DE3855685T2

DE3855685T2 - Grünlichtausstrahlende entladungsbirne mit seltenem gas

Info

Publication number: DE3855685T2
Application number: DE3855685T
Authority: DE
Inventors: Hiromi Mitsubishi Denki Adachi; Yoshinori Mitsubishi Den Anzai; Kazutoshi Mitsubishi Ishikawa; Yujiro Mitsubishi Denki Kamano; Seishiro Mitsubishi Mitsuhashi; Katsuo Mitsubishi Den Murakami; Takashi Mitsubishi Denki Osawa; Takeo Mitsubishi Denk Saikatsu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2008-08-10
Also published as: EP0331738A4; EP0331738A1; DE3855685D1; US5159237A; EP0331738B1; WO1989001700A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe mit einer Glasröhre, gefüllt mit Gas, welches in der Lage ist, ultraviolette Strahlen im Vakuum auszusenden, und einer Schicht grünlichtausstrahlenden Phosphors, welcher terbiumaktiviertes Yttriumsilikat enthält, welche auf einer inneren Oberfläche der Glasröhre angeordnet ist.
In den letzten Jahren bestand ein Bedarffür eine grünlichtausstrahlende Lichtquelle als eine Lichtquelle für Geräte zur Büroautomatisierung wie etwa Faksimilegeräte, und es existieren bekannte Niederdruckentladungslampen mit Edelgas, die dem Bedarf entsprechen.
Die Niederdruckentladungslampen mit Edelgas leiden unter einer geringeren Verschlechterung und einer geringeren Temperaturabhängigkeit der Leuchtkraft während des Leuchtens, verglichen mit üblichen, mit Quecksilber gefüllten Fluoreszenzleuchten, und sind in der Lage, sofort zu leuchten. Die Niederdruckgasentladungslampen mit Edelgas sind jedoch den üblichen Fluoreszenzlampen in der Helligkeit (Luminanz) und der Farbsättigung unterlegen und finden daher zur Zeit keine breite Anwendung als Lichtquellen für übliche Beleuchtung.
Die Leistungsfähigkeit und Eigenschaften der Niederdruckgasentladungslampen mit Edelgas sind jedoch von dem Gesichtspunkt des Gebrauchs als Lichtquellen für Geräte zur Büroautomatisierung erneut in Betracht gezogen worden. Auf der anderen Seite bestand eine starke Nachfrage für technische Entwicklungen zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Niederdruckgasentladungslampen mit Edelgas bezüglich der Helligkeit und der Farbsättigung.
Beispiele aus dem Stand der Technik, die zur Erfüllung dieses Bedarfs entwickelt wurden, schließen die folgenden (i) bis (x) ein.
(i) Die japanischen Patentveröffentlichungen Nr.58-119151(1983) und 58-119152 (1983) offenbaren als Rotlichtquellen Niederdruckgasentladungslampen, in welchen Entladungsbehälter mit einem Gasgemisch aus Neon und Argon oder einem Gasgemisch aus Neon und Krypton gefüllt sind und welche bei Hochfrequenzzündung in der Lage sind, elektrische Entladung frei von sich bewegenden Lichtstreifen bei kleinen Strömen zu liefern.
Die in den Veröffentlichungen offenbarten Entladungslampen verwenden nur Edelgase, und somit sind die Lampen bezüglich Helligkeit und Farbsättigung bis jetzt nicht zufriedenstellend. Daher fanden bisher nur rote Lampen praktische Anwendung, welche die Emission von Neonlicht verwenden.
(ii) Das Xerox-Disclosure Journal, Band 8, Nr. Mai/Juni 1983 offenbart auf Seite 269 als eine Grünlichtquelle eine Entladungslampe mit Edelgas, in welcher mindestens entweder Neon oder Xenon verwendet wird und in welcher ZnSiO&sub4;:Mn als lichtausstrahlendes Medium verwendet wird.
In dieser Literatur ist jedoch nur ein lichtausstrahlendes Gasentladungselement offenbart, welches einen blaulichtausstrahlenden, mit Zer oder bivalentem Europium aktivierten Phosphor verwendet und es ist nichts bezüglich hocheffizienten, grünlichtausstrahlenden Entladungslampen mit Edelgas offenbart. Als grünlichtausstrahlender Phosphor ist in dieser Literatur nur Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn offenbart.
(iii) Die japanische Patentveröffentlichung Nr.53-42389 (1978) offenbart einige grünlichtausstrahlende Phosphorarten mit einem hohen Anregungsspektrum bei einer Wellenlänge nicht länger als 200 nm im ultravioletten Anregungsspektrum im Vakuum.
Es fanden jedoch nur wenige der Phosphorarten mit einem Anregungssprektrum in einer ultravioletten Region im Vakuum mit Wellenlängen von nicht mehr als 200 nm praktische Anwendung und es wurde als ein grünlichtausstrahlender Phosphor nur Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn verwendet, wobei dies extrem unbefriedigend war.
(iv) Die japanische Patentveröffentlichung Nr.48-37670 (1973) offenbart grün- und rot-lichtemittierende Phosphorarten, welche durch die allgemeine Formel XLN&sub2;O&sub3;.YSiO&sub2;:ZL'n dargestellt werden (wobei Ln Lanthan, Yttrium oder eine Mischung derselben ist, L'n Terbium, Europium oder eine Mischung derselben ist, das Verhältnis X/Y in einem Bereich von 0,25/1 bis 1/1 liegt und das Verhältnis Z/Y im Bereich von 0,005/1 bis 0,4/1 liegt) und welche bei einer Quecksilberresonanzlinie von 254 nm oder 365 nm angeregt werden.
