DE3047655A1

DE3047655A1 - Fluoreszenzlampe

Info

Publication number: DE3047655A1
Application number: DE19803047655
Authority: DE
Inventors: Jacob van Caldwell N.J. Broekhoven; Eugene A. Cedar Grove N.J. Graff
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Philips North America LLC
Priority date: 1979-12-31
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1981-09-17
Also published as: US4305019A; NL8006524A; GB2067008A; GB2067008B; JPS56102057A

Description

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PATENTANWALT
Π-4ΟΟΟ DHS.SLl.nORF I · SCI-IADOWPLATZ 9

Düsseldorf, 16. Dez. 198

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Fluoreszenzlampe

Die Erfindung betrifft allgemein Fluoreszenzlampen, insbesondere aber eine verbesserte Fluoreszenzlampe mit warmweißer Farbe, die sowohl guten Wirkungsgrad als auch gute Farbwiedergabeeigenschaften besitzt.

Fluoreszenzlampen werden hergestellt, um Licht verschiedener Farbtemperatur zu emittieren, die allgemein der Farbtemperatur eines auf einer bestimmten Temperatur gehaltenen und das entsprechende volle Spektrum aufweisenden Strahlers besitzt. Entsprechend wird als Farbtemperatur für warmweiße Farbwiedergabe der Wert von etwa 3.000 K angegeben, während eine kaltweiße Farbtemperatur einen Wert von etwa 4.100°K aufweist. Für Heimbeleuchtungszwecke bevorzugt das Publikum offensichtlich die warme Farbwiedergabe, möglicherweise aufgrund der seit langem bestehenden Vertrautheit mit der Glühlampe/ die einen derartigen warmen Farbton aufweist.

Eine herkömmliche warmweiße Fluoreszenzlampe, die mit einer korrelierten Farbtemperatur von etwa 3.000°K arbeitet, wird normalerweise mit einem Halo-Phosphat-Leuchtstoff hergestellt.

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Derartige Lampen haben einen ziemlich guten Lumenausgang, ein repräsentativer Ausgang sei beispielsweise 3.100 Lumen für eine 40-Watt-Lampe, jedoch sind die Farbwiedergabeeigenschaften derartiger Lampen verhältnismäßig schlecht. Fluoreszenzlampen, die einen warmweißen Farbton und verhältnismäßig gute Farbwiedergabeeigenschaften besitzen, sind auf dem Markt seit einer Anzahl von Jahren erhältlich, jedoch ist der Lumenausgang dieser Lampen verhältnismäßig schlecht und es werden erhebliche Abstriche im Lumenausgang gemacht, um eine gute Farbwiedergabe zu erlangen.

In der US-PS 3 937 998 wird eine aus drei Komponenten bestehende Leuchtstoffmischung zur Benutzung bei Fluoreszenzlampen offenbart, um sowohl gute Farbwiedergabe der beleuchteten Objekte als auch einen hohen Lichtausgang zu erreichen. Die Komponenten, aus denen diese Leuchtstoffmischung besteht, sind sehr teuer und um die Notwendigkeit von derartig aufwendigen Komponenten zu verringern, wurde in der US-PS 4 088 92 3 ein verhältnismäßig preiswerter Halo-Phosphat-Leuchtstoff mit gleicher Emissionsfarbe beschrieben, so daß die teuren Leuchtstoffmischungskomponenten "härter bearbeitet" werden und somit weniger Material erforderlich ist.

In der US-PS 3 858 082 wird eine aus drei Komponenten bestehende Leuchtstoffmischung für die Verwendung in Fluoreszenzlampen offenbart, die sowohl gute Farbwiedergabe von beleuchteten Objekten wie auch hohen Lichtausgang liefert. Eine dieser die Mischung ausmachenden Komponenten ist teuer, und um die benötigte Menge dieser teuren Komponente zu verringern, kann die Mischung in Form von unterschiedlichen Schichten aufgebracht werden, wobei die teure Mischungskomponente nächst zur Entladung angeordnet wird, so daß diese Komponente "härter arbeitet". Ein derartiger getrennter Schichtaufbau wird in der US-PS 3 602 758 offenbart.

