DE2726523C2 - Leuchtstoffüberzug für eine Leuchtstofflampe - Google Patents

Leuchtstoffüberzug für eine Leuchtstofflampe

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DE2726523C2 DE2726523A DE2726523A DE2726523C2 DE 2726523 C2 DE2726523 C2 DE 2726523C2 DE 2726523 A DE2726523 A DE 2726523A DE 2726523 A DE2726523 A DE 2726523A DE 2726523 C2 DE2726523 C2 DE 2726523C2
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Description

wobei :
w im Bereich von etwa 0—0,20, χ im^ereich von etwa 0,25—0,50 und y im Bereich von etwa 0,02—0,20
liegt und der im blauen Bereich des Spektrums emittierende Leuchtstoff ein enges Emissionsspektrum aufweist
Z Leuchtstoffüberzug n?eh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
w = 0,10 ±0,03, χ = 032 ±0,03 und y - 0,07 ±0,02
30
betragen.
3. Leuchtstoffüberzug- nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß uer zweite Leuchtstoff
ist, worin ζ im Bereich von 0,02—0,20 liegt und der zweite Leuchtstoff eine Spitzenemission bei etwa 450 nm hat
4. Leuchtstoffüberzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leuchtstoff
45
ist, wobei ζ im Bereich von etwa 0,1 —0,4 liegt und dieser zweite Leuchtstoff eine Spitzenemission bei etwa 450 nm hat.
5. Leuchtstoffüberzug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß z= 0,14 ± 0,05 beträgt so
6. Leuchtstoffüberzug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Leuchtstoff im Überzug in einer Menge im Bereich von 89 - 96 Gew.-% und der zweite Leuchtstoff im Überzug in einer Menge im Bereich von 4 — 11 Gew.-% vorhanden ist.
7. Leuchtstoffüberzug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Leuchtstoff im Überzug in einer Menge von etwa 94 Gew.-% und der zweite Leuchtstoff im Überzug in einer Menge von etwa 6 Gew.-% vorhanden ist.
65
Die Erfindung betrifft einen Leuchtstoffüberzug tür eine Leuchtstofflampe, der aus einer Mischung eines ersten, im gelben Bereich des Spektrums emittierenden Leuchtstoffs ini'Birm.eines mit Mangan und Antimon aktivierten KäLziumhaJophosphats, und eines zweiten, im blauen Bereich des Spektrums^ emittierenden Leuchtstoffes besteht :'ΐ;ί^·.
Es ist ^bekannt, Halogenphosphat-Leuchtstoffe m einer Leuchtstofflampe zu benutzen,-unfeine Standard- »weiße« ßpektralenergieverteilung zu erzeugen. Eine typische 36-Watt-LeucIitstofflampe mit einer besonderen Spektralenergieverteilung, z. B. der sog. »kalt-weißen« Farbe, benützt die Halogenphosphät-rLeuchtstoffe zur Erzeugung von etwa 2850 Lumen und gibt eine Lichtausbeute von etwa 79 Lumen/Watt (Im/W).
Lichtausbeuten von mehr als 80 Im/W sind mit in der Praxis üblichen Leuchtstoffen für Leuchtstofflampen nicht-erhältlich gewesen, obwohl eine erhöhte Lichtausbeute bei der derzeitigen Energieknappheit und den hohen Energiekosten in hohem Maße erwünscht ist
Es ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Colorimetric bekannt daß eine unendliche Zahl von Spektralenergieverteilungen (abgekürzt »SEV«) existiert, die identische Farbkoordinaien haben. Jede Strahlung des schwarzen Körpers bei einer spezifischen Temperatur hat eine bekannte SEV und daher einen bestimmten Satz von Farbkoordinaten. Der Ort solcher Sätze für alle Temperaturen ist als die Linie des schwarzen Körpers (auch Planckscher Kurvenzug) bekannt Eine Farbtemperatur kann für irgendeine andere SEV berechnet werden, die nahe der Linie des schwarzen Körpers liegt
Es ist auch bekannt daß eine theoretische Lichtausbeute (abgekürzt »TLA« genannt) für einen Leuchtstoff bekannter SEV, der UV-Energie einer spezifischen Wellenlänge absorbiert, unter Annahme einer Quantenausbeute (nachfolgend abgekürzt QA genannt) von 1 errechnet werden kann. Jeder wirkliche Leuchtstoff hat eine Quantenausbeute von weniger als 1 und eine experimentelle Lichtausbeute (abgekürzt »ELA«), die gleich dem Produkt von TLA und QA ist, von weniger als seiner TLA.
