NO144553B - Lavtrykks kvikksoelvdamputladningslampe. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en lavtrykks kvikksølvdamput-ladningslampe som har et hylster inneholdende en mengde en kvikksølv og en mengde sjeldne gasser og utstyrt med elektroder, hvorimellom utladningen finner sted under drift og med et luminiserende belegg som ved energisering av ultrafiolett bestråling frigjort i kvikksølv-damputladningen emiterer synlig lys. Mere spesielt vedrører oppfinnelsen en slik lampe beregnet for vanlig illumineringsformål,

hvis farvetemperatur av den emiterte stråling har en verdi mellom 2300 og 800 K og hvormed det oppnås både en høy luminiserende strøm og en tilfredsstillende farvesammensetning.

I en tidligere artikkel av M. Koedam og J.J. Opstelten

i "Lighting Research and Technology", volum 3, nr. 3 (1971), side 205 er det vist at en tilfredsstillende gjengivelse av farver av en gjenstand kan oppnås ved belysning av gjenstanden med bestråling, hvis spektralfordeling består av tre spektrallinjer. I denne for-bindelse menes en tilfredsstillende farvegjengivelse, at den generelle farvegjengivelsesindeks Ra (se publikasjonen C.I.E. Nr.

13, 1965 fra Commission Internationale de 1'Eclairage) har en høy verdi på eksempel 80 eller mere. For å oppnå denne tilfredsstillende farvegjengivelse må nevnte spektrallinjer være plassert innen tre spesielle spektralområder, nemlig en linje i den blå del av spektret mellom 455 og 485 nm, en linje i den grønne del av spektret mellom 525 og 560 nm og en linje i den røde del av spektret mellom 595 og 620 nm. Den optimale plassering av hver linje i nevnte spektralom-råde bestemmes av den ønskede farvetemperatur av bestrålingen med den forutsetning at ved nedadgående verdier av farvetemperaturen er den optimale plassering av de tre spektrallinjer funnet ved lengre bølgelengder i de tre områder. Ved egnet valg av plassering av de tre spektrallinjeverdier av farvetemperatur på omtrent 6800 og 2300 K kan den oppnås som det fremgår av artikkelen av Koedam og Opstelten, hvori i alle tilfelle farvegjengivelsesindeksen har en verdi på 79 eller høyere.

Det er ønskelig å benytte overnevnte prinsipp av en bestrålingskilde som emiterer de tre spektrallinjer i praktiske lamper fordi da kan det oppnås en tilfredsstillende farvegjengivelse i kombinasjon med en høy luminiserende strøm. En luminiserende strøm oppnås som er større enn den for kjente lamper som har en tilfredsstillende farvegjengivelse og en kontinuerlig spektralfordeling av den emiterte stråling. Den nevnte praktiske bruk er f.eks. mulig i lavtrykkskvikksølvdampsutladningslamper, utstyrt med luminiserende materialer som utøver den ønskede emisjon.

Når det benyttes luminiserende materialer i en lav-trykkskvikksølvdamputladningslampe for det viste objekt bør det taes i betraktning det faktum at de fleste luminiserende materialer ikke viser linjeemisjon. Mange av slike materialer emiterer i en utbredt linje eller i et bånd. Det er alternativt mulig for et luminiserende materiale å emitere i en gruppe linjer som sammen kan danne et emisjonsbånd i et flertall av linjegrupper eller i et flertall av emisjonsbånd. Det er blitt funnet at også med slike fordelinger utledet fra linjeformen er det mulig med en tilfredsstillende farvegjengivelse. En betingelse er da imidlertid at det er ingen eller bare liten overlapp mellom emisjonene i de tre overnevnte spektralområder. En nødvendighet er at materialene som luminiserer i grønt og rødt område har deres emisjon hovedsakelig i bølgelengdeområdet mellom 520 og 565 nm og mellom 590 og 630 nm, resp., dvs. minst 50% av be-strålingsenergien emitert av disse materialer finnes i nevnte område. For materialet som emiterer i det blå området materialer som har en båndemisjon er hovedsakelig tilgjengelig i praksis; for disse materialer er det tilstrekkelig det forhold at halvverdividden av emisjons-båndet (dvs. vidden av båndet målt med en bestrålingsintensitet som er 50% av maksimalintensitet) er mindre enn 100 nm.

