DE2509931B2

DE2509931B2 - Elektrische Gasentladungslampe

Info

Publication number: DE2509931B2
Application number: DE2509931A
Authority: DE
Inventors: Lambertus Wilhelmus Johannes Eindhoven Manders (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-03-15
Filing date: 1975-03-07
Publication date: 1979-01-11
Also published as: SE403535B; FI57853C; ATA189875A; DK139949B; BE826651A; DE2509931A1; NL7403467A; FR2264389A1; DE2509931C3; YU59775A; AT339428B; NO140156B; AU7914875A; DK101175A; NO140156C; AR209763A1; NO750833L; JPS50127480A; SE7502740L; DK139949C

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Gasentladungslampe mit einem Leuchtstoffüberzug aus zwei übereinanderliegenden Leuchtstoffschichten, die jede für sich bei Anregung durch die von der Entladung ausgehende Strahlung Licht aussenden, auf der Innenseite eines lichtdurchlässigen Kolbens.

In derartigen Gasentladungslampen wird die durch eine Gasentladung ausgesandte Strahlungsenergie mit Hilfe eines auf einem lichtdurchlässigen Träger vorhandenen Leuchtstoffs in Strahlung im sichtbaren Bereich des Spektrums umgesetzt. Die Gasentladung wird insbesondere in einer Quecksilberdampfatmosphäre ausgelöst. In diesem Falle handelt es sich um Niederdruck- oder Hochdruckquecksilberdampfentladungslampen. Bei der erstgenannten Lampenart befindet sich der Leuchtstoff meist an der Innenseite der Wand des eigentlichen Entladungsraums; bei der zweiten Lampenart befindet sich der Leuchtstoff meist auf einem Kolben, der die eigentliche Entladungsröhre umgibt.

Um eine bestimmte gewünschte Farbwiedergabe derartiger Lampen bei einer hohen Lichtausbeute zu erhalten, ist es bereits bekannt, verschiedene Leuchtstoffe zu mischen oder in übereinanderliegenden Schichten auf dem Träger anzubringen.

Gemäß der US-PS 36 02 758 wird dazu von einem gewünschten Farbpunkt ausgegangen, der bei einer bestimmten Lichtausbeute und einer bestimmten Farbwiedergabe mit einer einzigen Schicht, die eine Mischung von Leuchtstoffen enthält, verwirklicht werden kann. Wenn dieses Ziel mit einer Mischung aus teureren und billigen Leuchtstoffen nicht verwirklicht werden kann, ist nach dieser Patentschrift eine Ersparnis durch Verwendung vGn übereinanderliegenden Schichten möglich, wobei das Material der direkt auf dem Träger befindlichen Schicht billiger ist als das Material in der (den) näher bei der Entladung liegenden Schicht (Schichten). Es zeigt sich nämlich, daß dabei die Menge der teureren Werkstoffe geringer sein kann als wenn alle Stoffe in einer einzigen Schicht gemischt wären. Die verschiedenen Schichten zusammen liefern Licht mit dem gewünschten Farbpunkt, aber selbstverständlich sind die Farbpunkte des Lichtes in den einzelnen Schichten verschieden. Dies ist ein großer Nachteil, da es sich in der Praxis herausgestellt hat daß man bei der Lampenherstellung die Schichtdicken in sehr engen Grenzen halten muß, insbesondere die Dicke der Schicht an der Entladungsseite. Da nämlich die Farbpunkte der Strahlung verschiedener Schichten verschieden sind, ergibt schon eine geringe Schwankung in der Dicke dieser Schicht die aus Kostenerwägungen zwar möglichst dünn gewählt wird, aber dennoch den größten Teil der Strahlung der Entladung in Licht umwandelt eine wesentliche Änderung des Farbpunktes und der Farbwiedergabe der Lampe. Bei Serienherstellung ist dies nicht akzeptabel, weil es u. a. dadurch zu einer verteuerten Herstellung führt daß bei der Herstellung der Lampen eine verschärfte Kontrolle aller Herstellungsstufen nötig ist.

