DE2509931C3

DE2509931C3 - Elektrische Gasentladungslampe

Info

Publication number: DE2509931C3
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: 1979-09-06
Also published as: AU7914875A; JPS53867B2; AT339428B; NO140156C; NO140156B; CA1020620A; DK101175A; ZA751295B; FR2264389A1; DE2509931B2; NO750833L; DK139949B; ATA189875A; DK139949C; BR7501449A; SE7502740L; AR209763A1; BE826651A; JPS50127480A; CH578251A5

Description

den durch die an der Entladungsseite liegende Leuchtstoffschicht (5) 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

2. Elektrische Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Entladung abgewandte Leuchtstoffschicht (4) aus jo 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 j< > Entladungsse/.: liegende Leuchtstoffschicht (5) aus einer Mischung von r"it dreiwertigem Europium aktiviertem Yttriumoxid, mit dreiwertigem Terbium aktiviertem Cer-Magnesium-Alur ^.nat und mit zweiwertigem Europium aktiviertem Barium-Magne- r> sium-Aluminat besteht.

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 Innen- r, seite 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 v> Bereich des Spektrums umgesetzt. Die Gasentladung wird insbesondere in einer Quecksilberdampfatmosphäre ausgelöst. In diesem Falle handelt es sich um Niederdruck- oder Hochdruckquecksiiberdampfentladungslampen. Bei der erstgenannten Lampenart befin- -,-, det 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. Wi

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. μ

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 von 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 Anbringens des billigsten Materials in einer gesonderten, von der Entladung abgewandten Schicht *ird, wenigstens teilweise, durch die zusätzlichen Kosten des Ap.bringens 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 erwähnter. 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 90% der Gesamtmenge in Licht umgesetzter Strahlung von de>- 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 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 I 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

in Wellenlänge 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

:o Mischung von Stoffen in der Schicht . Die Farbpunkte der Strahlung der beiden Schichten unte. scheiden sich dabei, wie oben erwähnt, um nicht mehr als

CIE-Einheiten. In der Schicht 5 wird zumindest I -/i

>■> 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

nt Farbp mkt des Lichts ist, das die Schicht 5 aussendet. Dit 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

ι. 40-Watt-Leuchtstofflampe gemessene Zahlenwerte aufgeführt sind.

Tabelle I

Farbpunkt
der Lampe

Lampen- Zusammensetzung und Gewicht der Leuchtschichten nummer

4000⁰K	I	Einzel schicht
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	Schuht 5
		Schicht 4

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

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

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

1,6 g (1 ^c.% A + 35% B + 50% C) 3,0 g Ciilciumhalophosphat-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 4 69% C)

3.0 g Calciumhalophosphat-warmweiß

Relative Licht ausbeute nach 100 Std.	rarb koordi naten der Lampe .V Γ	375	raibwieder gabeinJex Au
100	382	375	83,2
100,5	381	176	83,6
I (M i,6	379	379	83.6
98,5	379	401	' 82,0
100	438	401	85,0
99.1	443	402	85,0
98,5	444	72,0

In dieserTabelle I bedeutet:
A ein Leuchtstoff der Formel Ba₀.9Euo.|Mg2Ali6O27
B ein Leuchtstoff der Formel Ceo.67Tboj3Mg2Al220i9
C ein Leuchtstoff der Formel Yi.qsEiio.osOj

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 ßezugslampe 1 zeigt, daß nach 100 Betriebsstunden die Lichlausbeute, die Farbkoordinaten und die Farbwiedergabe fast nicht voneinander abweichen. In den Lampen 2, 3 und 4 ist jedoch eine bedeutend geringere Menge der teuren Stoffe A, B und C vorhanden.

Für die Lampen 6 und 7 im Vergleich zur Bezugslampe 5 gilt ein entsprechendes Bild. Nur der Farbwiedergabeindex Ra ist bei der Lampe 7 ziemlich stark abgesunken. Es wurden jedoch auch nur 1,1 g der Mischung der Stoffe A. B und C verwendet, wodurch die Ersparnis groß ist. Der Wert des Umsetzungsfaktors ρ ist bei dieser sehr dünnen Schicht daher niedrig, und zwar 0,80. Bei der Lampe 4 ist der Wert von ρ ungefähr 0.87.

Einen Eindruck vom Verlauf der Lichtausbeute als Funktion der Schichtdicke in einer Lampe, die nur eine Schicht aus einer Mischung von 6% A, 25% H und
C enthält, gibt folgende Tabelle:

Tabelle Il	KcInIi
Schichtgewichi	100
5.3	99,4
4.1	97/
3.2	95,5
2,6	92.0
2.1

Rcliitive Lichtausbeute

Ein Vergleich der Werte der Tabelle Il mit denen der Tabelle I 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, d^rr*- ^is Beschichten der Röhrenwand mit einer derartigen 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 Änderungen Anwendung in anderen Lampen, wie beispielsweise in Hochdruckquecksilberdampfentladungsiampen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 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 ι ο

Lichts kleiner als "~ CIE-Einheiten ist, worin ρ