I valg av luminiserende materialer som skal benyttes spiller følgende faktorer en rolle: spektralfordeling og farvepunkt av den emiterte bestråling, overføringseffektivitet og overføring av ultrafiolett bestråling til synlig bestråling, anvendt motstand og decline i lampen. Anvendt motstand forstås å være evnen av det luminiserende materiale å opprettholde de luminiserende egenskaper, spesielt effektiviteten, når den anordnes og anvendes i en lame. Decline i lampen menes å være medgang i luminiserende strøm av

det luminiserende material under lampens levetid.

For materialet som luminiserer i det grønne område må prinsippielt et valg gjøres av et antall kjente luminiserende materialer. Spesielt er det egnet materialer aktivert av bivalent mangan eller terbium. NL søknad nr. 7.109983 omtaler som de,t mest viktige grønnluminiserende material for det viste objekt willemite (sinksilikat aktivert med bivalent mangan: Zn2SiO^:Mn) hvilket material har en høy effektivitet. Bruk av manganaktivert magnesiumgallat (MgGa20i(:Mn) eller manganaktivert magnesiumgallat-aluminat (Mg(Ga,Al)20^:Mn) er alternativt mulig hvilke materialer har sammen-lignbare egenskaper, men er relativt dyrt.

Bruk av willemite har et antall forstyrrende ulemper. Materialet gir grunn til et ustabilt lampeforhold, som et resultat

av den ofte meget høye medgang i den luminiserende strøm under lampens levetid og også som resultat av et ikke-optimum og en svak, reduserbar anvendelsesmotstand. Lamper omfattene willemite må derfor utøve en meget uheldig farvevariasjon av den emiterte utstråling under levetiden. Videre er det funnet at emisjonen av willemite er for kortbølget, således at det ikke er godt mulig med en tilfredsstillende farvegjengivelsesindeks, spesielt ved lavfarvetemperatur.

En hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en lampe ifølge overnevnte prinsipp som omfatter et material som luminiserer i det grønne spektrums område med en høy effektivitet og hvormed ulempene ved bruk er kjent willemite kan unngås. Videre er det en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe slike kombinasjoner av luminiserende materialer for disse lamper, at farvetemperaturen av den imiterte bestråling kan oppnås i hele området fra 2300 til 8000 K.

Oppfinnelsen vedrører en lavtrykks kvikksølv-damputladningslampe som omfatter et vakuumtett strålingstransmitterende hylster som inneholder en mengde kvikksølv og en mengde sjeldne gassarter og er;utstyrt med elektroder,ohvori-mellom utladningen finner sted under drift og med et luminiserende belegg omfattende tre materialer hvorav det første har et emisjonsbånd med et maksimum i bølgelengdeområde mellom 4 30 og 490 nm og en båndbredde med det halve av den maksimale amplitude på mindre enn 100 nm og det annet material har et emisjonsbånd hovedsakelig i bølgelengdeområde mellom 520 og 565 nm, og det tredje materialet et emisjonsbånd hovedsakelig i bølgelengdeområde mellom 590 og 630 nm, idet lampen er karakterisert ved at det første luminiserende material er aktivert av b^ivalent europium og det annet luminiserende material er terbium-aktivert og definert ved iden ene eller annen av følg-

ende formler:

hvori 0j<x<0,50, 0,20<y<0,50, x+y<0,90, 10<n<12, og hvori opptil et maksimum på 25% aluminium kan være erstattet med gallium og/eller scandium og hvori magnesiumet helt eller delvis kan være erstattet med Sink og/eller beryllium, og at det tredje luminiserende material er et oksyd av sjeldne jordarter aktivert med trivalent europium i henhold til formelen Ln20.j: Eu3+, hvori Ln representerer minst et av elementene yttrium, gadolinium eller lutetium.

Materialet som benyttes ifølge oppfinnelsen for grønn-emisjon har en meget høy effektivitet som er sammenlignbar med eller selv høyere enn for willemite. Disse materialer har et aluminat-fundamentgitter med en krystallstruktur som er analog til heksagonalt magnetoplombitt og er videre omtalt i hollandsk søknad nr. 7.214.862 (formel (a)) og 7.216.765 (formel (b)). Nevnte grønnluminiserende aluminater har ikke bare en høy effektivitet, men også en meget tilfredsstillende anvendelsesmotstand og en meget lav nedgang av lumi-

niserende fluks i lampen.

