TWI391978B - 高色溫之低壓放電燈用磷光體組成物及低壓放電燈 - Google Patents

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Description

高色溫之低壓放電燈用磷光體組成物及低壓放電燈
本發明係基於一種高光輸出及高色溫之低壓放電燈用磷光體組成物。為此目的，此磷光體組成物包括：發射紅色波長區域之磷光體，其選自摻雜銪之氧化釔或摻雜鈰與錳之五硼酸釓－鋅－鎂，發射綠色波長區域之磷光體，其選自摻雜鈰與鋱之磷酸鑭及/或摻雜鋱之鋁酸鈰－鎂及/或摻雜鋱之五硼酸鈰－鎂，及選擇性包括發射藍色波長區域之磷光體，其為摻雜銪之鋁酸鋇－鎂型。
低壓放電燈之使用者近來對於要得到在操作時具有刺激人體效果之燈越來越有興趣，不論其為螢光燈或小型螢光燈都是。測量已顯示，電磁光譜之可見光部份亦對人體具有生理效果。特別地，已知人眼含有會主動地受睡眠褪黑激素之激素平衡控制之受體。這些受體對藍色區域特別敏感，最大敏感度約在450－470奈米之範圍。
因此，已有滿足此需求之磷光體組成物之研究。然而，在此同時，現今使用之螢光燈之彩色呈現指數應無顯著之劣化。除了良好彩色呈現之需求，此燈發射之光通量亦應儘量高。困難在於高光通量及非常良好之彩色呈現為相互對立之要求，因為高光通量需要在綠色有最大光強度，而良好之彩色呈現需要全波長之光強度分布，其類似黑體照射，因此對第一要項求係對立的。
此目的係藉由具有申請專利範圍第1項特徵條文之特點的磷光體組成物而達成。特別有利之組態可見於依附項中。
本發明之基本概念包括提供一種低壓放電燈，相較於電數據相似之習知低壓放電燈而言，其對人體具有增強之活化效果。此效果係藉由增加相關藍色分量而達成，在此情形，其係依所謂之生物週期因子來加以定義，且作為技術變數。此生物週期因子敘述照射功率之活化分量（由假設之敏感度曲線決定）對總光通量之比例。在本文中，光通量為使用光譜可見光敏感度評估之照射功率（相對於正常亮度印象）。因此其為兩個整數除以照射功率之比例，其一為生物週期效果對活化光受體之加權函數，另一為人眼之光譜亮度敏感度（照明通量）。
名詞生物週期因子及名詞光通量為直接使用之技術變數。參考Prof. Dr. Dietrich Gall在期刊”LICHT”，第7－8版，2002公布之定義。儘管如此，應注意以下生理機構係與各種參數相關，即，例如，適應黑暗之肉眼反應異於適應明亮之肉眼。關於藍色光譜中正確生物週期效率分布之細節，亦有不同之科學觀點，特別是取決於與明/暗適應，但是在此不詳細解釋之。
本發明具有另外之優點，即此燈不僅具有提神效果且增進生理與精神健康，亦可使得使用者主觀地將之視為空氣清新器。其乃因為光因增強藍色分量而較白。如此使得使用者在較大對比下來觀看（特別是閱讀）而較不易疲勞，亦得以達成較清新且較自然之彩色呈現。因此，在本發明中不僅保留低壓放電燈之原始功能，甚而改良而得適當之設計。特別是以8000 K之色溫及大於80之彩色呈現係數Ra 為較佳。藉由添加對應之藍色磷光體甚至可想像高達20000 K之色溫。彩色呈現係數同樣地為使用之變數，而且表示表面顏色對應其外觀與對應燈照明之程度。關於此點，測定八次測試顏色之色偏（按德國工業標準DIN 6169標準化）且計算對應之指數值。理論最適燈達到Ra ＝100之值。
測量現已顯示，添加摻雜錳與銪之鋁酸錳－鍶－鋇－鎂磷光體（其發射藍色波長區域），則生物週期因子可達到0.8至1.2間。
為了達成特高之生物週期因子，同時具有大於80之彩色呈現係數Ra ，摻雜銪之氧化釔磷光體有利地佔有30至50重量%，更佳為35至41重量%。
除了摻雜銪之氧化釔磷光體，如果添加摻雜鈰與錳之五硼酸釓－鋅－鎂磷光體作為紅色磷光體，則摻雜鈰與錳之五硼酸釓－鋅－鎂磷光體有利地佔有5至30重量%。
使用之綠色磷光體成分有利地為磷光體或多種磷光體之組合，其磷光體係選自摻雜鈰與鋱之磷酸鑭及/或摻雜鋱之鋁酸鈰－鎂及/或摻雜鋱之五硼酸鈰－鎂。在此情形，摻雜鈰與鋱之磷酸鑭磷光體應佔有22至40重量%，較佳為30至34重量%。
至於藍色磷光體成分，其選擇性地可使用摻雜銪之鋁酸鋇－鎂磷光體，在此情形，摻雜銪之鋁酸鋇－鎂磷光體有利地佔有全部磷光體組成物之10至20重量%，較佳為13至17重量%。
