WO2013017464A1 - Leuchtstoffzusammensetzung bestehend aus halophosphatleuchtstoffen und seltenerdleuchtstoffen für eine niederdruckentladungslampe und niederdruckentladungslampe - Google Patents

Leuchtstoffzusammensetzung bestehend aus halophosphatleuchtstoffen und seltenerdleuchtstoffen für eine niederdruckentladungslampe und niederdruckentladungslampe Download PDF

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Armin Konrad
Jürgen Reichardt
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Definitions

  • the present invention relates to a Leuchtstoffzusam- menage for a low-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1 and a Niederchristentla pressure discharge lamp according to the preamble of claim 9.
  • Regulation EC 244/2009 on home lighting (amended by Regulation EC 859/2009) lays down requirements for the environmentally sound design of non-directional household lamps. It covers the technologies that are generally used in private households, namely incandescent, halogen, compact fluorescent lamps with integrated ballast and LED retrofits.
  • the object of the present invention is to provide a phosphor composition for low-pressure discharge lamps and a low-pressure discharge lamp with such a phosphor composition, which fulfills this requirement by acting as an exchange product providing the same or a very similar light power level at verrin ⁇ Gerter power consumption.
  • Discharge lamps such a phosphor composition for a Niederdruckent- and equipped with such a low-pressure lamp, for example, in the form of an energy-saving lamp ⁇ (Hg low-pressure discharge lamp) for use kom ⁇ men.
  • energy-saving lamp ⁇ Hg low-pressure discharge lamp
  • a phosphor composition according to the invention for low pressure discharge lamps includes at least one halophosphate phosphor and at least one Seltenerdleucht ⁇ material, wherein the at least one halophosphate phosphor and the at least one Seltenerdleuchtstoff in weight ⁇ ratio of about 4: 1 to about 1: 2 case based on the phosphor composition.
  • the ratio of halophosphate phosphors : rare earth phosphor is 3: 1 to 1: 1.
  • the ratio halophosphate phosphorus: rare earth phosphor is 3: 1, 7: 3, 2: 1 or 1: 1.
  • the mass of all the phosphors present in the discharge vessel of a low-pressure discharge lamp is used. stood. It may hereunder but especially the mass of all in a phosphor layer of Leuchtstoffbeschich- processing the low-pressure discharge lamp existing Leuchtstof ⁇ fe be understood.
  • halophosphate phosphor As used herein, phosphors are understood, which are to halo- gen restroom phosphates, in particular of metals, as with ⁇ game as strontium, calcium, barium and magnesium, Han punched.
  • halogen in particular fluorine (F) and chlorine (Cl) are used.
  • Exemplary halophosphate phosphors include, but are not limited to, Caio (PO 4 ) 6 (F, Cl) 2 : Sb, Mn; Ca i0 ( PO 4 ) 6 F 2 : Sb, Mn; Sr 5 (PO 4 ) 3 F: Sb; Ca 5 (PO 4 ) 3 F: Sb; 3Ca 3 (P0 4 ) 2 ⁇ Ca (F, Cl) 2 : Mn, Sb; and 3Sr 3 (PO 4 ) 2 .Sr (F, Cl) 2: Mn, Sb.
  • Halophosphate phosphors in the context of the invention are essentially free of rare earths, ie they contain neither rare earth compounds nor are they doped with rare earths
  • rare earths based on the halophosphate phosphor are ⁇ 0.1% by weight, preferably ⁇ 0.05% by weight, more preferably ⁇ 0.01% by weight
  • mixtures of two or more halophosphate phosphors are used weight ratio referred to, ie the proportion of Halophosphatleucht- substances in the phosphor composition, in this case refers to the sum of all Halophosphatleuchtstoffe.
  • ⁇ det includes the following elements: scandium (Sc ), Yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) and lutetium (Lu).
  • Seltenerdleuchtscher as comparable herein applies, also includes Halo phosphates of rare earths or doped with rare earths Halophosphates other Ele ⁇ mente an Exemplary Seltenerdleuchtscher include, but are not limited to LaP0.
  • rare earth doped phosphors the content of rare earths relative to the phosphor in various embodiments is> 0.1% by weight, preferably> 0.5% by weight, more preferably> 1% by weight. In various embodiments, mixtures of two or more rare earth phosphors are used.
  • the above-mentioned weight ratio, ie the proportion of the rare earth ⁇ phosphors on the phosphor composition, in this case refers to the sum of all Seltenerdleucht ⁇ materials.
  • the weight fraction of the halophosphate phosphor to unge ⁇ ferry 80 wt .-% or up can about 70% by weight.
  • Such a high proportion of halophosphate phosphors is present. geous, because with it the share of Seltenerdleuchtstoff fails ent ⁇ speaking lower.
  • the proportion by weight of the at least one halophosphate luminescent substance is 50% by weight and the proportion of the at least one rare earth luminescent substance is likewise 50% by weight.
  • the proportion by weight of the at least one halophosphate phosphor is 70% by weight and the proportion of the at least one rare earth phosphor is 30% by weight.
  • the portion of the at least one halo ⁇ phosphate phosphor 65, 60 or 55 wt .-% and the proportion of the at least one Seltenerdleuchtschers is ent ⁇ talking 35, 40 or 45 wt .-%.
  • the at least one rare earth substance contains a mixture of three or more rare earths, this mixture at least one phosphor which emits in the red Wellenhavenbe ⁇ rich, at least one phosphor which emits in the green wavelength range and at least one phosphor, the in the blue wavelength range emitted unutzt.