En stor fordel med bruk av grønne luminiserende aluminater foreslås for lampene, som emiterer i de tre nevnte spektralområder er den meget lave farvetemperatur (som fra omtrent 2300 K) av emitert utstråling av lampen kan oppnås under opprettholdelse av høye verdier fra farvegjengivelsesindeks. Bruk av willemite i slike lamper gir en utilfredsstillende farvegjengivelse ved lave farvetemperaturer, fordi emisjonen av willemite som allerede angitt ovenfor er for kortbølget. Eksperimenter har også vist at enskjønt emisjonen av trivalent terbiumion i prinsipp ikke er anvendelig som grønnkomponent, er ikke alle terbiumaktiverte luminiserende materialer egnet, hvis det skal oppnås lav farvetemperatur.

Dette kan forklares ved referenser til tegningsfigur 1, hvori det er vist farveskalaen i x, y-C.I.E.-koordinatplanet. I farveskalaen er linjene av sorte legemer vist med farvetemperaturer 2500, 3000, 4000, 5000 og 6000 K. Referensen Hg angir farvepunktet av synlig spektrum av lavtrykkskvikksølvdampsutladning. Dette kvikksølvspektrum må alltid tas hensyn til når det sammensettes en blanding av luminiserende materiale for en lavtrykkskvikksølvdamp-utladningslampe, fordi en del, enskjønt liten, (f.eks. 7% når det benyttes luminiserende materialer som har en høy effektivitet) av strålingen emitert av en slik lampe består av syrlig kvikksølvut-stråling. Innvirkningen av kvikksølvspektrum på farvepunktet av et luminiserende material gir manifest i et skifte av dette farvepunkt i retning mot punktet Hg. Denne innvirkning er større når effektiviteten av det luminiserende material er lavere. Videre er skiftet av det opprinnelige farvepunkt som luminiserende material i x, y-planet større da dette originale punkt er lenger vekk fra punktet Hg. Parvepunktene R og G av to luminiserende materialer

egnet som rød- og grønnkomponenter resp. i en lampe ifølge oppfinnelsen er vist på figur 1, mens det synlige nærværende kvikksølv-spektrum er tatt hensyn til. En lampe som har en farvetemperatur på mindre enn 2500 K kan fremstilles ved hjelp av de luminiserende materialer med farvepunkter R og G, fordi forbindelseslinjen RG

i farveskalaen krysser linjen av det sorte legeme til høyre for punktet 2500 K. Denne overveielse fører til et antall krav som skal tilfredsstilles ved terbiumaktivert luminiserende material. Først må materialet ha en meget dominerende grønn emisjon. Emisjonen av terbiumionet består av minst fire linjer, nemlig ved omtrent 5^3,

490, 570 og 610 nm. De to første linjer er vanligvis de sterkeste og av disse to er 543 nm-linjen vanligvis sterkest. Forholdet mellom grønn (543 nm) og blå (490 nm) emisjonen av terbium-aktivert material bestemmer også anvendeligheten av materialet. Hvis grønn/blå-forholdet er for lavt, kan den situasjon oppstår hvor forbindelseslinjen RG ikke lenger krysser linjen av sortlegemer til høyre for 2500 K. For det annet må materialet ha en høy effektivitet på grunn av innvirkning av kvikksølvspektret på farvepunktet av materialet er relativt stor (punkt G er langt fra punkt Hg). Hvis effektiviteten er for lav kan linje RG forskyves igjen således at farvetemperaturen "på mindre enn 2500 K ikke lenger oppnås. Endelig må materialet ha en tilfredsstillende anvendelsesmotstand og et lavt fall i lampen. Hvis dette krav ikke oppfylles vil lampen skifte farve under levetiden.

Det er funnet at de foreslåtte terbiumaktiverte aluminater for lampen ifølge oppfinnelsen godt tilfredsstiller overnevnte krav. Når det benyttes et egnet blått luminiserende material er det videre mulig å fremstille lampen ifølge oppfinnelsen med en farvetemperatur av emitert bestråling i hele området fra 2300 til 8000 K.