Eine andere Güteziffer ist der Farbwiedergabeindex (nachfolgend »FWI« genannt), der den Grad mißt zu dem die wahrgenommenen Farben von Standardfarbplatten, die mit einer gegebenen SEV beleuchtet werden, denen entsprechen, die beim Beleuchten der gleichen Platten mit einer Strahlung des schwarzen Körpers der gleichen Farbtemperatur erhalten werden. Licht von heißen Strahlern, wie einer Wolframlampe oder Sonnenlicht sind durch einen FWI nahe 100 charakterisiert. Deluxe-Leuchtstoffiampen haben einen FWI in der Größenordnung von 80-90. Standard-Leuchtstofflampen, wie sie für die meisten kommerziellen und industriellen Beleuchtungszwecke eingesetzt werden, haben üblicherweise einen FWI in der Größenordnung von 50-70.
Die Herstellung verschiedener mit Mn2+ bzw. Sb3+ aktivierter Halogenphosphatleuchtstoffe ist im »Journal of the Electrochemical Society«, Band 113, Nr. 2 (Febr. 1966), auf den Seiten 128 -134 beschrieben.
Es ist auch bekannt, mit 2wertigem und 3wertigem Antimon aktivierte Halogenphosphatleuchtstoffe in einer Leuchtstofflampe zu benutzen, um »weißes« Licht mit Farbkoordinaten auf oder benachbart der Linie des schwarzen Körpers zu erzeugen. Um die Farbkoordinaten der Standardfarben, wie »Kaltweiß« und »Warmweiß« zu erhalten, kann die Konzentration der Mangan-Aktivatorionen ebenso wie der Anteil von Chlor und Fluor in dem Leuchtstoff eingestellt werden.
Es ist bekannt, daß der Antimonaktivator zwei Funktionen dient: der Emission eines- relativ breiten bläuen-Spektralbändes der halben Energieweite in der Größenordnung von etwa 14Ö nni und der wirksamen Energieübertragung zu den im Leuchtstoffgrtter vorhandenen Mänganionen. Das gelbe Emissionsband der Manganionen hat bei der halben Maxinialenergie eine Weite in der Größenordnung-von 80 nni und ist daher enger als das blaue Emissionsspektrum des Antimons.
In dem »Journal of the Optical Society" of Amsrica«, to Volume 62, Number 6 (Juni 1972), ist in dem*Artikel von H: F. Ivey (Seiten 814-822) das Ergebnis von Berechnungen- für den Bereich zu erwartender Farbwiedergabe und Lichtausbeute von üblichen Leuchtstoffen bei deren Anwendung in entweder Niederdruck- is oder Höchdruck-Quecksilberdampf-Entladüngen angegeben/ Im Falle binärer Leuchtstoffmischungen, die Farben entsprechen, die auf dem Planckscheh Kurvenzüg liegen; soll nach diesen Berechnungen immer eine maximale Lichtausbeute erhalten werden, wenn die Wellenlängen der Spitzenemission für die beiden Leuchtstoffe nahe 445 und 580—590 mn liegen (S. 814 oben). In der zu dem Abschnitt »Berechnungen Tür F-(= Niederdruck-Quecksilberdampf- Entladungslampen« (Seiten 817-821) gehörenden Tabelle I auf Seite 819, rechte Spalte, sind Ergebnisse dieser Berechnungen für die genannte Lampenart zusammengefaßt Dem-vorgenannten Artikel liegt offensichtlich keine einzige konkret gebaute Lampe zugrunde, wie sich auch aus dem »Schlußfolgerung« betitelten Abschnitt auf Seite 821 ergibt.
