allgemein in dem grünen bis gelb-grünen Bereich des sichtbaren Spektrums zentriert ist und im wesentlichen keine Emission im infraroten oder UV-Bereich hat. Ein Beispiel für solche anderen Leuchtstoffe ist Mangan-aktiviertes Zinksilikat, das eine verhältnismäßig schmale Emission (Bandbreite = 41 nm) mit einem bei etwa 530 nm liegenden Scheitel hat.

Die Anteile der vorstehenden Gemische sind so gewählt, daß insgesamt "weißes" Licht erhalten wird, wobei die Verfahren zur Einstellung der Verhältnisse solcher Gemische allgemein bekannt sind. In Verbindung mit Fig. 2 kann jede Farbe, für die die ICI-Koordinaten bekannt sind, mit jeder anderen bekannten Farbe gemischt werden, wobei die resultierende Farbe des Gemisches irgendwo auf der geraden Linie zwischen den beiden Farben des ICI-Diagramms liegt, je nach den Anteilen der Bestandteile. Wenn die ICI-Farbkoordinaten dreier einzelner Leuchtstoffkomponenten bekannt sind, ist es somit eine einfache Sache? ein Gemisch eines "Weiß"-emittierenden Leuchtstoffes zu bilden, der in den durch die gestrichelte Linie der FIg₉ 2 eingegrenzten Bereich fällt.

Beispiel III

Als blaueraittieronde Komponente dient Thulium-aktivierte» Yttriumvanadat, während T©rbium-aktiviertes Yttriumvanadat ale die grün-

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emittierende Komponente und Europium-aktiviertes Yttriumvanadat als die rot-emittierende Komponente dient. Diese Leuchtstoffe werden im richtigen Verhältnis gemischt, um weißes Licht des gewünschten Farbcharakters zu erzeugen. Alle diese Seltenerdmetall-aktivierten Leuchtstoffe emittieren linienförmig, wie das mit Fig. 6 gezeigt ist. Alternativ können entsprechend der vorliegenden Erfindung die vorstehenden Aktivierungsstoffe gemeinsam im selben Trägermetall verwendet und die Emissionen im wesentlichen verdoppelt werden, so daß ein einziger Leuchtstoff die Funktion von drei gesonderten Emissionsmaterialien ausübt. Die vorgenannten Aktivierungsstoffe können auch in Leuchtstoffe vom Sulfidtyp eingebaut und diese Leuchtstoffe dann entsprechend allgemein bekannten Elektrolumineszenzverfahren durch ein elektrisches Feld erregt werden, so daß sie Licht emittieren.

Beispiel IV

Es wird ein Leuchtstoffgemisch aus folgenden Komponenten gebildet:

1. durch zweiwertiges Europium-aktiviertes Strontiumchlorapatit, das die blaue Komponente darstellt;

2. als natürliches Mineral vorkommendes Kalziumlarsenit, das die mittlere, gelblich-grüne Komponente bildet; sowie

3. durch dreiwertiges Europium-aktiviertes Yttriumoxid, das die rot-emittierende Komponente bildet.

Diese Leuchtstoffe entsprechen den Anforderungen an die drei getrennten Leuchtstoffkomponenten und erzeugen bei einer Zusammenstellung im Gewichtsverhältnis von 17:58:25 in sehr wirksamer Weise in einer herkömmlichen 40 W-Leuchtstofflampe bei sehr guter Farbwiedergabe weißes Licht. Die jeweiligen Emissionen der vorgenannten Leuchtstoffe zeigt Fig. 7, wobei der blau-emittierende Leuchtstoff mit A, der gelblich-grün-emittierende Leuchtstoff mit B und der rot-emittierende Leuchtstoff mit C bezeichnet sind.

Beispiel V

In dem als Beispiel IV beschriebenen Leuchtstoffgemisch wird das

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Mineral Larsenit durch den synthetischen Mangan-aktivierten Zinkgermanat-Leuchtstoff ersetzt. Das Gewichtsverhältnis von Chlorapatit zu Zinkgermanat zu Yttriumoxid ist 15:42:43.

