FI72837C - Laogtrycks-kvicksilveraongurladdningslampa. - Google Patents

Description

1 72837

Pienpaine-elohopeahöyrypurkauslamppu

Keksinnön kohteena on pienpaine-elohopeahöyrypurkaus-lamppu, jolla on hyvin tyydyttävä värintoisto, säteillyn 5 valkoisen valon värilämpötila alueella 2 300 - 3 300 K ja väripiste Planck'in käyrällä tai lähellä sitä ja joka on varustettu kaasutiiviillä säteilyä läpäisevällä vaipalla, joka sisältää elohopeaa ja jalokaasua ja jossa on luminoi-va kerros, joka sisältää luminoivaa halofosfaattia ja lumi-10 noivaa ainetta, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiu-milla.

Ilmaisun "hyvin tyydyttävä värintoisto" on ymmärrettävä tässä selityksessä ja oheisissa patenttivaatimuksissa tarkoittavan, että keskimääräisen värintoistoin-15 deksin R(a,8) (kahdeksan testivärin toistoindeksien keskiarvo, kuten sen on määrittänyt Commission Internationale Eclairage: Publication CIE, nro 13.2 (TC-3.2), 1974) arvo on vähintään 85.

Näkyvän säteilyn väriä luonnehditaan värikoordinaa-: 20 teillä (x,y), jotka määräävät väripisteen värikolmiossa (ks. Publication CIE, nro 15 (E—1.3.1) 1971). Lamppujen yleisvalaisutarkoituksia varten tulisi säteillä valoa, jonka voidaan katsoa olevan valkoista.

Valkoinen säteily löytyy värikolmiossa väripisteissä, : 25 jotka sijaitsevat Planck'in käyrällä. Tämä käyrä, jota nimi tetään myös ihanteellisen säteilijän ja absorboijan käyräksi ja joka tämän jälkeen merkitään P-käyräksi, käsittää täydellisen mustan kappaleen antaman säteilyn väripisteet eri lämpötiloissa (ns. värilämpötila). Tietty värilämpötila ei 30 jakaudu ainoastaan annettuun pisteeseen P-käyrällä, vaan myös säteilylle, jonka värikoordinaatit sijaitsevat tässä pisteessä P-käyrän leikkaavalla viivalla (ks. Publication CIE, nro 15). Jos tällä säteilyllä on väripiste lähellä P-käyrää, myös tätä säteilyä pidetään valkoisena valona, 35 jolla on tämä annettu värilämpötila. Tässä selityksessä ja : oheisissa patenttivaatimuksissa ilmaisun "väripiste lähellä 72837 P-käyrää" on ymmärrettävä tarkoittavan, että väripisteen etäisyys P-käyrän pisteestä, jolla on sama värilämpötila, on korkeintaan 20 MPCD. MPCD (Minimum Perceptible Colour Difference, pienin havaittavissa oleva väriero) on värieron 5 yksikkö (ks. J.J. Rennilson'in kirjoitus julkaisussa Optical Spectra, lokakuu 1980, s. 63).

Pienpaine-elohopeahöyrypurkauslamppujen lukuisat suoritusmuodot, jotka ovat olleet tunnettuja kymmeniä vuosia ja joita tavallisesti käytetään, sisältävät kukin lumi-10 noivan aineen, joka on valittu Sb3+:lla ja Mn2+:lla aktivoitujen maa-alkalimetallihalofosfaattien ryhmästä. Näillä lampuilla on se etu, että ne ovat halpoja ja säteilevät tyydyttävän suuren valovirran. Näiden lamppujen eräs suuri haitta on kuitenkin, että niiden värintoisto jättää pal-15 jon toivomisen varaa. Niiden R(a,8)-arvot ovat yleensä suuruusluokkaa 50-60 ja ainoastaan lampuilla, joilla on korkea värilämpötila (esim. 5 000 K) saavutetaan R(a,8)-arvo noin 75, jota ei vielä pidetä tyydyttävänä värintoistona.

Lamput, joilla saavutetaan hyvin korkea värintois-20 to, ovat olleet tunnettuja pitkän ajan. Nämä lamput varustetaan luminoivilla erikoisaineilla, ts. tinalla aktivoidulla punaista luminoivalla aineella, joka pohjautuu strontiumortofosfaattiin, useimmiten yhdistettynä sinistä säteilevän Sb3+-aktivoiman halofosfaatin kanssa, erityi-25 sesti tällaisen strontiumhalofosfaatin kanssa. Strontium-ortofosfaatti luminoi hyvin laajalla kaistalla, joka ulottuu syvän punaiseen. Näillä tunnetuilla lampuilla on haittana, joka on luontainen strontiumortofosfaatin käytölle, verrattain pieni valovirta ja valovirran huono ylläpito 30 lampun kestoiän aikana. On havaittu, että jälkimmäisestä haitasta on seurauksena, että käytännössä tätä ainetta tuskin voidaan käyttää suuremman kuormituksen tapauksessa elohopea-purkauksen antamalla säteilyllä.

Aloituskappaleessa kuvatun kaltainen lamppu tunne-35 taan DE-patenttihakemuksesta 2 848 726. Tämä lamppu, jolla on hyvin tyydyttävä värintoisto, sisältää, samoin kuin 3 72837 edellä mainittu lampputyyppi, punaista luminoivaa tinalla aktivoitua strontiumortofosfaattia ja lisäksi boraattifos-faattia, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumilla, jolla on säteilykaista, jonka maksimi on noin 480 nm:ssä ja 5 puoliarvon leveys noin 85 nm. Edullisesti käytetään tämän lampun luminoivassa kerroksessa lisäksi luminoivaa maa-alka-limetallihalofosfaattia. Luminoivan strontiumortofosfaatin käytöstä johtuen tällä tunnetulla lampulla on jälleen haittoina verraten pieni valovirta ja erityisesti valovirran 10 huono ylläpito lampun kestoiän aikana. Tällä tunnetulla lampulla on lisäksi se haitta, että hyvin tyydyttävä värin-toisto saavutetaan ainoastaan yli noin 3 500 K:n värilämpötilassa. Tämän tunnetun lampun suoritusmuodot hyvin alhaisilla värilämpötiloilla (alle 3 000 K) eivät ole mahdollisia.

15 Tämän keksinnön kohteena on aikaansaada pienpaine- elohopeahöyrypurkauslamppuja, joilla on hyvin tyydyttävä värintoisto lähetetyn säteilyn matalassa värilämpötilassa samalla välttäen tai pääasiallisesti välttäen tunnettujen lamppujen haitat.

20 Tätä tarkoitusta varten on, keksinnön mukaisesti, aloituskappaleessa mainitun kaltainen pienpaine-elohopeahöy-rypurkauslamppu tunnettu siitä, että luminoiva kerros sisältää: a. ainakin yhtä luminoivaa maa-alkalimetallihalofos- 25 faattia, joka on aktivoitu kolmiarvoisella antimonilla ja kaksiarvoisella mangaanilla ja jonka lähettämän säteilyn värilämpötila on 2 900 - 5 000 K, b. vähintään yhtä luminoivaa ainetta, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumilla ja jonka säteilymaksimi 30 on alueella 470-500 nm ja säteilykaistan puoliarvoleveys korkeintaan 90 nm, ja c. luminoivaa harvinaisen maametallin metaboraattia, joka on aktivoitu kolmiarvoisella seriumilla ja kaksiarvoisella mangaanilla ja jolla on monokliininen kiderakenne, jon- 35 ka peruskidehila noudattaa kaavaa Ln(Mg,Zn,Cd) B^O^q, jossa Ln edustaa ainakin yhtä alkuaineista yttrium, lantaani ja 4 72837 gadolinium ja jossa B:stä 20 mooli-%:iin asti voidaan korvata AI :11a ja/tai Ga:lla, joka metaboraatti antaa punaisen .2 +

Mn -emission.

ja että lamppu on varustettu apuneuvolla sinisen säteilyn, 5 jonka aallonpituudet ovat alle 480 nm, ainakin osittain absorb© imiseksi.

Keksintöön johtaneet kokeet ovat yllättäen osoittaneet, että hyvin suuri arvo R(a,8):lle voidaan saada myös säteilyllä, jolla on huomattavasti kapeampi kaista kuin tun-10 netun luminoivan strontiumortofosfaatin kaista, mutta jonka säteilvmaksimi sijaitsee pääasiallisesti samassa pisteessä.