Zusammenfassend läßt sich der Artikel von Ivey dahingehend würdigen, daß er eine theoretische Studie der Variation der theoretischen Lichtausbeute mit der Spektralenergieverteilung theoretischer Leuchtstoffmischungen wiedergibt, wobei zwei Hauptleuchtstoffemissionsbanden berücksichtigt sind:
Ergebnisse solcher theoretischer Studien sind auch in dem Artikel »Maximum Attainable Luminous Efficiency of Various Chromaticies« von D. L. MacAdam im »Journal of the Optical Society of America«, Volume 40, Number 2 (Februar 1950), Seite 120, und in dem Artikel »Optimum Phosphor Blends for Fluorescent Lamps« von W. Walter in »Applied Optics«, Volume 10, Number 5 (Mai 1971), Seiten 1108—1113, enthalten. So ist in den genannten Artikeln von MacAdam und Walter ebenso wie in dem oben abgehandelten Artikel von Ivey die Variation des TLA mit theoretischen Leuchtstoff SEVs, die aus zwei Hauptleuchtstoffemissionsbanden zusammengesetzt sind, untersucht worden.
MacAdam fand dabei, daß die TLA für eine spezifische Farbe, wie »Kaltweiß«, einen Maximalwert hat, wenn eine Lampe hergestellt werden könnte, die nur eine einzige Blau- und eine einzige Gelb-Wellenlänge aussendet. Walter, der sich hauptsächlich mit der Optimalisierung eines »Qualitätsindex«, bezogen auf eine Kombination einer TLA und eines FWI eines theoretischen Leuchtstoffes befaßt, beschreibt verschiedene theoretische 2-Komponenten-Leuchtstoffmischungen mit verschiedenen Bandweiten und definiert auch einen Helligkeitsindex, der in direkter Beziehung zur TLA steht Walter zog die Schlußfolgerung, daß bei Berücksichtigung beider Indizes eine Optimalmischung ein breites Blaugrün-Band und ein enges Orange-rot-Band aufweist. b5
Demgegenüber lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen konkreten Leuchtstoffüberzug der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Einstellung des Emissionsfarbpunktes bei vergrößerter Heiligkeit erleichtert und insbesondere innerhalb des kaltweißen Ovals im Färbdreieck'mit vergrößerter Helligkeit emittiert
Diese Aufgabe wird erfindüngsgemäß dadurch gelöst, daß der im gelben Bereich emittierende Leuchtstoff ein breites Emissionsspektrum aufweist und der Formel entspricht:
wobei
w im Bereich von etwa 0—0,20,
χ im Bereich von etwa 0,25—0,50 und
y im Bereich von etwa 0,02—0,20
liegt und der im blauen Bereich des Spektrums emittierende Leuchtstoff ein enges Emissionsspektrum aufweist ·..-■;
Der erfindungsgemäße Leuchtstoffüberzug hat eine brauchbare Spektralenergieverteilung und eine ELA größer als der des entsprechenden irttiogenphosphat-Leuchtstoffes in einer »Kaltweiß« emittierenden Leuchtstofflampe. Der erfindungsgemäße Leuchtstoffüberzug hat eine Quantenausbeute von nicht weniger als 10% unterhalb der des Halogenphosphät-Leuchtstoffes, tier derzeit für eine spezifische kaltweiße Leuchtstofflampe hergestellt wird und vorzugsweise differiert die Quantenausbeute weniger als 5%. Obwohl der FWI nicht von primärer Bedeutung für den erfindungsgemäßen Leuchtstoffüberzug ist, hat er doch einen vernünftigen FWI, z. B. hat das MacAdam-Spektrum zweier monochromatischer Linien einen FWI von bis zu \S und wäre daher nicht von praktischem Interesse, während der erfindungsgemäße Leuchtstoffüberzug einen FWI in der Größenordnung von 40—60 hat.
Besondere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Im einzelnen zeigt
F \*. 1 eine Seitenansicht im Schnitt einer Leuchtstofflampe und eine schematische Darstellung eines möglichen. Stromkreises für die Lampe,
F i g. 2 ein CIE-(X-, y^JFarbtondiagramm mit der zum Verstehen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung brauchbaren Information,
F i g. 3 einen vergrößerten Teil des Farbtondiagrammes der F i g. 2 und
F i g. 4 eine Spektralenergieverteilung (SEV) für die bevorzugte Mischung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf einen üblichen kaltweißen Halogenphosphat-Leuchtstoff.
