DE3751015T2

DE3751015T2 - Fluoreszente Lampe mit mehrschichtigem Phosphorüberzug.

Info

Publication number: DE3751015T2
Application number: DE19873751015
Authority: DE
Inventors: George Rice Gillooly; Mary Virginia Hoffman; John Paynter; Thomas Frederick Soules
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2007-03-26
Also published as: EP0239923A3; EP0239923B1; JPS62265385A; JPH0577718B2; DE3751015D1; EP0239923A2

Description

VERWANDTE PATENTANMELDUNG

In der Patentanmeldung EP-A-0 239 924, die gleichzeitig hiermit eingereicht wurde und auf die Inhaberin der vorliegenden Erfindung übertragen ist, ist ein modifizierter Calciumhalophosphat-Leuchtstoff offenbart, der beim Einsatz in einer Leuchtstofflampe eine effiziente Lumenabgabe zusammen mit einer akzeptablen Farbwiedergabe bei verringerten Leuchtstoffkosten erzeugt. Mehr im besonderen erzeugt die Leuchtstofflampe eine Beleuchtung weißer Farbe bei verringertem Überzugsgewicht des modifizierten Leuchtstoffmaterials, ohne daß die Leistungsfähigkeit der Lampe beträchtlich vermindert wird. Da die vorliegende Erfindung eine Verbesserung hierzu darstellt, wobei das gleiche Leuchtstoffmaterial in Kombination mit anderen Leuchtstoffen benutzt wird, wird die oben genannte Patentanmeldung ausdrücklich durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Leuchtstofflampen, die eine doppelte Leuchtstoffschicht aus unterschiedlichen Leuchtstoffen benutzen, um eine hohe Lumenabgabe zusammen mit einer guten Farbwiedergabe zu erzeugen. Mehr im besonderen befaßt sich diese Erfindung mit Leuchtstofflampen mit einer Leuchtstoff-Doppelschicht, die diese erwünschten Ergebnisse erzeugen, wobei die Grundschicht eines modifizierten Calciumhalophosphat-Leuchtstoffes mit beträchtlich geringeren Trockengewichten des Überzuges, als einem Mittel zum Verringern des Gesamt-Leuchtstoffgewichtes in solchen Lampen, auf die Glasoberfläche aufgebracht wird.
Im Grunde hat der modifizierte Calciumhalophosphat-Leuchtstoff die allgemeine Formel
Ca10-a-w-xCdwMnxSba(PO&sub4;)&sub6;F2-a-yClyOa
worin a im etwaigen Bereich von 0,1-0,2 liegt,
w im etwaigen Bereich von 0-0,2 liegt,
x im etwaigen Bereich von 0,15-0,5 liegt, und
y im etwaigen Bereich von 0,03-0,3 liegt.
Der Gesamtgehalt dieser Leuchtstoffe an Metallionen wird erwünschtermaßen bei mindestens 9,97 gehalten, um zu verhindern, daß sich während der Leuchtstoff- Herstellung verdünnende oder nachteilige Sekundärphasen bilden. Das höhere Niveau von Antimon in dem modifizierten Leuchtstoff erfordert eine gewisse Modifikation bei der Leuchtstoff-Herstellung. Mittels einer solchen Modifikation bei der Leuchtstoff-Herstellung sind die in dieser Weise hergestellten einzelnen Leuchtstoff- Teilchen vorwiegend Einkristalle, die im wesentlichen frei sind von agglomerierten Kristallen geringerer Größe, und es ist ein Einphasenmaterial, das im wesentlichen frei ist von sekundären, verdünnenden oder nachteiligen Phasen.
Die Synthese des modifizierten Leuchtstoffes erfordert eine spezielle Kontrolle der Atmosphärenbedgungen, wenn das Leuchtstoff-Material gebildet wird. Mehr im besonderen wird es bei einem Zweistufen-Glühverfahen zur Herstellung des Leuchtstoffes wesentlich, daß während beider Glühstufen nur Atmospharenbedingungen verringerten Sauerstoffgehaltes benutzt werden. Das erneute Glühen des zuerst geglühten Leuchtstoffes muß auch unter Bedingungen geringeren Sauerstoffes ausgeführt werden, was die Oxidation des eingefühen Antimonions zu einem höheren Wertigkeitszustand minimiert.