Diese Veröffentlichung offenbart ein terbiumaktiviertes Lanthansilikat als einen grünlichtausstrahlenden Phosphor, welcher bei der wie oben erwähnten Quecksilberresonanzlinie von 254 nm oder 365 nm angeregt wird. Diese Veröffentlichung offenbart jedoch nichts bezüglich den Anregungseigenschaften in einer ultravioletten Region im Vakuum und bezüglich den Lichtausstrahlungseigenschaften; es bestehen daher Probleme bezüglich der Eigenschaften. Außerdem zeigen die Lampen, welche die Quecksilberresonanzlinie verwenden, starke Temperaturabhängigkeit der Luminanz, wenn sie als Lichtquelle in Ausstattungen der Büroautomatisierung verwendet werden und weisen bezüglich des sofortigen Zündens ein Problem auf. Es war daher unmöglich, derartige Lampen in der Praxis als Lichtquellen in Ausstattungen der Büroautomatisierung zu verwenden.
(v) Die japanische Patentanmeldung Nr.50-38264 (1975) offenbart eine Niederdruckgasentladungslampe mit einer Entladungsröhre. Die Entladungsröhre ist mit Ne und/oder Ar und Xe und/oder Kr gefüllt und die Entladungsröhre wurde mit einer Schicht überzogen, welche Material zur Umwandlung von UV in sichTbare Strahlung enthält.
Die Veröffentlichung offenbart jedoch nicht Entladungsröhren, welche zwei verschiedene Arten von Edelgasen enthalten und es sind nur die oben erwähnten Kombinationen von Edelgasen in der Lage, die Ziele dieser Veröffentlichung zu erfüllen.
(vi) Die französische Patentveröffentlichung Nr.418426 (1936) offenbart eine Enladungslampe mit Edelgas, welche nur Xenon oder Krypton als Edelgas verwendet.
Diese Veröffentlichung offenbart jedoch kein anderes seltenes Gas, welches zur Erzeugung von Licht verwendet werden könnte und diese Veröffentlichung ist auf höchstens zwei Edelgase beschränkt.
(vii) Die japanische Patentanmeldung Nr.56-84859 (1979) offenbart eine hocheffiziente Lampe, welche eine bestimmte Form aufweist und mit einem bestimmten Gas geladen ist. Das in der Lampe geladene Gas schließt entweder Kr oder Xe ein und der Rest des Gases besteht entweder aus Ar oder aus Ne.
Diese Veröffentlichung offenbart jedoch eine Entladungslampe mit Edelgas aus mindestens zwei Edelgasen in einer bestimmten Kombination.
(viii) Die Patentveröffentlichung der Vereinigten Staaten Nr. US-A-3,758,413 (1 973) offenbart terbium aktivierte Yttriumsilikatphosphorarten, welche Grünlicht ausstrahlen, wenn sie durch ultraviolette, Kathoden- oder Röntgenstrahlung angeregt werden. Die Phosphorarten dieser Veröffentlichung können in Fluoreszenzlampen und in Kathoden-Lumineszenzschirmen für Kathodenstrahlröhren verwendet werden.
Die Veröffentlichung offenbart jedoch nichts bezüglich den Anregungseigenschaften von Phosphorarten, welche in einer Entladungslampe mit Edelgas verwendet werden können, welche ein Edelgas benutzt, welches in der Lage ist, im Vakuum UV-Strahlen bei einer Wellenlänge auszustrahlen, welche sich von der Hg-Wellenlänge von 253,7 nm unterscheidet. Diese Veröffentlichung ist daher auf die typisch Anregung einer Quecksilberlampe beschränkt.
(ix) Die japanische Patentveröffentlichung 56167783 offenbart eine fluoreszente Substanz einer bestimmten Zusammensetzung mit verbesserter Helligkeit, welche durch partielle Substituierung von Yttriumsilikat mit Skandium und anschließender Aktivierung mit Terbium erzeugt wird, und durch Anregung mittels eines Elektrodenstrahls und mittels UV-Strahlung grünes Licht ausstrahlt. Diese Veröffentlichung offenbart jedoch nichts bezüglich den Anregungseigenschaften einer Entladungslampe mit Edelgas.
(x) Die europäische Patentanmeldung 206 393 Al (1986) offenbart eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit einem Lumineszenzschirm.
Der Lumineszenzschirm weist ein zirkonium- und/oder terbiumaktiviertes Silikat auf, welches die Struktur eines Apatitkristalls aufweist, gemäß der Formel wobei Ln mindestens eines der Elemente Y, La und Gd darstellt, MII mindestens eines der Elemente Mg, Ca und/oder Sr darstellt und MIII mindestens eines der Elemente AI und B darstellt.
Diese Veröffentlichung offenbart jedoch nichts bezüglich den Anregungseigenschaften einer Entladungslampe mit Edelgas, sondern ist auf die Anregung durch Quecksilber beschränkt.