  • a further phosphor which emits in the blue-green wavelength range may be included.
  • the phosphor emitting in the red wavelength range may be, for example, Gd (Zn, Mg) B 5 Oio: Ce, Mn or Y 2 U 3: Eu.
  • the luminescent substance emitting in the green wavelength range may be, for example, LaP0 4 iCe, Tb or CeMgAlnOig: Tb.
  • the phosphor emitting in the blue wavelength range may be, for example, BaMgAlioOi7: Eu, BaMg2Ali6027: Eu, Mn or Srio (P0 4 ) 6CI2: Eu.
  • the phosphor emitting in the blue-green wavelength range may be, for example, Sr 4 Ali 4 O 25 : Eu.
  • the present invention also relates to a low-pressure discharge lamp with a discharge vessel and a phosphor coating applied to the inside thereof, in which the phosphor coating comprises a phosphor composition according to the invention.
  • the phosphor coating may consist only of the phosphor composition according to the invention.
  • the phosphor composition according to the invention can be applied in the form of a single phosphor mixture, in particular also in the form of a single layer, or in the form of several layers. In this case, individual layers may contain various constituents of the composition according to the invention. Particularly preferred is an a discharge space of the Never ⁇ derdruckentladungslampe facing layer may all Bestandtei- le of the phosphor composition of the invention included.
  • the phosphor composition is preferably applied in the form of a single phosphor mixture on the inside of the discharge vessel and consists of a gene only peo ⁇ layer.
  • the inside of the vessel may consist Entla ⁇ dung facing sublayer of only the Halophos- phatleuchtstoff, while one of the discharge associated ⁇ turned outer layer then also the Halophosphatleucht- fabric and the other phosphors of the phosphor mixture contains.
  • the phosphors are used as phosphor grains. These phosphor grains preferably have a mean diameter ⁇ 10 ym. In various embodiments, the average grain size of at least one substance Halophosphatleucht- ⁇ 8 ym and / or the average grain size of the Minim ⁇ least ym a Seltenerdleuchtschers was ⁇ 5.
  • a protective layer ie ei ⁇ ne Hg diffusion protecting layer may be applied from Al 2 O 3 or a metal oxide resistors ⁇ ren.
  • This allows sion of existing in the discharge vessel mercury into the material of the discharge vessel, usually glass a diffu- and ei ⁇ ne concomitant blackening thereof can be effectively prevented.
  • the phosphor bonds may be surrounded by a protective layer.
  • the material components of the protective layer are different from those of the phosphor composition.
  • This protective layer can contain, for example metal oxides or best ⁇ hen thereof. Examples of suitable metal oxides are Al 2 O 3 and SiO 2 .
  • the Leuchtstof ⁇ fe / phosphor grains of the phosphor composition may be used in fluorescent lamps and compact fluorescent lamps with a view to the stability to exciting radiation, with regard to a low affinity for mercury and therefore a low adsorption of Hg during the Lam ⁇ pen technicallyes, and with regard to the stability in the water, in order to be able to make a positive contribution to today's environmentally friendly coating processes using water-based suspensions.
  • This protective layer surrounding the phosphor grains is formed as thin as possible and dense layer and differs in composition from the composition in the interior of the phosphor grain.
  • These phosphor coated with a protective layer can be used in the phosphor layer of the low-pressure discharge lamp.
  • the phosphor composition according to the invention can be used in particular in a Hg low-pressure discharge lamp.
  • the Hg low-pressure discharge lamp can be, for example, a compact fluorescent lamp (energy-saving lamp).
  • the phosphor composition according to the invention comes in a rod-shaped pressure discharge lamp, for example of the T8 L32W design.
  • the invention therefore also relates to the above mentioned fluorescent lamps, which contain the inventive LeuchtstoffZu ⁇ composition.
  • the low-pressure discharge lamps of the invention contain a filling gas which is a noble gas or a mixture of noble gases.
  • the fill gas composition may include xenon and argon in the volume ratio of about 50:50 to about 70:30.
  • the fill gas is a Gregaszusammenset ⁇ tion, which consists of xenon and argon.
  • the volume behaves ⁇ nis can range from about 7: be 1 (50 vol .-% Xe and 50 vol .-% Ar): 3 (70 vol .-% Xe and 30 vol .-% Ar) to about.
  • the filling gas mixture therefore consists of 50, 55, 60, 65 or 70% by volume of xenon and the balance argon, ie 50, 45, 40, 35 or 30% by volume of argon.
  • the invention relates to the use of the phosphor compositions according to the invention as a phosphor coating in a low-pressure discharge lamp for reducing the power consumption. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment ⁇ example.
  • the luminous flux of a fluorescent lamp T8L32W containing Leuchtstoffzusammensetzun- the inventive gene is shown as a function of the absolute amount of rare ⁇ erdleuchtstoffen in the coating at 25 ° C. Also shown are estimates at a temperature of 35 ° C. "Basic" in this graph denotes the luminous flux a standard T8 36W fluorescent lamp with a pure phosphophosphate coating.
  • Figure 2 shows the light output of a T8L32W fluorescent lamp containing the phosphor compositions fiction, modern ⁇ , in dependence of the absolute amount of Seltenerdleuchtstoffen in the coating at 25 ° C.