Der zuerst geglühte Leuchtstoff wird vor dem erneuten Glühen zur Herstellung von Leuchtstoff-Teilchen mit der erwünschten Teilchengröße und kristallinen Form gemahlen. Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen des modifizierten Leuchtstoffes umfaßt demgemäß (1) das Vermischen von Bestandteilen, die beim Glühen das Leuchtstoff-Material ergeben, wobei die Mischungsanteile des zweiwertigen Metalles, des Fluors und Phosphors die der genannten Formel sind, während die Mischungsanteile von Antimon und Chlor in leichtem Überschaß über die der Formel in einer Menge vorhanden sind, um die Verdampfungsverluste während des
Glühens zu kompensieren, (2) Glühen der Mischung bei einer Temperatur im etwaigen Bereich von 1050-1150ºC unter kontrollierten Atmosphärenbedingungen, die den Einbau von Antimon in das Leuchtstoff-Gitter gestatten, während der Leuchtstoff gebildet wird, (3) Mahlen des zuerst geglühten Leuchtstoffes in einer genügenden Weise, um einen Größenbereich der Leuchtstoff-Teilchen zu erzeugen, der sich von etwa 4 um mittlerem Durchmessers bis zu etwa 8 um mittlerem Durchmesser erstreckt und (4) erneutes Glühen des gemahlenen Leuchtstoffes bei einer Temperatur im etwaigen Bereich von 900-1100ºC unter kontrollierten Atmospärenbedingungen, die die Oxidation von Antimon zu einem höheren Wertigkeitszustand verhindern. Geeignete Bedingungen des verringerten Sauerstoffgehaltes in der ersten Glühstufe können in einer inerten Atmosphäre, wie Stickstoff, oder durch einfaches Glühen der Mischungsbestandteile in abgedeckten Schalen in Luft erzielt werden. In älnlicher Weise kann das erneute Glühen des einmal geglühten und gemahlenen Leuchtstoff-Poduktes in einer inerten Atmosphäre ausgeführt werden, die vorzugsweise einen geringen Sauerstoffgehalt im etwaigen Bereich von 50-5.000 ppm einschließt. Ein solcher geringfügiger Einschiaß von Sauerstoff beim erneuten Glühen stellt sicher, daß der stöchiometrische Sauerstoffgehalt in der oben angegebenen Leuchtstoff-Formel erzielt wird.
Eine wirksame Beleuchtung mit einer weißen Farbe zusammen mit guter Farbwiedergabe wird nun durch Leuchtstofflampen mit doppelschichtigen Leuchtstoff-Überzügen geschaffen, die verschiedene Kombinationen der drei innerhalb eines engen Bandes emittierenden Leuchtstoff-Materialien in der oberen Leuchtstoff- Schicht benutzen, die jeweils eine Emission roter, blauer oder grüner Farbe erzeugen. So ist zum Beispiel in der US-PS 4,088,923 eine Kombination der oberen drei Leuchtstoff-Materialien in der oberen Schicht einer Leuchtstofflampe mit doppelter Leuchtstoff-Schicht offenbart, die auf eine Grundschicht aus konventionellem Calciumhalophosphat-Leuchtstoff aufgebracht ist, um eine effiziente, sichtbare Beleuchtung einer weißen Farbe bei geringeren Kosten zu erzeugen, als es mit einer einzigen Schicht der vermischten Leuchtstoffe möglich ist, die innerhalb enger Bandbreiten emittieren. Eine Offenbarung geeigneter Leuchtstoff-Materialien, die enge Emissionsbänder aufweisen, zum Einsatz in dieser Weise, findet sich in der US-PS 3,937,998, wobei der blaue Farbe emittierende Leuchtstoff ein Emissionsband im Welleniängenbereich von etwa 430 nm Wellenlänge bis zu etwa 490 nm Wellenlange aufweist, der rote Farbe emittierende Leuchtstoff ein Emissionsband im Wellenlängenbereich von etwa 590 nm bis zu etwa 630 nm aufweist, und der grüne Farbe emittierende Leuchtstoff eine Emission im Bereich von 520 nm Wellenlänge bis zu etwa 565 nm Wellenlänge erzeugt. Eine Leuchtstofflampe mit einem doppelschichtigen Leuchtstoff-Überzug dieser Art ist auch in der US-PS 4,431,941 offenbart, bei der verringerte Überzugsgewichte der oberen Leuchtstoff-Schicht die gleiche Mischung dieser drei Leuchtstoffe aufweisen, um die gesamten Leuchtstoff-Kosten der Lampenherstellung weiter zu verringern. Bei diesem letztgenannten, doppelschichtigen Leuchtstoff-Überzug wirdjedoch ein Überzugsgewicht für die Grundschicht von 4,4 mg/cm² für den eingesetzten kaltweißen Calciumhalophosphat- Leuchtstoff berichtet.