En ytterligere fordel ved bruk av terbiumaktiverte aluminater sammenlignet med bruk av kjent willemite er at lumen-ekvivalent av utstrålingen emitert av aluminatene er større enn for willemite, således at det oppnås høyere luminiserende strømmer. Videre er avstanden mellom farvepunktet av alluminatene og linjen for sorte legemer kortere enn avstanden mellom farvepunktet av willemite (se punkt (W) på figur 1) og denne linje. Følgelig når det benyttes aluminatene i en blanding av rød- og grønnluminiserende materialer må relativt mere av det grønnluminiserende material benyttes for å rekke linjen av sorte legemer enn i tilfellet bruk av willemite. Det er meget fordelaktig, fordi det grønnluminiserende material bidrar til en vesentlig grad av den luminiserende strøm, således at når det benyttes aluminater oppnås luminiserende strømmer, som er større enn når det benyttes willemite.

Det skal påpekes at i' kjente ' lamper som har en tilfredsstillende farvegjengivelse og en kontinuerlig spektralfordeling av emitert bestråling er en lavfarvetemperatur (f.eks. 2500 K) bare mulig hvis separate absorpsjonslag benyttes som selvsagt har en meget uheldig innvirkning på luminiserende strøm fra lampen.

I de grønnluminiserende aluminater som benyttes i

lamper ifølge oppfinnelsen overføres en eksiterende energi fra cerium-til terbiumaktivatoren. Det er funnet at cerium kan delvis erstattes med lanthanum. Vanligvis imidlertid gir ikke en slik erstatning noen fordeler. En erstatning av mer enn 50% av cerium ved lanthanum benyttes ikke, for da vil det oppnås en for lav ab-sorpsjon av den eksiterende utstråling. Av denne grunn er erstat-

ningen av cerium ved lanthanum kombinert med en terbiumaktivator,

valgt til å være ikke mer enn 90% (x+y £ 0,90). Terbiuminnholdet y velges til å være mellom grensene 0,20 og 0,50 fordi- da oppnås høy kvantumeffekt.

I en lampe ifølge oppfinnelsen benyttes et aluminat

angitt med formel Cei_x_ykaxTbyMgAl-QO^g fortrinnsvis som et annet grønnluminiserende material, hvori

0 < x < 0,20 og 0,20 £ y £ OjilO. De høyeste luminiserende ■ strømmer oppnås faktisk med disse materialer.

Lavtrykks kvikksølvdamputladningslamper ifølge oppfinnelsen, hvori et material aktivert med et bivalent europium er benyttet som første blåluminiserende material" foretrekkes fordi disse materialer har et meget egnet emisjonsspektrum. Et material kjent for dette formål er strontiumklbroapatit aktivert med.bivalent europium (se overnevnte hollandske søknad 7.109.983), hvis emisjonsspektrum tilfredsstillende møter de nødvendige krav. En ulempe ved dette material er den relativt lave effektivitet og videre den utilfredsstillende anvendelsesmotstand og nedgang i lampen. Disse u-

lemper er spesielt vesentlige, hvis materiale benyttes i lamper som har sammenligningsmessig høy farvetemperatur (over eller lik 4000 K).

Ulempene ved bruk av kjent strontiumkloroapatit er:

unngått i en foretrukket utførelse av lampen ifølge oppfinnelsen,

hvori et aluminat av barium og/eller strontium er aktivert med bi-

valent europium eller med bivalent europium og med bivalent mangan benyttes som første luminiserende material, hvilket aluminat har en heksagonal krystallstruktur, tilsvarende strukturen av heksagonalt ferrit. Slike materialer er eksempelvis materialer med formel Ba Sr Eu Al, 00-, Q hvori x+y+p = 1 og 0,001 < p < 0,1 (se hollandsk

x y p J.C _i_y — —

søknad nr. 6.715.823) og angitt med formel

BaxSryEupMnqAl12019 hvori x+y+p+q = 1, 0,001 < p <_ 0,1 og 0,001 <

q < 0,15 (se hollandsk søknad nr. 7.214.860). Disse aluminater har krystallstrukturen av magnetoplumbitt (en av de heksagonale ferriter)

og har en tilfredsstillende anvendelsesmotstand og lav nedgang i lampen.