  • Figure 3 shows the luminous flux of a fluorescent lamp T8L36W containing inventive light ⁇ compositions which, depending on the amount of th absolu ⁇ Seltenerdleuchtstoffen in the coating at 25 ° C.
  • Figure 4 shows the light output of a light T8L36W ⁇ fluorescent lamp containing phosphor compositions of the invention, depending on the absolute amount of Seltenerdleuchtstoffen in the coating at 25 ° C.
  • the inside of discharge vessels of mercury T8 low-pressure discharge lamps with a xenon / argon filling and a rated power of 32 W and 36 W was coated with two or three different phosphor compositions according to the invention. This was applied in the form of a single layer.
  • the phosphor mixtures were composed as follows:
  • LAP L145XS (Osram, Schwabmünchen) 18% w / w
  • the luminous flux at 25 ° C, the light output and the CRI were determined.
  • a T8 Basic which holds only a halophosphate phosphor ent ⁇ , with a power rating of 36 W and a T8 36 W Lumilux and T8 32 W Lumilux energy saving lamp, which contain at ⁇ de exclusively Seltenerdleuchtscher, verwen- det.
  • a T8 was 36 W lamp but ver applies ⁇ with a fiction, modern ⁇ phosphor composition with a non-reduced power consumption of 36 W as a control.
  • Table 1 The measurement results obtained with the phosphor compositions according to the invention are shown in Table 1 in comparison to those with the control low-pressure discharge lamps.
  • Halophosphate content 100 50-30 50-30 50 70 0 0 approx. (%)
  • Nominal luminous flux (Op2850 3100 3000 2604 2717 3350 3000 timum) (Im)
  • the OF INVENTION ⁇ to the invention the phosphor compositions advantageously provide low-pressure discharge lamps, the fluorescent lamps have a phosphate comparable luminous flux to the no longer authorized halo, but at the same time characterized by a lower power consumption and.
  • the requirements of the EU regulations can be met with such low-pressure discharge lamps according to the invention.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtstoffzusammensetzung für eine Niederdruckentladungslampe, wobei die Leuchtstoffzusammensetzung einen oder mehrere Halophosphatleuchtstoffe und einen oder mehrere Seltenerdleuchtstoffe in einem Gewichtsverhältnis von ungefähr 4:1 bis ungefähr 1:2 umfasst, sowie eine Niederdruckentladungslampe enthalten diese Leuchtstoffzusammensetzung.

Description

LEUCHTSTOFFZUSAMMENSETZUNG BESTEHEND AUS HALOPHOSPHATLEUCHTSTOFFEN UND SELTENERDLEUCHTSTOFFEN FÜR EINE NIEDERDRUCKENTLADUNGSLAMPE UND NIEDERDRUCKENTLADUNGSLAMPE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtstoffzusam- mensetzung für eine Niederdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Niederdruckentla¬ dungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Im Rahmen der Klimaschutzziele von Kyoto 1997 definierte die EU eine Reihe von Maßnahmen zum sparsamen und nachhal¬ tigen Umgang mit Ressourcen. Mit der Richtlinie 2005/32/EG setzte die EU den Rahmen für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung (Ökodesign) energiebe¬ triebener Produkte (EuP) . Im November 2009 wurde diese Richtlinie durch die weiter gefasste Richtlinie 2009/125/EG über die umweltgerechte Gestaltung von energieverbrauchsre¬ levanten Produkten (ErP) abgelöst. Im April 2009 wurden auf der Grundlage des Artikels 15 der EuP-Richtlinie von der EU-Kommission zwei Verordnungen als sogenannte „Umsetzungs- maßnahmen" erlassen, die spezifische Anforderungen für Teilbereiche der elektrischen Beleuchtung aufstellen.
Die Verordnung EG 244/2009 für Haushaltsbeleuchtung (geändert durch die Verordnung EG 859/2009) stellt Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Haushaltslampen mit ungebündeltem Licht auf. Sie umfasst die Technologien, die im Allgemeinen in den privaten Haushalten eingesetzt werden, nämlich Glühlampen, Halogenlampen, Kompaktleuchtstofflampen mit integriertem Vorschaltgerät und LED-Retrofits .
Die Verordnung EG 245/2009 für Professionelle Beleuchtung legt Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Produkten fest, die hauptsächlich in der Straßen-, Indust- rie- und Bürobeleuchtung verwendet werden, nämlich Leucht¬ stofflampen, Kompaktleuchtstofflampen ohne eingebautes Vor- schaltgerät, Hochdruckentladungslampen mit den Sockeln E27, 40 und PGZ12 sowie Vorschaltgeräte und Leuchten für Leucht- stofflampen und Hochdruckentladungslampen.
Durch die Verordnung EG 245/2009 (geändert durch die Ver¬ ordnung 347/2010) wurden eine Reihe von Leuchtstofflampen mit seltenerdfreier Leuchtstoffbeschichtung verboten. Als Ersatzprodukt wurden Lampen mit gleicher Leistungsaufnahme aber deutlich höherer Lichtausbeute und höherem Lichtstrom verwendet, wobei eine Beschichtung aus Seltenerdleuchtstof¬ fen verwendet wird. Der Anwender hat hiermit zwar ein höhe¬ res Beleuchtungsniveau aber keine Energieeinsparung. Zu- sätzlich werden Seltene Erden benötigt, die zunehmend ver¬ knappen und deren Preise auf dem Weltmarkt daher in den letzten Jahren stark gestiegen sind. Ein alternatives Ersatzprodukt ist eine Leuchtstofflampe mit geringerer Leis¬ tungsaufnahme, allerdings ebenfalls mit höherem Lichtstrom- niveau, identisch der vorgenannten Lösung. Dabei wird das Lichtstromniveau trotz verringerter Leistungsaufnahme durch den Einsatz höher dotierter Leuchtstoffe oder höherer Schichtdicken erzielt. Der Anwender hat damit wiederum ein höheres Beleuchtungsniveau bei gleichzeitig höheren An- schaffungskosten .