Da die gesamten Leuchtstoff-Kosten in einer Leuchtstofflampe nöch immer beträchtlich bleiben, ist es erwünscht, die Gesamtmenge des in dem doppelschichtigen Leuchtstoff-Überzug erforderlichen Leuchtstoffes weiter zu vermindern. Wie in der oben angegebenen, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung offenbart, ist es nun möglich, das Überzugs-Trockengewicht für einen Überzug mit einer einzigen Schicht eines modifizierten Calciumhalophosphat-Leuchtstoffes in einen Bereich von etwa 1,7 mg/cm² bis zu etwa 4,0 mg/cm² zu verringern. Während bei dieser Verbesserung die Lumenabgabe und die Farbwiedergabe einer Leuchtstofflampe, die eine einzelne Schicht aus dem Calciumhalophosphat-Leuchtstoff benutzt, im wesentlichen beibehalten bleiben, mangelt es ihr an den höheren Farbwiedergabe(CRI)- Werten von 68 oder mehr, die von diesen Lampen mit konventionellen, doppelschichtigen Leuchtstoff-Überzügen erzielt werden. Es bleibt daher erwünscht, das Gesamtgewicht der doppelschichtigen Leuchtstoff-Überzüge weiter zu verringern, ohne die Lumenabgabe oder die CRI-Werte in solchen modifizierten Leuchtstofflampen zu beeinträchtigen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es werden nun verbesserte Leuchtstoff-Doppelschichten als ein Überzug in Leuchtstofflampen geschaffen, die eine Beleuchtung weißer Farbe bei verringertem Gewicht des gesamten Leuchtstoff-Überzuges erzeugen. In einer Leuchtstofflampe, umfassend einen Glaskolben mit Elektroden an seinen Enden, einer Füllung aus Quecksilber und Inertgas innerhalb des Glaskolbens, die UV-Strahlung erzeugt, und mit einem Leuchtstoff-Überzug, der einen beträchtlichen Anteil der UV-Strahlung in sichtbare Beleuchtung einer weißen Farbe umwandelt, umfaßt die beim Leuchtstoff-Überzug vorgenommene Verbesserung eine Doppelschicht aus einer ersten Leuchtstoff-Schicht, die auf die innere Glasoberfläche aufgebracht ist, sowie einer zweiten Leuchtstoff-Schicht, die auf die erste Leuchtstoff-Schicht aufgebracht ist, wobei die zweite Leuchtstoff-Schicht eine Mischung von innerhalb enger Bandbreiten emittierender Leuchtstoffe umfaßt, während die erste Leuchtstoff-Schicht Leuchtstoff-Teilchen umfaßt, die eine Teilchengröße im Bereich von etwa 4 um mittlerem Durchmesser bis zu etwa 8 um mittlerem Durchmesser aufweisen, und die mit einem Überzugs-Trockengewicht im Bereich von etwa 1,3 mg/cm² bis zu etwa 3,5 mg/cm² bei dem genannten Teilchengrößenbereich aufgebracht worden ist, wobei dieser Leuchtstoff die allgemeine Formel hat:
Ca10-a-w-xCdwMnxSba(PO&sub4;)&sub6;F2-a-yClyOa
worin a im etwaigen Bereich von 0,1-0,2 liegt,
w im etwaigen Bereich von 0-0,2 liegt,
x im etwaigen Bereich von 0,15-0,5 liegt, und
y im etwaigen Bereich von 0,03-0,3 liegt,
wobei diese Lampe eine wirksame Lumenabgabe bei einem beträchtlich verringerten Gesamtgewicht des Leuchtstoff-Überzuges erzeugt. Der Gesamtgehalt der Metallionen in dem erfindungsgemäß modifizierten Calciumhalophosphat-Leuchtstoff wird erwünschterweise bei mindestens 9,97 gehalten, um das Bilden verdünnender oder nachteiliger Sekundärphasen während der Leuchtstoff-Synthese zu vermeiden. Zusätzlich wandeln die erfindungsgemäß verbesserten Doppelschicht-Leuchtstoffüberzüge im wesentlichen die gesamte auftreffende UV-Strahlung in sichtbares Licht um, wenn sie in den Niederdruck-Leuchtstofflampen eingesetzt werden, die im folgenden näher beschrieben werden.
