DE2642704B2

DE2642704B2 - Leuchtstoffüberzug für eine Leuchtstofflampe

Info

Publication number: DE2642704B2
Application number: DE2642704A
Authority: DE
Inventors: Thomas Evans Euclid Offerle; Thomas Frederick Cleveland Heights Soules
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-09-25
Filing date: 1976-09-23
Publication date: 1979-11-08
Also published as: NL7610671A; NL175677B; JPS5241484A; NL175677C; DE2642704A1; GB1556472A; DE2642704C3; FR2326036A1; JPS613069B2; FR2326036B1; US4079287A

Description

Die Erfindung betrifft ein einen Leuchtstoffüberzug für eine Leuchtstofflampe mit einem Strontiumhalogenphosphat und einem Europium-aktivierten Yttriumoxid auf der inneren Oberfläche des Kolbens.

In der DE-OS 21 28 065 ist ein Leuchtstoffüberzug für eine Leuchtstofflampe beschrieben, der aus einem Drei-Komponi.'itengemisch besteht, dessen eine Komponente eine grüne bis gelbgrüpe Emission aufweist, die im wesentlichen im Wellenlängenbereich von 550 bis 750 nm liegt, dessen zweite Komronente eine orangefarbene bis rote Emission aufweist, die im wesentlichen im Wellenlängenbereich von 588 bis 630 nm liegt und dessen dritte Komponente eine purpurblaue bis grünlichblaue Emission aufweist, die im wesentlichen in dem Wellenlängenbereich von 430 bis 485 nm liegt, wobei diese drei Komponenten in einem solchen Verhältnis zueinander stehen müssen, daß bei Mischung ihrer Emissionen weißes Licht erzeugt wird.

In der DE-OS 21 01 132 ist ein Leuchtstoff beschrieben, der aus Europium-aktiviertem Strontiumchlorphosphat durch Zusatz von Antimonoxid hergestellt ist. Und in der DE-OS 2158 583 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Pigments aus Yttriumoxid und Mol>bdänoxid beschrieben, wobei das Molybdänoxid teilweise durch Wolframoxid ersetzt sein und das Pigment außerdem noch andere Seltene Erden enthalten kann.

Demgegenüber lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Leuchtstoffgemisch der eingangs genannten An zu schaffen, mit dem eine verbesserte Lichtausbeutc bei vergleichbarer Farbwiedergabe in einer Leuchtstofflampe vom Deluxe-Typ in einem Farbtemperaturbereich von etwa 2700 bis etwa 6503 K erzielt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Leuchtstoffüberzug aus einem 2-Komponenten-Gemisch besteht, in dem das Stronliumhalogenphosphat die allgemeine Formel

aufweist, worin A ein Halogenidion, ausgewählt au« F. Cl und deren Kombinationen, , einen Wert im Bereich von etwa 0,04-0.15 und , einen Wert im Bereich von etwa 0.01 bis 0.42 hat.

Vorteilhaft enthält der Leuchtstoffüberzug etwa 75 bis 85 Gew.-% des Strontiumhalogenphosphates.

Die Beschreibung besonderer Ausführungsbeispiele der Erfindung erfolgt nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der im einzelnen folgendes dargestellt ist: F i g. 1 eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht einer Leuchtstofflampe mit dem Leichtsioffüberzug,

F i g. 2 eine Emissionskurve im sichtbaren Spektralbereich für einen Leuchtsicffüberzug und

Fig.3 ein C.I.E-Chromatizitäts-Diagramm, das die Linie des schwarzen Körpers enthält und die Angabe der entsprechenden Farbtemperaturen für verschiedene Leuchtstoffüberzüge in Leuchtstofflampen vom Deluxe-

\-> Typ.

In F i g. 1 ist eine Leuchtstofflampe 1 gezeigt, die einen langgestreckten Kolben 2 aus Sodakalksilikatglas mit kreisförmigem Querschnitt aufweist. Diese Lampe weist die übliche Elektrodenstruktur 3 an jedem Hnde auf, die durch die Stromzuführungen 4 bzw. 5 gehalten ist, die sich durch eine Glasquetschdichtung 6 in .-inem Fuß 7 <cu den Kontakten eines Sockels 8 erstrecken, der an den gegenüberliegenden Enden der Lampe befestigt ist. Die die Entladung aufrechterhaltende Füllung in dem abgedichteten Glaskolben besteht aus einem Inertgas, wie Argon oder einer Mischung aus Argon und anderen Gasen bei geringem Druck, in Kombination mit einer geringen Menge Quecksilber, um die Lampe bei geringem Dampfdruck arbeiten zu lassen. Die innere