Für die vorhandenen Brennstellen ist kein Austauschprodukt mit gleichem Lichtstromniveau und verringerte Leistungsauf¬ nahme vorhanden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine LeuchtstoffZusammensetzung für Niederdruckentladungslampen sowie eine Niederdruckentladungslampe mit einer solchen LeuchtstoffZusammensetzung bereitzustellen, die diesen Bedarf erfüllt, indem sie als Austauschprodukt ein gleiches oder sehr ähnliches Lichtstromniveau bei verrin¬ gerter Leistungsaufnahme bereitstellt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtstoffzusammen- setzung für Niederdruckentladungslampen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Niederdruckentladungslampe mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Eine solche LeuchtstoffZusammensetzung für Niederdruckent- ladungslampen sowie eine mit einer solchen ausgestattete Niederdrucklampe kann beispielsweise in Form einer Energie¬ sparlampe (Hg-Niederdruckentladungslampe) zum Einsatz kom¬ men . Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Eine erfindungsgemäße LeuchtstoffZusammensetzung für Niederdruckentladungslampen beinhaltet mindestens eine Halo- phosphatleuchtstoff und mindestens einen Seltenerdleucht¬ stoff, wobei der mindestens eine Halophosphatleuchtstoff und der mindestens eine Seltenerdleuchtstoff im Gewichts¬ verhältnis von ungefähr 4:1 bis ungefähr 1:2 bezogen auf die LeuchtstoffZusammensetzung eingesetzt werden. In ver- schiedenen Ausführungsformen beträgt das Verhältnis Halo¬ phosphatleuchtstoff : Seltenerdleuchtstoff 3:1 bis 1:1. In speziellen Ausführungsformen beträgt das Verhältnis Halophosphatleuchtstoff : Seltenerdleuchtstoff 3:1, 7:3, 2:1 oder 1:1.
Als „LeuchtstoffZusammensetzung" , wie hierin verwendet, wird insbesondere die Masse aller im Entladungsgefäß einer Niederdruckentladungslampe vorhandenen Leuchtstoffe ver- standen. Es kann hierunter aber insbesondere auch die Masse aller in einer LeuchtstoffSchicht der Leuchtstoffbeschich- tung der Niederdruckentladungslampe vorhandenen Leuchtstof¬ fe verstanden werden.
Als „Halophosphatleuchtstoff" (HALO) , wie hierin verwendet, werden Leuchtstoffe verstanden, bei denen es sich um halo- genhaltige Phosphate, insbesondere von Metallen, wie bei¬ spielsweise Strontium, Calcium, Barium und Magnesium, han- delt. Als „Halogen" werden insbesondere Fluor (F) und Chlor (Cl) eingesetzt. Beispielhafte Halophosphatleuchtstoffe schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf Caio(P04) 6(F,Cl)2:Sb,Mn; Cai0 (P04) 6F2 : Sb, Mn; Sr5 (P04) 3F: Sb; Ca5 (P04) 3F: Sb; 3Ca3 (P04) 2 · Ca (F, Cl) 2 :Mn, Sb; und 3Sr3 (P04) 2 · Sr (F, Cl) 2 :Mn, Sb. „Halophosphatleuchtstoffe" im Sinne der Erfindung sind im Wesentlichen frei von Seltenen Erden, d.h. enthalten weder Seltenerdverbindungen noch sind sie mit Seltenen Erden dotiert. Der Gehalt an Seltenen Erden bezogen auf den Halophosphatleuchtstoff ist daher in verschiedenen Ausführungsformen <0.1 Gew.-%, vorzugsweise <0.05 Gew.-%, noch bevorzugter <0.01 Gew.-%. In verschiedenen Ausführungsformen werden Mischungen von zwei oder mehr Halophosphatleuchtstoffen eingesetzt. Das oben genannte Gewichtsverhältnis, d.h. der Anteil der Halophosphatleucht- Stoffe an der LeuchtstoffZusammensetzung, bezieht sich in diesem Fall auf die Summe aller Halophosphatleuchtstoffe .