Aluminater aktivert med europium og eventuelt også med mangan med en meget høy effektivitet er de ternære aluminater av barium og/eller strontium og av magnesium som har en■heksagonal ferritstruktur og hvori atomfraksjonen av aluminium er større enn 1,8 ganger atomfraksjonen av magnesium og er også større enn 3,7 ganger atomfraksjonen av barium og/eller strontium og hvor opptil maksimum på 25 at% av aluminium kan erstattes med gallium og/eller scandium, og magnesium kan heller delvis erstattes med sink og/eller beryllium. Disse ternære aluminater (omtalt i hollandsk søknad nr. 7.214.862) er derfor foretrukket benyttet som første luminiserende material i en lampe ifølge oppfinnelsen.

I en foretrukket utførelsesform av en lampe ifølge oppfinnelsen er det første luminiserende material et slikt ternært aluminat som er angitt ved en av formlene:

(c) A^pEUpMgg^MhqA^gO^.

<<d>) <B>5,5-x<E>uxMS6-yMnyA155°94>

hvori A og B betyr i det. minste ett av elementene barium'og strontium og hvori

0,05 1 P £ 0,20

0,25 <. x < 1,50

0 < q/p < 1,5

0 <_ y/x < 1,5

Det er funnet at den store gruppe av luminiserende ternære aluminater som har en heksagonal f erritstruktur, hvilke av materialene er angitt med formlene (c) og (d) har beste egenskaper for bruk i relevant lampetype. Dette er spesielt tilfelle hvis minst 50 at% av elementet A er barium og minst 50 at% av elementet B er strontium.

Det overnevnte viser at de luminiserende aluminater som har en heksagonal krystallstruktur (tilsvarende strukturen av heksagonale ferriter) i en lampe ifølge oppfinnelsen ikke bare kan omfatte europium, men også mangan som aktivator. Hvis disse aluminater omfatter mangen finner det sted en overføring av en del av exciting-energien fra europium til mangan. I det tilfellet emiterer aluminatet ikke bare i europiumbåndet, men også i båndet for bivalent mangan (maksimum ved omtrent 515 nm). Koaktivering av det luminiserende aluminat med mangan har den fordel at farvegjengivelsesindeksen av lampen øker. I det tilfellet oppnås en svakt lavere luminiserende strøm. En lampe ifølge oppfinnelsen tilveiebringer mulighet av valg av optimum luminiserende strøm (aktivering av aluminatet med bare europium) eller en optimal farvegjengivelse (aktivering med europium og mangan). Forholdet mellom mangan og europium-innhold velges fortrinnsvis ikke til å være mer enn 1,5

(se øvre grense for q/p i formel (c) og for y/x i formel (d)).

Ved større verdier av nevnte forhold dominerer manganbånd og det oppnås ikke bare en ytterligere nedgang i luminiserende strøm, men også en nedgang i farvegjengivelsesindeks.

Materialer aktivert av trivalent europium er hovedsakelig egnet som et tredje luminiserende material i en lampe ifølge oppfinnelsen, som vanadater eller fosfatvanadater av yttrium og/eller gadolinium aktivert med trivalent europium eller oksysul-fider av yttrium og/eller lantanum. I en lampe ifølge oppfinnelsen anvendes en sjelden jordartoksyd aktivert med trivalent europium, definert med formel I^O^iEu , fortrinnsvis som tredje luminiserende material, når Ln representerer minst en av elementene-yttrium, gadolinium eller lutetium. Disse sjeldne jordartoksyder er meget effektive rødluminiserende materialer som har en meget egnet emmisjon for det viste objekt.

I en spesiell foretrukket utførelsesform av en lampe ifølge oppfinnelsen omfatter det luminiserende belegg ikke bare de tre luminiserende materialer, men også en eller flere av følgende luminiserende materialer i en mengde på ikke mer enn 50 vekt#: antimon-aktivert alkalisle j.ordhalogenfosfater, antimon og mangan-aktiverte alkalijordhalogenfosfater, tinnaktiverte alkalijordmag-nesiumortofosfater, manganaktivert magnesiumarsenat og manganaktivert magnesiumgermanat. Erstatning av del av de tre luminiserende materialer emitterende i overnevnte spektralområder med vanlige luminiserende materialer som det er angitt er overraskende funnet å ha relativt liten innvirkning på den luminiserende strøm og farvegjengivelsen av lampen. En slik delvis erstatning er fordelaktig, fordi dette gjør en lampe billigere. Hvis det luminiserende belegg av lampen omfatter mer enn 50 vekt/5 av nevnte vanlige luminiserende materialer oppnås en uønsket nedgang i luminiserende strøm og/eller farvegjengivelsesindeks.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning

til tegningen og noen eksempler.