Repräsentative Niederdruck-Leuchtstofflampen gemäß der vorliegenden Erfindung benutzen Decküberzugs-Gewichte der Mischung von Leuchtstoffen, die innerhalb enger Bandbreiten emittieren, bei einem Überzugs-Trockengewicht im Bereich von etwa 0,45 mg/cm² bis etwa 1,8 mg/cm². Solche relativ dünnen Deck- Leuchtstoffschichten sind in erster Linie verantwortlich für das Aufrechterhalten eines CRI-Wertes von mindestens 68 bei mit dem Doppelschicht-Leuchtstoff überzogenen Lampen. Um diesen CRI-Minimalwert in den vorliegenden Lampen mit den bevorzugten Mischungen aus drei Leuchtstoffen, die im folgenden näher angegeben werden, zu erzeugen, ist ein Decküberzugs-Gewicht im etwaigen Bereich von 0,45- 0,78 mg/cm² erforderlich. Ein CRI-Wert von 78 oder mehr kann mit diesen bevorzugten Mischungen aus drei Leuchtstoffen bei Decküberzugs-Gewichten im etwaigen Bereich von 1,13-1,78 mg/cm² erzielt werden. Eine typische Leuchtstofflampe kaltweißer Farbe mit den oben angegebenen Überzugsgewichten von Leuchtstoff- Doppelschichten kann erzeugt werden bei trichromatischen Koordinaten von etwa X = 0,376 und Y = 0,387, wobei der modifizierte Calciumhalophosphat-Leuchtstoff Manganmengen im etwaigen Bereich von 0,15-0,20 enthält und die Antimonmengen im etwaigen Bereich von 0,1-0,2 liegen. Dementsprechend benutzt eine typische Leuchtstofflampe weißer Farbe mit den oben erwähnten Überzugsgewichten von Leuchtstoff-Doppelschichten, die trichromatische Koordinaten von etwa X = 0,413 und Y = 0,393 aufweist, einen modifizierten Calciumhalophosphat-Leuchtstoff, bei dem der Mangangehalt im etwaigen Bereich von 0,23-0,28 liegt, während der Antimongehalt im etwaigen Bereich von 0,1-0,2 gehalten wird. Eine Lampe mit warmweißer Farbe, die trichromatische Koordinaten von etwa X = 0,440 und Y = 0,403 bei etwa den gleichen Überzugsgewichten der Leuchtstoff-Doppelschicht aufweist und den modifizierten Calciumhalophosphat-Leuchtstoff benutzt, hat einen Mangangehalt im etwaigen Bereich von 0,35-0,40, während der Antimongehalt im etwaigen Bereich von 0,1-0,2 bleibt.
In den bevorzugten Niederdruck-Leuchtstofflampen der vorliegenden Erfindung werden relativ billige Leuchtstoff-Materialien eingesetzt, die enge Emissionsbänder aufweisen. Spezifisch schafft ein grüne Farbe emittierender Terbium-aktivierter Lanthancerorthophosphat-Leuchtstoff, der in der US-PS 4,423,349 offenbart ist, einen billigeren Ersatz für den Terbium- und Cer-koaktivierten Magnesiumaluminat-Leuchtstoff, der üblicherweise in konventionellen Deckschichten aus Mischungen von drei Leuchtstoffen benutzt wird. In ähnlicher Weise kann ein billigerer, modifizierter, Europium-aktivierter Strontiumchlorapatit-Leuchtstoff für den Europium-aktivierten Bariummagnesiumaluminat-Leuchtstoff eingesetzt werden, um in der Mischung aus drei Leuchtstoffen als Leuchtstoff-Komponente mit Emission innerhalb eines engen Bandes blauer Farbe zu dienen. Ein Ersatz-Leuchtstoff dieser Art ist spezifisch in der US-PS 4,075,532 zum Einsatz in einem Leuchtstoff- Überzug offenbart, der in einer Leuchtstofflampe mit den beiden genannten Leuchtstoffen mit Emission blauer Farbe innerhalb enger Bänder eine Beleuchtung weißer Farbe erzeugt. In einer repräsentativen T-12 Leuchtstofflampe von 40 Watt, die eine Beleuchtung weißer Farbe bei einem warmweißen (3.000 K) Farbpunkt erzeugt, benutzt die Mischung aus drei Leuchtstoffen etwa 5 Gew.-% des Europiumaktivierten Strontiumbariumcalciumchlorphosphat-Leuchtstoffes als blaue Farbe emittierende Komponente, etwa 27,5 Gew.-% des vorgenannten Terbium-aktivierten Lanthancerorthophosphat-Leuchtstoffes als grüne Farbe emittierende Leuchtstoff-Komponente und etwa 67,5 Gew.-% der konventionellen, Europium-aktivierten Yttriumoxid-Leuchtstoff-Komponente, um die erwünschte Leistungsfähigkeit der Lampe zu erzeugen. Ein kaltweißer (4.100 K) Farbpunkt der Lampe kann mit dieser bevorzugten Mischung aus drei Leuchtstoffen als Deckschicht in repräsentativen Anteilen von 13 Gew.-% blaue Farbe emittieremdem Leuchtstoff, 36,5 Gew.-% grüne Farbe emittierendem Leuchtstoff und 50,5 Gew.-% rote Farbe emittierendem Leuchtstoff erzielt werden. Für eine Lampe mit weißem (3.500 K) Farbpunkt, werden die Gewichtsanteile der bevorzugten Mischung aus drei Leuchtstoffen weiter eingestellt, um 8 Gew.