Ist die gewünschte Kombination einer sehr guten Farbwiedergabe und einer hohen Lichtausbeute nur mit teuren Leuchtstoffen zu verwirklichen, bringt die Anwendung des Prinzips nach der US-PS 36 02 758 ebenfalls nahezu keine Ersparnis, denn alle Stoffe sind teuer und die geringe Ersparnis des Anbring°ns des billigsten Materials in einer gesonderten, von der Entladung abgewandten Schicht wird, wenigstens teilweise, durch die zusätzlichen Kosten des Anbringens einer derartigen zusätzlichen Schicht zunichte gemacht In vielen Fällen wird es dabei sogar billiger sein, alle Leuchtstoffe zu mischen und in einer Schicht anzubringen.

In der US-PS 35 69 764 wird eine Zwei-Schicht-Lampe beschrieben, in der eine rote Leuchtstoffe enthaltende erste Schicht und eine der Entladung zugewandte sehr dünne zweite Schicht (die mindestens blaue und orange Leuchtstoffe enthält) vorhanden sind. Auch bei dieser Lampe liegen also die Farbpunkte weit auseinander. Dadurch treten die bereits zuvor erwähnten Nachteile auch hier auf, z. B. daß man die Schichtdicken in sehr engen Grenzen halten muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gasentladungslampe, auf deren Innenwand sich mehrere dünne Leuchtstoffschichten befinden, zu schaffen, die eine bestimmte gewünschte Farbwiedergabe und eine hohe Lichtausbeute hat, wobei auch bei einer geringen Schwankung in der Dicke der Schichten keine wesentliche Änderung des Farbpunktes und der Farbwiedergabe der Lampe auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Unterschied zwischen den Farbpunkten des von jeder Schicht ausgesandten Lichts kleiner als

! ' CIE-Einheiten ist, worin ρ den durch die an der Entladungsseite liegende Leuchtstoffschicht in Licht umgesetzten Teil der Gesamtmenge der von der

Entladung ausgehenden in Licht umgesetzten Strahlung darstellt und zwischen den Werten 0,80 und 0,99 liegt

Die obenerwähnten CIE-Einheiten wurden in einem Bericht über den CIE-Kongreß 1963 in Wien im Jahre 1964 in Paris veröffentlicht.

Der oben beschriebene Fall, daß alle für die gute Farbwiedergabe und für eine hohe Lichtausbeute notwendigen Leuchtstoffe teuer sind, macht sich zum Beispiel bei Lampen geltend, bei denen die Schicht an der Entladungsseite aus einem Gemisch dreier mit Seltenen Erden aktivierter Leuchtstoffe mit Linienemissionen zwischen 430 und 490 nm, 520 und 565 nm bzw. 590 und 630 nm besteht

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips kann man die Menge aller dieser teuren Leuchtstoffe nahezu ohne Lichtverlust und unter Beibehaltung der guten Farbwiedergabe stark verringern, wie nachstehend an Hand von Beispielen nachgewiesen wird. Eine Bedingung dabei ist jedoch, wie oben bereits erwähnt, daß zumindest 80% und höchstens 99% der Gesamtmenge in Licht urngesetzter Strahlung von der Schicht an der Entladungsseite umgesetzt wird Wenn diese Schicht unter 80% beiträgt, hat eine geringfügige Abweichung von diesem Wert einen verhältnismäßig großen Einfluß auf die Farbwiedergabe des von der Lampe ausgestrahlten Lichts; wenn der Beitrag der Schicht 99% übersteigt, ist die Ersparnis zu gering. Vorzugsweise wird der Beitrag über 90% gewählt

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen und einer Zeichnung näher erläutert, in der jo eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe schematisch dargestellt ist

In der Zeichnung ist 1 die Wand der Entladungsschicht Im Entladungsraum befinden sich die Elektroden 2 und. 3. Die Entladung wird mit Hilfe dieser » Elektroden im Entladungsraum ausgelöst der mit Quecksilberdampf und mit einem oder mehreren Edelgasen gefüllt ist, wie dies für diese Lampenart üblich ist An der Innenseite der Lampenwand 1 befinden sich zwei übereinanderliegende Leuchtstoffschichten mit den Bezeichnungen 4 und 5.