Figur 1 viser farveskalaen i x, y koordinatplan refe-rert til ovenfor. Figur 2 viser i diagram en lavtrykks kvikksølvdamput-ladningslampe ifølge oppfinnelsen og

figur 3 viser spektral energifordeling av utstråling,

emitert av en lampe ifølge oppfinnelsen.

På figur 2 angir referensetallet 1 glasshylsen,på en lavtrykks kvikksølvdamputladningslampe ifølge oppfinnelsen. Elektroder 2 og 3, hvorimellom utladningen finner sted under drift av lampen er anordnet ved lampens begge ender. Lampen er utstyrt med en sjelden gassblanding som tjener som tennegass og videre med en liten mengde kvikksølv. Den indre side av hylsen 1 er. belagt med et luminiserende belegg 4, omfattende en blanding av tre luminiserende materialer ifølge oppfinnelsen. Denne blanding kan tilveiebringes på vanlig måte på hylsen 1, eksempelvis ved hjelp av en suspensjon omfattende de tre luminiserende materialer. Et reflektorbelegg for synlig utstråling kan tilveiebringes på kjent måte i en lampe ifølge oppfinnelsen, mellom glasshylsen 1 og det luminiserende belegg 4, hvilke reflektrobelegg strekker seg over en del av hylsen 1. Videre er det mulig å avvike fra den rette rørform som er vist på figur 2 og å forme lampen som et kurvet rør, eksempelvis til en torus. Oppfinnelsen har den fordel at et slikt reflektorbelegg eller en kurvet form av røret er også mulig for lamper som har en meget tilfredsstillende farvegjengivning med en lav farvetemperatur av emitert utstråling. Hittil har en slik kombinasjon av lav farvetemperatur og en tilfredsstillende farvegjengivelse bare vært mulig for lamper som ikke bare har luminiserende belegg, men også et ekstra absorpsjonsbelegg. I praksis er det vanskelig å tilveiebringe slike to-belagte lamper med et reflektorbelegg. Videre er det funnet i praksis at det er ikke helt mulig å forme disse lamper i en kurvet form.

Følgende tabell I omfatter formler av et antall luminiserende materialer som kan benyttes i en lampe ifølge oppfinnelsen. Første spalte angir det luminiserende material med en bokstav og

et tall. Disse angivelser vil i det følgende benyttes for det rele-vante luminiserende material. I tillegg til formelen (i spalte 2) angir tabell I videre resultatene av målinger på lamper belegt med

disse materialer. I første rekke nevnes x- og y-koordinater av farvepunktet av lampen utstyrt med luminiserende material. I annen rekke nevnes den luminiserende strøm (LO) i lm/W etter 100 drifts-timer. Referensen QR angir den absolutte kvantumeffektivitet (i %) ved eksitering av materialet ved kortbølget ultrafiolett utstråling (overveiende 254 nm). Kolonne ,^maks og hwb angir endelig plassering av maksimum av emitert bestråling i spektret og halvverdividden av det sterkeste emisjonsbånd. Farvepunktet av et antall avlumini--serende materialer angitt i tabell I er vist på figur 1.

For å undersøke oppførselen i lampene, spesielt nedgangen i luminiserende strøm under levetiden av noen av de luminiserende materialer som benyttes ble det fremstillet et antall prøvelamper (av 40 W-typen) hvorav alle bare omfattet et luminiserende material. Tabell I angir for hver prøvelampe den målte verdi av luminiserende strøm (i lm/W) etter 0, 100, 1000 og i noen tilfelle 2500 timers drift. Et klart bilde av utstrekningen av nedgangen oppnås fra verdien av den luminiserende strøm uttrykt som prosentsats av luminiserende strøm ved 100 timer. Den første kolonne i tabell II angir spektralområdet, hvori materialet emiterer. Det angitte luminiserende material er angitt i kolonne 2 ved overnevnte bokstav og tall.