-% des blau emittierenden Leuchtstoffes, 27,5 Gew.-% des grün emittierenden Leuchtstoffes und 64,5 Gew.-% des rot emittierenden Leuchtstoffes zu enthalten. Überraschenderweise wird, verglichen mit doppelt überzogenen Lampen, die eine konventionelle Mischung aus drei Leuchtstoffen benutzen, mit der bevorzugten Mischung aus drei Leuchtstoffen eine höhere Lichtabgabe erzeugt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Figur 1 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines teilweise weggebrochenen Schnittes einer Quecksilber-Entladungs-Leuchtstofflampe geringen Druckes, die einen Doppelschicht-Leuchtstoff-Überzug gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt, und
Figur 2 ist eine graphische Darstellung, die die Lumenabgabe für verschiedene Leuchtstoff-Überzüge in der Lampenkonstruktion der Figur 1 wiedergibt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In Figur 1 ist eine repräsentative Leuchtstofflampe 1 abgebildet, die einen langgestreckten Kolben 2 aus Soda-Kalksilicatglas umfaßt, der einen kreisförmigen Querschnitt hat. Die Quecksilber-Entladungseinheit geringen Druckes in dieser Lampe schließt eine konventionelle Elektrodenstruktur 3 an jedem Ende ein, die mit Zuleitungsdrähten 4 und 5 verbunden sind, die sich durch eine Glas-Quetschdichtung 6 in einem Montagefuß 7 zu den elektrischen Kontakten eines Sockels 8 erstrecken, der an beiden Enden des abgedichteten Glaskolbens befestigt ist. Die die Entladung aufrechterhaltende Füllung in dem abgedichteten Glaskolben ist ein inertes Gas, wie Argon, oder eine Mischung von Argon und anderen Edelgasen, bei einem geringen Druck in Kombination mit einer geringen Menge von Quecksilber, um für den Lampenbetrieb bei geringem Dampfdruck zu sorgen. Die innere Oberfläche des Glaskolbens ist mit einem Leuchtstoff-Überzug 9 versehen, der die oben erwähnte Zusammensetzung des modifizierten Calciumhalophosphat-Leuchtstoffes aufweist, um eine Beleuchtung weißer Farbe bei dem erwünschten Farbpunkt der Lampe zu schaffen. Auf der Oberfläche dieser Leuchtstoff-Grundschicht 9 ist ein Decküberzug 10 aus einer Mischung von drei Leuchtstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung abgeschieden, der weiter die oben beschriebenen, bevorzugten Leuchtstoff-Komponenten als weiteres Mittel zum Verringern der Kosten des gesamten Leuchtstoff-Überzuges benutzen kann. Diese Lampenart kann weiter eine optisch transparente, leitende Zinnoxid-Schicht (nicht gezeigt) aufweisen, die als eine Zündhilfe auf der Glasoberfläche abgeschieden ist.
Die oben veranschaulichten Doppelschicht-Leuchtstoff-Überzüge können nach verschiedenen, bereits bekannten Verfahren gebildet werden, die das Abscheiden aus flüssigen Suspensionen und die elektrostatische Abscheidung einschließen. So kann zum Beispiel die Grundschicht aus Calciumhalophosphat-Leuchtstoff aus einer konventionellen, wässerigen Suspension, die verschiedene organische Binder und andere, die Haftung fördernde Mittel enthält, auf der Glasoberfläche abgeschieden werden. Eine typische flüssige Überzugs-Suspension für diesen Zweck kann 1.313 g der Calciumhalophosphat-Leuchtstoff-Feststoffe, suspendiert in 650 ml eines 1-gew.-%-igen Polyacrylsäure-Binders, 78 ml eines 5-gew.-%-igen Polyvinylmethylether/Maleinsäureanhydrid-Copolymerbinders, 6 ml eines Monoethanolamins als Mittel zur pH-Kontrolle, 24 ml von Ammoniumhydroxid als Mittel zur pH-Kontrolle, 12 ml eines nichtionischen, oberflächenaktiven Mittels und 36 ml einer 5-gew.-%-igen Bariumnitrat-Lösung als einem weiteren Mittel zum Fördern der Haftung enthalten. Diese wässerige Suspension wird mit den oben angegebenen Überzugsgewichten aufgebracht und dann in der konventionellen Weise getrocknet. Eine geeignete flüssige Suspension der aus drei Leuchtstoffen bestehenden Deckmischung kann dahach auf die getrocknete Leuchtstoff-Grundschicht wieder in konventioneller Weise aufgebracht werden. Zum Beispiel werden 1.000 g einer typischen kaltweißen Mischung aus drei Leuchtstoffen mit 1.500 mi eines 0,5-gew.