On havaittu, että harvinaisen maametallin metaboraatin, jo- 3+ 2 + ka on aktivoitu Ce :11a ja Mn' :11a, säteily on hyvin sopi va tähän tarkoitukseen. Tämä metaboraatti on sinänsä tunnet-15 tu ja se on kuvattu NL-patenttihakemuksissa 7905680 (PHN 9 544) ja 8100346 (PHN 9 942). Sen peruskidehilalla on mo-nokliininen kiderakenne, joka vastaa kaavaa Ln(Mg,Zn,Cd)^. Tässä kaavassa Ln on ainakin yksi alkuaineista Y, La ja Gd. Boraatissa voidaan B:sta korvata 20 mooli-%:iin asti Ai:11a 20 ja/tai Ga:lla, millä, samoin kuin alkuaineiden Mg, Zn ja/tai Cd valinnalla, on hyvin vähän vaikutusta luminoiviin ominaisuuksiin. Ce-aktivaattori yhdistetään Ln-kohtaan (ja voi täyttää jopa kaikki Ln-kohdat) ja absorboi herättävän säteilyenergian (pääasiallisesti 254 nm pienpaine-elohopea-25 höyrypurkauslampussa) ja siirtää sen Mn-aktivaattorille, joka yhdistetään Mg- (ja/tai Zn- ja/tai Cd-) kohtaan. Boraa-tilla on hyvin tehokas säteily, joka on peräisin Mn^+:sta, kaistalla, jolla on maksimi noin 630 nm:ssa ja jonka puoli-arvoleveys on noin 80 nm.

30 R(a,8)-arvojen vähintään 85 saamiseksi keksinnön mukaisessa lampussa on metaboraatti (aine c) yhdistettävä aineen kanssa, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumil-la ja jonka emissiomaksimi on alueella 470-500 nm ja jonka puolisäteilykaistan puoliarvoleveys on korkeintaan 90 nm 35 (aine b) ja ainakin yhden luminoivan halofosfaatin 11 5 72837 (aineen a) kanssa, joka valitaan Sb- ja Mn-aktivoitujen maa-alkalimetallihalofosfaattien ryhmästä.

Luminoivien aineiden a, b ja c yhdistelmillä voidaan valmistaa lamppuja, joilla on hyvin tyydyttävä värin-5 toisto, noin 3 200 K:n ja korkeampia värilämpötiloja varten. Värilämpötilojen matalista hyvin mataliin (vähintään aina 2 300 K reen asti) saamiseksi on keksinnön mukainen lamppu varustettava apuneuvolla sinisen säteilyn, jonka aallonpituudet ovat alle 480 nm ainakin osittain absorboi-10 miseksi. Tällaisen apuneuvon käyttö pienpaine-elohopeahöy-rypurkauslampussa, joka on varustettu luminoivalla aineella, johtaa kaikissa tapauksissa lampun lähettämän säteilyn väripisteen siirtymiseen, koska elohopeapurkauksesta peräisin oleva sininen säteily ja, kuten asia voi olla, myös lu-15 minoivasta aineesta peräisin oleva sininen säteily absorboituvat ainakin osaksi. Tämä sinisen absorptiosta johtuva väripisteen siirtyminen tekee mahdolliseksi saada värilämpötiloja alueella 2 300 - 3 300 K keksinnön mukaisilla lampuilla, kuten jäljempänä täydellisemmin selitetään.

20 Keksinnön mukaisten lamppujen eräs etu on, että käy tetyt luminoivat aineet ovat hyvin tehokkaita, niin että voidaan saada suuria valovirtoja. Lisäksi on havaittu, että : näillä aineilla on hyvin edullinen lamppukäyttäytyminen. Tä- r mä tarkoittaa, että kun ne sijoitetaan lamppuun, ne säilyt- 25 tävät edulliset luminoivat ominaisuutensa ja että niiden valovirrassa tapahtuu vain vähäinen pieneneminen lampun kesto-iän aikana. Tämä pätee myös verraten suurelle säteilykuormitukselle, esimerkiksi lampuissa, joiden läpimitta on pienempi, esimerkiksi 24 mm. Olisi huomattava, että tunnetun 30 luminoivan strontiumortofosfaatin käyttö - valovirran voimakkaasta vähentymisestä johtuen, erityisesti suurilla kuormituksilla - on käytännössä useimmiten rajoittunut lamppuihin, joilla on suurempi läpimitta (36 mm).

Edelleen on havaittu, että metaboraatin käyttö lam-35 puissa ei johda ainoastaan hyvin suuriin arvoihin yleiselle värin toistoindeksille R(a,8), vaan myös hyvin suuren 6 72837 lukumäärän yksittäisiä kohdevärejä hyvin tyydyttävään toistoon. Tästä on seurauksena, että keksinnön mukaisilla lampuilla metamerian rikkoutumisesta johtuvat poikkeamat värintoistossa vältetään täydellisesti tai pääasiallisesti 5 täydellisesti.

Keksinnön mukaiselle lampulle on edullisesti ominaista, että luminoiva aine lisäksi sisältää kolmiarvoisella terbiumilla (aine d) aktivoitua luminoivaa ainetta, joka antaa vihreän Tb^+-emission. Tb-aktivoitujen luminoivien ai-10 neiden käytöllä on se etu, että keksinnön mukaisille lampuille tulee suurempi värilämpötila-alue mahdolliseksi. Yleisesti tällainen aine on hyvin toivottava, jos on saatava lamppuja, joilla on verraten matala värilämpötila (2 300 K:sta lähtien) tällä suurella R(a,8)-arvolla. Tämän 15 lisäksi on havaittu, että myös korkeampia värilämpötiloja varten saadaan yleensä edullisemmat tulokset, jos käytetään ainetta, jolla on Tb-emissio. Tb-emissio antaa lisävapaus-asteen, jonka seurauksena optimointi tulee helpommin mahdolliseksi. Lisäksi Tb-aktivoitujen luminoivien aineiden 20 käytöllä on se etu, että tällaiset vihreää luminoivat aineet ovat yleensä hyvin tehokkaita ja edistävät merkitsevästi lampun säteilemää valovirtaa. Aineena d voidaan käyttää, esimerkiksi, tunnettuja Tb-aktivoituja serium-magne-siumaluminaatteja (ks. NL-patentti 160 869 (PHN 6 604) tai 25 serium-aluminaatteja (ks. NL-patenttihakemus 7216765 (PHN 6 654), joilla aluminaateilla on magneto-plumbiitin sukuinen kuusikulmainen kiderakenne. On myös hyvin edullista käyttää Ce- ja Tb-aktivoitua metaboraattia, jonka peruskide-hila on sama kuin metaboraatin, jolla on punainen Mn2+-emis-30 sio (aine c), kidehila. Näissä tunnetuissa boraateissa (ks. edellä mainitut NL-patenttihakemukset 7905680 ja 8100346)

Ce ja Tb yhdistetään Ln-kohtaan ja serium absorboi herättävän säteilyn ja siirretään terbium-aktivaattoriin. Näillä Tb-aktivoiduilla aineilla on kaikilla hyvin edullinen lamp-35 pukäyttäytyminen ja erityisesti suuren valovirran tyydyttävä ylläpito lamppujen käytön aikana.

«9 7 72837

Keksinnön mukaisen lampun eräs edullinen suoritusmuoto on tunnettu siitä, että luminoivaa metaboraattia c aktivoidaan lisäksi kolmiarvoisella terbiumilla, jolloin me-taboraatti c on samanaikaisesti aine d ja noudattaa kaavaa 5 (Y,La,Gd) 1-f CefTb (Mg,Zn,Cd) ^Mn^O., Q, jossa 0,01 < f < 1-g 10 0,01 < g < 0,75 0,01 < h < 0,03 ja jossa B:stä 20 mooli-%:iin asti voidaan korvata Al:lla ja/tai Ga:lla. Tällä lampulla on se suuri etu, että yksi ainoa lurainoiva aine antaa punaisen Mn2+-emission ja vih-15 reän Tb3+-emission. Täten lamppujen valmistus tietenkin yksinkertaistuu, koska tarvitaan pienempi määrä luminoivia aineita. Näissä lampuissa halutut suhteelliset punaiset Mn2+- ja vihreät Tb2+-avustukset voidaan asettaa vaihtelemalla Mn:n ja Tb:n pitoisuuksia metaboraatissa. Näiden suh-20 teellisten avustusten arvo riippuu lampun halutusta väri-: pisteestä, käytetyistä luminoivista aineista a ja b sekä sinisen säteilyn absorptiomäärästä. On mahdollista valmistaa : ja optimoida luminoiva metaboraatti, jossa Mn2+-/Tb2+-emul- : siosuhteen arvo on lähellä keskimääräistä haluttua arvoa 25 ja suorittaa korjaus annetussa lamppusovellutuksessa (riip-: puen halutusta väripisteestä) joko pienellä määrällä pu naista tai syvempää punaista luminoivalla metaboraatilla tai pienellä määrällä vihreää tai syvempää vihreää luminoivalla Tb-aktivoidulla aineella. Vaihtoehtoisesti on tietenkin mah-30 dollista optimoida kaksi luminoivaa metaboraattia, joilla voidaan saada lamppuja, joilla on mitkä tahansa halutut värilämpötilat, käyttämällä näiden kahden aineen sopivia seok-: siä.