Wie oben beschrieben, ermöglicht es kein Stand der Technik, die Leistungsmerkmale, wie etwa Luminanz und Farbsättigung, zu erfüllen und gleichzeitig die Lampeneigenschaften der geringen Verschlechterung und geringen Temperaturabhängigkeit der Leuchtintensität während des Leuchtens sowie die Fähigkeit des sofortigen Zündens zu erhalten. Die Lampen aus dem Stand der Technik weisen daher viele praktische Probleme auf, wie etwa die Unfähigkeit, als hochleistungsfähige, grünlichtimitierende Lichtquellen in Ausstattungen der Büroautomatisierung verwendet zu werden.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung eine grünlichtausstrahlende Entladungslampe mit Edelgas zu erhalten, welche einen bestimmten grünlichtausstrahlenden Phosphor veranlaßt, mittels von einem Edelgas ausgesandten ultravioletten Strahlen Licht auszustrahlen und welche in ihrer Lichtausbeute verbessert ist, während die charakteristischen Eigenschaften einer Entladung eines seltenen Gases erhalten bleiben, wie etwa geringe Verschlechterung und geringe Temperaturabhängigkeit der Leuchtintensität während des Leuchtens sowie die Fähigkeit des sofortigen Zündens, um somit als eine hochleistungsfähige, grünlichtausstrahlende Lichtquelle beispielsweise in Ausstattungen der Büroautomatisierung praktisch anwendbar zu sein.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist die oben genannte grünlichtausstrahlende Entladungslampe mit Edelgas gemäß dieser Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein Edelgas ist, welches ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge nicht größer als 200 nm aussendet und mindestens eines der Gase der aus den Gasen Xenon, Neon, Helium, Argon und Krypton bestehenden Gruppe enthält.
Die grünlichtausstrahlende Phosphorschicht ist effektiver, wenn die Schicht mindestens eines der Elemente der aus den Elementen Bor, Aluminium, Phosphor, Skandium und den Lanthan-Serienelenenten bestehenden Gruppe enthält.
Da die grünlichtausstrahlende Edelgasentladungslampe dieser Erfindung die oben erwähnten Komponenten enthält, regen die ultravioletten Strahlen im Vakuum mit einer Wellenlänge von nicht größer als 200 nm, ausgesandt von dem Edelgas, welches mindestens eines der Elemente Xenon, Neon, Argon, Helium und Krypton enthält, den grünlichtausstrahlenden Phosphor mit dem terbiumaktivierten Yttriumsilikat an, wodurch eine Ausstrahlung von grünem Licht mit einem Haupt-Peak bei 543 nm erhalten wird, und, verglichen mit dem Fall der Verwendung von Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn gemäß dem Stand der Technik, eine 40 bis 50%ige Verbesserung der Luminanz erreicht wird.
Wenn die grünlichtausstrahlende Phosphorschicht des terbiumaktivierten Yttriumsilikats mindestens eines der Elemente der aus den Elementen Bor, Aluminium, Phosphor, Skandium und den Lanthan-Serienelementen bestehenden Gruppe enthält, ist darüber hinaus eine weitere Verbesserung in der Strahlungseffizienz bei Anregung durch Ultraviolette Strahlen im Vakuum mit der Wellenlänge von nicht mehr als 200 nm erreichbar.
Wie oben beschrieben, zeigt die grünlichtimitierende Edelgasentladungslampe gemäß dieser Erfindung eine verbesserte Lichtausbeute, wie etwa Luminanz und Farbe des Lichtes, während die charakteristischen Eigenschaften der Edelgasentladung erhalten werden, wie etwa geringe Verschlechterung der Leuchtkraft und geringe Temperaturabhängigkeit während des Leuchtens sowie die Fähigkeit des sofortigen Zündens Daher ist die grünlichtausstrahlende Edelgasentladungslampe dieser Erfindung zum Gebrauch als eine grünlichtausstrahlende Lichtquelle in Ausstattungen der Büroautomatisierung mit hoher Zuverlässigkeit geeignet. Andere vorteilhafte Zusammensetzungen des Phosphors der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlicher mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Kurvenschaubild, welches die Beziehung zwischen dem Gasdruck und der normalen Luminanz im Falle der Verwendung von X&sub2;SiO&sub5;:Tb und ZnSiO&sub4;:Mn zeigt;
Fig. 2 ist ein Kurvenschaubild, welches die Beziehung zwischen dem Gasdruck und der Lebensdauer in dem Fall zeigt, in dem die Gaszusammensetzung bei Ne:Xe = 90:10 fixiert ist;
Fig. 3 ist ein Kurvenschaubild, welches die Beziehung zwischen der Temperatur und der Luminanzeigenschaft dieser Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist ein Kurvenschaubild, welches die Beziehung zwischen dem Gasdruck und der normalen Luminanz in dem Falle der Verwendung von (Y0,73Sc0,20Tb0,07)&sub2;SiO&sub5; und ZnSiO&sub4;:Mn zeigt;
Fig. 5 ist ein Kurvenschaubild, welches die Beziehung zwischen dem Gasdruck und der Lebensdauer in dem Fall zeigt, in dem die Gaszusammensetzung bei Ne:Xe=90:10 fixiert ist;
Fig. 6 ist ein Kurvenschaubild, welches die Beziehung zwischen dem Gasdruck und der normalen Luminanz im Falle der Verwendung von (Y0,83Gd0,10Tb0,07)&sub2;SiO&sub5; und ZnSiO&sub4;:Mn zeigt;
Fig. 7 ist ein Kurvenschaubild, welches die Beziehung zwischen dem Gasdruck und der Luminanz in dem Falle zeigt, in dem die Gaszusammensetzung bei Ne:Xe=95:5 fixiert ist; und
Fig. 8 ist ein Kurvenschaubild, welches die Beziehung des Lumen-Erhaltungsfaktors während des Leuchtens im Falle der Verwendung von (Y0,93Tb0,07)&sub2;O&sub3;.0.98SiO&sub2; O.001 Al&sub2;O&sub3;, (Y0,73Sc0,20Tb0,07)&sub2;SiO&sub5; und ZnSiO&sub4;:Mn zeigt.

