DE2935711C2 - Leuchtstoffüberzug einer Leuchtstofflampe - Google Patents

Leuchtstoffüberzug einer Leuchtstofflampe

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Description

Die Erfindung betrifft einen Leuchtstoffaberzug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Leuchtstofflampen werden seit langem als allgemeine Quelle für Beleuchtungslicht eingesetzt Deutlicher Fortschritt wurde im Hinblick sowohl auf die Lichtwirkung (Lichtausbeute) als auch an.; das Farbwiedergabevermögen durch Verbesserungen im Aufbau der Leuchtstofflampe und Entwicklung neuer Leuchtstoffmaterialien erzielt. Insbesondere Calcium-Halo-Phosphat-Leuchtstoff, aktiviert durch Mangan und Antimon, der nicht nur eine hohe Lichtwirkung bringt und ein gewisses Maß an Fart-wiedeir.abevermögen besitzt, sondern auch mit geringen Kosten hergestellt werden kann, wird jetzt bei fast allen L& :hts'.offlampenarten für allgemeine Beleuchtungszwecke eingesetzt. Eine Leuchtstofflampe mit diesem Calcium-Halo-Phosphat-Leuchtstoff stellt daher einen sehr wirksamen Lampentyp dar.
Wie jedoch oben beschrieben, fehlt es einer mit durch Mn und Sb aktiviertem Calcium- Halo-Phosphat-Leuchtstoff versehenen Leuchtstofflampe an der voll zufriedenstellenden Farbwiedergabeeigenschaft, bis heute sind verschiedene Verbesserungen zur Beseitigung dieses Nachteils versucht worden. Eine typische Verbesserung stellt eine Leuchtstoffzusammensetzung gemäß der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 32 759/1975 dar. Diese Zusammensetzung soll die Farbwiedergabeeigenschaft der gewöhnlichen Leuchtstofflampe dadurch verbessern, daß die unzureichende so Strahlungsenergie im Rot-Bereich des erwähnten Calcium-Halo-Phosphat-Leuchtstoffs erhöht wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Verbesserung der Farbwidergabeeigenschaft mit einer erheblichen Beeinträchtigung der hohen Lichtwirkung einer Leuchtstofflampe einhergeht, die durch Mn und Sb aktivierten Calcium-Halo-Phosphat-Leuchtstoff verwendet Daher ist die in der japanischen Patentveröffentlichung offenbarte Leuchtstoffzusammensetzung in ihrer Anwendung beschränkt. ft>
Es wurde kürzlich eine Leuchtstofflampe des Drei-Spektralspitzen-Systems offenbart, die eine Leuchtstoffzusammensetzung verwendet, welche eine Emissionsspektralverteilung mit Spitzen einer geringen Halbwertsbreite in drei Wellenlängenbereichen, d. h. einem blauen Bereich um 450 nm, einem grünen Bereich um 540 nm und einem roten Bereich um 610 nm, aufweist Eine Lampe dieses Typs scheint sowohl eine höhe Lichtwirkung als auch ein hohes Farbwiedergabevermögen zu ermöglichen und zieht daher das besondere Interesse auf sich. Die in einer Lampe dieses Typs, verwendeten Leuchtstoff-Zusammensetzungen schließen eine Mischung von Eu2t-aktiviertem Strontium-Chlörapatit-Leuchtstöff, Mn2+raktiviertem Zmk-Si-Ükat-Leuchtstoff und Eu3+-aktryiertem Yttrium-Oxyd-Leuchtstoff ein, wie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung 49-1 00 877 offenbart
Der Eu2+-aktivierte Strontium-Chlorapatit-Leuchtstoff verursacht jedoch eine Abnahme der Lichtwirkung einer Leuchtstofflampe. Sicher, der Mn2+-aktivierte Zink-Silikat-Leuchtstoff führt zur Verbesserung der Lichtwirkung, ist jedoch dafür bekannt eine merkbare Verringerung der Iichtwirkung im Betrieb einer Leuchtstofflampe hervorzurufen und darüber hinaus einen geringen Applikationswiderstand aufzuweisen. Darüber kann leicht der Schluß gezogen werden, daß eine Leuchtstofflampe mit einer Mischung der oben erwähnten drei Leuchtstoff-Arten als licht-emittierender Schicht Anlaß zu Änderungen der Farbe des emittierten Lichts und zu einer Abnahme der Lichtwirkung während des Betriebs gibt
Ein Leuchtstoffüberzug der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Zusammensetzung ist mit der auf einem älteren Patent beruhenden DE-PS 28 16 069 bereits, vorgeschlagen worden. Bei diesem vorgeschlagenen Leuchtstoffüberzug besteht der blauemittierende Leuchtstoff aus Strontium-Chlorapatit, Barium-Magnesium-Aluminat oder Strontium-Magnesium-Aluminat jeweils aktiviert durch zweiwertiges Europium.