: Keksinnön mukaisessa lampussa apuneuvon sinisen sä- 35 teilyn absorboimiseksi voi muodostaa lampun säteilyä läpäisevä vaippa. Tunnettujen pienpaine-elohopeahöyrypurkaus- 8 72837 lamppujen yleisvalaistustarkoituksia varten vaippa on lasia, joka läpäisee näkyvää säteilyä ja jonka absorptioraja on 280-310 nm:ssä. Tämä tarkoittaa, että tavallinen lasi ei olennaisesti läpäise ultraviolettisäteilyä, jonka aallon-5 pituudet ovat alle 280-310 nm. On havaittu, että laseja, joiden absorptioraja on noin 430-470 nm:ssä, voidaan edullisesti käyttää keksinnön mukaisten lamppujen lasivaippaa varten. Nämä kellanväriset suodatuslasit, joiden absorptio-ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa tietyissä rajoissa lasin 10 koostumuksella, ovat sinänsä tunnettuja. On myös mahdollista käyttää tavanomaista lasia lamppuvaippana keksinnön mukaisille lampuille, jossa tapauksessa absorptio-ominaisuudet saadaan järjestämällä vaipalle sopiva lakkakerros.

Keksinnön mukaisen lampun eräässä edullisessa suori-15 tusmuodossa apuneuvon sinisen säteilyn absorboimiseksi muodostaa keltainen pigmentti. Keltaisten pigmenttien käyttö pienpaine-elohopeahöyrypurkauslampuissa on sinänsä tunnettua. Eräs hyvin sopiva pigmentti on tunnettu nikkelitita-naatti (titaanidioksidi, joka sisältää pieniä määriä nikke-20 lioksidia). Tällaisen pigmentin halutut absorptio-ominaisuudet voidaan asettaa sekoittamalla tätä pigmenttiä valkoisen aineen (esimerkiksi bariumsulfaatin) kanssa. Näillä pigmenteillä on se etu, että ne ovat yleensä tyydyttävän kestäviä elohopeapurkausta vastaan.

25 Keltainen pigmentti voidaan sekoittaa luminoivan ker roksen luminoivien aineiden kanssa. Tällä on se etu, että lamppu voidaan valmistaa yksinkertaisella tavalla, koska luminoivat aineet voidaan järjestää lamppuun yhdessä pigmentin kanssa yhdessä ainoassa työvaiheessa.

30 Vaihtoehtoisesti on mahdollista järjestää pigmentti lamppuvaipan sisäpinnalle absorptiokerrokseksi, johon lumi-noiva kerros levitetään purkauksenpuoleiselle puolelle. Tällaisella kaksoiskerroksella on se etu, että lampulla yleensä saadaan suurempia suhteellisia valovirtoja.

35 Eräs edullinen keksinnön mukainen lamppu on tunnettu siitä, että apuneuvon sinisen säteilyn absorboimiseksi

II

9 72837 muodostaa luminoiva aluminaatti, joka on aktivoitu kolmiar-voisella seriumilla ja jolla on granaatin kiderakenne, joka vastaa kaavaa 5 M-, .Ce.Al- . Ga, Se 0,o, 3-j j 5-k-p k p 12 jossa M on ainakin yksi alkuaineista yttrium, gadolinium, lantaani ja lutetium ja jossa 0,01 5 j < 0,15 10 0 < k < 3 0 < p < 1 .

Granaatti on sinänsä tunnettu luminoiva aine (ks. esimerkiksi Appi. Phys. Letters 11, 53, (1967) ja J. O.S.A., 59, nro 1, 60, 1969), joka absorboi lyhytaaltoisen ultra-15 violettisäteilyn ohella erityisesti myös säteilyä, jonka aallonpituudet ovat väliltä noin 400-480 nm. Tämän granaatin säteily koostuu leveästä kaistasta (puoliarvoleveys noin 110 nm), jonka maksimi on noin 560 nm:ssä. Tämän luminoivan granaatin käytöllä keksinnön mukaisissa lampuissa apuneuvona 20 sinisen säteilyn absorboimiseksi on se suuri etu, että ab-• sorboitunutta säteilyä ei menetetä, vaan se muuttuu hyö dylliseksi säteilyksi, joilla on suuri teho. Siten voidaan : saada suuria valovirtoja. Kuten edellä mainitusta kaavasta ja olosuhteista käy ilmi, voidaan granaatissa käyttää ka-25 tionina M yhtä tai useampia alkuaineista Y, Gd, La ja Lu ja alumiini voidaan korvata edellä mainituissa rajoissa osittain galliumilla ja/tai skandiumilla. Ce-aktivaattori korvaa osan M:stä ja sitä on läsnä pitoisuudessa 0,01 - 0,15. Tätä alarajaa pienemmät Ce-pitoisuudet johtavat aineisiin, 30 joiden sinisen absorbointi on riittämätön. Ce-pitoisuus valitaan niin, että se ei ole suurempi kuin 0,15, koska tällaisilla suurilla pitoisuuksilla granaattia ei muodostu riittävässä määrässä ja saadaan ei-toivottuja alafaaseja.

Edullisesti tällainen keksinnön mukainen lamppu on 35 tunnettu siitä, että M granaatissa on yttrium ja että granaatti ei sisällä Ga ja Se (k = p = O). Tällaisilla 10 72837 aineilla on itse asiassa edullisimmat absorptio-ominaisuudet ja antavat suurimmat valovirrat.

Keksinnön mukaisen lampun eräässä edullisessa suoritusmuodossa Ce'i+:lla aktivoitu granaatti sekoitetaan luminoi-5 van kerroksen muiden luminoivien aineiden kanssa. Itse asiassa tällainen lamppu voidaan valmistaa yksinkertaisella tavalla, koska absorptioapuneuvo voidaan järjestää lamppuun yhdessä luminoivan kerroksen kanssa yhdessä ainoassa työvaiheessa.

10 Keksinnön mukaisen lampun eräässä toisessa suoritus muodossa Ce^+:lla aktivoitu granaatti järjestetään lamppu-vaipan sisäpuolelle absorptiokerrokseksi, jolle luminoiva kerros saostetaan purkauksen puoleiselle puolelle. Erityisesti hyvin matalilla värilämpötiloilla voidaan saada suu-15 rempia valovirtoja tällaisilla lampuilla kuin käytettäessä luminoivien aineiden ja granaatin seosta.

Keksinnön mukaisen lampun eräs hyvin edullinen suoritusmuoto on tunnettu siitä, että aine b on luminoiva alumi-naatti, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumilla ja 20 joka vastaa kaavaa

Sr1-q-rCaqEurAl2°1,5s+l jossa 0 < q < 0,25 25 0,001 < r < 0,10 ja 2 < s < 5, jonka aluminaatin säteilymaksimi on 485-495 nmrssä ja jonka puoliarvoleveys on 55-75 nm. Tällaisen aluminaatin lähettämän säteilyn väripisteen koordinaatit ovat x = 0,152 ja 30 y = 0,360. Näitä luminoivia strontiumaluminaatteja on selostettu täydellisemmin NL-patenttihakemuksessa 8201943 (PHN 10 347). Ne täyttävät täysin määrätyn ehdon emissiosta, jolla on verraten kapea kaista, jonka maksimi on alueella 470-500 nm. Lisäksi nämä aineet luminoivat hyvin tehokkaas-35 ti ja ne voidaan altistaa pitkäksi ajaksi suurille

II

72837 kuormituksille lampuissa ja niiden valovirrassa tapahtuu tällöin vain hyvin pieni vähentyminen.

Keksinnön mukaisen lampun eräs toinen edullinen suoritusmuoto on tunnettu siitä, että aine b on luminoiva alu-5 minaatti, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumilla ja joka vastaa kaavaa

Ba1 Sr Eu AI 0. _ 1-t-r t r s 1,5s+l jossa 10 0 < t < 0,25 0,005 < r < 0,25 ja 5 < x £ 10, jonka aluminaatin säteilymaksimi on 475-485 nm:ssä ja jonka puoliarvoleveys on 70-90 nm. Tällaisen bariumaluminaa-15 tin lähettämän säteilyn väripisteen koordinaatit ovat x -0,161 ja y = 0,242. Näitä luminoivia bariumaluminaatteja on selostettu täydellisemmin NL-patenttihakemuksessa 8105739 (PHN 10 220). Nämä aluminaatit täyttävät myös täydellisesti ehdon emissiosta, jolla on verraten kapea kaista, jonka 20 maksimi on alueella 470-500 nm. Nämä aineet ovat hyvin tehokkaasti luminoivia aineita, jotka ylläpitävät hyvin valo-virran lampun kestoiän ajan ja voidaan altistaa suurille kuormituksille lampuissa.