μ Oberfläche des Glaskolbens ist mit einem Leuchtstoffüberzug 9 versehen, der im wesentlichen über die gesamte Kolbenlänge und sich um die Innenwand des Kolbens erstreckend aufgebracht ist.
Zur besseren Veranschaulichung der erzielten Verbesserung des Emissionsverhaltens für die obige Art Lampe wurde die Leuchtstoffkombination als vermengtes Gemisch eingesetzt und es wurden verschiedene 40-Watt-Lampen für Vergleichszwecke mit üblichen Leuchtstofflampen vom Deluxe Typ konstruien. wobei ein Strontiunihalogenphosphat-Bvju oder ein Strontiumhalogenphosphat-Grün mit Zinn-aktiviertem Strontiumorthophosphat in etwa gleichen Gewichtsanteilen verwendet wurde. Die üblichen weißes Licht abgebenden Deluxe-Lampen halten einen Lichtstrom von etwa 2100Im bei 100 Stunden mit einer Farbtemperatur innerhalb des in Fig. 3 gezeigten Farbovals, während die Lampen mit dem Leuchtstoffüberzug aus etwa 80 Teilen Strontiumhalogenphosphat-Grün und 20 Teilen Europium-aktiviertem Yttriumoxid in dem vermengten Gemisch einen Lichtstrom von 2750 Im bei etwa der gleichen Farbtemperatur erzielten. Die Lampen mit diesen Leuchtstoffüberziigen wiesen weiter eine ^-8°/oigs Lichtstromabnahme nach 1000 Brennstunden auf, was den getesteten üblichen Leuchtstofflampen vom Deluxe-Typ vergleichbar ist.

Das Emissionsspektrum des l.euchtstoffüberzuges für die oben beschriebene Lampenkonstruktion ist in F i g. 2 gezeigt. Aus dieser Emissionskurvc im sichtbaren Spektralbereich ist ersichtlich, daß sich die Breitband-

6" emission über die Spektralregion von etwa 4.5 bis 5.9 ■ 10-'' cm erstreckt, was dem Anteil des Strontiumhalogenphosphat-Grünleuchtstoffes in dem Gemisch zuzuschreiben ist, das die folgende chemische Zusammensetzung aufweist:

Sr₈₇₁Sbo.o52Mno.,7(P04)6 · 0,93 SrF₂.

Der Anteil der Emissionskurvc der sich von etwa 5.8· 10-⁵ bis 6.2 - I0'⁵ cm erstreckt, ist dem Anteil des

Seltenerdoxid-Leuchtstoffes in dem Gemisch zuzuschreiben, der eine chemische Zusammensetzung hat, die durch die Formel

Eu₃₊: YjOj

wiedergegeben werden kann. Ein Farbwiedergabeindex von 82 wurde für diese Lampe nach dem C.I.E-Verfahren erhalten. Die Chromatizitätswerte bzw. Farbwertanteile χ und y für diese Lampen wurden nach dem bekannten C!.E-Verfahren zu x=0,404 und .y= 0,395 ermittelt. Diese Chromatizitätswerte liegen in F i g. 3 im gleichen Farboval wie die für übliche Lampen für weißes Licht vom Deluxe-Typ.

Vergleichbare Ergebnisse wurden mit einer anderen Leuchtstofikombination für eine warmweiße Deluxe-Farbemission erhalten, die einen Farbpunkt innerhalb oder benachbart des Farbovals haben, das in F i g. 3 für übliche warmweißes Licht abgebende Deluxe-Lampen gezeigt ist Im Einzelfall wurde ein hochwirksamer Strontiumhalogenphosphat-Gelbleuchtstoff mit der Formel

Srs^SboOTsMnoj^PO^ · 0,93 SrF₂

mit Europium-aktiviertem Yttriumoxyd in solchen Anteilen vermengt, daß der erwünschte Farbpunkl benachbart der Linie des schwarzen Körpers erhalten wurde. Dieses Leuchtstoffgemisch umfaßte etwa 83 Teile des gelben Strontiumhalogenphosphat-Leuchtstoffes und 17 Teile des Europium-aktivierten Yttriumoxyd-Leuchtstoffes und man erhielt in 100 Stunden einen Lichtstrom von 2900 Im in 40-Watt-Lampen. Die mit dieser Mischung erzielten Chromatizitätswerte betrugen x=0,445 und y=0,415, die einem Farbpunkt benachbart dem erwünschten Farboval entsprachen.

Ein anderes Beispiel veranschaulicht die Ergebnisse, die mit einer besonderen Leuchtstoffkombination erhalten wurden, die eine kaltweiße Deluxe-Farbemission bei einer höheren Wirksamkeit ergibt, als sie mit konventionellen Deluxe-Leuchtstoffgemischen erhältlich ist. Im besonderen Falle wurde eine Mischung mit 80 Teilen t.nes Strontiumhalogenphosphat-Blaugrünleuchtstoffes koaktiviert mit Antimon und Mangan und der Strukturformel

Sr_g«Sbo.o62Mno.o5(P04)6 · 0,94 SrF₂

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und 20 Teilen Europium-aktiviertem Yttriurnoxyd-Leuchtsioff geschaffen, dessen Gesamtemission innerhalb des Standard-Farbovals lag, das in Fig. 3 für übliche Deluxe-Lampen ^für kaltweißes Licht gezeigt ist. Die Chromatizitätswerte für die vorgenannte Mischung wurden nach dem CI.E.-Verfahren zu x = 0.374 und >'=0,364 ermittelt. Eine 40-Watt-Leuchtstofflampe erzielte unter Verwendung des vorgenannten Leuchtstoffgemisches einen 100-Stunden-Lichtstrom von etwa 2650 Im bei einem Farbwiedergabeindex von 90.