至於另外之藍色或藍－綠色磷光體成分，磷光體組成物另外含至少一種磷光體，其選自摻雜錳與銪之鋁酸錳－鍶－鋇－鎂、或摻雜銪與錳之鋁酸鋇－鎂、或摻雜銪之鋁酸鍶、或摻雜銪之鍶－鋇－鈣－氯磷灰石、或摻雜銪之硼磷酸鍶。
在此情形，摻雜錳與銪之鋁酸錳－鍶－鋇－鎂磷光體佔有10至20重量%，有利地為13至17重量%。
摻雜銪與錳之鋁酸鋇－鎂磷光體有利地佔有7至35重量%，較佳為10至30重量%。
在摻雜銪之鋁酸鍶磷光體之情形，摻雜銪之鋁酸鍶磷光體應有利地佔有3至15重量%，較佳為4至10重量%。
在摻雜銪之硼磷酸鍶磷光體之情形，摻雜銪之硼磷酸鍶磷光體應較佳為佔有磷光體組成物之3至15重量%，更佳為4至10重量%。
亦可使摻雜銪與錳之鋁酸鋇－鎂磷光體為磷光體組成物之3至20重量%、較佳為5至15重量%之量，而且摻雜銪之鍶－鋇－鈣－氯磷灰石佔有磷光體組成物之20至35重量%、較佳為25至32重量%，而作為另外之藍－綠色成分。
磷光體組成物較佳為以單磷光體混合物之形式塗佈於放電管內側，而且在此情形包括單層。然而，將磷光體塗料以多層之形式塗佈亦為有利的。
此外，可將各Al2 O3 、Y2 O3 或稀土氧化物之保護層塗佈於放電管內側與磷光體層之間。
以下基於例示具體實施例而更詳細地解釋本發明。
因此，詳細來說，本發明之磷光體組成物係被視為用於管徑為26毫米及電力消耗為58瓦之T8螢光燈。
管形放電管內壁上之磷光體層包括38重量%之摻雜銪之氧化釔磷光體、32重量%之摻雜鈰與鋱之磷酸鑭磷光體、15重量%之摻雜銪之鋁酸鋇－鎂－磷光體、及15重量%之摻雜鎂與銪之鋁酸錳－鍶－鋇－鎂磷光體。
此螢光燈具有8000 K之色溫及大於80之彩色呈現指數。此塗層產生1.0之生物週期因子。
將此燈之磷光體組成物之光譜繪製於圖中，其顯示關於波長（奈米）之相對強度。
一種含摻雜錳與銪之鋁酸鋇－鎂磷光體作為藍－綠色磷光體之磷光體組成物較佳為包括以下重量比例：37重量%之氧化釔：Eu 30重量%之磷酸鑭：Ce、Tb 16重量%之鋁酸鋇－鎂：Eu 16重量%之鋁酸鋇－鎂：Mn、Eu以下之重量百分比會生成本發明之磷光體組成物，其具有摻雜銪之鋁酸鍶作為綠－藍色磷光體成分：37重量%之氧化釔：Eu 30重量%之磷酸鑭：Ce、Tb 26重量%之鋁酸鋇－鎂：Eu 7重量%之鋁酸鍶：Eu以下之重量組成會造成以摻雜銪之硼磷酸鍶作為藍－綠色第四磷光體成分之情形：39重量%之氧化釔：Eu 28重量%之磷酸鑭：Ce、Tb 26重量%之鋁酸鋇－鎂：Eu 7重量%之硼磷酸鍶：Eu在使用摻雜錳與銪之鋁酸鋇－鎂及摻雜Eu之鍶－鋇－鈣－氯磷灰石作為藍－綠色成分、而且省略摻雜Eu之鋁酸鋇－鎂作為藍色成分時，已證明以下之組成物最為適合：37重量%之氧化釔：Eu 28重量%之磷酸鑭：Ce、Tb 7重量%之鋁酸鋇－鎂：Mn、Eu28重量%之鍶－鋇－鈣－氯磷灰石：Eu
第1圖顯示本發明之磷光體組成物之光譜，其顯示關於波長（奈米）之相對強度。

Claims (12)

  1. 一種低壓放電燈用磷光體組成物，其具有大於80之彩色呈現係數Ra 及8000K至20000K之高色溫，該磷光體組成物含有：發射紅色波長區域且含有摻雜銪之氧化釔之磷光體，發射綠色波長區域且含有摻雜鈰與鋱之磷酸鑭之磷光體，及至少一種發射藍色或藍-綠色波長區域之磷光體；其中該摻雜銪之氧化釔佔有磷光體組成物之30重量%至50重量%，該摻雜鈰與鋱之磷酸鑭磷光體佔有磷光體組成物之22重量%至40重量%，該至少一種發射藍色或藍-綠色波長區域之磷光體含有佔有磷光體組成物之10重量%至20重量%之摻雜錳與銪之鋁酸錳-鍶-鋇-鎂；或佔有磷光體組成物之7重量%至35重量%之摻雜銪與錳之鋁酸鋇-鎂；或佔有磷光體組成物之3重量%至15重量%之摻雜銪之鋁酸鍶； 或佔有磷光體組成物之3重量%至15重量%之摻雜銪之硼磷酸鍶；及其中該磷光體組成物進一步含有佔有磷光體組成物之10重量%至20重量%之摻雜銪之鋁酸鋇-鎂作為另外之發射藍色波長區域之磷光體。
  2. 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物，其中該摻雜銪之氧化釔佔有磷光體組成物之35重量%至41重量%。
  3. 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物，其中該發射紅色波長區域之磷光體進一步含有佔有磷光體組成物之5至30重量%之摻雜鈰與錳之五硼酸釓-鋅-鎂。