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In der US-Patentanmeldung 058 574 wird eine Fluoreszenzlampe beschrieben/ die eine Leuchtstoffmischung für warmweiße Farbe umfasst, die aus einer Mischung Calcium-Fluoroapatit, aktiviert durch Antimon und Mangan, und Yttriumoxid besteht, aktiviert durch trivalentes Europium. Die sich ergebene Lampe besitzt sowohl verbesserten Ausgang wie auch einen verbesserten Farbwiedergabeindex, außerdem einen verbesserten Farbvorzugsindex, verglichen mit herkömmlichen Fluoreszenzlampen, die einen Halo-Phosphat-Leuchtstoff der gleichen Farbtemperatur enthalten.

Das international akzeptierte Verfahren für die Standardisierung und Messung der Farbwiedergabeeigenschaften von Lichtquellen wird in der Druckschrift "The International Commission on Illumination" veröffentlicht, identifiziert als "Publication CIE No. 13 (E-1.3.2)", 1965. In jüngerer Zeit wurde ein Farbvorzugsindex vorgeschlagen, um die Arbeitsweise von Lichtquellen gemäß den Anforderungen zu beschreiben, die ein normaler Beobachter als vorzugsweise Farbwiedergabe von ihm vertrauten Objekten ansieht. Dieser Farbvorzugsindex (CPI) wird in der Druckschrift "Journal of the Illuminating Engineering Society", Seiten 48-52 (Oktober 1974) in einem Artikel zusammengefasst, der den Titel "A Validation of the Color-Preference Index" trägt und von W.A. Thornton stammt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Fluoreszenzlampe, die neben einem hohen Wirkungsgrad auch eine Farbwiedergabe aufweist, die einen besonders hohen "Farbvorzugsindex" besitzt.

Gelöst wird die Erfindung gemäß dem Hauptanspruch durch eine Fluoreszenzlampe, die eine warmweiße korrelierte Farbtemperatur von etwa 3.000°K aufweist und die Kombination von hohem Wirkungsgrad und guter Farbwiedergabe aufweist, wobei die Lampe aus einem abgedichteten, langgestreckten, lichtdurchlässigen Kolben besteht, der nahe seiner Enden Arbeitselektroden besitzt und

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eine die Entladung aufrechterhaltende Füllung aufweist, welche aus Quecksilber und einer kleinen Ladung von inertem ionisierbarem Startgas besteht/ welche Füllung bei Erregung eine Entladung erzeugt, die UV-Strahlungen sowie einen begrenzten Anteil von sichtbarer Strahlung abgibt, wobei der Kolben einen Leuchtstoff enthält, der aus einer vorbestimmten Menge einer ersten Leuchtstoffschicht besteht, die auf der inneren Oberfläche des Kolbens getragen wird, sowie aus einer vorbestimmten Menge einer zweiten Leuchtstoffschicht, die auf der ersten Leuchtstoffschicht aufgetragen ist, so daß die zweite Leuchtstoff schicht der Entladung am nächsten liegt, und wobei die beiden Leuchtstoffschichten folgende Eigenschaften haben:

a) Die erste Leuchtstoffschicht umfasst prinzipiell eine Mischung mit vorbestimmten Mengen und vorbestimmten Proportionen von apatit-strukturiertem Calcium-Fluorophosphat, aktiviert durch Antimon und Mangan, sowie Yttriumoxid, aktiviert durch trivalentes Europium, wobei der Antimon-Aktivator 0,1-1 Gew% und der Mangan-Aktivator 1-1,5 Gew% des apatit-strukturiertem Calcium-Fluorophosphat-Leuchtstoffes ausmacht, während der Europium-Aktivator 2-13 Gew% des Yttriumoxid-Leuchtstoffes bildet und der apatit-strukturierte Calcium-Fluorophosphat-Leuchtstoff eine breite Bandemission von sichtbarer Strahlung besitzt, während der Yttriumoxid-Leuchtstoff eine schmale Emission im Rot-Orange-Bereich des sichtbaren Spektrums besitzt, und wobei die vorbestimmten Mengen und relativen Proportionen des apatit-strukturierten Calcium-Fluorophosphat-Leuchtstoffes und des Yttriumoxid-Leuchtstoffes derart sind, daß die zusammengesetzte Emission des ersten Leuchtstoffes ungefähr in die warmweiße Ellipse fällt, die von dem X-Y Chromatizitäts-Diagramm des ICI-Systems fällt.