Beispiel VI

In dem als Beispiel IV erwähnten Leuchtstoffgemisch wird das Mineral Larsenit durch ein Gemisch aus Larsenit "B" - vgl. Fig. 8 und durch Mangan-aktiviertes Zinkgermanat "D" - vgl. Fig. 8 - ersetzt, wobei die resultierende Emission mit der gestrichelten Linie in Fig. 8 wiedergegeben ist. Die Farbwiedergabe eines solchen Leuchtstoffgemisches ist ausgezeichnet.

Fig. 9 zeigt eine Elektrolumineszenz-Anordnung 32 mit im Abstand voneinander angeordneten Elektroden 34, von denen mindestens eine lichtdurchlässig ist und die zwischen sich einen entsprechend der Erfindung aufgebauten Leuchtstoff 36 einschließen, der unter Bildung einer Schicht 38 in lichtdurchlässiges dielektrisches Material eingebettet ist. Beide Elektroden sind vorzugsweise durch Schutzlagen 40, 42 abgedeckt. In dieser Anordnung weist der Leuchtstoff ein Gemisch aus Kupfer-aktiviertem Zinksulfid auf, das blau emittiert, sowie Kupfer- und Mangan-aktiviertes Zinksulfid, das gelb-grün emittiert, und Kupfer-aktiviertes Zinkselenid oder Kupfer-aktiviertes Quecksilberzinksulfid, das rot emittiert.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Leuchtanordnung 44 mit einer Kombination aus Emittern vom übergangstyp und Elektrolumineszenz, wobei die einzelnen Emissionskomponenten durch eine lichtzerstreuende Schicht miteinander vermischt sind. Im Abstand voneinander angeordnete Elektroden 46 und 48, an die ein Gleichspannungspotential angelegt werden kann, schließen zwischen sich eine Reihe von übergängen 50 ein. Beispielsweise sind die übergänge 50 Ga (P, Sb) - ein rot-emittierender Übergang -,und bei diesem Ausführungsbeispiel können dann die blau und gelb-grün emittierenden Komponenten des elektrolumineszenten Anteils der Anordnung von Kupfer-aktiviertem Zinksulfid gebildet sein, wie das · zuvor dargelegt wurde. Stattdessen können die Übergangs-Emitter ein Gemisch aus gelb-grün emittierenden übergängen wie Silizium-

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carbid und den rot-emittierenden Übergängen wie dem erwähnten Ga (P, Sb) enthalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel braucht nur die blau-emittierende Komponente von dem herkömmlichen elektrolumineszenten Anteil der Anordnung gestellt zu werden. Der elektrolumineszente Teil der Anordnung kann durch ein den Elektroden 48 und 52 zugeführtes Wechsel- oder Gleichspannungspotential erregt werden. Der licht-emittierende Anteil der Anordnung ist von einem lichtdurchlässigen topfförmigen Körper 54 umgeben, der eine Beschichtung 56 aus lichtstreuendem Material wie Magnesium trägt, das die emittierten Strahlungen diffus miteinander mischt.

Eine andere Ausfuhrungsform einer "elektrodenlosen" Entladungsanordnung 58 zeigt Fig. 11. Diese Anordnung 58 weist einen Glaskolben 60 auf, der mit einem unter geringem Druck stehenden, zur Aufrechterhaltung der Gasentladung geeigneten Gas wie Argon und kleinen Mengen verdampfbarer Seltenerdmetalle 62 oder Seltenerdmetallverbinduncf wie Thulium, Terbium und Europium oder Thuliumiodid, Terbiumiodid und Europiumiodid gefüllt ist. Wird die Anordnung 58 mittels einer sie umgebenden, an eine HF-Quelle anschließbaren Wicklung 64 erregt, so wird weißes Licht mit einer spektralen Energieverteilung ähnlich Fig. 6 erzeugt. In diesem Fall erzeugt das Thulium oder Thuliumiodid die blaue Emission, das Terbium oder Terbiumiodid die grüne Emission und das Europium oder Europiumiodid die rote Emission. Statt dessen kann Thulium durch wismuth, Terbium durch Erbium und/oder Europium durch Strontium ersetzt werden.

Entsprechend einer weiter abgewandelten Ausführungsfoxm kann die Entladungsanordnung 58 auf ihrer Innenseite mit einer Leuchtstöffschicht 66 versehen sein, um die zusätzlichen Strahlungen zu erhalten, und ebenso könnenledchtstbS-gemisehe wie bei den vorstehend beschriebenen Beispielen Verwendung finden.