Keksinnön mukaisen lampun vielä eräs edullinen suo-25 ritusmuoto on tunnettu siitä, että aine b, on luminoiva bo-raattifosfaatti, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumilla ja joka vastaa kaavaa m <Sr 1-v-w-zBavCawEuz)0(1-n > P2°5·n(B2°31· 30 jossa ; 0 < v < 0,5 0 < w < 0,2 0,001 < z < 0,15 : 1,75 < m < 2,30 35 0,05 < n < 0,23, 12 72837 jonka boraattifosfaatin säteilymaksimi on 470-485 nm:ssä ja jonka puoliarvoleveys on 80-90 nm. Tällaisen boraattifosfaatin levittämän säteilyn väripisteen koordinaatit ovat x = 0,191 ja y = 0,308. Nämä luminoivat boraattifosfaatit 5 ovat tunnettuja edellä mainitusta DE-patenttihakemuksesta 2 848 726. Niillä on tetragoninen kiderakenne ja osoittautuvat olevan tehokkaasti luminoivia aineita, joiden säteily on hyvin sopiva keksinnön mukaisille lampuille.

Keksinnön mukaisten lamppujen suoritusmuotoja selos-10 tetaan seuraavassa täydellisemmin piirroksiin viitaten.

Piirroksissa esittää kuvio 1 kaavamaisesti ja leikkauskuvana keksinnön mukaisen pienpaine-elohopeahöyrypur-kauslampun.

Kuviossa 1 tarkoittaa viitenumero 1 pienpaine-eloho-15 peahöyrypurkauslampun lasiseinää. Lampun päihin on järjestetty elektrodit 2 ja 3, joiden välissä purkaus tapahtuu lampun toiminnan aikana. Lamppu on varustettu jalokaasulla, joka toimii sytytyskaasuna ja lisäksi pienellä määrällä elohopeaa. Lampun pituus on 120 cm ja sisäläpimitta 24 mm ja 20 sen tehonkulutus käytön aikana on 36 W. Seinä 1 on sisäpuolelta päällystetty luminoivalla kerroksella 4, joka koostuu luminoivista aineista a, b, c ja, valinnaisesti d. Kerros 4 sisältää lisäksi apuneuvon sinisen säteilyn absorboimiseksi granaattimäärän muodossa, joka on sekoitettu luminoivien 25 aineiden kanssa. Kerros 4 voidaan sijoittaa seinälle 1 tavalliseen tapaan, esimerkiksi suspension avulla, joka sisältää nämä luminoivat aineet.

Enempää selitystä varten viitataan nyt piirrosten kuvioon 2. Tässä kuviossa osa värikolmiosta on esitetty 30 (x,y) värikoordinaattitasossa. Väripisteen x-koordinaatti on merkitty abskissalle ja y-koordinaatti on merkitty ordi-naatalle. Itse värikolmion, jolla monokromaattisen säteilyn väripisteet sijaitsevat, sivuista näkyy kuviossa 2 vain M:n osoittama osa. Kuviossa näkyy Planck-in käyrä, joka on mer-35 kitty P:llä. Muuttumattoman värilämpötilan väripisteet sijaitsevat viivoilla, jotka leikkaavat P-käyrän. Joukko näitä

II

13 72837 suoria on piirretty ja osoitettu niille kuuluvalla värilämpötilalla: 2 300 K. 2 500 K, ... 5 000 K. Kuviossa 2 numerot ja kirjaimet tarkoittavat lisäksi joukon lamppuja ja luminoivia aineita väripistettä. Tässä selityksessä ja ohei-5 sissa patenttivaatimuksissa ilmaisun "luminoivan aineen vä-ripiste" ymmärretään tarkoittavan pienpaine-elohopeahöyry-purkauslampun, jonka pituus on noin 120 cm ja sisäläpimit-ta noin 24 mm ja jota käytetään 36 W tehonkulutuksella, väripistettä, jolloin lamppu on varustettu luminoivalla ker-10 roksella, joka sisältää ainoastaan mainitun luminoivan aineen, jolloin kerrospaksuus valitaan niin, että sillä on op-timiarvo suhteelliseen valovirtaan nähden. Siten luminoi-vien aineiden väripisteissä pienpaineisen elohopeahöyrypur-kauksen itsensä levittämän näkyvän säteilyn vaikutus ote-15 taan muuttumattomana huomioon. Olisi huomattava, että luminoivan aineen luminointitehon arvolla on kuitenkin pieni vaikutus väripisteen sijaintiin. Näiden luminoivien aineiden käyttö muissa pienpaine-elohopeahöyrypurkauslampuissa kuin tässä 36 W -tyyppisessä antaa yleensä vain hyvin pienen vä-20 ripisteiden siirtymän tässä esitettyjen suhteen.

Kuviossa 2 viitenumero 70 tarkoittaa punaista luminoivan Ce- ja Mn-aktivoidun metaboraatin väripistettä, jon-*- ka värikoordinaatit ovat (x;y) = (0,545; 0,308). Viitenumero 90 osoittaa vihreää luminoivan Ce- ja Tb-aktivoidun metabo-25 raatin väripisteen (värikoordinaatit x = 0,323 ja y = 0,537). Viitenumeroilla 40, 50 ja 60 merkityt pisteet ovat kolmen luminoivan aineen, jotka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumilla ja joiden säteilymaksimi on välillä 470-500 nm, väripisteitä. Kuvion 2 graafinen esitys sisältää li-30 säksi joukon tavanomaisia kalsiumhalofosfaatteja, jotka sä-: teilevät valkoista valoa ja joilla on erilaiset värilämpöti lat, väripisteet (jolloin värilämpötilat pisteissä 10, 20 ja 30 ovat vastaavasti 2 945, 3 565 ja 4 334 K). Muut värilämpötilat ovat mahdollisia vaihtelemalla Sb:Mn-suhdetta, mut-35 ta myös käyttämällä halofosfaattien seoksia.

I -- 14 72837

Jos tiettyä luminoivaa ainetta käytetään lampussa yhdessä apuneuvon kanssa sinisen säteilyn absorboimiseksi, tapahtuu levinneen säteilyn väripisteen sinisen absorptiosta johtuva siirtyminen. Kuviossa 2 tämä siirtymä on esitetty 5 edellä esitetyille luminoiville aineille, kun on käytetty yttrium-alumiini-granaattia, joka on aktivoitu CeJ+:lla ja joka vastaa kaavaa Y£ gCeo 1A^5012' sinistä absorboivana apuneuvona. Tämä granaatti järjestetään lamppuun absorboivaksi kerrokseksi lamppuvaipan sisäpuolelle. Luminoiva ker-10 ros, joka sisältää asiaan kuuluvan luminoivan aineen, levitetään tähän absorptiokerrokseen purkausta vastapäätä olevalle pinnalle. Käyttämällä luminoivaa granaattia, lampun väripiste siirtyy ei ainoastaan absorptiosta johtuen, vaan myös granaatin säteilyn myötävaikutuksen johdosta lähetet-15 tvyn säteilyyn. Siirtymän arvo ei riipu ainoastaan asiaan kuuluvan granaatin spesifisestä koostumuksesta, vaan tietysti myös absorptiokerroksen paksuudesta. Mitta edellä mainitun granaatin absorptiolle annetulla kerrospaksuudella voidaan löytää vaikutuksesta, joka absorptiokerroksella on val-20 koisen halofosfaatin väripisteeseen (värilämpötila 4 335 K, piste 30 kuviossa 2). Seuraavassa taulukossa 1 on annettu lamppujen, jotka sisältävät tätä halofosfaattia sekä tämän granaatin absorptiokerrosten, joilla on erilaiset kerrospaksuudet, väripisteet. Kerrospaksuus annetaan grammoissa/ 25 lamppu (26 W -tyyppinen, pituus 120 cm, läpimitta 24 mm).