b) Die zweite Leuchtstoffschicht umfasst prinzipiell eine Mischung von vorbestimmten Mengen und relativen Proportionen eines schmalbandigen, blau emittierenden Leuchtstoffes, der

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durch divalentes Europium aktiviert wird und eine Emission besitzt, die im wesentlichen auf den Wellenlängenbereich von 430 - 485 nm beschränkt ist, eines grün emittierenden Leuchtstoffes, dessen Emission im wesentlichen begrenzt ist auf den Wellenlängenbereich von 515 - 570 nm_f und eines rotorange emittierenden Leuchtstoffes, dessen Emission im wesentlichen begrenzt ist auf den Wellenlängenbereich von 588 - 630 nm, wobei die vorbestimmten Mengen und relativen Proportionen der vermischten Leuchtstoffe, die die zweite Leuchtstoffschicht bilden, derart sind, daß die zusammengesetzte Emission der zweiten Leuchtstoffschicht ungefähr in die warmweiße Ellipse fällt, die von dem X-Y Chromatizitäts-Diagramm des ICI-Systems umschrieben wird.

c) Die zusammengesetzten Emissionen der ersten Leuchtstoffschicht und der zweiten Leuchtstoffschicht, in Verbindung mit den begrenzten Anteilen der von der Entladung erzeugten sichtbaren Strahlung bewirken, daß die gesamte sichtbare Emission der erregten Lampe in die warmweiße Ellipse fällt, die von dem X-Y Chromatizitats-Diagramm des ICI-Systems umschrieben wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.

Es zeigt:

Fig. 1 in einer teilweise weggebrochenen Seitenansicht eine Fluoreszenzlampe, die die spezielle kombinierte Doppelschicht-Leuchtstoffstruktur umfasst;

Fig. 2 eine Reproduktion des X-Y Chromatizitäts-Diagramms des ICI-Systems; und

Fig. 3 in einer vergrößerten Darstellung den Teil des ICI-Diagramms, in dem die sogenannte warmweiße Ellipse 130038/0790

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eingezeichnet ist, die die Grenzen für die ICI-Koordinaten einer Lampe beschreibt, die eine kor:
besitzt.

eine korrelierte Farbtemperatur von 3.000 K

In Fig. 1 ist eine Lampe 10 dargestellt, die im wesentlichen von herkömmlicher Bauart ist und einen abgedichteten, langgestreckten, lichtdurchlässigen Kolben 12 umfasst, der nahe seiner Enden Elektroden 14 in Arbeitsstellung enthält und eine die Entladung aufrechterhaltende Füllung umschließt, die Quecksilber 16 und eine kleine Menge von inertem ionisierbarem Startgas umfasst, wie beispielsweise Argon mit einem Teildruck von wenigen Torr oder eine Mischung von Argon und Neon, um nur ein Beispiel zu nennen. Wenn die Lampe erregt ist, erzeugt das sich ergebene Quecksilber von niedrigem Dampfdruck UV-Strahlung w/e auch begrenzte Anteile von sichtbarer Strahlung, wobei letztere Anteile eine starke Quecksilberlinie bei 436 nm bilden, wie auch eine verhältnismäßig starke grüne Linie bei 546 nm sowie eine verhältnismäßig schwache Linie bei 578 nm, wobei das zusammengesetzte Quecksilber-Emissionsspektrum dem Auge als blau erscheint.