-%- igen Nitrocellulose-Binders in Butylacetat-Lösungsmittel suspendiert, um eine geeignete flüssige Zusammensetzung für den Deckschicht-Überzug zu bilden. Nach dem Trocknen dieser Deckschicht werden die mit Doppelschicht überzogenen Leuchtstofflampen bei etwa 600ºC für etwa 0,5 Minuten in Luft wärmebehandelt.
Als spezifische Ausführungsformen, die weiter die erfindungsgemäß verbesserten, mit billigerem Leuchtstoff überzogenen Zweischicht-Leuchtstofflampen der vorliegenden Erfindung beschreiben, wurde eine Anzahl von Leuchtstofflampen der bekannten 40T12-Konstruktion mit nominal 40 Watt gebaut und zum Vergleich mit konventionellen Lampen der gleichen Größe getestet, die nur mit einer einzelnen Schicht aus kaltweißem Calciumhalophosphat-Leuchtstoff überzogen waren, der einen Mangangehalt von 0,19 Mol und einen Antimongehalt von 0,06 Mol aufwies. Die mit solchen Doppelschicht-Leuchtstofflampen erzielten Lumenwerte sind in der folgenden Tabelle I angegeben. TABELLE I Beispiel Gesamter Leuchstoff-Überzug Deckleuchstoff-Überzug Lumen
Aus den obigen Lampentests ist zuerst ersichtlich, daß alle verringerten Uberzugsgewichte gemäß der vorliegenden Erfindung sehr viel höhere Lumenwerte erzielten, verglichen mit der Lumenabgabe, die mit Überzugsgewicht von 3,5 mg/cm² oder mehr für den konventionellen Calciumhalophosphat-Leuchtstoff (siehe Figur 2) erzielt wurde. Zusätzlich ergaben diese Doppelschicht-Leuchtstoff-Überzüge geringeren Gesamtgewichtes eine höhere Lumenabgabe, als sie durch einfaches Modifizieren des Calciumhalophosphat-Leuchtstoffes erzielt wird, wie in der oben angegebenen, anhängigen Patentanmeldung gelehrt, und dies auch mit einem höheren CRI- Wert von 70.
In Figur 2 ist eine graphische Darstellung gegeben, die die 100 Stunden- Lumenleistungsfähigkeit der oben beschriebenen Lampenkonstruktion mit den Doppelschicht-Leuchtstoff-Überzügen geringeren Gesamtgewichtes der vorliegenden Erfindung weiter mit vergleichbaren Überzugsgewichten eines konventionellen Calciumhalophosphat-Leuchtstoffes vergleicht. Wie aus Kurve 12 dieser graphischen Darstellung ersichtlich, weisen die konventionellen Leuchtstoff-Überzüge mit einem Antimongehalt von 0,06 Mol pro Mol des Leuchtstoffes und einer Teilchengröße von 10-12 um Durchmesser einen scharfen Lumenabfall bei Überzugsgewichten von weniger als etwa 3,5 mg/cm² auf. Die mit den Überzugsgewichten der Leuchtstoffe, die in den Beispielen 1-5 oben offenbart sind, erzielten Lumen-Leistungsfähigkeiten, die als Kurve 11 ebenfalls in dieser graphischen Darstellung erscheinen, bleiben für die gleichen Gesamtgewichte des Leuchtstoff-Überzuges beträchtlich höher.
Aus der vorhergehenden Beschreibung wird deutlich, daß, obwohl spezifische Beispiele der erfindungsgemäß modifizierten Leuchtstoff-Überzüge, Lampen und der bei der Herstellung der modifizierten Doppelschicht-Leuchtstoff-Überzüge benutzten Verfahren beschrieben wurden, verschiedene, weitere Modifikationen im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können. So ist es zum Beispiel, wie oben angegeben, möglich, konventionelle Mischungen aus drei Leuchtstoffen für die Leuchtstoff-Deckschicht in den erfindungsgemäßen Überzügen einzusetzen. Weiter ist es möglich, untergeordnete Substitutionen der zweiwertigen Metallionen in der Zusammensetzung des modifizierten Calciumhalophosphat-Leuchtstoffes vozunehmen, wie in der oben angegebenen, anhängigen Patentanmeldung gelehrt. Die vorliegende Erfindung soll daher nur durch den Umfang der folgenden Ansprüche beschränkt sein.