Taulukko 1 väripiste x y granaatin kerrospak suus grammoissa/lamppu 30 0,368 0,379 0 30 31 0,387 0,408 0,36 32 0,397 0,424 0,60 33 0,406 0,438 0,84 34 0,414 0,451 1,08

Taulukon 1 ensimmäisessä sarakkeessa, otsikolla "vä- 35 ripiste", on esitetty kuvion 2 viitenumero, joka ilmaisee väripisteen värikolmiossa. Kuviossa 2 pisteitä 30, 31, 32, 15 72837 33 ja 34 yhdistää toisiinsa viiva, joka selvästi osoittaa siirtymisen. Jäljelle jääneiden edellä mainittujen luminoi-vien aineiden, joiden väripiste on osoitettu kuviossa 2, väripisteen siirtymä on myös esitetty käyttäen saman granaa-5 tin absorptiokerrosta samoilla kerrospaksuuksilla (0,36 - 1,08 g/lamppu). Myös nämä pisteet on yhdistetty toisiinsa viivalla jokaista luminoivaa ainetta varten (ks. 20, 21, 22, 23, 24 ja edelleen 10-14, 40-44, 50-54, 60-64, 70-74 ja 90-94) .

10 Käyttämällä lampussa kahta luminoivaa ainetta voi daan saavuttaa kaikki väripisteet, jotka sijaitsevat näiden kahden valitun aineen väripisteitä yhdistävällä viivalla. Esimerkiksi, kuviossa 2 on esitetty väripisteiden 70 (punaista luminoiva Ce- ja Μη-aktivoitu metaboraatti) ja 90 15 (vihreää luminoiva Ce- ja Tb-aktivoitu metaboraatti) yhdysviiva. Lamppujen, jotka on varustettu ainoastaan aineilla 70 ja 90, väripisteen sijainti määräytyy muuttumattomasti aineiden 70 ja 90 suhteellisilla määräavustuksilla lampun lähettämään säteilyyn. Lampun väripisteen (esimerkiksi pis-20 teen 80) etäisyys pisteeseen 70 jaettuna pisteiden 70 ja 90 välisellä etäisyydellä on itse asiassa verrannollinen aineen 90 suhteelliseen avustusmäärään sekä suhteelliseen valovirtaan (lm/W), jonka aine 90 tuottaa, jos se on sijoi-: tettu lamppuun ainoaksi luminoivaksi aineeksi ja edelleen 25 kääntäen verrannollinen aineen 90 väripisteen y-koordinaat-tiin. Analoginen suhde saadaan väripisteen 80 etäisyydelle pisteestä 90. Käyttämällä annettuja aineita 70 ja 90 (joille siten suhteellinen valovirta ja y-koordinaatti ovat muuttumattomat) siten ainoastaan suhteelliset määräavustukset 30 määräävät lampun väripisteen. Näille aineille 70 ja 90 tarvittavat suhteelliset määräavustukset ovat silloin tunnettuja, jos halutaan lampun määrätty väripiste. Nämä määrä-avustukset ovat ensimmäisessä tapauksessa mitta aineiden 70 : ja 90 käytettäville määrille. Määritettäessä nämä määrät 35 aineiden 70 ja 90 määrätehokkuus ja herättävän säteilyn absorptio sekä muut tekijät, kuten esimerkiksi käytettyjen 16 72837 aineiden raekoko, tulisi ottaa huomioon. Yleensä on toivottavaa tarkistaa muutamia testilamppuja sen suhteen saavutetaanko halutut suhteelliset määräavustukset vai ei luminoi-vien aineiden määrien jollakin nimenomaisella valinnalla.

5 Kuviossa 2 aineiden 70 ja 90 annetun seoksen väripisteen 80 siirtyminen on osoitettu, jos edellä mainitun granaatin absorboivia kerroksia käytetään taulukossa 1 esitetyissä kerrospaksuuksissa. Esimerkiksi kerrospaksuudella 0,84 g/lamppu, saadaan piste 83. Vaihtelemalla punaista luminoivan ja 10 vihreää luminoivan aineen suhteellisia määräavustuksia voidaan kaikki väripisteet pisteiden 73 ja 83 yhdysviivalla L saavuttaa.

Kuviossa 2 on valaisemistarkoituksessa esitetty keksinnön mukaisen lampun väripiste u, jonka lampun väriläm- 15 pötila on 2 660 K ja väripiste on x = 0,462 ja y = 0,409 (pääasiallisesti P-käyrällä). Väripisteen u sijainnista me- taboraattien pisteiden 70 ja 90, halofosfaattien pisteiden 2 + 10, 20 ja 30 sekä Eu :11a aktivoitujen aineiden pisteiden 40, 50 ja 60 suhteen käy ilmi, että lamppua u ei voida val-20 mistaa näillä luminoivilla aineilla ellei mitään absorptio-apuneuvoa käytetä. Tämä lamppu voidaan kuitenkin saada, esimerkiksi edellä mainitun granaatin absorptiokerroksella 0,84 g/lamppu ja luminoivien aineiden, jotka edellä mainittiin, kuvion 2 väripisteiden 10, 40, 70 ja 90 yhteydessä, 25 yhdistelmällä. Absorptiokerroksen vaikutuksesta näiden aineiden väripisteet siirtyvät vastaavasti pisteisiin 13, 43, 73 ja 93. Jos vihreää luminoivaa ainetta (väripiste 93) ei käytetä, pisteiden 13 ja 43 suhteelliset määräavustukset ovat kiinteät. Nämä avustukset on itse asiassa silloin va-30 littava niin, että saavutetaan väripiste u', jolloin u' sijaitsee 73:n yhdysviivalla u:n kanssa. 73:n ja yhdistelmä u':n suhteellisten määräavustusten sopivalla valinnalla saavutetaan piste u. Jos neljänneksi aineosaksi luminoivaan kerrokseen lisätään vihreää luminoiva terbium-aktivoitu ai-35 ne, havaitaan, että 93:n ja 73:n (93:73) suhteellisten määrä-avustusten suhde määräytyy 43:n ja 13:n (43:13) suhteellisten

II

17 72837 määräavustusten valitulla suhteella. Siten kun suhde 43:13 on suurempi, suhde 93:73 tulee myös suuremmaksi sillä tavalla, että 93:11a ja 73:11a saatu väripiste sijaitsee 43:11a ja 13:11a saadun väripisteen ja pisteen u yhdysvii-5 valla. Suurin suhde 93:73, jolla on mahdollista saavuttaa väripiste u, on osoitettu kuviossa 2 pisteellä a. Tässä tapauksessa luminoiva kerros ei kuitenkaan sisällä halofos-faattia. Vaikka kaikilla suhteilla 93:73, joiden väripis-teet ovat pisteiden 73 ja a välissä ja sijaitsevat yhdys-10 viivalla L, väripiste u voidaan saavuttaa yhdistämällä 43:n ja 13:n kanssa, el jokainen yhdistelmä yleensä johda lamppuun, jonka R(a,8)-arvo on vähintään 85. Erityisesti niissä tapauksissa, joissa halofosfaatin avustus on nolla tai hyvin pieni, lamppu ei täytä määrättyjä vaatimuksia.

15 93:73-suhteiden alue, jolla keksinnön mukaiset lamput saadaan, voidaan määrittää vertaamalla muutamaan testilamppuun. On havaittu, esimerkiksi, että piste b antaa 93:n ja 73:n yhdistelmälle lampun, jolla on väripiste u, jolla on R(a,8)-arvo 95. Tällaisen alueen läsnäolo 73:n ja a:n välissä antaa 20 sen edun, että lampun optimointi on täysin mahdollista.

Lisävalaistusta varten annetaan seuraavassa arvoja yhdeksälle sarjalle keksinnön mukaisia lamppuja, jotka ovat kaikki 36 W -tyyppiä, joka kuvattiin kuvioon 1 viitaten, ja joissa muuttumattomasti käytetään absorptiokerrosta saos-25 tettuna lamppuvaipan sisäseinälle ja joka koostuu edellä mainitusta granaatista Y2 gCeQ ^ΑΙ^-Ο.^· AfrsorPPi°^err°kselle saostettu luminoiva kerros koostuu luminoivien aineiden, jotka on valittu taulukossa 2 esitettyjen aineiden seoksesta. Taulukossa 2 annetaan kullekin aineelle numero, jolla 30 aine edelleen osoitetaan, asiaankuuluvan aineen kaava, vä-: rikoodinaatit x ja y sekä suhteellinen valovirta *2 (lume- . neissa/W), joka saadaan, jos aine (ainoana luminoivana ai neena) sijoitetaan 36 W -tyypin lamppuihin. Numerot 400, 500 ja 600 ovat sinistä luminoivia aineita, jotka on aktivoitu 35 Eu :11a; numerot 100, 200 ja 300 ovat luminoivia halofos-: faatteja; numerot 701, 708, kumpikin mukaan luettuna, ovat

Ce-, Tb- ja Μη-aktivoituja metaboraatteja ja numero 700 on Ce- ja Μη-aktivoitu metaboraatti.