Auf der inneren Oberfläche des Kolbens ist eine Leuchtstoffeinrichtung aufgebracht, die aus einer vorbestimmten Menge einer ersten Leuchtstoffschicht 18 besteht, die auf der inneren Oberfläche des Kolbens 12 getragen wird, sowie einer vorbestimmten Menge einer zweiten Leuchtstoffschicht 20, die von der ersten Leuchtstoffschicht 18 getragen und auf dieser aufgebracht ist, so daß die zweite Leuchtstoffschicht 20 der Entladung der im Betrieb befindlichen Lampe am nächsten liegt. Die erste Leuchtstoffschicht 18 besteht aus einer ausgewählten Mischung von Calcium-Fluoroapatit und mit Europium aktiviertem Yttriumoxid, wie in der bereits erwähnten US-Patentanmeldung 058 678 beschrieben. Genauer gesagt, die erste Leuchtstoffschicht umfasst eine Mischung von vorbestimmten Mengen und relativen Anteilen eines apatit-strukturierten Calcium-Fluoro-

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Leuchtstoffes, aktiviert durch Antimon und Mangan, und Yttrium- .' oxid, aktiviert durch ein trivalentes Europium. Der Antimon-Aktivator macht 0,4-1 Gew% und der Mangan-Aktivator 1-1,5 Gew% des apatit-strukturierten Calcium-Fluorophosphat-Leuchtstoffes aus. Der Europium-Aktivator macht 2-13 Gew% des Yttriumoxid-Leuchtstoffes aus. Der apatit-strukturierte Calcium-Fluorophosphat-Leuchtstoff zeigt eine breitbandige Emission von sichtbarer Strahlung und der Yttriumoxid-Leuchtstoff zeigt eine schmale Emission im Rot-Orange-Bereich des sichtbaren Spektrums. Die vorbestimmten Mengen und relativen Proportionen des apatit-strukturierten Fluorophosphat-Leuchtstoffes und des Yttriumoxid-Leuchtstoffes sind deratig, daß die zusammengesetzte Emission der ersten Leuchtstoffschicht ungefähr in die warmweiße Ellipse fällt, die auf dem X-Y Chromatizitäts-Diagramm des ICI-Systems umschrieben wird, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Die zweite Leuchtstoffschicht 20 umfasst prinzipiell eine Mischung von vorbestimmten Mengen und relativen Proportionen eines schmalbandigen, blau emittierenden Leuchtstoffes, aktiviert durch divalentes Europium, mit einer Emission, die im wesentlichen auf den Wellenlängenbereich von 430 - 485 nm begrenzt ist, eines grün emittierenden Leuchtstoffes mit einer Emission, die im wesentlichen auf den Wellenlängenbereich von 515 - 570 nm begrenzt ist, und eines rot-orange emittierenden Leuchtstoffes mit einer Emission, die im wesentlichen auf den Wellenlängenbereich zwischen 588 und 630 nm begrenzt ist. Die vorbestimmten Mengen und relativen Proportionen der miteinander vermischten Leuchtstoffe machen die zweite Leuchtstoffschicht aus und sind derartig, daß die zusammengesetzte Emission der zweiten Leuchtstoffschicht ungefähr in die warmweiße Ellipse fällt, die auf dem X-Y Chromatizitäts-Diagramm des ICI-Systems umschrieben wird, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

Die kombinierten Emissionen der ersten Leuchtstoffschicht 18 und der zweiten Leuchtstoffschicht 20 verbunden mit den begrenz-

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ten Anteilen an sichtbarer Strahlung, die von der Entladung direkt erzeugt werden, bewirken eine gesamte sichtbare Emission der erregten Lampe, die in die warmweiße Ellipse fällt, die von dem X-Y Chromatizitäts-Diagramm des ICI-Systems umschrieben wird, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