[Beispiel 1]

Eine innere Wandungsoberfläche einer Glasröhre mit 1 5 mm Außendurchmesser und 285 mm Länge wurde mit einer Schicht eines grünlichtausstrahlenden Phosphors, welcher terbiumaktiviertes Yttriumsilikat mit einer Zusammensetzung von (Y0,93Tb0,07)&sub2;SiO&sub5; enthielt, überzogen, auf dichtende Weise wurden Elektroden an beiden Enden der Glasröhre angebracht und die Glasröhre wurde mit einem Gasgemisch aus Neon und Xenon bei einem Druck von 0,665 bis 13,3 hPa (0,5 bis 10 Torr) gefüllt, um eine Lampe zu erzeugen. Die Eigenschaften der Lampe wurden durch verschiedene Experimente untersucht.
Tabelle 1 zeigt die experimentellen Ergebnisse, insbesondere die Lampeneigenschaften, wenn das Neon-Xenon-Mischverhältnis und der Druck des die Glasröhre füllenden Gases variiert wurden.
Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Gasdruck und der normalen Luminanz, d.h. der Änderung der normalen Luminanz mit dem Gasdruck, im Falle der Verwendung einer grünlichtimitierenden Phosphorschicht mit terbiumaktiviertem Yttriumsilikat, und im Falle der Verwendung eines manganaktivierten Zinksilikatphosphors, während die Fig. 2 die Beziehung der Lebensdauer zum Gasdruck zeigt.
Wie in Tabelle 1 und in Fig. 1 gezeigt, weist eine mit einem Gasgemisch von 90% Neon und 10% Xenon bei einem Druck von 3,99 hPa (3 Torr) gefüllte Lampe eine normale Luminanz von 6,150 cd/m² auf, was 1,5-mal die Luminanz ist, welche durch Verwendung eines herkömmlichen ZnSiO&sub4;:Mn-Phosphors erhalten wird, und die Lebensdauer der Lampe betrug 9,300 Stunden, wie in Fig. 2 gezeigt.
Außerdem, wie aus Fig. 3 klar wird, welche die Temperatur-Luminanz-Charakteristik zeigt, zeigten die experimentellen Ergebnisse eine extrem vorteilhafte Luminanz-Temperatur-Charakteristik der Lampe bei Temperaturen bis hinab zu -20ºC. Tabelle 1