Als „Seltenerdleuchtstoffe" im Sinne der Erfindung werden Leuchtstoffe bezeichnet, die Elemente der Seltenen Erden entweder in der Basis oder als Dotierungselement enthalten. „Seltenerdmetalle" oder „Seltene Erden", wie hierin verwen¬ det, schließt die folgende Elemente ein: Scandium (Sc), Yttrium (Y) , Lanthan (La) , Cer (Ce) , Praseodym (Pr) , Neodym (Nd) , Promethium (Pm) , Samarium (Sm) , Europium (Eu) , Gadolinium (Gd) , Terbium (Tb) , Dysprosium (Dy) , Holmium (Ho) , Erbium (Er) , Thulium (Tm) , Ytterbium (Yb) und Lutetium (Lu) . Der Begriff „Seltenerdleuchtstoffe", wie hierin ver- wendet, schließt ebenfalls Halophosphate von Seltenen Erden oder mit Seltenen Erden dotierte Halophosphate anderer Ele¬ mente ein. Beispielhafte Seltenerdleuchtstoffe schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf LaP04:Ce,Tb (LAP) ; (La,Ce,Tb) P04:Ce,Tb; Y203 :Eu (YOE) ; BaMgAl10O17 : Eu (BAM) ; BaMg2Al16027 :Eu,Mn; Y202S:Eu; Y202S:Tb; Y205 :Tb; Y2Si05:Ce; Y2Si05:Tb; Y3A15012 : Ce ; Gd (Zn, Mg) B5O10 : Ce, Mn; Gd202S:Eu; Gd202S:Tb; Gd202S:Pr; CeMgAlndg : Tb; (Ce, Tb) MgAlnOig : Ce, Tb; Sr4Al14025 :Eu; Sr10 (P04) 6C12 :Eu; (Sr, Ca) 10 (P04) 6C12 :Eu;
(Sr,Ca,Ba) io (P04) 6Cl2:Eu Y3 (AI , Ca) 50i2 : Ce ; Y3 (AI, Ca) 50i2 : Tb; YA103:Ce; und Y(P,V)04:Eu. In mit Seltenen Erden dotierten Leuchtstoffen ist der Gehalt an Seltenen Erden bezogen auf den Leuchtstoff in verschiedenen Ausführungsformen >0.1 Gew.-%, vorzugsweise >0.5 Gew.-%, noch bevorzugter >1 Gew.- %. In verschiedenen Ausführungsformen werden Mischungen von zwei oder mehr Seltenerdleuchtstoffen eingesetzt. Das oben genannte Gewichtsverhältnis, d.h. der Anteil der Seltenerd¬ leuchtstoffe an der LeuchtstoffZusammensetzung, bezieht sich in diesem Fall auf die Summe aller Seltenerdleucht¬ stoffe .
„Ungefähr", wie hierin im Zusammenhang mit Zahlenwerten verwendet, schließt eine Variation von bis zu ±10 ~6 , vor zugsweise ±5% ein. Bei der erfindungsgemäßen LeuchtstoffZusammensetzung kann der Gewichtsanteil des Halophosphatleuchtstoffes bis unge¬ fähr 80 Gew.-% oder bis ungefähr 70 Gew.-% betragen. Ein solch hoher Anteil an Halophosphatleuchtstoffen ist vor- teilhaft, da damit der Anteil an Seltenerdleuchtstoff ent¬ sprechend geringer ausfällt. In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil des mindestens einen Halophosphatleuchtstoffes 50 Gew.-% und der Anteil des min- destens einen Seltenerdleuchtstoffes beträgt ebenfalls 50 Gew.-%. In einer anderen Ausführungsform beträgt der Gewichtsanteil des mindestens einen Halophosphatleuchtstoffes 70 Gew.-% und der Anteil des mindestens einen Seltenerd¬ leuchtstoffes beträgt 30 Gew.-%. In noch weiteren Ausfüh- rungsformen beträgt der Anteil des mindestens einen Halo¬ phosphatleuchtstoffes 65, 60 oder 55 Gew.-% und der Anteil des mindestens einen Seltenerdleuchtstoffes beträgt ent¬ sprechend 35, 40 oder 45 Gew.-%. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung enthält der mindestens eine Seltenerdleuchstoff eine Mischung aus drei oder mehr Seltenerdleuchtstoffen, wobei diese Mischung mindestens einen Leuchtstoff, der im roten Wellenlängenbe¬ reich emittiert, mindestens einen Leuchtstoff, der im grü- nen Wellenlängenbereich emittiert und mindestens einen Leuchtstoff, der im blauen Wellenlängenbereich emittiert unfasst. Optional kann noch ein weiterer Leuchtstoff, der im blaugrünen Wellenlängenbereich emittiert, enthalten sein .
Der im roten Wellenlängenbereich emittierende Leuchtstoff kann beispielsweise Gd (Zn, Mg) B5Oio : Ce, Mn oder Y2Ü3:Eu sein.
Der im grünen Wellenlängenbereich emittierende Leuchtstoff kann beispielsweise LaP04iCe,Tb oder CeMgAlnOig : Tb sein. Der im blauen Wellenlängenbereich emittierende Leuchtstoff kann beispielsweise BaMgAlioOi7 : Eu, BaMg2Ali6027 : Eu, Mn oder Srio (P04) 6CI2 :Eu sein. Der im blaugrünen Wellenlängenbereich emittierende Leuchtstoff kann beispielsweise Sr4Ali4025 : Eu sein.
Alle für die Leuchtstoffmischung und die Leuchtstoff erbindungen angegebenen chemischen Formeln sind als Idealformen angegeben, es ist jedoch beabsichtigt, dass aber auch alle über diese Idealformeln hinausgehenden Verbindungen mit geringfügigen Abweichungen von der Stöchiometrie explizit von der Erfindung erfasst sind. Das gilt insbesondere für Ab¬ weichungen bei denen die Kristallstruktur unverändert bleibt und die Abweichungen in Emissions- und Absorptions¬ spektren sich in der Peaklage um weniger als 1%, und in der Peakbreite um GnϊcjΘi 5"o unterscheiden .