Um den Calcium-Fluoroapatit-Leuchtstoff der Schicht 18 herzustellen, werden 3 Mole CaHPO. mit 1,108 Molen CaCO₃, 0,45 Molen CaF₂, 0,142 Molen MnCO₃, 0,05 Molen CdCO₃ und 0,025 Molen Sb₃O₃ vermischt. Vorzugsweise werden 0,09 Mole NH.Br als Reaktionsförderer hinzugefügt, obwohl das Brom in die endgültige Zusammensetzung nicht eingeht. Die vorgenannten Ingredienzen werden gründlich gemischt und bei einer Temperatur von 1.16O⁰C drei Stunden lang in einer Stickstoff-Atmosphäre gebrannt. Danach wird das fertige Material in einen fein zerteilten Zustand gebracht, vorzugsweise mit einer verdünnten Lösung von Salpetersäure gewaschen, dann mit Wasser gewaschen und sprühgetrocknet. Das Kadmium braucht nicht verwendet zu werden, jedoch wird für beste Wirkungsweise vorgezogen, eine kleine Menge hinzuzufügen. Der Leuchtstoff kann durch die Formel 3Ca₃ (PO₄) 2 · ^CaF2 ^{: St}>/^Mn ausgedrückt werden. In dem schließlich sich ergebenden Leuchtstoff macht der Antimon-Aktivator 0,4 1 Gew% des Leuchtstoffes und der Mangan-Aktivator 1-1,5 Gew% des Leuchtstoffes aus, wobei die vorzugsweisen Aktivator-Konzentrationen bei etwa 0,7 Gew% Antimon und 1,3 Gew% Mangan liegen. Als besonderes Beispiel sei erwähnt, daß der Leuchtstoff eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 12 χ 10 m besitzt.

Um den Yttriumoxid-Leuchtstoff herzustellen, werden Yttriumoxid und Europiumoxid in den gewünschten Gramm-Mol-Verhältnissen, die für den endgültigen Leuchtstoff gewünscht werden, miteinander und mit 5-30 Gew% Zinkchlorid als Flußmittel gemischt, wobei eine vorzugsweise Flußmitteladdition zwischen 10 und 20 Gew% der Leuchtstoffbestandteile ausmacht. Die vorstehenden Bestandteile werden bei 1.250 bis 1.400°C, vorzugsweise 1.35O°C für eine Zeitdauer von drei bis 20 Stunden, vorzugsweise 12 Stunden

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gebrannt. Der Leuchtstoff kann durch die Formel (Y₁ _v Eu)_o0_o ausgedrückt werden, wobei χ zwischen 0,03 und 0,2 liegt, mit einem vorzugsweisen Wert für χ von 0,09. Beim endgültigen Leuchtstoff macht das Europium 2-13 Gew% des Leuchtstoffes aus, wobei etwa 6 Gew% Europium vorgezogen werden. Nach dem Brennen wird der Leuchtstoff fein zerteilt und kann danach aufgeschichtet werden. Als besonderes Beispiel sei erwähnt, daß der Leuchtstoff eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 7 χ 10 m haben kann.

Um den in Fig. 1 dargestellten Kolben zu beschichten, werden die die Schicht 18 bildenden Leuchtstoffe in einem Gewichtsverhältnis von etwa 79 % Calcium-Fluoroapatit und etwa 21 % Yttriumoxid miteinander vermischt. Das herkömmliche Beschichtungsverfahren besteht darin, die Leuchtstoffe in einer Aufschlemmung zu suspendieren, wobei z.B. Wasser als ein Träger verwendet wird, mit einer kleinen Menge von organischem Bindermaterial, mit Zuschlagkomponenten, wie beispielsweise Netzmittel und Entflockungsmittel. Nach der Aufbringung der Aufschlemmung auf die innere Oberfläche des Kolbens wird der Kolben in einem Ofen wärmebehandelt, um die organischen Stoffe zu verdampfen, wodurch das sich ergebende Leuchtstoffmaterial gleichmäßig anhaftend als Pulverschicht zurückbleibt. Einzelheiten von Beschichtungsverfahren finden sich in den US-PS 3 832 199 und 3 833 392. Die erste Leuchtstoffschicht 18 wird bis zu einem Schichtgewicht

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von etwa 1 mg/cm bis etwa 3,1 mg/cm aufgebracht. Für einen Kolben vom Typ 4OWT12 ist dies äquivalent zu einem Leuchtstoffschichtgewicht von etwa 1,5 - 6,4 g. Als besonderes Beispiel

möge die Schicht 18 bis zu einem Gewicht von 2,3 mg/cm aufgeschichtet sein.