[Beispiel 2]

Eine innere Wandungsoberfläche einer Glasröhre mit 1 5 mm Außendurchmesser und 285 mm Länge wurde mit einem grünlichtausstrahlenden Phosphor überzogen, welcher terbiumaktiviertes Yttriumsilikat enthielt, wobei die Terbiumkonzentration variiert wurde, und es wurde die Luminanz-Messung ausgeführt. In diesem Falle wurden die Lampen für den Versuch durch Verwendung einer Gaszusammensetzung von 90% Neon und 10% Xenon und Fixierung des Gasdruckes bei 3,99 + 0,27 hPa (3,0 ± 0,2 Torr) hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Bei dem durch aY&sub2;O&sub3;.bSiO&sub2;:cTb beschriebenen Phosphor liegt der optimale Wert von c/b im Bereich von 0,1 ≤ c/b ≤ 0,2 und die normale Luminanz der Lampe betrug 6,530 cd/m² bei c/b = 0,1. Tabelle 2

[Beispiel 3]

Eine innere Wandungsoberfläche einer Glasröhre mit 8 mm Außendurchmesser und 285 mm Länge wurde mit einem griinlichtausstrahlenden Phosphor beschichtet, welcher terbiumaktiviertes Yttriumskandiumsilikat mit einer chemischen Zusammensetzung von (Y0,73Sc0,20Tb0,07)&sub2;SiO&sub5; enthält, auf dichtende Weise wurden Elektroden an beiden Enden der Glasröhre befestigt und die Glasröhre wurde mit einem Gasgemisch aus Neon und Xenon bei einem Druck von 0,665 bis 13,3 hPa (0,5 bis 10 Torr) gefüllt, um eine Lampe herzustellen.
Die Eigenschaften der so hergestellten Lampe wurden durch verschiedene Experimente überprüft.
Tabelle 3 zeigt die experimentellen Ergebnisse, insbesondere die Lampeneigenschaften, wenn das Neon-Xenon-Mischverhältnis und der Druck des die Glasröhre füllenden Gases variiert wurden.
Fig. 4 zeigt die Veränderung der normalen Luminanz mit dem Gasdruck im Falle der Verwendung des terbiumaktivierten Yttriumskandiumsilikatphosphors (Y0,73Sc0,20Tb0,07)&sub2;SiO&sub5; und im Falle der Verwendung eines manganaktivierten Zinksilikatphosphors, während Fig. 5 die Beziehung zwischen Lebensdauer und Gasdruck zeigt.
Wie in Tabelle 3 und Fig. 4 gezeigt, wies eine mit einem Gasgemisch von 90% Neon und 10% Xenon bei einem Druck von 3,99 hPa (3 Torr) gefüllte Lampe in den Experimenten eine normale Luminanz von 6,380 cd/m² auf, was 1,6-mal die Luminanz ist, welche durch Verwendung einer herkömmlichen ZnSiO&sub4;:Mn- Phosphors erreicht wurde, und die Lebensdauer der Lampe betrug 9,300 Stunden, wie in Fig. 5 gezeigt.
Außerdem war die Luminanz-Temperatur-Eigenschaft der Lampe bei Temperaturen von -20 bis 150ºC, wie die in Fig. 3 gezeigte, extrem vorteilhaft. Tabelle 3