Aus der DE-OS 24 46 479 ist ein Leuchtstoffüberzug einer Leuchtstofflampe bekannt der als grün-emittierenden Leuchtstoff ein mit Terbium aktiviertes Aluminat als blauemittierenden Leuchtstoff ein mit zweiwertigem Europium aktiviertes Barium-Strontium-Alumimatund als rot-emittierenden Leuchtstoff mit dreiwertigem Europium aktiviertes Yttrium-Oxid aufweist
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leuchtstoffüberzug einer Leuchtstofflampe zu schaffen, der eine hohe Lichtwirkung mit einem zufriedenstellenden Farbwiedergabevermögen verbindet
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch gelöst
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnunggen näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine graphische Darstellung der Spektral-Energieverteilung der Strahlung von einer Leuchtstofflampe mit einem Leuchtstoffüberzug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 eine graphische Darstellung eines Emissionsspektrums eines typischen Leuchtstoffüberzugs gemäß der Erfindung,
F i g. 3 ein Farbdiagramm, in welchem die Lage des von einer erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe mit erfindungsgemäßem Leuchtstoffüberzug emittierten Lichts angedeutet ist,
Fig.4 eine graphische Darstellung der Spektral-Energieverteilung der Strahlung einer Leuchstofflampe mit einem Leuchtstöffüberzug gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 5 eine graphische Darstellung der Spektral-Energieverteilung eines durch Antimon und Mangan aktivierten Calcium- Halophosphat- Leuchtstoffs, und
F i g. 6 ein3n Querschnitt zur Darstellung des Aufbaus einer Leuchtstofflampe.
Fig. 1 zeigt die Spektral-Energieverteilung der
Strahlung von einer Leuchtstofflampe, bei der eine Mischung aus einem grün-emittierenden Leuchtstoff, einem röt-emittierenden Leuchtstoff und einem blau-· emittierenden Leuchtstoff gemäß der Erfindung eingesetzt ist Diese Lampe weist eine Ochtwirkung von 82 Lumen/Watt und einen durchschnittlichen Farbwiedergabeindex Ra von 84 bei einer Farbtemperatur von 5000 K auf. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das Farbwiedergabevermögen durch Kombination der drei in F i g. 1 gezeigten Spektral-Energiespitzen bei Beibehaltung de? Lichtwirkung auf einem zufriedenstellend hohen Wert merklich verbessert werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Leuchtstoffüberzug sind drei £.euchtstoffkompüsitionsarte& schmalbandiger Emission zur Erzeugung eines weißen Lichts kombiniert Die Farbe einer mit weißem licht bestrahlten Substanz ist die gleiche wie bei Bestrahlung der Substanz mit natürlichem Licht Es ist wichtig anzumerken, daß der erfindungsgemäße Leuchtstoffüberzug einen bjau-emittiereriden Leuchtstoff mit einem Emissions-Spektrum, dessen Spitze im Wellenlängenbereich zwischen 450 und 460 nm und einer Haibwertsbreite von weniger als 50 hm Hegt, enthält Der blau-emittierende Leuchtstoff ist beispielsweise Strontium-Calcium-Chlorapatit aktiviert durch zweiwertiges Europium, Sr3-iEux (PO^ · yCaCb (0,0052*^0,20, 0££y£5,0). Dieser Leuchtstoff besitzt eine Emissions-Spektralverteilung mit einer Spitze bei 453 nm und einer Haibwertsbreite von etwa 42 nm.
Der grün-emittierende Leuchtstoff, der in der verwendeten Leuchtstoffkomposition enthalten ist, ist Yttrium-Silikat aktiviert durch Cerium und Terbium Da dieser Leuchtstoff jedoch sehr teuer ist kann er teilweise durch einen Füllstoff eines anderen billigeren Leuchtstoffs wie Zink-Silikat aktiviert durch Mangan, Calcium-Halophosphat aktiviert durch Antimon und Mangan oder einer Mischung hiervon ersetzt werden. Die Menge des Füllstoffs sollte vorzugsweise nicht größer als 40 Gewichtsprozent betragen.