Um eine möglichst günstige Gesamtwirkungsweise für die zusammengesetzte Lampe zu erhalten, besteht die Schicht 20 aus einer Mischung von Yttriumoxid, aktiviert durch trivalentes Europium, als Rot-Orange-Emitter, Zinksilikat, aktiviert durch Mangan, als grünen Emitter, und Strontium-Chlorapatit, aktiviert durch diva-

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lentes Europium, als blauen Emitter. Technisch gesehen, emittiert diese letztgenannte Komponente im blau-violettem Bereich des sichtbaren Spektrums. Eine derartige Leuchtstoffkombination wird in der US-PS 3 858 082 beschrieben. Um eine warmweiße Emission zu erhalten, werden die Leuchtstoffkomponente in relativen Gewichtsproportionen von etwa 72 % Yttriumoxid, 24 % Zinksilikat und 4 % Strontium-Chlorapatit gemischt. Der Leuchtstoff wird in ähnlicher Weise aufgebracht, wie die erste Leuchtstoffschicht. Die zweite Leuchtstoffschicht 20 besitzt ein

2 Schichtgewicht von etwa 1-1,3 mg/cm . Als besonderes Beispiel sei eine Schicht 20 erwähnt, die bis zu einem Gewicht von

2,3 mg/cm aufgeschichtet ist. Als weitere Eingrenzung der kombinierten Leuchtstoffbeschichtungen sei erwähnt, daß das kombinierte Beschichtungsgewicht von erster Schicht 18 und zweiter

2 Schicht 20 in den Bereich von ungefähr 3,1 - 5,5 mg/cm fallen sollte. Für einen Kolben des Typs 4OWT12 ist dies äquivalent zu einem kombinierten Leuchtstoffbeschichtungsgewicht von etwa 4 - 7 g.

Die Zinksilikat-Komponente der zweiten Leuchtstoffschicht 20 neigt gelegentlich dazu, eine Verschlechterung im Lichtausgang zu zeigen, insbesondere an den Enden der Lampe nahe der Elektroden, Dies führt zu einer Änderung des Aussehens der Lampe nahe der Elektroden und gibt im Effekt der Lampe hier eine ins rosa spielende Farbe. Zwar beeinflußt eine derartige begrenzte Farbverschiebung nicht die Wirkungsweise der Lampe, jedoch kann die Verfärbung vom ästhetischen Standpunkt her als nicht wünschenswert angesehen werden. Indem die Unterschicht 18 vorgesehen wird, ergibt sich ein Siebeffekt für diese Farbverschiebung, wodurch die ästhetischen Einwände stark abgebaut werden. Wegen der verhältnismäßig dünnen benutzten Unterschicht kann außerdem auch eine dünnere Schicht aus der verhältnismäßig aufwendigen Leuchtstoffmischung 20 verwendet werden, wodurch die Kosten reduziert werden. Als besonderes Beispiel sei ein typisches, repräsentatives Beschichtungsgewicht für eine 3-Komponenten-

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Leuchtstoffmischung -wenn alleine verwendet- von etwa 4,7 mg/cm' ' genannt. Die spezifische Mischung, die die Calcium-Fluoroapatit- und Yttriumoxid-Mischung umfasst, liefert, wenn allein benutzt, eine Fluoreszenzlampe mit einem leicht verbesserten Wirkungsgrad, verglichen mit einem warmweißen Halo-Phosphat-Leuchtstoff, wobei die typische Verbesserung etwa 3 % beträgt. Wichtiger ist, daß der Farbwiedergabeindex für eine Lampe, die nur die Phosphor-Mischung der Unterschicht umfasst, etwa 60 beträgt, verglichen mit einem Farbwiedergabeindex von 51 für eine Lampe, die das herkömmliche warmweiße Halo-Phosphat verwendet. Gleichermaßen wichtig ist, daß der gemessene Farbvorzugsindex für eine Lampe, die nur die Leuchtstoffmischung der Unterschicht verwendet, etwa 52 beträgt, verglichen mit einem Farbvorzugsindex von 37 für eine herkömmliche warmweiße Lampe. Diese Verbesserung im Farbvorzugsindex und im Farbwiedergabeindex für die hier beschriebene Unterschicht läßt die im Vergleich zu dem Halo-Phosphat erreichbare Verbesserung der Gesamtwirkungsweise der erfindungsgemäßen Lampe erkennen.