[Beispiel 4]

Eine innere Wandungsoberfläche einer Glasröhre mit 15 mm Außendurchmesser und 285 mm Länge wurde mit einem grünlichtausstrahlenden Phosphor beschichtet, welcher terbiumaktiviertes Yttriumskandiumsilikat bei varuerender Terbiumkonzentration enthielt, und es wurde eine Luminanzmessung ausgeführt. In diesem Fall wurden Lampen durch Verwendung einer Gaszusammensetzung von 50% Neon, 40% Krypton und 10% Xenon und Festhalten des Gasdruck es bei 3,99 ± 0,27 hPa (3,0 ± 0,2 Torr) für den Versuch hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4
In dem durch aY&sub2;O&sub3; bSc&sub2;&sub0;&sub3; cSiO&sub2;:dTb beschriebenen Phosphor lag der optimale Wert von d/c im Bereich von 0,1 ≤ d/c ≤ 0,2 und die normale Luminanz der Lampe betrug 6,530 cd/m² bei d/c = 0,1. [Beispiel 5] Eine innere Wandungsoberflche einer Glasröhre mit 10 mm Außendurchmesser und 285 mm Länge wurde mit einem grünlichtausstrahlenden Phosphor beschichtet, welcher terbiumaktiviertes Yttriumskandiumsilikat mit varuerender Skandiumkonzentration enthielt, um für den Versuch Lampen herzustellen, und es wurde die Luminanz der Lampen gemessen. In diesem Fall betrug die Gaszusammensetzung 20% Xenon, 30% Argon und 50% Helium und der Gasdruck wurde bei 1,995 ± 0,266 hPa (1,5 ± 0,2 Torr) fixiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt.
In dem terbiumaktivierten Yttriumskandiumsilikatphosphor, dargestellt durch aY&sub2;O&sub3;.bSc&sub2;O&sub3;.cSiO&sub2;:dTb, lag der optimale Wert von b/a im Bereich von 0,01 ≤ b/a ≤ 0,5 und die normale Luminanz der Lampe betrug 6,856 cd/m² bei b/a = 0,274. Tabelle 5

[Beispiel 6]

Eine innere Wandungsoberfläche einer Glasröhre mit 8 mm Außendurchmesser und 285 mm Länge wurde mit einem terbiumaktivierten Yttriumgadoliniumsilikat der chemischen Zusammensetzung (Y0,83Gd0,10Tb0,07)&sub2;SiO&sub5; beschichtet, auf dichtende Weise wurden an beiden Enden der Glasröhre Elektroden befestigt und die Glasröhre wurde mit einem Gasgemisch aus Neon und Xenon bei einem Druck von 0,665 bis 13,3 hPa (0,5 bis 10 Torr) gefüllt, um eine Lampe herzustellen. Die Eigenschaften der so hergestellten Lampe wurden durch verschiedene Experimente überprüft.
Tabelle 6 zeigt die experimentellen Ergebnisse, insbesondere die Lampeneigenschaften, wenn das Neon-Xenon-Mischverhältnis und der Druck des die Glasröhre füllenden Gases variiert wurden.
Fig. 6 zeigt die Änderung der normalen Luminanz mit dem Gasdruck im Falle der Verwendung des terbiumaktivierten Yttriumgadoliniumsilikatphosphors (Y0,83Gd0,10Tb0,07)&sub2;SiO&sub5; und im Falle der Verwendung eines manganaktivierten Zinksilikatphosphors, während die Fig. 7 die Beziehung zwischen Lebensdauer und Gasdruck darstellt.
Wie in Tabelle 6 und in Fig. 6 gezeigt, wies eine mit einem Gasgemisch von 95% Neon und 5% Xenon bei einem Druck von 3,325 hPa (2,5 Torr) gefüllte Lampe in den Experimenten eine normale Luminanz von 7,960 cd/m² auf, was 1,7-mal die Luminanz ist, welche durch Verwendung eines herkömmlichen ZnSiO&sub4;:Mn-Phosphors erhalten wird, und die Lebensdauer der Lampe betrug 9,500 Stunden, wie in Fig. 7 gezeigt.
Außerdem war die Luminanz-Temperatur-Charakteristik bei Temperaturen von 20 bis 150ºC, wie die in Fig. 3 gezeigte, extrem vorteilhaft. Tabelle 6