Bekanntlich wird im Entladungsraum der oben beschriebenen Lampe bei geeignet gewählten Spannungen eine Entladung ausgelöst die in hohem Ausmaß Ultraviolettstrahlung aussendet insbesondere bei einer Weilenlänge von 254 nm. Diese Strahlung regt die Leuchtstoffe in den Schichten 4 und 5 an. Abhängig von der Art dieser Stoffe senden die Schichten eine Strahlung mit einer spezifischen spektralen Energieverteilung aus, wobei die von der Lampe ausgehende Strahlung die Summe der Strahlung der beiden Schichten 4 und 5 enthält

In der Schicht 4 befindet sich ein Leuchtstoff oder eine Mischung von Stoffen, der oder die pro Gewichtseinheit billiger ist (sind) als der Stoff oder die Mischung von Stoffen in der Sch-rht 5. Die Farbpunkte der Strahlung der beiden Schichten unterscheiden sich dabei, wie oben erwähnt, um nicht mehr als

"■■- CIE-Einheiten. In der Schicht 5 wird zumindest I -p

80% und höchstens 99% der Ultraviolettstrahlung in Licht umgesetzt. Der nicht in dieser Schicht umgesetzte Teil der Ultraviolettstrahlung wird in der Schicht 4 nahezu vollständig in Licht mit einem Farbpunkt umgesetzt, der gleich oder nahezu gleich dem Farbpunkt des Lichts ist, das die Schicht 5 aussendet Die Überlagerung der Schichten 4 und 5 ermöglicht es, unter Beibehaltung nahezu der gleichen Lichtausbeute die Schicht 5 dünner zu wählen, als wenn die Schicht 4 nicht da wäre. Dies zeigt die Tabelle I, in der an einer 40-Watt-Leuchtstofflampe gemessene Zahlenwerte aufgeführt sind.

Tabelle 1

Farbpunkt Lampen- Zusammensetzung und Gewicht der Leuchtschichten der Lampe nummer

Relative Licht ausbeute nach 100 Std.	Farbkoordi naten der Lampe .V Y	375	Farbv/ieder gabeindex Ra
100	382	375	83,2
100,5	381	37υ	83,6
100,6	379	379	83.6
98,5	379	401	82.0
100	438	401	35,0
99,1	443	402	85,0
98,5	444	72,0

4000⁰K	1	Tiinze'l- schichit
4000⁰K	2	Schicht 5 Schicht 4
4000⁰K	3	Schicht 5 Schicht 4
4000⁰K	4	Schicht 5 Schicht 4
3000⁰K	5	Einzel schicht
3000⁰K	6	Schicht 5 Schicht 4
3000⁰K	7	Schicht 5 Schicht 4

5.0 g (15% A + 35% B+ 50% C)

3.1 g (15% A + 35% B + 50% C) 3,0 g Calciumhalophospliat-.veiß

2,3 g (15% A + 35% B + 50% C) 3 g Calciumhalophosphat-weiß

1,6 g (15% A + 35% B + 50% C) 3,0 g Calciumhalophosphat-weiß

5,3 g (6% A + 25% B + 69% C)

2,3 g (6% A + 25% B + 69% C)

3.0 g Calciumhalophosphat-warmweiß

1.1 g (6% A+ 25% B + 69% C)

3,0 g Calciumhalophosphat-warmweiß

In dieser Tabelle (bedeutet:

A ein Leuchtstoff der Formel

B ein Leuchtstoff der Formel Ceo.67TbojjMg₂AI₂₂Oiq

C ein Leuchtstoff der Formel Y1.95Eun.05Oj

In der Tabelle sind mit den Ziffern I und 5 Bezugslampen angegeben, die nicht erfindungsgemäß aufgebaut sind.