Als besonderes Beispiel sei auf Lampen hingewiesen, die erfindungsgemäß hergestellt wurden, um eine zweischichtige Beschichtung zu liefern und die einen lOOstündigen Lumenausgang zeigen, der im Durchschnitt etwa 10% größer war, als Vergleichslampen, die nur die für die Schicht 20 verwendeten 3-Komponenten-Mischung umfassten. Der Farbwiedergabeindex der doppelschichtigen Lampen gemäß der vorliegenden Erfindung betrug durchschnittlich 86 - 87, im Vergleich zu einem Wert von 82 für Lampen, die nur die 3-Komponenten-Mischung enthielten, die für die Schicht 20 verwendet wird. Gleichermaßen wichtig ist, daß der Farbvorzugsindex der Lampen, die nur die 3-Komponenten-Mischung umfassen, im Schnitt bei 115 lag und dieser Wert nur leicht auf den Wert von 106 - 108 für Lampen abfiel, die die erfindungsgemäße zweischichtige Leuchtstoffstruktur aufwiesen. Somit wird der Lumenausgang der Lampen nicht nur verbessert, auch die Farbwiedergabeeigenschaften wurden nur minimal beeinflußt, während gleichzeitig eine Siebung für die 3-Komponenten-Mischung

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bewirkt wird, um irgendwelche Einwände hinsichtlich Farbverschiebungen an den Enden der Lampen möglichst unbedeutend zu machen.

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L e e r s e i t e

Claims

PA Γ Ε Ν TAN WA LT IWOOO DÜSSELDORF I · SCHADOWPLATZ 9 Düsseldorf, 16. Dez. 198( Westinghouse Electric Corporation Pittsburgh, Pa., V. St. A. Patentansprüche ;

1. Fluoreszenzlampe mit warmweißer korrelierter Farbtemperatur von etwa 3.000⁰K in Kombination mit hohem Wirkungsgrad und
guter Farbwiedergabe/ wobei die Lampe aus einem abgedichteten, langgestreckten, lichtdurchlässigen Kolben besteht, der nahe seiner Enden Elektroden in Arbeitsstellung aufweist und eine eine Entladung aufrechterhaltende Füllung umschließt,
die aus Quecksilber und einer kleinen Menge inertem ionisierbaren Startgas besteht, welche Füllung bei Erregung
eine Entladung erzeugt, die UV-Strahlungen sowie begrenzte
Anteile von sichtbaren Strahlungen abgibt, mit Leuchtstoffeinrichtungen, die aus einer vorbestimmten Menge einer ersten Leuchtstoffschicht, getragen auf der inneren Oberfläche des Kolbens, und einer vorbestimmten Menge einer zweiten Leuchtstoffschicht besteht, die auf der ersten Leuchtstoffschicht aufgebracht und von dieser getragen wird, so daß die zweite Leuchtstoffschicht der Entladung am nächsten liegt, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