[Beispiel 7]

Eine innere Oberfläche einer Glasröhre mit 8 mm Außendurchmesser und 250 mm Länge wurde mit einem terbiumaktivierten yttriumgadoliniumsilikatphosphor beschichtet, wobei die Terbiumkonzentration variierte, und es wurde eine Luminanzmessung ausgeführt. In diesem Fall wurden die Lampen für den Versuch durch Verwendung einer Gaszusammensetzung von 15% Xenon, 60% Argon und 25% Krypton und Fixierung des Gasdruckes bei 1,33 ± 0,13 hPa (1,0 ± 0,1 Torr) hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7
In einem Phosphor, dargestellt durch aY2O3 bbd2o3 cSiO&sub2;:dTb, liegt der optimale Wert von d/c im Bereich von 0,1 ≤ d/c ≤ 0,2 und die normale Luminanz der Lampe betrug 8,350 cd/m² bei d/c = 0,15.

[Beispiel 8]

Eine innere Wandungsoberfläche einer Glasröhre mit 10 mm Außendurchmesser und 255 mm Länge wurde bei varuerender Gadoliniumkonzentration mit einem terbiumaktivierten, grünlichtausstrahlenden Yttriumgadoliniumsilikatphosphor beschichtet, um eine Lampe für den Versuch herzustellen, und es wurde die Luminanz der Lampe gemessen. In diesem Fall wurden die Lampen durch Verwendung einer Gaszusammensetzung von 95% Neon und 5% Xenon und Fixierung des Gasdruckes bei 0,665 ± 0,0665 hPa (0,5 ± 0,05 Torr) hergestellt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 dargestellt. In einem terbiumaktivierten Gadoliniumyttriumsilikatphosphor, dargestellt durch aY&sub2;O&sub3;.bGd&sub2;O&sub3;.cSc&sub2;O&sub3;:dTb, liegt der optimale Wert für das Gadolinium im Bereich von 0,1 ≤ b/a ≤ 0,70 und die normale Luminanz der Lampe betrug 12,350 cd/m² bei b/a = 0,120. Tabelle 8

[Beispiel 9]

Eine innere Wandungsoberfläche einer Glasröhre mit 8 mm Außendurchmesser und 150 mm Länge wurde mit einem terbiumaktivierten Ytttriumsilikatphosphor beschichtet, welcher im Einzelfall Bor, Phosphor oder Aluminium enthielt. Derartige Glasröhren wurden mit einem Gas mit einer Zusammensetzung von 10% Xenon, 40% Neon und 50% Argon bei einem Druck von 0,931 ± 0,027 hPa (0,7 ± 0,02 Torr) gefüllt, um für den Versuch Lampen herzustellen.
Die Meßergebnisse der Luminanz der derart hergestellten Lampen sind in Tabelle 9 dargestellt. Wie dargestellt, wurden ähnliche Effekte der Verbesserung der Luminanz erhalten, wenn ein Teil des Siliziums durch Bor, Phosphor oder Aluminium ersetzt wurde. Tabelle 9
Fig. 8 zeigt die Verschlechterung der Leuchtkraft (Lumen-Erhaltungsfaktor) während des Leuchtens der Lampen, hergestellt unter Verwendung des terbiumaktivierten Yttriumskandiumsilikatphosphors (Y0,73Sc0,20Tb0,07)&sub2;SiO&sub5;, beschrieben in Beispiel 3, des terbiumaktivierten Yttriumaluminiumsilikatphosphors, dargestellt durch (Y0,93Tb0,07)&sub2;O&sub3; 0.98SiO&sub2; O.001Al&sub2;O&sub3;, in Beispiel 9 bzw. eines herkömmlichen manganaktivierten Zinksilikatphosphors (Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn). Wie aus Fig. 8 deutlich wird, weisen die Lampen gemäß den Beispielen dieser Erfindung nach 1500 Stunden des Leuchtens einen Lumen-Erhaltungsfaktor von 97 bis 98% auf, im Kontrast zu 53% bei der Lampe gemäß dem Stand der Technik. Es ist daher zu sehen, daß die Lampen gemäß dieser Erfindung deutliche Verbesserungen bezüglich der Verschlechterung der Leuchtkraft im Vergleich mit der Lampe gemäß dem Stand der Technik zeigen. Obwohl die Fig. 8 den Lumen-Erhaltungsfaktor nur für zwei der obigen Beispiele zeigt, wurden ähnliche Ergebnisse mit den grünlichtausstrahlenden Phosphorarten der anderen Beispiele erhalten.
Außerdem wurden, obwohl es sich bei den Lampen gemäß den obigen Beispielen um die sogenannten Edelgasentladungslampen handelt, in denen nicht Quecksilber als Anregungsquelle für den Phosphor verwendet wird, sondern von Edelgas emitierte ultraviolette Strahlen im Vakuum, keine Effekte bezüglich Abweichungen des Phosphors bezüglich sofortigen Zündens beobachtet, und es wurde bestätigt, daß die Lampen Eigenschaften aufweisen, die mit denen der Lampen gemäß dem Stand der Technik vergleichbar sind.