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Niederdruck- entladungslampe mit einem Entladungsgefäß und einer auf der Innenseite desselben aufgebrachten Leuchtstoffbeschichtung, bei der die Leuchtstoffbeschichtung eine erfindungsgemäße LeuchtstoffZusammensetzung umfasst. Insbesondere kann die Leuchtstoffbeschichtung nur aus der erfindungsgemäßen LeuchtstoffZusammensetzung bestehen. Die erfindungsgemäße LeuchtstoffZusammensetzung kann in Form einer einzigen Leuchtstoffmischung, insbesondere auch in Form einer einzigen Schicht, oder in Form mehrerer Schichten aufgebracht sein. Hierbei können einzelne Schichten verschiedene Be- standteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten. Besonders bevorzugt kann eine einem Entladungsraum der Nie¬ derdruckentladungslampe zugewandte Schicht alle Bestandtei- le der erfindungsgemäßen LeuchtstoffZusammensetzung enthalten .
Die LeuchtstoffZusammensetzung ist bevorzugt in Form einer einzigen Leuchtstoffmischung auf der Innenseite des Entladungsgefäßes aufgebracht und besteht dabei aus einer einzi¬ gen Schicht.
Es kann aber auch von Vorteil sein, die Leuchtstoffzusam- mensetzung in Form von zwei oder mehr Schichten aufzubringen. Hier kann beispielsweise die der Innenseite des Entla¬ dungsgefäßes zugewandte Unterschicht nur aus dem Halophos- phatleuchtstoff bestehen, während eine der Entladung zuge¬ wandte Deckschicht dann ebenfalls den Halophosphatleucht- Stoff und die anderen Leuchtstoffe der Leuchtstoffmischung enthält .
In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden die Leuchtstoffe als Leuchtstoffkörner eingesetzt. Diese Leuchtstoffkörner haben vorzugsweise einen mittleren Durchmesser < 10 ym. In verschiedenen Ausführungsformen ist die mittlere Korngröße des mindestens einen Halophosphatleucht- stoffes < 8 ym und/oder die mittlere Korngröße des mindes¬ tens einen Seltenerdleuchtstoffes < 5 ym.
Zusätzlich kann zwischen der Innenseite des Entladungsgefä¬ ßes und der LeuchtstoffSchicht eine Schutzschicht, d.h. ei¬ ne Hg-Diffusions-Schutzschicht , aus AI2O3 oder einem ande¬ ren Metalloxid aufgebracht sein. Hierdurch kann eine Diffu- sion des im Entladungsgefäß vorhandenen Quecksilbers in das Material des Entladungsgefäßes, üblicherweise Glas, und ei¬ ne damit einhergehende Schwärzung desselben effektiv verhindert werden. In der LeuchtstoffSchicht können die Leuchtstoff erbindungen von einer Schutzschicht umgeben sein. Die Materialkomponenten der Schutzschicht sind unterschiedlich zu denen der LeuchtstoffZusammensetzung . Diese Schutzschicht kann beispielsweise Metalloxide enthalten oder aus diesen beste¬ hen. Beispiele für geeignete Metalloxide sind AI2O3 und S1O2. Durch dieses Coating der Leuchtstof¬ fe/Leuchtstoffkörner der LeuchtstoffZusammensetzung kann die Verwendung in Leuchtstoff- und Kompaktleuchtstofflampen im Hinblick auf die Stabilität gegenüber anregender Strahlung, im Hinblick auf eine geringe Affinität gegenüber Hg und damit eine geringe Adsorption von Hg während des Lam¬ penbetriebes, und im Hinblick auf die Stabilität im Wasser, damit die heute üblichen, umweltfreundlichen Beschichtungs- verfahren, bei denen Wasser-basierte Suspensionen eingesetzt werden, verwendet werden können, einen positiven Beitrag leisten. Diese die Leuchtstoffkörner umgebende Schutzschicht ist als möglichst dünne und dichte Schicht ausge- bildet und unterscheidet sich in ihrer Zusammensetzung von der Zusammensetzung im Inneren des Leuchtstoffkorns .
Diese mit einer Schutzschicht überzogenen Leuchtstoffkörner können in der LeuchtstoffSchicht der Niederdruckentladungs- lampe eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße LeuchtstoffZusammensetzung kann insbesondere in einer Hg-Niederdruckentladungslampe eingesetzt werden. Die Hg-Niederdruckentladungslampe kann beispiels- weise eine Kompaktleuchtstofflampe (Energiesparlampe) sein. In verschiedenen Ausführungsformen kommt die erfindungsgemäße LeuchtstoffZusammensetzung in einer stabförmigen Nie- derdruckentladungslampe, beispielsweise der Bauform T8 L32W zum Einsatz .
Die Erfindung betrifft daher ebenfalls die oben genannten Leuchtstofflampen, die die erfindungsgemäße LeuchtstoffZu¬ sammensetzung enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung enthalten die Niederdruckentladungslampen der Erfindung ein Füllgas, bei dem es sich um ein Edelgas oder eine Mischung von Edelgasen handelt. Insbesondere kann die Füllgaszusammensetzung Xenon und Argon im Volumenverhältnis von ungefähr 50:50 bis ungefähr 70:30 umfassen. In einer Ausführungsform ist das Füllgas eine Füllgaszusammenset¬ zung, die aus Xenon und Argon besteht. Das Volumenverhält¬ nis kann dabei von ca. 7:3 (70 Vol.-% Xe und 30 Vol.-% Ar) bis ungefähr 1:1 (50 Vol.-% Xe und 50 Vol.-% Ar) betragen. In verschiedenen Ausführungsformen besteht die Füllgasmischung daher aus 50, 55, 60, 65 oder 70 Vol.-% Xenon und dem Rest Argon, d.h. 50, 45, 40, 35 oder 30 Vol.-% Argon. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen LeuchtstoffZusammensetzungen als Leuchtstoffbeschichtung in einer Niederdruckentladungslampe zur Verringerung der Leistungsaufnahme. Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungs¬ beispiels näher erläutert werden.