Ein Vergleich der Lampen 2, 3 und 4 mit der Bezugslampe I zeigt, daß nach 100 Betriebsstunden die Lichtausbeute, die Farbkoordinaten und die Farbwiedergabe fast nicht voneinander abweichen. In den Lampen 2, 3 und 4 ist jedoch eine bedeutend geringere

10 Menge der teuren Stoffe A, B und C vorhanden.

Für die Lampen 6 und 7 im Vergleich zui Bezugslampe 5 gilt ein entsprechendes Bild. Nur dei Farbwiedergabeindex Ra ist bei der Lampe 7 ziemlich stark abgesunken. Es wurden jedoch auch nur 1,1 g dei Mischung der Stoffe A, B und C verwendet, wodurch die Ersparnis groß ist. Der Wert des Umsetzungsfaktors f. ist bei dieser sehr dünnen Schicht daher niedrig, unc zwar 0,80. Bei der Lampe 4 ist der Wert von ρ ungefähi 0,87.

Einen Eindruck vom Verlauf der Lichtausbeute al; Funktion der Schichtdicke in einer Lampe, die nur eine Schicht aus einer Mischung von 6% A, 25% B und 69°/t C enthält, gibt folgende Tabelle:

Tabelle II

5,3
4,1
3,2
2,6
2,1

100 99,4 97,4 95,5 92,0

Ein Vergleich der Werte der Tabelle 11 mit denen der Tabelle 1 zeigt deutlich, daß der Lichtverlust, der beim Verdünnen der Leuchtstoffschicht in einer Einschichtlampe entstehen würde, was zwar auch eine billigere Lampe ergeben würde, nicht oder in bedeutend geringerem Ausmaß bei erfindungsgemäßen Lampen auftritt.

Das Anbringen der unterschiedlichen Schichten in den erfindungsgemäßen Lampen kann auf übliche Weise erfolgen, z. B. durch das Mischen der betreffenden Leuchtstoffe mit einem Bindemittel, wie Äthyl- oder Nitrozellulose in einer Lösung aus Butylazetat oder einem anderen Lösungsmittel, durch das Beschichten der Röhrenwand mit einer dera^rtigen Suspension, das Trocknen der Suspension und das Ausheizen des Bindemittels.

Obgleich oben als Beispiel eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe angegeben ist, findet das Prinzip der Erfindung ohne wesentliche Änderunger Anwendung in anderen Lampen, wie beispielsweise in Hochdruckquecksilberdampfentladungslampen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Gasentladungslampe mit einem Leuchtstoffüberzug aus zwei übereinanderliegenden Leuchtstoffschichten, die jede für sich bei Anregung durch die von der Entladung ausgehende Strahlung Licht aussenden, auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Kolbens, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen den Farbpunkten des von jeder Schicht (4, 5) ausgesandten so

Lichts kleiner als ^- CIE-Einheiten ist, worin ρ den durch die an der Entladungsseite liegende Leuchtstoffschicht (5) in Licht umgesetzten Teil der Gesamtmenge der von der Entladung ausgehenden ι in Licht umgesetzten Strahlung darstellt und zwischen den Werten 0,80 und 0,99 liegt

2. Elektrische Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Entladung abgewandte Leuchtstoffschicht (4) aus einem oder mehreren mit Antimon und/oder Mangan aktivierten Halophosphaten von Calcium und/oder Strontium und die an der Entladungsseite liegende Leuchtstoffschicht (5) aus einer Mischung dreier mit Seltenen Erden aktivierter Leuchtstoffe mit Linienemissionen zwischen 430 und 490 nm, zwischen 520 und 565 nm bzw. zwischen 590 und 630 nm besteht

3. Elektrische Gasentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der so Entladung^cite liegende Leuchtstoffschicht (5) aus einer Mischung von mit dreiwertigem Europium aktiviertem Yttriumoxid, mit dreiwertigem Terbium aktiviertem Cer-Magiiesium-Aluminat und mit zweiwertigem Europium aktivie.tem Barium-Magne- r, sium- Aluminat besteht.