Die verwendete Leuchtstoffzusammensetzung enthält ferner einen rot-emittierenden Leuchtstoff aus
TabeUe 1
Yttrium-Oxyd aktiviert durch dreiwertiges Europjuin,
Fig.2 zeigt die Emissions-Spektren der drei Leuchtstoffe, die in der verwendeten Leuchtstoffzusammensetzung enthalten sind. In der Zeichnung bezeichnet Kurye 1 das Emissions-Spektrum von Strontnim-Calcium-Ctdorapatit aktiviert durch zweiwertiges Europium, Kurve 2 stellt das Emissions-Spektrum von Yttrium-Silikat aktiviert durch Cerium und Terbium dar, und Kurve 3 kennzeichnet das Emissions-Spektrum von Yttrium-Oxyd aktiviert durch dreiwertiges Europium.
Fig.3 zeigt ein Farbdiagramm des von den Leuchtstofflampen der später beschriebenen Beispiele emittierten Lichts. In Fig.3 entsprechen die Zahlen 1 bis 4 den Beispielen Ibis 4. W...
Wie in F i g. 6 gezeigt umfaßt eine Leuchststofflampe dieser Art eine Glasröhre 1, deren Innenfläche mit einem Film 2 einer Leuchstoffzusammensetzung beschichtet ist, Endkappen 3 und 4, die an den Enden der Glasröhre 1 angebracht sind, und Elektroden 5 und 6 innerhalb der Glasröhre 1. Diese Elektroden werden mit einer nicht gezeigten äußeren Stromquelle über Anschlußstifte 7 und 8 an den End'fappen 3 bzw. 4 verbunden.
Im folgenden werden Beispiele der Erfindung beschrieben:
Beispiel 1
Es wurde eine Leuchtstofflampe von 40 W nach üblicher Methode unter Verwendung einer Leuchtstoffzusammensetzung hergestellt welche durch Mischen von blau-emittierendem Leuchtstoff aus Strontium-Calcium-Chlorapatit aktiviert durch zweiwertiges Europium, eines grün-emittierenden Leuchtstoffs aus Yttrium-Silikat aktiviert durch Cerium und Terbium und eines rot-emittierenden Leuchtstoffs aus Yttrium-Oxyd aktiviert durch dreiwertiges Europium hergestellt wurde, so daß die Mischung in der Lage war, Licht der Farbart am Punkt 1 im Farbdiagramm von Fig.3 zu emittieren. Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften des von dieser Leuchtstofflampe emittierten Lichts.
Leuchtstoflzusammensetzuag
(Gewichtsprozent)
blau grün
Farbtemperatur FarbaitkooFdinaten Lichtwjrkung Ha
rot
65
24
3500K χ = 0,410
y - Q.405
«Slm/W
85
Beispiel 2
Eine Leuchtstofflampe von 4OW wurde wie im Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß die verwendete Leuchtstoffzusammensetzung durch ein solches Mischen der drei Leuchtstoffe bereitet wurde, die die Mischung Licht einer Farbart am Punkt 2 ini Farbdiagramm von F i g. 3 emittieren konnte. Tabelle 2 zeigt die Eigenschaften des von dieser Lampe emittierten Lichts.
Tabelle 2
Leuchtitoffzusammenietziiflg
(Gewichtsprozent)
blau grün
Firbtemperatur Faitoartkoordinaten pchtwirfcuof Λα
rot
(A
21
4200K χ = 0,375
83lm/W
84
Beispiel 3
Eine Leuchtstofflampe von 40 W wurde wie im Beispiel hergestellt mit der Ausnahme, daß die verwendete Farbstoffzusammensetzung,durch solches
Tabelle 3
Mischen der drei Farbstoffe bereitet wurde, daß die Mischung Licht der Farbart am Punkt 3 im Farbdiagramm von F i g. 3 emittieren konnte. Tabelle 3 zeigt die Eigenschaften des von dieser Lampe emittierten Lichts.
Leuchtstoflzujammensetzung
■^Gewichtsprozent)
blau grün rot
Farbtemperatur Farbartkoordinaten Lichtwirkung ft α
63
18
5000 K χ = 0,346
y = 0,363
82 Im/W
84
Beispiel 4
Eine Leuenisiofflampe von 40 W wurde wie im Beispiel hergestellt mit der Ausnahme, daß die verwendete Leuchtstoffzusammensetzung durch sol-
Tabellc 4
ches Mischen der drei Leuchtstoffe bereitet wurde, daß die Mischung Licht der Farbart vom Punkt 4 im Farbdiagrsrrim vor. F i g. 3 ernisiisrer. konnte. Tabelle 4
20
zeigt die Eigenschaften
emittierten Lichts.
des von dieser Lampe
Leuchtstoffzusammensetzung
(Gewichtsprozent)
blau grün
Farbtemperatur Farbartkoordinaten Lichtwirkung Ra
rot
62
15
6500K
Beispiel 5
Leuchtstofflampen von 40 W wurden wie im Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß die verwendeten Leuchtstoffzusammensetzungen dadurch bereitet wurden, daß Cs!c!um-Ha!ophosphat aktiviert durch Antimon und Mangan einen Teil des griln-emittierenden Leuchtstoffs aus Yttrium-Silikat aktiviert durch Cerium und Terbium ersetzte. Tabelle 5 zeigt die Eigenschaften des von diesen Lampen emittierten Lichts.