Claims

1. Fluoreszenzlampe, umfassend einen Glaskolben mit Elektroden an seinen Enden, einer Füllung aus Quecksilber und Inertgas innerhalb des Glaskolbens, die UV-Strahlung erzeugt, und mit einem Leuchtstoffüberzug, der einen beträchtlichen Teil der UV-Strahlung in sichtbares Licht umwandelt, das eine weiße Farbe hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug eine Doppelschicht aus einer ersten Leuchtstoffschicht, die auf der inneren Glasoberfläche abgeschieden ist, und einer zweiten Leuchtstoffschicht, die auf der ersten Leuchstoffschicht abgeschieden ist, umfaßt, wobei die zweite Leuchtstoffschicht eine Mischung von Leuchtstoffen umfaßt, die innerhalb einer engen Bandbreite emittieren, wobei die erste Leuchtstoffschicht Leuchtstoffteilchen mit einer Teilchengröße im Bereich von etwa 4 um mittlerem Durchmesser bis zu etwa 8 um mittlerem Durchmesser aufweist, die mit einem Trockenüberzugsgewicht im Bereich von etwa 1,3 mg/cm² bis zu etwa 3,5 mg/cm² in dem genannten Teilchengrößenbereich abgeschieden sind, und der Leuchtstoff im wesentlichen ein Einphasenmaterial ist, das im wesentlichen keine sekundären verdünnenden oder nachteiligen Phasen aufweist, wobei die einzelnen Leuchtstoffteilchen vorwiegend Einkristalle, im wesentlichen ohne agglomerierte kleinere Kristalle, sind und die allgemeine Formel haben:

Ca10-a-w-xCdwMnxSba(PO&sub4;)&sub6;F2-a-yClyOa

worin a im etwaigen Bereich von 0,1-0,2 liegt,

w im etwaigen Bereich von 0-0,2 liegt,

X im etwaigen Bereich von 0,15-0,5 liegt, und

y im etwaigen Bereich von 0,03-0,3 liegt,

wobei der Gesamtgehalt des Leuchtstoffes an Metallionen bei mindestens 9,97 gehalten ist, und die Lampe eine wirksame Lumenabgabe bei einem beträchtlich verminderten Gesamtgewicht des Leuchtüberzuges aufweist.

2. Lampe nach Anspruch 1, worin die zweite Leuchtstoffschicht mit einem Trockenüberzugsgewicht im Bereich von etwa 0,45 mg/cm² bis zu etwa 1,8 mg/cm² abgeschieden ist.

3. Lampe nach Anspruch 2, worin die zweite Leuchtstoffschicht mit einem Trockenüberzugsgewicht im Bereich von etwa 0,45 mg/cm² bis zu etwa 0,78 mg/cm² abgeschieden ist und die Lampe einen CRI-Wert von mindestens 68 aufweist.

4. Lampe nach Anspruch 2, worin die zweite Leuchtstoffschicht mit einem Trockenüberzugsgewicht im Bereich von etwa 1,13 mg/cm² bis zu etwa 1,78 mg/cm² abgeschieden ist, und die Lampe einen CRI-Wert von mindestens 78 aufweist.

5. Lampe nach Anspruch 1, mit einem kaltweißen Farbpunkt mit trichromatischen Koordinaten von etwa X = 0,376 und Y = 0,387, worin x im etwaigen Bereich von 0,15 bis 0,20 und a im etwaigen Bereich von 0,1 bis 0,2 liegt.

6. Lampe nach Anspruch 1, mit einem weißen Farbpunkt mit trichromatischen Koordinaten von etwa X = 0,413 und Y = 0,393, worin x im etwaigen Bereich von 0,23 bis 0,28 und a im etwaigen Bereich von 0,1 bis 0,2 liegt.