Tabell II viser klart at de grønnluminiserende G-materialer som benyttes ifølge oppfinnelsen har en meget høy luminiserende strøm og meget lav nedgang av luminiserende strøm. Spesielt nedgangen finnes å være betraktelig bedre enn for willemite, som tidligere er benyttet for formålet. Tabellen viser videre det gunstige lampeforhold av flere blåluminiserende materialer for bruk i lamper ifølge oppfinnelsen. Det er også klart at de europiumaktiverte aluminater som har en heksagonal ferritstruktur (Bl, B6) foretrekkes fremfor det kjente europiumaktiverte strontiumkloroapatit (B7) fordi disse aluminater gir en meget større luminiserende strøm og også viser en nedgang som er mindre gunstig. Målinger på lamper omfattende de rødluminiserende materialer viser at disse materialer har høye luminiserende strømmer og utøver et eminent lampeforhold.

Det er blitt undersøkt ved hjelp av beregninger hvilke verdier av luminiserende strøm (lm/W) og farvegjengivelsesindeks (Ra) som oppnås med en gitt kombinasjon av luminiserende materialer ifølge oppfinnelsen ved forskjellige verdier av farvetemperatur og emitert utstråling. Beregningen ble utført for fire forskjellige blåluminiserende materialer, nemlig materialene Bl, B2, B3 og B4. Kombinasjonen omfatter materialene Gl og R3, i alle tilfelle som grønn- og rødluminiserende materialer resp. Resultatet av disse beregninger er vist i tabell III.

Tabell III viser at luminiserende strømningsverdier

kan oppnås fra omtrent 80 (ved en lav farvetemperatur) til 70 lm/W (ved høy farvetemperatur). En farvegjengivelsesindeks på 80 eller mer er mulig i omtrent alle tilfeller. En gitt verdi for farvetemperatur oppnås med en gitt kombinasjon av luminiserende materialer ved riktig valg av vektprosentene av de tre materialer i kombinasjonen og derfor deres relative bidrag til den luminiserende strøm. Tabellen viser at med en gitt kombinasjon av luminiserende materialer kan det fremstilles lamper, hvormed hele området av de ønskede farvetemperaturer (fra omtrent 2500 K til 6500 K og høyere) kan dekkes. Dette er selvsagt meget fordelaktig, fordi bare disse tre luminiserende materialer (valgt på en optimal måte) er tilfredsstillende for fremstilling av lavtrykks kvikksølvdamputladnings-lamper og hvormed alle lampetyper kan oppnås.

Eksempel A til D.

A. En lampe som vist på figur 2 som har en styrke på 40 W under drift ble utstyrt med et luminiserende belegg omfattende 3 vekt% material Bl, 30 vekt# material Gl og 67 vekt/? av material

R3. Målingen av farvetemperatur (Tk), farvegjengivelsesindeks (Ra), luminiserende strøm ved 0 timer (L0Q i lm/W) og luminiserende strøm ved 100 timer (LO-^q i lm/W) gir følgende resultater:

B. En lampe utstyrt med samme luminiserende material som lampen angitt under A, men i mengdene 7 vekti? av Bl, 29 vekt% Gl og 64 vekt% R3 var målt på følgende måte:

C. En lampe omfattende samme luminiserende materialer som lampene omtalt ovenfor under A og B i mengder 18 vekt% Bl, 34 vekt# Gl og 4 8 vekt/S R3 gir følgende måleresultater: Den spektrale energifordeling av emitert utstråling av-disse lamper er vist på figur 3. Bølgelengden X er angitt i nm på den horisontale akse av den grafiske gjengivelse på figur 3. Den emiterte utstrålingsenergi E pr. konstant bølgelengdeintervall angis i tilnærmede enheter på den vertikale akse. Referensen Hg angir synlige kvikksølvlinjer. For sammenlignings formål ble det fremstillet en lampe som har en farvetemperatur på 4000 K, hvilke lampe var fullstendig analog til overnevnte lampe, hvori imidlertid materialet Gl ble erstattet med kjent willemite. Lampen som ikke er overensstemmende med oppfinnelsen har en farvegjengivelsesindeks Ra = 80 og en luminiserende strøm ved 0 timer L0Q = 73,2 lm/W; D. En lampe hvis luminiserende belegg besto av 26 vekt# av materialet B5> 23 vekt% av materialet Gl og 51 vekt% av materialet R3 gir følgende måleverdier:

Sammenligning av lamper ifølge oppfinnelsen omtalt-' under C og D viser innvirkning av koaktivering av de blåluminiserende aluminater med mangan: lampen med D har en høyere farvegjengivelsesindeks og en svakt lavere luminiserende strøm.