Patentansprüche: 20ü826/0862

Claims (8)

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   - 14 Patentansprüche ;

   rl J Anordnung zur wirksamen Erzeugung von weißem Licht zur weitgehend tageslichtgetreuen Beleuchtung von Gegenständen, gekennzeichnet durch einen einen aktiven Bestandteil der Anordnung bildenden, bei geeigneter elektrischer Erregung lichterzeugenden Dreikomponentenstoff, dessen eine Komponente eine grüne bis gelb-grüne Emission aufweist, die im wesentlichen im Wellenlängenbereich von 515 nm bis 570 nm liegt, dessen zweite Komponente eine orangefarbene bis rote Emission aufweist, die im wesentlichen im Wellenlängenbereich von 588 nm bis 630 nm ψ liegt, dessen dritte Komponente eine purpurn-blaue bis grünlich-blaue Emission aufweist, die im wesentlichen in dem Wellenlängenbereich von 430 nm bis 485 nm liegt, und dessen Komponenten zueinander in einem solchen Verhältnis stehen, daß bei Mischung ihrer Emissionen weißes Licht mit vorgegebenen. ICI-Koordinaten erzeugt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente mindestens eine in dem Wellenlängenbereich von 5X5 nm bis 570 nm liegende Einzellirfenemission, eine Gruppe von Linienemissionen, deren Hauptanteil in dem Wellenlängenbereich von 515 nm bis 570 nm liegt, oder eine glockenfört mige Bandemissionjen) aufweist, deren Bandbreite bei Messung für eine Emissions intensität von 50 % der maximal gemessenen Emissionsintensität weniger als 80 nm beträgt und die im wesentlich zentrisch in dem Wellenlängenbereich von 515 nm bis 570 nm angeordnet ist _f daß die zweite Komponente mindestens eine Einaellinienemission in dem Wellenlängenbereich von 588 nm bis 630 nm, eine Gruppe von Linienemissionen, deren Hauptanteil in dem Wellenlängenbereich von 588 nm bis 630 nm fällt, oder eine glockenförmige Bandemission(en) aufweist, deren Bandbreite bei Messung für eine Emissionsintensität von 50 % der maximal gemessenen Emissionsintensität weniger als 40 nm beträgt und im wesentlichen in dem Wellenlängenbereich von 588 nm bis 63Ο nm liegt, und daß die dritte Komponente mindestens eine Einzel Linienemission in dem Wellenlängenbereich von

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   430 nm bis 485 nm, eine Gruppe von Linienemissionen, deren
   Hauptanteil in den Wellenlängenbereich von 430 nm bis 485 nm fällt, oder eine glockenförmige Bandemission(en) mit einer
   Bandbreite aufweist, die bei Messung für eine Emissionsintensität von 5O % der maximal gemessenen Emissionsintensität eine Bandbreite von weniger als 40 nm hat und im wesentlichen in
   dem Wellenlängenbereich von 430 nm bis 485 nm liegt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreikomponentenstoff als Gemisch aus feingemahlenen Leuchtstoffen in Form einer Schicht auf die Innenseite eines Kolbens aufgebracht ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen
   zwischen Elektroden angeordneten elektrolumineszenten Leuchtstoff.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Festkörper-Übergänge .
6. 6. ■ Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,- daß

   in einem Kolben ein sichtbares Licht erzeugender, eine Entladung aufrechterhaltender Stoff eingeschlossen und der Kolben
   von einer HF-Wicklung für die Erregung des die Entladung aufrechterhaltenden Stoffes umgeben ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
   Innenseite des Kolbens mit einem Leuchtstoff beschichtet ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
   dritte Komponente des Dreikomponentenstoffes durch zweiwertiges Europium aktivierter Strontiumchlorapatit, die erste Komponente Kalziumlarsenit und die zweite Komponente durch dreiwertiges Europium aktiviertes Yttriumoxid ist, wobei die drei Komponenten zueinander in einem Gewichtsverhältnis in der
   Größenordnung von 17:58:25 stehen.

   KN/hs 3 20 9826/0862