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a) Die erste Leuchtstoffschicht umfasst prinzipiell eine Mischung von vorbestimmten Mengen und relativen Proportionen von apatit-strukturiertem Calcium-Fluorophosphat, aktiviert durch Antimon und Mangan, und von durch trivalentem Europium aktiviertem Yttriumoxid, wobei der Antimon-Aktivator 0,4 - 1 Gew% und der Mangan-Aktivator 1-1,5 Gewi des apatit-strukturierten Calcium-Fluorophosphat-Leuchtstoffes ausmacht, und der Europium-Aktivator 2-13 Gew% des Yttriumoxid-Leuchtstoffes ausmacht, wobei der apatit-strukturierte Calcium-Fluorophosphat-Leuchtstoff eine breite Bandemission von sichtbaren Strahlungen und der Yttriumoxid-Leuchtstoff eine schmale Emission im Rot-Orange-Bereich des sichtbaren Spektrums besitzt, und wobei die vorbestimmten Mengen und relativen Proportionen des apatitstrukturierten Calcium-Fluorophosphat-Leuchtstoffes und des Yttriumoxid-Leuchtstoffes derart sind, daß die zusammengesetzte Emission der ersten Leuchtstoffschicht annähernd in die warmweiße Ellipse fällt, wie sie von dem X-Y Chromatizitäts-Diagramm des ICI-Systems festgelegt ist.

b) Die zweite Leuchtstoffschicht umfasst prinzipiell eine Mischung von vorbestimmten Mengen und relativen Proportionen von schmalbandigem, blau emittierendem-Leuchtstoff, aktiviert durch divalentes Europium mit einer Emission, die im wesentlichen begrenzt ist auf den Wellenlängenbereich zwischen 430 und 485 nm, von grün emittierendem Leuchtstoff mit einer Emission, die im wesentlichen begrenzt ist auf den Wellenlängenbereich von 515 bis 570 nm, und von rot-orange emittierendem Leuchtstoff mit einer Emission, die im wesentlichen auf den Wellenlängenbereich von 588 bis 630 nm begrenzt ist, wobei die vorbestimmten Mengen und relativen Proportionen der gemischten Leuchtstoffe, die die zweite Leuchtstoffschicht ausmachen,

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derart sind, daß die zusammengesetzte Emission der zweiten Leuchtstoffschicht ungefähr in die warmweiße Ellipse fällt/ die festgelegt wird durch das X-Y Chromatizitäts-Diagrairan des ICI-Systems.

c) Die zusammengesetzten Emissionen von erster Leuchtstoffschicht und zweiter Leuchtstoffschicht in Verbindung mit den begrenzten Anteilen an sichtbarer Strahlung, die direkt durch die Entladung erzeugt werden, bewirken eine gesamte sichtbare Emission der erregten Lampe, die in die warmweiße Ellipse fällt, die von dem X-Y Chromatizitäts-Diagramm des ICI-Systems festgelegt wird.

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leuchtstoffschicht ein Schichtgewicht von 1 - 3,1 mg/cm aufweist, daß die zweite Leuchtstoffschicht ein Schichtge-

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wicht von 1-3,1 mg/cm besitzt, und daß die kombinierten Schichtgewichte von erster Leuchtstoffschicht und zweiter

2 Leuchtstoffschicht in den Bereich von 3,1 - 5,5 mg/cm fallen.

3. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der apatit-strukturierte Calcium-Fluorophosphat-Leuchtstoff und der Yttriumoxid-Leuchtstoff fein zerteilt und gleichförmig vermischt als erste Leuchtstoffschicht vorliegen, wobei die " relativen Gewichtsproportionen des apatit-strukturierten Calcium-Fluorophosphat-Leuchtstoffes und des Yttriumoxid-Leuchtstoffes etwa 79 : 21 betragen.

4. Lampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leuchtstoffschicht eine Mischung ist aus durch divalentes Europium aktiviertem Strontium-Chlorophosphat als schmalbandiger, blau emittierender Leuchtstoff, aus durch Mangan aktiviertem Zinksilikat als grün emittierender Leuchtstoff, und zusätzlich aus durch trivalentes Europium aktiviertes Yttriumoxid als rot-orange emittierender Leuchtstoff, wobei das Ge-

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Wichtsverhältnis von blau zu grün zu rot-orange emittierendem Leuchtstoff der genannten zweiten Leuchtstoffschicht etwa 4 : 24 : 72 beträgt.

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