18 72837 MNVC^vONVD^OCO'i'i'-O-i ^-'coi'-Oooooco mmm-3-^f-3--3--3· n ^co to n d\ λ o oo n vo — moij- as voonocot-ciNt-^onn^-s-no S on C\i -sf nnnnnnnnnnn

Is *s ooooooooooooooo — — — t'-cMcoc'-oooooonconoin mc\ vonovof-cooNO - — cMn-3- X — — — -3--3-n-3--3--3-mmmmnm ooooooooooooooo \o so ITS CO CM — MS «S ·» noo η V c Ö Ο o x s cm c as as

R X O O

CM ft- lift *s »V

VO CM O O

o — r- ft ft

X «V *kC/3 CO

AC ο O ·« ··* OOOOOOOO

3 ,0 00^0 - — — — — — — —

rH · C000CMOOOOOOOO

3 cMCMminnmmnnm

3 ms ·- »s »>n r P3 R R R C R

E-t O J-OOnvOi^-COCOONOCMO

CM Vrl H OOOOOO — — -

Pu OOO ·* »s ·» ·» ·* «s ·* ·>ο η »λη σ\ηοοοοοοοοη

rs -o so t- S Ö C C CCS C H

neo ·»£>» ·ν2Σζ2ί2έ:δε cm cm«s n »V — — n .3· n cm cm — oco — •nO — — ftipt, ftftftftftftftCO ·\

CO Ο CO CO Is Λ Λ ► ^ »s *s O

ο · O co-v —v ooooooooc m — -—- .--a-toto&ottfiotia&fliaic *v—' ^^-ΟΟΖΧΧΕΣΖΖΖ 00 no oocChPh cmcmcmcm — cmcmcmoo 1“ fH CD H Ch '— '—' 2 < o^'— -^^-ooooooooc

2 CM KinCMOO^X10S^^O^R&P

^ OCO-^vEHeHhe'f-HHHS; A »s 3 Λ •SOOCOCOCOCOC-CO'OCOOO OR ΟΟΌΌ '

0 -3- 3 Ό O U OOOOOOOOO

W C\« O -3- -3 T3 OtJOOOOOTJ

oo •«nnncMOOOOOOOOO

OVOOcn^rnCMCMCMCMCMCMCMCMCM

·« C S •s^s^s^isises·. ly «S lv >\ o co o csasosooooooooo ?-ι^Λ(βΛ{βΦ®4>ΦΦβ)α>α)α)

RCMCOOOOOOOOOOOO

o OOOOOOOOC-Oirs-3ncM — O ^OOOOOOOOOOOOOOO 2 -3· nvo — cm nc'-c-i>r-.f'-i>r^t--t'-

II

19 72837

Jokaiselle lamppujen näistä yhdeksästä sarjasta on tämän jälkeen taulukoissa 3-11 esitetty, mitkä R(a,8)-arvot saavutetaan. Jokaisen taulukon otsikossa on esitetty asiaankuuluvien lamppujen värilämpötila Tc ja värikoordinaatit x 5 ja y. Lisäksi niissä on esitetty, mitä sinistä luminoivaa Eu2+:lla aktivoitua ainetta ja mitä halofosfaattia (taulukosta 2) käytetään. Pystysuorat sarakkeet tarkoittavat luminoivaa metaboraattia (osoitettu numerolla taulukosta 2), jota lampussa käytetään. Taulukoiden vaakasuorat rivit tar-10 koittavat kukin granaatti-absorptiokerroksen annettua kerrospaksuutta (ilmaistuna grammoissa/lamppu). Jos taulukoissa ei ole esitetty granaattikerroksen paksuuden ja luminoi-van metaboraatin yhdistelmälle mitään arvoa R(a,8):lle, tämä tarkoittaa, että asiaankuuluvaa lamppua, jonka R(a,8)-15 arvo on vähintään 85, ei voitu saada. Esimerkiksi, molemmissa taulukoissa 3 ja 7 on luminoivien aineiden jollekin annetulle yhdistelmälle taulukoissa esitetty mitkä tulokset saavutetaan, jos granaattiabsorptiokerros korvataan kel-.f tapigmenttinikkelititanaatti-absorptiokerroksella. Ylei- 20 sesti on havaittu, että hieman suurempi R(a,8)-arvo on mahdollinen, mutta suhteellisen valovirran kustannuksella.

72837 20

Taulukko 3

Lamput, joiden Tc = 2 660 K x = 0,462 y = 0,409. Luminoivilla aineilla nro 400 ja 100 R(a,8)-arvot o Kerrospaksuus, Luminoiva metaboraatti nro granaatti (g/lamppu) 708 707 706 705 704 703 702 701 700 0,36 87 •JO 03b2 88 0,48 86 0,54 91* 0,60 90 87 0,66 92 89 87 85 15 0,72 94 94 92 90 89 87 . 0,78 89 95 94 94 91 0,84 90 93 94 95 95 88 0,90 88 92 92 94 92 0,96 87 88 92 95 2o 1i02 87 94 1,08 92 1,14 89 1,20 85 25 *Suhteellinen valovirta 64 lumenia/W.

Jos luminoivien aineiden (400, 100 ja 707) samalla yhdistelmällä granaattikerros korvataan nikkelititanaatti-ab- 2 sorptiokerroksella (paksuus 0,115 mg/cm ), löytyy valovirta 58 lm/W ja R(a,8)-arvo 93.

21 72837

Taulukko 4

Lamput, joiden Tc = 2 660 K x = 0,462 y = 0,409 Luminoivilla aineilla nro 400 ja 200 R(a,8)-arvot 5 Kerrospaksuus, Luminoiva metaboraatti nro granaatti (g/lamppu) 708 807 706 705 704 703 702 701 700 0,42 87 10 °'^8 0,54 0,60 91 0,66 85 0,72 92 8? 15 0,78 92 93 90 87 86 0,84 92 95 93 93 89 0,90 86 91 94 94 95 86 0,96 89 90 94 91 1,02 89 93 : 20 1,08 93 ι,ί4 90 . 1,20 87 72837

Taulukko 5

Lamput, joiden Tc = 2 660 K x = 0,462 y = 0,409 Luminoivilla aineilla nro 400 ja 300 R(a,8)-arvot 5 Kerrospaksuus, Luminoiva metaboraatti nro granaatti (g/lamppu) 708 707 706 705 704 703 702 701 700

Of 78 92 85 10 OfS^ 86 93 90 85 0,90 88 93 93 92 88 0*96 85 92 93 95 1f02 86 92 89 1;°8 85 95 15 93 "if20 89

Taulukko 6

Lamput, joiden Tc = 2 930 K x = 0,439 y = 0,400 20 Luminoivilla aineilla nro 400 ja 100 R(a,8)-arvot

Kerrospaksuus, Luminoiva metaboraatti nro granaatti (g/lamppu) 708 70γ γθ6 705 704 703 702 701 700 25 0,24 86 88 0,30 94 85 0,36 89 92 89 87 85 0,42 95 94 92 90 90 88 30 0,48 90 95 96 95 95 93 86 0,5^ 90 93 95 95 96 91 0,6θ 87 91 91 94 94 0,66 85 86 90 95 0,72 92

II

72837 23

Taulukko 7

Lamput, joiden Tc = 2 930 K χ = 0,439 y = 0,400 Luminoivilla aineilla nro 400 ja 200 R(a,8)-arvot 5 Kerrospaksuus, Luminoiva metaboraatti nro granaatti (g/lamppu) 708 707 706 705 704 703 702 701 700 0,24 89 0,30 10 0,36 93 0,42 89 85 0,48 94 93* 90 87 86 0,54 86 93 96 94 93 90 0,60 86 90 94 95 96 88 15 0,66 88 89 93 93 °r 72 87 95 x *Suhteellinen valovirta 66 lm/W.

20 Jos luminoivien aineiden (400, 200 ja 705) samalla yhdistelmällä granaattikerros korvataan nikkelititanaatti-ab- 2 - sorptiokerroksella (paksuus 0,115 mg/cm ), löytyy suhteel linen valovirta 59 lm/W ja R(a,8)-arvo 96.