Die in F i g. 1 dargestellte Leuchtstofflampe 10 umfaßt einen zylindrischen Kolben 11 aus lichtdurchlässigem Material, wie Glas, der einen Überzug 12 aus einem Leuchtstoff auf seiner inneren Oberfläche trägt. Je eine Endkappe 14 bildet an jedem der gegenüberliegenden Enden des Kolbens 11 eine gasdichte Abdichtung 15. Eine wendelförmige Elektrode 16 ist benachbart jeder Endkappe innerhalb der öffnung des rohrförmigen Kolbens 11 angeordnet und sehließt ein Paar von Zuleitungen 17a und 170 ein, die durch die damit verbundenen Endkappen 14 verlaufen und durch diese abgestützt sind. Eine gewisse Menge von Quecksilberdampf 18 wird während der Herstellung innerhalb des zylindrischen Volumens angeordnet, das durch die Leuchtstoffschicht 12 und die Endkappen 14
begrenzt ist.
Eine Quelle 22 für Wechselstromenergie, ein Schalter 23 und ein Vorschaltgerät 24 befinden sich elektrisch in Reihe geschaltet zwischen den ersten Zuleitungen 17a jeder der gegenüberliegenden Elektroden 16. Die Zündeinrichtung 25 ist mit den Zuleitungen 176 jeder der Elektroden 16 verbunden. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen von Leuchtstofflampen gleichermaßen brauchbar, wobei gewisse Komponenten der abgebildeten Lampen, wie die Zündeinrichtung 25, in wegfallen können.
Im Betrieb verursacht die Zündeinrichtung 25 nach dem Schließen des Schalters 23 einen Stromschluß durch jede der Elektroden 16.
Die Zündeinrichtung 25 verursacht danach ein plötzliches Aufhören des Stromschlusses, was das Vorschaltgerät 24 zum Erzeugen einer relativ hohen Spannung zwischen den Elektroden 16 veranlaßt, woraufhin ein Stromfluß induziert wird, der eine übliche Quecksiiberbugeneiitiauuiig auslöst. Der Lcuciiisicm K/ wird dazu veranlaßt zu fluoreszieren und einen merklichen Teil der auftreffenden Energie als Quanten 28 sichtbaren Lichtes zu reemittieren, die Spektraleigenschaften haben, die durch die Zusammensetzung der verwendeten spezifischen Mischung von Leuchtstoffmaterialien für den Leuchtstoffüberzug in der Lampe bestimmt werden.
Den Farbtondiagrammen der Fig.2 und 3 ist zu entnehmen, daß jede Farbe des sichtbaren Spektrums innerhalb des Bereiches lokalisierbar ist, der durch eine Spektrallinie 30 begrenzt und durch die entsprechenden Werte der Trichromatizitäts-Koordinaten χ und y identifiziert ist. Eine reine Spektralfarbe, d. h. eine sichtbare Farbe, die nur eine einzige Wellenlänge umfaßt, ist auf der Spektrallinie 30 lokalisiert, auf der die entsprechende Wellenlänge der spektralmäßig reinen Farbe in nm gegeben ist. Farben einschließlich weißen Lichtes, die eine Mischung von 2 oder mehr spektralmäßig reinen Farben umfassen, haben X- und y-Werte innerhalb des durch die Spektrallinie 30 begrenzten Bereiches 31. Wirkliche Leuchtstoffe emittieren Quanten einer unbegrenzten Zahl von Wellenlängen. Die Spektralenergieverteilung (SEV) eines wirklichen Leuchtstoffes ist daher eine kontinuierliche Kurve von der in bekannter Weise ein Satz von Farbkoordinaten errechnet wird.
Die Kurve 32 ist die Linie von Farbkoordinaten des schwarzen Körpers, die bei einer bestimmten Temperatur von einer entsprechenden Lichtquelle ausgesandt werden. Die »kaltweiße« Farbe ist als ein Bereich von Werten standardisiert worden, der sich in einem Oval 3 befindet, das sie!; im allgemeinen um einen Punkt 35 bei den Koordinaten X= 0372 und y=0375 erstreckt und einer Temperatur des schwarzen Körpers von etwa 4200 K entspricht Eine typische kaltweiße Lampe bekannter Ausführung hat einen Farbpunkt 36 mit den Koordinaten X= 0377 und Y= 0382 innerhalb des Ovals 33.