Claims

1. Grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe mit einer Glasröhre, gefüllt mit Gas, welches in der Lage ist, ultraviolette Strahlen im Vakuum auszusenden, und einer Schicht grünlichtausstrahlenden Phosphors, welcher terbiumaktiviertes Yttriumsilikat enthält, welche auf einer inneren Oberfläche der Glasröhre angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

das Gas ein Edelgas ist, welches ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge nicht größer als 200 nm aussendet und mindestens eines der Gase Xenon, Neon, Helium, Argon und Krypton enthält.

2. Grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der terbiumaktivierte Yttriumsilikat-Phosphor mindestens eines der Elemente Bor, Aluminium, Phosphor, Scandium und einen der Lanthan-Serienelemente enthält.

3. Grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der grünlichtausstrahlende Phosphor ein terbiumaktiviertes Yttrium-Scandium-Silikat ist.

4. Grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der grünlichtausstrahlende Phosphor ein terbiumaktiviertes Yttrium-Gadolinium-Silikat ist.

5. Grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hauptspitze in der Intensität des ausgestrahlten grünen Lichtes bei einer Wellenlänge von etwa 540 nm auftritt.

6. Grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor im wesentlichen aus terbiumaktiviertem Yttrium-Silikat-Phosphor besteht und daß Edelgas ein gemischtes Gas ist, welches im wesentlichen aus Neon und Xenon besteht.

7. Grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor im wesentlichen aus terbiumaktiviertem Yttrium-Scandium-Silikat-Phosphor besteht und daß Edelgas ein gemischtes Gas ist, welches im wesentlichen aus Neon und Xenon besteht.

8. Grönlichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor im wesentlichen aus terbiumaktivertem Yttrium-Scandium-Silikat besteht und daß Edelgas ein gemischtes Gas ist, welches im wesentlichen aus Neon und Krypton und Xenon besteht.

9. Grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor im wesentlichen aus terbiumaktivertem Yttrium-Scandium-Silikat besteht und daß Edelgas ein gemischtes Gas ist, welches im wesentlichen aus Xenon, Argon und Helium besteht.

10. Grün lichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor im wesentlichen aus terbiumaktivertem Yttrium-Gadolinium-Silikat besteht und daß Edelgas ein gemischtes Gas ist, welches im wesentlichen aus Neon und Xenon besteht.

11. Grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor im wesentlichen aus terbiumaktivertem Yttrium-Gadolinium-Silikat besteht und daß Edelgas ein gemischtes Gas ist, welches im wesentlichen aus Xenon, Argon und Krypton besteht.

12. Grünlichtausstrahlende Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor im wesentlichen aus terbiumaktivertem Yttrium-Silikat-Phosphor besteht, welcher mindestens eines der Elemente Bor, Phosphor und Aluminium enthält und daß das Edelgas ein gemischtes Gas ist, welches im wesentlichen aus Xenon, Neon und Argon besteht.