7. Lampe nach Anspruch 1, mit einem warmweißen Farbpunkt mit trichromatischen Koordinaten von etwa X = 0,440 und Y = 0,403, worin x im etwaigen Bereich von 0,35 bis 0,40 und a im etwaigen Bereich von 0,1 bis 0,2 liegt.

8. Fluoreszenzlampe, umfassend einen rohrförmigen Glaskolben mit Elektroden an seinen Enden, einer Füllung aus Quecksilber und Inertgas innerhalb des Glaskolbens, die eine Niederdruck-Entladung von UV-Strahlung erzeugt, und mit einem Leuchtstoffüberzug, der im wesentlichen die gesamte einfallende UV-Strahlung in sichtbares Licht umwandelt, das eine weiße Farbe hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug eine Doppelschicht aus einer ersten Leuchtstoffschicht, die auf der inneren Glasoberfläche abgeschieden ist, und einer zweiten Leuchtstoffschicht, die auf der ersten Leuchstoffschicht abgeschieden ist, umfaßt, wobei der zweite Leuchtstoff eine Mischung von Leuchtstoffen, die innerhalb einer engen Bandbreite emittieren, in Anteilen umfaßt, um etwa den gleichen weißen Farbpunkt wie bei der ersten Leuchtstoffschicht zu erzielen, wobei die erste Leuchtstoffschicht Leuchtstoffteilchen mit einer Teilchengröße im Bereich von etwa 4 um mittlerem Durchmesser bis zu etwa 8 um mittlerem Durchmesser aufweist, die mit einem Trockenüberzugsgewicht im Bereich von etwa 1,3 mg/cm² bis zu etwa 3,5 mg/cm² in dem genannten Teilchengrößenbereich abgeschieden sind, und der Leuchtstoff im wesentlichen ein Einphasenmaterial ist, das im wesentlichen keine sekundären verdünnenden oder nachteiligen Phasen aufweist, wobei die einzelnen Leuchtstoffteilchen vorwiegenden Einkristalle, im wesentlichen ohne agglomerierte kleinere Kristalle, sind und die allgemeine Formel haben:

Ca10-a-w-xCdwMnxSba(PO&sub4;)&sub6;F2-a-yClyOa

worin a im etwaigen Bereich von 0,1-0,2 liegt,

w im etwaigen Bereich von 0-0,2 liegt,

X im etwaigen Bereich von 0,15-0,5 liegt, und

y im etwaigen Bereich von 0,03-0,3 liegt,

wobei der Gesamtgehalt des Leuchtstoffes an Metallionen bei mindestens 9,97 gehalten ist, und die Lampe eine wirksame Lumenabgabe bei einem beträchtlich verminderten Gesamtgewicht des Leuchtüberzuges aufweist, und sie einen CRI-Wert von mindestens 68 aufweist.

9. Lampe nach Anspruch 8, worin die zweite Leuchtstoffschicht mit einem Trockenüberzugsgewicht im Bereich von etwa 0,45 mg/cm² bis zu etwa 1,8 mg/cm² abgeschieden ist.

10. Lampe nach Anspruch 9, worin die zweite Leuchtstoffschicht mit einem Trockenüberzugsgewicht im Bereich von etwa 0,45 mg/cm² bis zu etwa 0,78 mg/cm² abgeschieden ist.

11. Lampe nach Anspruch 9, worin die zweite Leuchtstoffschicht mit einem Trockenüberzugsgewicht im Bereich von etwa 1,13 mg/cm² bis zu etwa 1,78 mg/cm² abgeschieden ist, und die Lampe einen CRI-Wert von mindestens 78 aufweist.

12. Lampe nach Anspruch 8, mit einem kaltweißen Farbpunkt mit trichromatischen Koordinaten von etwa X = 0,376 und Y = 0,387, worin x im etwaigen Bereich von 0,15 bis 0,20 und a im etwaigen Bereich von 0,1 bis 0,2 liegt.

13. Lampe nach Anspruch 8, mit einem weißen Farbpunkt mit trichromatischen Koordinaten von etwa X = 0,413 und Y = 0,393, worin x im etwaigen Bereich von 0,23 bis 0,28 und a im etwaigen Bereich von 0,1 bis 0,2 liegt.

14. Lampe nach Anspruch 8, mit einem warmweißen Farbpunkt mit trichromatischen Koordinaten von etwa X = 0,440 und Y = 0,403, worin x im etwaigen Bereich von 0,35 bis 0,40 und a im etwaigen Bereich von 0,1 bis 0,2 liegt.