24 7 2 8 3 7

Taulukko 8

Lamput, joiden Tc = 2 930 K x = 0,439 y = 0,400 Luminoivilla aineilla nro 400 ja 300 R (a, 8)-arvot 5 Kerrospaksuus, Luminoiva metaboraatti nro granaatti (g/lamppu) 708 7ο? 7o6 705 704 703 ?Q2 ?()1 ?00 0,48 §9 10 Oy54 92 88 0,6° 89 94 93 92 88 0,66 85 91 93 95 0,72 9o 91 15 Taulukko 9

Lamput, joiden τ =2 660 K x = 0,462 y = 0,409 Luminoivilla aineilla nro 500 ja 100 R(a,8)-arvot

Kerrospaksuus, Luminoiva tnetaboraatti nro 20 granaatti (g/lamppu) 708 707 706 705 7°4 703 702 701 700 0,42 95 0,48 89 0,54 87 25 °>6° 86 0,66 9o °»72 9l 86 °>78 88 90 87 85 0,84 93 90 88 86 86 30 °'9° 92 93 92 90 39 87 0. 96 89 94 93 93 91 85 1,02 90 93 95 95 94 88 1,08 g6 90 93 93 95 91 1, 14 85 89 90 93 93 35 1,20 86 89 95 72837 25

Taulukko 10

Lamput, joiden Tc = 2 930 K x = 0,439 y = 0,400 Luminoivat aineet nro 500 ja 200 R(a,8)-arvot 5 Kerrospaksuus, Luminoiva metaboraatti nro gramaatti (g/lamppu) 708 707 706 705 70b 703 702 701 700 0,30 88 10 °>36 89 0,k2 87 0,48 92 0,54 90 89 86 0,60 85 93 90 88 86 86 15 0,66 92 9k 92 90 90 88 0,72 88 93 95 94 9h 92 86 0,78 89 92 9b 95 95 90 0,8b 87 90 92 9b 9b 0,90 85 87 90 95 20 °f96 86 94 ' 1,02 91 1,08 87 72837 26

Taulukko 11

Lamput, joiden Tc = 2 930 x = 0,439 y = 0,400 Luminoivat alueet nro 600 ja 100 R(a,8)-arvot 5 Kerrospaksuus, Luminoiva metaboraatti nro granaatti (g/lamppu) 708 707 706 705 704 703 702 701 700 0,42 86 10 0,48 89 0,54 90 0,60 87 88 0,66 91 85 0,72 92 88 86 15 0,78 90 91 89 87 86 95 0,84 87 9^ 92 90 89 88 87 0,90 93 94 93 92 91 90 86 0,96 90 94 95 95 94 93 88 1,02 86 91 94 95 95 95 91 2Q 1;08 88 91 93 94 95 94 1,14 87 90 91 93 95 1/20 86 87 90 95

Seuraavissa esimerkeissä keksinnön mukaisista lam-25 puista käytettiin luminoivia aineita, jotka jo on esitetty taulukossa 2 ja jotka osoitetaan siinä annetulla numerolla. Lisäksi absorptioapuneuvona käytettiin edellä mainittua gra-naattia (Y2 gCeQ 1Ä^5°12^ absorptiokerroksen muodossa tai sekoitettuna muiden luminoivien aineiden kanssa. Ellei toi-30 sin ole esitetty, lamput ovat tyyppiä, joka selostettiin esimerkin 1 yhteydessä (36 W -tyyppiä).

Esimerkki 1

Lamppu varustettiin granaatti-absorptiokerroksella (1,8 g/lamppu), jolle saostettiin luminoiva kerros (kerros-35 paksuus noin 4,2 g/lamppu), joka koostui homogeenisesta seoksesta, jossa oli 72837 27 24,5 paino-% nro 600 7.3 paino-% nro 100 7.3 paino-% nro 300 60,9 paino-% nro 700 5 Lampun värilämpötila Tc (K-asteissa), väripiste (x,y), värintoistoindeksi R(a,8) ja suhteellinen valo- virta 4¾ (lm/W) mitattiin: T = 2 380 K x = 0,486 y = 0,412

O

R(a,8) =92 η = 55 lm/W.

10 Esimerkki 2

Lamppu varustettiin granaatti-absorptiokerroksella (0,9 g/lamppu), jolle luminoiva kerros (kerrospaksuus noin 4.2 g/lamppu), saostettiin, joka koostui homogeenisesta seoksesta, jossa oli 15 15,1 paino-% nro 400 27,1 paino-% nro 200 57,8 paino-% nro 702.

Mitattiin:

Tc = 2 670 K x = 0,463 y = 0,412 20 R(a,8) = 94 ^ = 55 lm/W.

Esimerkki 3

Lamppu varustettiin luminoivalla kerroksella (noin 4.3 g/lamppu) homogeenista seosta, jossa oli 14 paino-% nro 400 ; 25 36,3 paino-% nro 100 49,7 paino-% nro 703, johon lisättiin 4 g granaattia (Y^ 9CeQ ^Al^O^J/IOO g homogeenista seosta.

Mitattiin:

30 T = 2 940 K x = 0,438 y = 0,399 c J

R(a,8) =92 η = 66 lm/W.

' Esimerkki 4 : Lamppu, jonka pituus oli 150 cm ja sisäläpimitta 26 mm ja joka oli sopiva käytettäväksi 58 W teholla, varus-35 tettiin samalla luminoivalla kerroksella, joka selostettiin esimerkissä 3 (kerrospaksuus noin 5,4 g/lamppu).

28

Mitattiin: 7 2 8 3 7

Tc = 3 040 K x = 0,435 y = 0,405 R(a,8) =91 % = 67 lm/W.

Esimerkki 5 5 Lamppu varustettiin luminoivalla kerroksella (noin 4.3 g/lamppu) homogeenista seosta, jossa oli: 17 paino-% nro 400 35 paino-% nro 100 48 paino-% nro 703, 10 johon lisättiin 5 g granaattia 100 g kohti homogeenista seosta.

Mitattiin:

Tc = 3 090 K x = 0,433 y = 0,407 R(a,8) =94 ^ = 67 lm/W.

1 5 Esimerkki 6

Lamppu varustettiin luminoivalla kerroksella (noin 4.3 g/lamppu) homogeenista seosta, jossa oli 13.3 paino-% nro 400 25.6 paino-% nro 100 20 61,1 paino-% nro 703, johon lisättiin 7 g granaattia/100 g homogeenista seosta. Mitattiin: T = 2 690 K x = 0,458 y = 0,406

O

R (a, 8) =96 = 61 lm/W.

25 Tämän lampun lähettämän säteilyn kirjo-energiajakautuma on esitetty kuviossa 3. Tässä kuviossa allonpituus A.nm:ssä on merkitty abskissalle. Lähetetty säteilyenergia E 5 nm:n aallonpituus väliä kohti on merkitty ordinaatalle.

Esimerkki 7 30 Lamppu varustettiin luminoivalla kerroksella (noin 4.3 g/lamppu) homogeenista seosta, jossa oli: 13.3 paino-% nro 400 25.6 paino-% nro 100 61,1 paino-% nro 703, 35 johon lisättiin 9 g granaattia/100 g homogeenista seosta.

72837 29

Mitattiin:

Tc = 2 680 K x — 0,462 y = 0,412 R (a, 8) =95 = 62 lm/W.

Esimerkki 8 5 Lamppu varustettiin ensimmäisellä luminoivalla ker roksella (noin 1,82 g/lamppu) homogeenista seosta, jossa oli 99 paino-% nro 100 ja 1 paino-% granaattia. Tälle ensimmäiselle kerrokselle laskettiin toinen luminoiva kerros (noin 2,06 g/lamppu), joka toinen kerros koostui homogee-10 nisesta seoksesta, jossa oli: 12,7 paino-% nro 400 24,9 paino-% nro 100 62.4 paino-% nro 707, johon lisättiin 1,5 g granaattia/100 g homogeenista seosta. 15 Mitattiin:

Tc = 2 970 K x = 0,435 y = 0,396 R (a , 8) = 93 *1 = 68 lm/W.

Esimerkki 9

Lamppu varustettiin ensimmäisellä luminoivalla ker-20 roksella (noin 2,02 g/lamppu) homogeenista seosta, jossa oli 1,77 g nro 100 ja 0,25 g granaattia. Ensimmäiselle kerrokselle laskettiin toinen luminoiva kerros (noin 2,13 g/ lamppu), joka koostui homogeenisesta seoksesta, jossa oli 20.5 paino-% nro 400 ; 25 35,5 paino-% nro 100 44,0 paino-% nro 703.

Mitattiin:

Tc = 3 004 K x = 0,434 y = 0,399 R(a,8) =95 *% = 68 lm/W.

30 Esimerkki 10

Valmistettiin esimerkissä 9 kuvattu lamppu, josta ·; kuitenkin granaatti ensimmäisestä luminoivasta kerroksesta jätettiin pois ja jossa ensimmäisen kerroksen massa oli noin 1,98 g/lamppu ja toisen kerroksen massa noin 2,07 g/lamppu. 35 Tämä lamppu, joka ei sisältänyt apuneuvoa sinisen säteilyn 30 72837 absorboimiseksi (ei keksinnön mukainen) antoi seuraavat mittaustulokset :

Tc = 3 238 K x = 0,410 y = 0,373 R (a, 8) =92,5 *2. = 65 lm/W.