In der Figur 1 ist der Lichtstrom einer T8L32W Leuchtstofflampe, die die erfindungsgemäßen Leuchtstoffzusammensetzun- gen enthält, in Abhängigkeit der absoluten Menge an Selten¬ erdleuchtstoffen in der Beschichtung bei 25 °C gezeigt. Ebenfalls gezeigt sind Schätzwerte bei einer Temperatur von 35 °C. „Basic" bezeichnet in dieser Graphik den Lichtstrom einer üblichen T8 36W Leuchtstofflampe mit einer reinen Ha- lophosphatleuchtstoffbeschichtung . Figur 2 zeigt die Lichtausbeute einer T8L32W Leuchtstofflampe, die die erfindungs¬ gemäßen LeuchtstoffZusammensetzungen enthält, in Abhängig- keit der absoluten Menge an Seltenerdleuchtstoffen in der Beschichtung bei 25 °C. Figur 3 zeigt den Lichtstrom einer T8L36W Leuchtstofflampe, die die erfindungsgemäßen Leucht¬ stoffZusammensetzungen enthält, in Abhängigkeit der absolu¬ ten Menge an Seltenerdleuchtstoffen in der Beschichtung bei 25 °C. Figur 4 zeigt die Lichtausbeute einer T8L36W Leucht¬ stofflampe, die die erfindungsgemäßen LeuchtstoffZusammensetzungen enthält, in Abhängigkeit der absoluten Menge an Seltenerdleuchtstoffen in der Beschichtung bei 25 °C. Die Innenseite von Entladungsgefäßen von Quecksilber-T8- Niederdruckentladungslampen mit einer Xenon/Argon-Füllung und einer Nennleistung von 32 W bzw. 36 W wurde mit zwei bzw. drei verschiedenen erfindungsgemäßen LeuchtstoffZusammensetzungen beschichtet. Diese wurde in Form einer einzi- gen Schicht aufgebracht.
Die Leuchtstoffmischungen waren wie folgt zusammengesetzt:
Probe 1 :
HALO 4000K F20F (Osram, Schwabmünchen) 50 Gew.-%
LAP L145XS (Osram, Schwabmünchen) 18 Gew.-%
YOE L581XS6 (Osram Schwabmünchen) 26 Gew.-%
BAM (Osram, Schwabmünchen) 6 Gew.-%
Probe 2 :
HALO 4000K F20F (Osram, Schwabmünchen) 70 Gew.-%
LAP L145XS (Osram, Schwabmünchen) 11 Gew.-%
YOE L581XS6 (Osram Schwabmünchen) 16 Gew.-%
BAM (Osram, Schwabmünchen) 3 Gew.-% Probe 3 :
HALO 4000K F20F (Osram, Schwabmünchen) 30 Gew.-%
LAP L145XS (Osram, Schwabmünchen) 25 Gew.-%
YOE L581XS6 (Osram Schwabmünchen) 38 Gew.-%
BAM (Osram, Schwabmünchen) 7 Gew.-%
Mit solchermaßen beschichteten Niederdruckentladungslampen wurden der Lichtstrom bei 25 °C, die Lichtausbeute und der CRI (color rendering index) bestimmt. Als Kontrolle wurden eine T8 Basic, die nur einen Halophosphatleuchtstoff ent¬ hält, mit einer Nennleistung von 36 W sowie eine T8 36 W Lumilux und eine T8 32 W Lumilux Energiesparlampe, die bei¬ de ausschließlich Seltenerdleuchtstoffe enthalten, verwen- det. Ferner wurde eine T8 36 W Lampe mit einer erfindungs¬ gemäßen LeuchtstoffZusammensetzung aber mit einer nicht verringerten Leistungsaufnahme von 36 W als Kontrolle ver¬ wendet . Die mit den erfindungsgemäßen LeuchtstoffZusammensetzungen erzielten Messergebnisse stellt Tabelle 1 im Vergleich zu den mit den Kontroll-Niederdruckentladungslampen dar.
Tabelle 1
4000K T8 T8 T8 Halo-RE Probe Probe T8 T8 LLX
BaHalo Energiespar 1 2 LLX Energiespar sic RE
Füllgas Kr/Ar Kr/Ar Xe/Ar 70/30 Xe/Ar Xe/Ar Kr/Ar Xe/Ar 50/50
75/25 75/25 50/50 50/50 75/25
Seltenerdgehalt, ca. 0 50-70 50-70 50 30 100 100
(%)
Halophosphatgehalt, 100 50-30 50-30 50 70 0 0 ca. (%)
Nennleistung (W) 36 36 32 32 32 36 32 Nennlichtstrom (Im) 2850 3100 2500 2300 2400 3350 2500
Nennlichtausbeute 79 86 78 72 75 93 78
(Im W)
Nennlichtstrom (Op2850 3100 3000 2604 2717 3350 3000 timum) (Im)
(Schätzwert)
Nennlichtausbeute 79 86 94 81 85 93 94
(Optimum) (Im/W)
(Schätzwert)
CRI 60 70 70 70 70 80 80
Anhand dieser Messwerte ist ersichtlich, dass die erfin¬ dungsgemäßen LeuchtstoffZusammensetzungen vorteilhaft Niederdruckentladungslampen bereitstellen, die einen ver- gleichbaren Lichtstrom zu den nicht mehr zugelassenen Halo- phosphatleuchtstofflampen haben, sich aber gleichzeitig durch eine geringere Leistungsaufnahme und auszeichnen. Insbesondere sind mit solchen erfindungsgemäßen Niederdruckentladungslampen die Anforderungen der EU-Vorschriften erfüllbar.