  4. 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物，其中該摻雜鈰與鋱之磷酸鑭佔有磷光體組成物之30重量%至34重量%。
  5. 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物，其中該摻雜錳與銪之鋁酸錳-鍶-鋇-鎂佔有磷光體組成物之13重量%至17重量%。
  6. 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物，其中該摻雜銪與錳之鋁酸鋇-鎂佔有磷光體組成物之10重量%至30重量%。
  7. 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物，其中摻雜銪之鋁酸鍶佔有磷光體組成物之4重量%至10重量%。
  8. 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物，其中摻雜銪之硼磷酸鍶佔有磷光體組成物之4重量%至10重量%。
  9. 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物，其中該發射綠色波長區域之磷光體進一步含有摻雜鋱之鋁酸鈰-鎂及/或含有摻雜鋱之五硼酸鈰-鎂。
  10. 一種低壓放電燈用磷光體組成物，其具有大於80之彩色呈現係數Ra 及8000K至20000K之高色溫，該磷光體組成物含有：發射紅色波長區域且含有摻雜銪之氧化釔之磷光體，發射綠色波長區域且含有摻雜鈰與鋱之磷酸鑭之磷光體，及至少一種發射藍色或藍-綠色波長區域之磷光體；其中該摻雜銪之氧化釔佔有磷光體組成物之30重量%至50重量%，該摻雜鈰與鋱之磷酸鑭磷光體佔有磷光體組成物之22重量%至40重量%，該至少一種發射藍色或藍-綠色波長區域之磷光體含有佔有磷光體組成物之7重量%至20重量%之摻雜銪與錳之鋁酸鋇-錳磷光體，及其中該發射藍色或藍-綠色波長區域之磷光體進一步含有佔有磷光體組成物之20重量%至35重量%之摻雜銪之鍶-鋇-鈣氯磷灰石。
  11. 一種低壓放電燈，其含有具有內表面的放電管，其中至少一層的磷光體組成物係安置於該內表面，該磷光體組成物具有大於80之彩色呈現係數Ra 及8000K至20000K之高色溫，且該磷光體組成物含有：發射紅色波長區域且含有摻雜銪之氧化釔之磷光 體，發射綠色波長區域且含有摻雜鈰與鋱之磷酸鑭之磷光體，及至少一種發射藍色或藍-綠色波長區域之磷光體；其中該摻雜銪之氧化釔佔有磷光體組成物之30重量%至50重量%，該摻雜鈰與鋱之磷酸鑭磷光體佔有磷光體組成物之22重量%至40重量%，該至少一種發射藍色或藍-綠色波長區域之磷光體含有：佔有磷光體組成物之10重量%至20重量%之摻雜錳與銪之鋁酸錳-鍶-鋇-鎂；或佔有磷光體組成物之7重量%至35重量%之摻雜銪與錳之鋁酸鋇-鎂；或佔有磷光體組成物之3重量%至15重量%之摻雜銪之鋁酸鍶；或佔有磷光體組成物之3重量%至15重量%之摻雜銪之硼磷酸鍶；及其中該磷光體組成物進一步含有佔有磷光體組成物之10重量%至20重量%之摻雜銪之鋁酸鋇-鎂作為另外之發射藍色波長區域之磷光體。
  12. 一種低壓放電燈，其含有具有內表面的放電管，其中至 少一層的磷光體組成物係安置於該內表面，該磷光體組成物具有大於80之彩色呈現係數Ra 及8000K至20000K之高色溫，且該磷光體組成物含有：發射紅色波長區域且含有摻雜銪之氧化釔之磷光體，發射綠色波長區域且含有摻雜鈰與鋱之磷酸鑭之磷光體，及至少一種發射藍色或藍-綠色波長區域之磷光體；其中該摻雜銪之氧化釔佔有磷光體組成物之30重量%至50重量%，該摻雜鈰與鋱之磷酸鑭磷光體佔有磷光體組成物之22重量%至40重量%，該至少一種發射藍色或藍-綠色波長區域之磷光體含有佔有磷光體組成物之7重量%至20重量%之摻雜銪與錳之鋁酸鋇-錳磷光體，及其中該發射藍色或藍-綠色波長區域之磷光體進一步含有佔有磷光體組成物之20重量%至35重量%之摻雜銪之鍶-鋇-鈣氯磷灰石。
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