5 Sitten tämä lamppu varustettiin vaipan ulkopinnalla keltaiseksi värjätyllä polyesteri-kutistuskalvolla (paksuus noin 50 ^u), joka kalvo absorboi pääasiallisesti säteilyä, jonka allonpituudet olivat alle 450 nm. Tällä tavalla absorp-tioapuneuvolla varustettuna tämä keksinnön mukainen lamppu 10 antoi seuraavat mittaustulokset:

Tc = 3 016 k x = 0,442 y = 0,416 R(a,8) = 92,3 % = 58 lm/W.

Tehtiin kolme 30 W -tyyppiä (kuvio 1) olevaa lamppua (esimerkit 11, 12 ja 13) käyttäen luminoivia materiaaleja 15 nro 100, 400 ja 703, jotka on esitetty taulukossa 2. Kukin lamppu sisälsi absorptioapuneuvona sekoitettuna jäljellä olevien luminoivien materiaalien kanssa luminoivan cerium-aktivoidun granaatin, jossa käytettiin granaatteja, joilla on erilainen galliumpitoisuus. Ga-pitoisuuden lisäämisellä 20 granaatissa (esim. Al:n korvaaminen Ga:lla) on granaatin maksimiabsorptiota siirtävä vaikutus spektrin sinisellä osalla (400-450 nm) lyhyemmille aallonpituuksille. Kaikkien kolmen lampun värilämpötila oli noin 3 000 K (x = 0,434 ja y = 0,398) .

25 Esimerkki 11

Lamppu varustettiin luminoivalla kerroksella (noin 4,5 g/lamppu) homogeenista seosta 15.5 paino-% nro 400 29.6 paino-& nro 100 30 54,9 paino-% nro 703, johon lisättiin 89 granaattia Y2 gCe^ ^Al^GaO^2/100 g homogeenista seosta.

Mitattiin: R(a,8) =95 n = 66 lm/W.

Il 31 7 O Q 7 7

Esimerkki 12 f O D <

Lamppu varustettiin luminoivalla kerroksella (noin 4.5 g/lamppu) homogeenista seosta 13,3 paino-% nro 400 5 37,5 paino-% nro 100 49.2 paino-% nro 703, johon lisättiin 6,4 g granaattia Y2 gCeQ 1 A-*-3Ga2°1 2^1 00 g homogeenista seosta.

Mitattiin: 10 R(a,8) =94 "»l = 68 lm/W.

Esimerkki 13

Lamppu varustettiin luminoivalla kerroksella (noin 4.5 g/lamppu) homogeenista seosta 13.2 paino-% nro 400 15 31,9 paino-% nro 100 54,9 paino-% nro 703, johon lisättiin 6,4 g granaattia Y2,9Ce0,1A12Ga3°12/10° g homogeenista seosta.

Mitattiin: 20 R (a, 8) =95 'Ί = 66 lm/W.

Claims (14)

72837 32

1. Pienpaine-elohopeahöyrypurkauslamppu, jolla on hyvin tyydyttävä värintoisto, säteillyn valkoisen va-5 ion värilämpötila alueella 2 300 - 3 300 K ja väripiste Planck'in käyrällä tai lähellä sitä ja joka on varustettu kaasutiiviillä säteilyä läpäisevällä vaipalla, joka sisältää elohopeaa ja jalokaasua ja jolla on luminoiva kerros, joka koostuu luminoivasta halofosfaatista ja kaksiarvoisel-10 la europiumilla aktivoidusta luminoivasta aineesta, tunnettu siitä, että luminoiva kerros sisältää: a. ainakin yhtä luminoivaa maa-alkalimetallihalofos-faattia, joka on aktivoitu kolmiarvoisella antimonilla ja kaksiarvoisella mangaanilla ja jonka lähetetyn säteilyn vä- 15 rilämpötila on 2 900 - 5 000 K; b. ainakin yhtä luminoivaa ainetta, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumilla ja jolla on säteilymaksimi alueella 470-500 nm ja jonka säteilykaistan puoliarvoleveys on korkeintaan 90 nm, ja 20 c. luminoivaa harvinaisen maametallin metaboraattia, joka on aktivoitu kolmiarvoisella seriumilla ja kaksiarvoisella mangaanilla ja jolla on monokliininen kiderakenne, jonka peruskidehila vastaa kaavaa Ln(Mg,Zn,Cd)^, jossa Ln on ainakin yksi alkuaineista yttrium, lantaani ja gado-25 linium ja jossa B:stä 20 mooli-%:iin asti voidaan korvata Ai :11a ja/tai Garlla, joka metaboraatti antaa punaisen 2 + Mn -emission ja että lamppu on varustettu apuneuvolla sinisen säteilyn, jonka aallonpituudet ovat alle 480 nm, ainakin osittain absorboimiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lamppu, tun nettu siitä, että luminoiva kerros sisältää lisäksi luminoivaa ainetta, joka on aktivoitu kolmiarvoisella ter-biumilla (aine d), joka antaa vihreän Tb^+-emission.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen lamppu, t u n -35 n e t t u siitä, että luminoiva metaboraatti, c on lisäksi 72837 33 aktivoitu kolmiarvoisella terbiumilla, jolloin metaboraatti c on samanaikaisesti aine d ja vastaa kaavaa (Y, La, Gd) .j_f CefTb (Mg,Zn,Cd) 1 _hMnhB5C>10, 5 jossa 0,01 < f < 1-g 0,01 < g < 0,75 0,01 < h < 0,30 ja jossa 20 mooli-%:iin asti B:stä voidaan korvata AI :11a 10 ja/tai Garlla.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen lamppu, tunnettu siitä, että apuneuvon sinisen säteilyn ab-sorboimiseksi muodostaa lampun säteilyä läpäisevä vaippa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen 15 lamppu, tunnettu siitä, että apuneuvon sinisen säteilyn absorboimiseksi muodostaa keltainen pigmentti.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen lamppu, tunnettu siitä, että pigmentti sekoitetaan luminoivan kerroksen luminoivien aineiden kanssa.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen lamppu, tun nettu siitä, että pigmentti sijoitetaan lampun vaipan | sisäpuolelle absorptiokerrokseksi, jolle luminoiva kerros saostetaan purkausta päin olevalle puolelle.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen 25 lamppu, tunnettu siitä, että apuneuvon sinisen säteilyn absorboimiseksi muodostaa luminoiva aluminaatti, joka on aktivoitu kolmiarvoisella seriumilla ja jolla on granaat- ti-kiderakenne, joka vastaa kaavaa .Ce.Al.- . Ca, Se 0._, 3-j j 5-k-p k p 12 jossa M on ainakin yksi alkuaineista yttrium, gadolinium, 30 lantaani ja lutetium ja jossa 0,01 < j 5 0,15 -! 0 < k < 3 0 < p < 1 .

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen lamppu, tun-35 n e t t u siitä, että M on yttrium ja k = p = 0. 34 72837

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen lamppu, tunnettu siitä, että Ce^+:lla aktivoitu granaatti sekoitetaan luminoivan kerroksen muiden luminoivien aineiden kanssa.

11. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen lamppu, tunnettu siitä, että Ce^+:lla aktivoitu granaatti levitetään lampun vaipan sisäpuolelle absorptiokerrokseksi, jolle luminoiva kerros saostetaan purkausta päin olevalle puolelle.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen lamppu, tunnettu siitä, että aine b on luminoiva aluminaat-ti, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumilla ja joka vastaa kaavaa

15 Sr. Ca Eu AI O. 1-q-r q r s 1,5s+l jossa 0 < q < 0,25 0,001 < r < 0,10 ja 2 < s < 5, 20 jonka aluminaatin säteilymaksimi on 485-495 nmrssä ja jonka puoliarvoleveys on 55-75 nm.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen lamppu, tunnettu siitä, että aine b on luminoiva aluminaat-ti, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumilla ja joka 25 vastaa kaavaa Ba. . Sr.Eu AI O. c .. 1-t-r t r s 1,5s+l jossa 0 < t < 0,25 30 0,005 < r < 0,25 ja 5 < s < 10, jonka aluminaatinsäteilymaksimi on 475-485 nm:ssä ja jonka puoliarvoleveys on 70-90 nm.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen lamppu, 35 tunnettu siitä, että aine b on luminoiva boraatti- li 72837 fosfaatti, joka on aktivoitu kaksiarvoisella europiumilla jajoka vastaa kaavaa m -v-w-ZBavCawEuzO) . (1-n)P205.nB203, 5 jossa 0 < v < 0,5 0 < w < 0,2 0,001 < z < 0,15 1,75 < in < 2,30 10 0,05 < n < 0,23, jonka boraattifosfaatin säteilymaksirai on 470-485 nmrssä ja jonka puoliarvoleveys on 80-90 nm. 36 72837