Ein Beispiel für eine Tageslicht-Deluxe-Leuchtstofflampe mit einem Leuchtstoffüberzug hatte einen Gesamtemissionsfarbpunkt innerhalb oder benachbart des Farbovals, das in Fig. 3 für konventionelle Deluxe-Tageslichtlampen gezeigt ist. Der hierfür verwendete Leuchtstoff bestand aus einem Gemisch von 84 Teilen Strontiumhalogenphosph&t-Biaiileuchtstoff mit der Formel:

Srei8Sbofl68Mno,OH(PO₄Jf₁ · 0,92SrF₂,

die mit 16 Teilen des Europium-aktivierten Yttriumoxyd-Leuchtstoffes vermengt waren, und die mit diesem Gemisch überzogenen 40-Watt-Lampen zeigten einen 100-Stunden-Lichtstrom von 2650Im bei einem Farbwiedergabeindex von 93. Die Chromatizitätswerte betrugen χ=0,313 und y = 0,346.

Eine Erklärung der Art und Weise, in der der erwünschte Emissionsfarbpunkt mit dem Leuchtstoffüberzug erhalten wird, ist ebenfalls in Fig. 3 gezeigt. Die gerade schwarze Linie, die auf dieser grafischen Darstellung links erscheint, repräsentiert die Farbpunkte, die durch die Zusammensetzungsvariation des Strontiumhalogenapatit-Leuchtstoffes innerhalb des oben angegebenen allgemeinen Bereiches erhalten werden. Im besonderen ist ein auf dieser geraden Linie veranschaulichter Punkt der Farbpunkt, der durch den Strontiumhalogenphosphat-Blauleuohtstoff erhalten wird, während der zweite auf liicser geraden Linie veranschaulichte Punkt den Farbpun^t repräsentiert, der durch den Strontiumhalogenphosphat-Grünleuchtstoff gezeigt wird. Der Farbpunkt für das Europ^;um-aktivierte Yttriumoxid ist auch in F i g. 3 gezeigt und er gestattet das Ziehen der zweiten gestrichelten geraden Linie zwischen diesem letztgenannten Farbpunkt und dem Punkt auf der durchgezogenen Linie, der den Farbpunkt des angewendeten Halogenphosphat-Leuchtstoffes repräsentiert. Für die in F i g. 3 besonders veranschaulichte Leuchtstoffmischung zwischen Strontiumhalogenphosphat-Grünleuchtstoff und Y₂Oj: Eu-Leuchtstoff schneidet die gestrichelte Linie das Standard-Farboval für konventionelle Deluxe-Lampen für weißes Licht. Dieser Schnittpunkt zeigt, daß Farbpunkte innerhalb eines besonderen Farbovals erhalten werden können, indem man die Gewichtsanteile der Leuchtstoffbestandteile variiert. In gleicher Weise wird deutlich, daß vergleichbare Farbemissionscharakteristiken innerhalb der Farbovale, die für Deluxewirmweißes Licht, Deluxe-kaltweißes Licht und DeIuxe-Tageslicht-Lampen gezeigt sind, durch Variieren der Gewichtsanteile in der Leuchtstoffkombination und durch Verwenden anderer Leuchtstoffma'.erialien, als sie oben offenbart sind, erhalten werden.

Aus den obengenannten bevorzugten Ausführungsformen wird auch deutlich, daß besondere Leuchtstoffkombinationen aus zwei Komponenten geschaffen werden, die eine beträchtlich größere Lichtabgabe haben als derzeit übliche Deluxe-Leuchtstoffüberzüge in Leuchtstofflampen. Darüber hinaus kann auch durch Zusammensetzungsvariation der Leuchtstoff-Bestandteile eine Modifikation der besonders erläuterten Ausführungsformen vorgenommen werden. So kann man sowohl Kadmium als auch andere modifizierende Metallionen in die besonderen Strontiumhalogenphosphat-Leuchtstoffe, die oben näher beschrieben wurden, einbringen, ohne daß ein merklicher Einfluß auf die ansonsten erwünchte Emission eintritt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leuchtstoffüberzug für eine Leuchtstofflampe mit einem Strontiumhalogenphosphat und einem Europium-aktivierten Yttriumoxid auf der inneren Oberfläche des Kolbens, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoffüberzug aus einem 2-Komponenten-Gemisch besteht, in dem das Strontiumhalogenphosphat die allgemeine Formel

Sno-.-.Sb.Mn^PO^ - A₂

aufweist, worin A ein Halogenidion, ausgewählt aus F, Cl und deren Kombinationen, , einen Wert im Bereich von etwa 0,04-0,15 und y einen Wen im Bereich von etwa 0,01 bis 0,42 hat.

2. Leuchtstoffüberzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er etwa 75 bis 85 Gewichts-% des Strontiumhalogenphosphats enthält.