Tabelle 5
Farbtemperatur Substitutions Licht Ro
menge wirkung
(Gewichts
prozent)
0 85,0 85,0
35OOK 10
20		 84,3
83,6		 85,1
84,9
30 83,0 84,3
0 83,0 84,0
10 82,4 83,7
20 81,8 83,2
30 81,1 82,4
0 82,0 84,0
10
20
30		 81,4 83,6
3UUU Jv. 81,2 82,9
80,1 82,1
50
55
60
Die Austausch- oder Substitutionsmenge, die in Tabelle 5 angegeben ist bezeichnet die Menge des durch Antimon und Mangan aktivierten Calcium-Halophosphats im Verhältnis zur Menge des durch Cerium und Terbium aktivierten Yttrium-Silikats.
χ = 0,312
y = 0,332
80
Tabelle 5 zeigt deutlich, daß tSie Gesamtleistung der Leuchtstofflampe kaum beeinträchtigt wird, falls ein Teil des grün-emittierenden Leuchtstoffs aus Yttrium-Silikat aktiviert durch Cerium und Terbium ersetzt wird durch einen Füllstoff aus Calcium-Halophosphat aktiviert durch Antimon und Mangan, obwohl diese Substitution eine leichte Verringerung des durchschnittlichen Farbwidergabeindex Ra und der Lichtwirkung mit sich bringt. Mit anderen Worten erlaubt die Substitution die Erzeugung einer Leuchtstofflampe annehmbarer Leuchtwirkung und Farbwiedergabevermögens bei geringen Kosten.
Ein ähnliches Resultat wurde übrigens erzielt, wenn Zink-Silikat aktiviert durch Mangan oder eine Mischung aus Zink-Silikat aktiviert durch Mangan und Calcium-Halophosphat aktiviert durch Antimon und Mangan als Füllstoff verwendet wurden.
Fig.4 zeigt die Spektral-Energieverteilung der Strahlung von der Leuchtstofflampe für den Fall von 5000 K Farbtemperatur und 20 Gewichtsprozc.c der Füllstoffsubstitution gemäß Fig.5. Fig.5 zeigt die Spektral-Energieverteilung von Calcium-Halophosphat aktiviert durch Antimon und Mangan.
Aus den Beispielen 1 bis 5 ist deutlich ersichtlich, daß mit der Erfindung ein Leuchtstoffüberzug geschaffen wird, der eine hohe Lichtwirkung von wenigstens 80 lm/W und einen hohen mittleren Farbwiedergabeindex Ra von wenigstens 80 über einen weiten Farbtemperaturbereich aufweist
Das Strontium-Cakium-Chlorapatit aktiviert durch zweiwertiges Europium, das als blau-emhtierender Leuchtstoff verwendet wird, kann erfindungsgemäß durch Strontium-Calcium-Barium-Chlorapatit aktiviert durch zweiwertiges Europium oder Strontium-Barium-Chlorapatit aktiviert durch zweiwertiges Europium ersetzt werden, wobei im wesentlichen dieselben Wirkungen erzielt werden.
Hierzu 6 BIaU Zeichnungen

Claims (1)

19
. Patentanspruch:
Leuchtstoffüberzug einer Leichtstoffiampe, der einen grün-emittierendeh Leuchtstoff der iirt wesentlichen aus Yttriiim-Silikat, aktiviert durch Cer und Terbium, besteht, einen rot-emittierenden Leuchtstoff, der im wesentlichen aus Yttrium-Oxid, aktiviert durch Europium, besteht, und einen bku-emittierenden Leuchtstoff, der aus einem durch zweiwertiges Europium aktivierteü Strontium Chlorapatit besteht, enthält, dadurch; gekennzeichnet, daß der blau-emittierende Leuchtstoff ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Strontium-Kalzium Cblorapatit, Strontium-Barium κ Chlorapatit und Strontium-Kalzium-Barium Chlorapatitjeweikaktiviertdurch zweiwertiges Europium.
DE2935711A 1978-09-05 1979-09-04 Leuchtstoffüberzug einer Leuchtstofflampe Expired DE2935711C2 (de)

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