Erstatning av deler av kombinasjonen av tre luminiserende materialer i en lampe ifølge oppfinnelsen med ett eller flere vanlige luminiserende materialer har relativt liten innvirkning på farvegjengivelsesindeksen og lampens luminiserende strøm. Hvis, f.eks. en lampe ifølge oppfinnelsen, som har en farvetemperatur Tk = 3000 K og en mengde på 25 vekt/? av blanding av tre luminiserende materialer B4, Gl og R3 erstattes med antimon og mangan-aktivert kalsiumhalofosfat (farvetemperatur 3000 K) synes den luminiserende strøm (ved 100 timer) å ha vesentlig samme verdi (omtrent 79 lm/W) og Ra synes bare å synke omtrent fem poeng (fra 86 til omtrent 81). En lampe omfattende samme kombinasjon av luminiserende materiale B4, Gl og R3, imidlertid med Tk = 4000 K, synes å

gi vesentlig samme luminiserende strøm (omtrent 78 lm/W) og å gå

ned bare omtrent 5 poeng i Ra (fra 90 til omt ent 85) for samme mengde (25 vekti?) av halofosfat.. 6500 K-lamper synes å opprettholde samme luminiserende strøm (71 lm/W) og samme Ra (omtrent 92)

i tilfellet av analog erstatning.

Claims (6)

1. Lavtrykks kvikksølvdamputladningslampe som omfatter et vakuumtett, strålingstransmitterende hylster som inneholder en mengde kvikksølv og en mengde sjeldne gassarter og er utstyrt med elektroder, hvorimellom utladningen finner sted under drift og med et luminiserende belegg omfattende tre materialer, hvorav det første har et emisjonsbånd med et maksimum i bølgelengdeområdet mellom 430 og 490 nmoog en båndbredde ved det halve av den maksimale amplitude på mindre enn 100 nm, og det annet materiale har et emisjonsbånd, hovedsakelig b bølge-lengdeområde mellom 520 og 565 nm, og det tredje materialet et emisjonsbånd, hovedsakelig i bølgelengdeområdet mellom 590 og 630 nm, karakterisert ved at det første luminiserende materialet er aktivert av bivalent europium, at det annet luminiserende materiale er terbiumaktivert og definert ved den ene eller annen av følgende formler: hvor O < x < 0,50 0,20 < y < 0,50 x+y < 0,90 10 < n < 12 og hvori opp til et maksimum på 25% aluminiumet kan være erstattet med gallium og/eller scandium, og hvori magnesiumet helt eller delvis kan være erstattet med Sink og/eller beryllium, og at det tredje luminiserende materialet er et oksyd av sjeldne jordarter aktivert med trivalent europium i henhold til formelen L^O^Eu<3*>, hvor Ln representerer minst et av elementene yttrium, gadolinium eller lutetium.;

2. Lampe ifølge krav 1,karakterisert ved at det annet luminiserende materialet defineres av formelen (a) og at 0 < x < 0,20 og 0,20 < y < 0,40;

3. Lampe ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det første luminiserende materialet ut-gjøres av et aluminat av barium og/eller strontium aktivert med bivalent europium eller med bivalent europium og bivalent mangan, hvilket aluminat har en heksagonal krystallstruktur tilsvarende strukturen for heksagonale ferriter.;

4. Lampe ifølge krav 3, karakterisert ved at det første luminiserende materialet er et ternært aluminat av barium og/eller strontium og av magnesium, hvori aluminiumets atomfraksjon er større enn 1,8 ganger atomfraksjonen for magnesium og er større enn 3,7 ganger atomfraksjonen for barium og/eller strontium, og hvori opptil et maksimum av 25 atom-% aluminium kan være erstattet med gallium og/eller scandium, mens magnesium helt eller delvis kan være erstattet med *Lnk og/eller beryllium.

5. Lampe ifølge krav 4, karakterisert ved at det første luminiserende materialet defineres ved en av formlene: hvori A og B representerer minst et av stoffene barium og strontium, og hvori 0,05 < p < 0,20 0,25 < x < 1,50 0 < g/p _< 1,5 0 < y/x < 1,5

6. Lampe ifølge krav 5, karakterisert ved at minst 50 atom-% av materialet A er barium og at minst 50 atom-% av materialet B er strontium.