Die Erfindung wird hierin durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, ist aber nicht auf diese beschränkt. Insbesondere ist für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich, dass verschiedene Änderungen an der beschrie¬ benen Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindung, wie er durch die angefügten Patentansprüche bestimmt wird, abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird somit durch die Patentansprüche bestimmt und es ist beabsichtigt, dass die Erfindung alle Modifikationen und Änderungen, die in den Deutungs- und Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, umfasst.

Claims

Ansprüche
1. LeuchtstoffZusammensetzung für Niederdruckentladungslampen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die LeuchtstoffZusammensetzung einen oder mehrere Halophos- phatleuchtstoffe und einen oder mehrere Seltenerdleucht¬ stoffe in einem Gewichtsverhältnis von ungefähr 4:1 bis un¬ gefähr 1:2 umfasst.
2. LeuchtstoffZusammensetzung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
LeuchtstoffZusammensetzung einen oder mehrere Halophosphat- leuchtstoffe und einen oder mehrere Seltenerdleuchtstoffe in einem Gewichtsverhältnis von ungefähr 3:1 bis ungefähr 1 : 1 umfasst .
3. LeuchtstoffZusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der eine oder die mehreren Halophosphatleuchtstoffe ausge¬ wählt werden aus der Gruppe bestehend aus: Ca10 (P04) 6 (F, Cl) 2 : Sb,Mn; Ca10 (P04) 6F2 : Sb, Mn; Sr5 (P04) 3F: Sb; Ca5 (P04) 3F: Sb; 3Ca3 (P04) 2 · Ca (F, Cl) 2 :Mn, Sb; und
3Sr3(P04)2-Sr (F,Cl)2:Mn,Sb.
4. LeuchtstoffZusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der eine oder die mehreren Seltenerdleuchtstoffe ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus: LaPÜ4 : Ce, Tb; (La,Ce,Tb) P04:Ce,Tb; Y203 :Eu; BaMgAl10Oi7 : Eu;
BaMg2Al16027 :Eu,Mn; Y202S:Eu; Y202S:Tb; Y205 :Tb; Y2Si05:Ce; Y2Si05:Tb; Y3Al50i2:Ce; Gd (Zn, Mg) B5O10 : Ce, Mn; Gd202S:Eu; Gd202S:Tb; Gd202S:Pr; CeMgAlndg : Tb; (Ce, Tb) MgAlnOig : Ce, Tb; Sr4Al14025 :Eu; Sr10 (P04) 6C12 :Eu; (Sr, Ca) 10 (P04) 6C12 :Eu;
(Sr,Ca,Ba) 10 (P04) 6Cl2:Eu Y3 (AI , Ca) 5012 : Ce ; Y3 (AI, Ca) 50i2 : Tb; YA103:Ce; und Y(P,V)04:Eu.
5. LeuchtstoffZusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die LeuchtstoffZusammensetzung mindestens 3 Seltenerd- leuchtstoffe enthält, wobei diese einen im roten Wellenlän¬ genbereich emittierenden Leuchtstoff, einen im grünen Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff und einen im blauen Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff umfassen .
6. LeuchtstoffZusammensetzung gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die LeuchtstoffZusammensetzung mindestens 4 Seltenerdleuchtstoffe enthält, wobei diese einen im roten Wellenlän- genbereich emittierenden Leuchtstoff, einen im grünen Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff, einen im blauen Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff und einen im blaugrünen Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff umfassen .
7. LeuchtstoffZusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ein oder mehreren Halophosphatleuchtstoffe mittlere Korngrößen von < 8 ym aufweisen.
8. LeuchtstoffZusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die ein oder mehreren Seltenerdleuchtstoffe mittlere Korn¬ größen von < 5 ym aufweisen.
9. Niederdruckentladungslampe mit einem mit einer Füllgas¬ zusammensetzung gefüllten Entladungsgefäss und einer auf der Innenseite desselben aufgebrachten Leuchtstoffbeschichtung,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leuchtstoffbeschichtung eine LeuchtstoffZusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1-8 umfasst.
10. Niederdruckentladungslampe gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Füllgaszusammensetzung Xenon und Argon im Volumenverhältnis von ungefähr 50:50 bis ungefähr 70:30 umfasst.
11. Niederdruckentladungslampe gemäß Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Füllgaszusammensetzung Xenon und Argon im Volumenverhältnis von ungefähr 50:50 umfasst.
12. Niederdruckentladungslampe gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Niederdruckentladungslampe eine Hg-
Niederdruckentladungslampe ist.
13. Niederdruckentladungslampe gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Niederdruckentladungslampe eine Kompaktleuchtstofflampe ist .
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