In einer 36-Watt-Leuchtstofflampe wird etwa 1 Watt der Strahlungsenergie umgewandelt und erzeugt 175 M) Lumen sichtbaren Quecksilberlichtes 27. Die relativen Anteile der blauen monochromatischen Quecksilberemission 37, der grünen monochromatischen Quecksilberemission 38 und der gelben monochromatischen Quecksilberemission 39 (Fig.2) können kombiniert t>5 werden und ergeben einen einzelnen Quecksilberfarbpunkt 40, der typischerweise Farbtonkoordinaten bei X= 0,22 und y=0,21 hat
Im wesentlichen die gesamte verbleibende Energie (18 Watt), die von einem Quecksilberdampf 18 ausgesandt wird, befindet sich bei den Quecksilberresonanzwellenlängen von etwa 185 und 254 nm, obwohl auch eine geringe Menge (etwa 1/2 Watt) bei den Wellenlängen von 295—400 nm emittiert wird, die nahe dem Ultravioletten liegen. Die Resonanzenergie regt die Reemission sichtbaren Lichtes von einer weiten Vielzahl von Leuchtstoffen an.
In dem Leuchtstoffüberzug wird eine zusätzliche Lichtabgabe durch die richtige Auswahl des zweiten Leuchtstoffes der aus zwei Leuchtstoffen bestehenden Mischung erhalten, die zum Teil auch die Quecksilberemissionen nahe dem Ultravioletten absorbiert und daraus zusätzlich sichtbares Licht erzeugt. Der mit zweiwertigem Europium aktivierte zweite Leuchtstoff, d. h. ein Leuchtstoff mit Europium als Aktivatorion im Wirtsgitter, absorbiert teilweise die nahe dem Ultravioletten liegenden Quecksilberemissionen, die sich im wescnuiCiicii über ucii gänZcfi WcliciiiängciibcFciCh von 297-400 nm erstrecken.
Mittels des Leuchtstoffüberzuges wird eine zusätzliche Lichtabgabe durch Modifikation des von der Lampe abgegebenen Lichtspektrums erzielt, das ein relativ enges Blauemissionsband in Verbindung mit einem relativ breiteren Gelbemissionsband ist. Vorzugsweise ist das das relativ enge blaue Spektralband emittierende Aktivatorion zweiwertiges Europium des zweiten Leucfc, stoffes, was im Gegensatz steht zu einer Standardleuchtstofflampe, die keine mit Seltenen Erden dotierten Halogenphosphate einsetzt Der brauchbare mit zweiwertigem Europium aktivierte zweite Leuchtstoff weist im allgemeinen ein enges Emissionsband mit einer Spitze bei einer Wellenlänge von etwa 450 nm auf (der also ein Blauemitter ist) und hat eine Quantenausbeute von mindestens 80% und vorzugsweise etwa 90%, wobei die Quantenausbeute abhängig ist von der Verarbeitung bei der Herstellung. Das das breitere gelbe Band emittierende Aktivatorion des ersten Leuchtstoffes ist zweiwertiges Mangan. Der durch das Mangan2+ in einem Halogenphosphatgitter bestimmte erste Leuchtstoff hat im allgemeinen den Farbpunkt seiner Emission bei Koordinaten oberhalb der Linie des schwarzen Körpers. Eine wesentliche Funktion des zweiten Leuchtstoffes ist es daher, die Farbkoordinaten der Mischung auf die Linie des schwarzen Körpers zu ziehen. Ein enges Band nahe der Spitze des Z-Wertes erfüllt diese Funktion wirksam, während er die Nutzung eines größeren Anteils der einfallenden Strahlung in der stärker leuchtenden Manganemission erleichtert
Im einzelnen wird ein Leuchtstoffüberzug für eine Leuchtstofflampe geschaffen, deren Farbpunki innerhalb des kaltweißen Ovals 33 liegt und in der der durch zweiwertiges Europium aktivierte zweite Leuchtstoff benutzt wird, der als weiteren Leuchtstoff den ersten Leuchtstoff erfordert, wobei die Spitzenwellenlänge der Mischung im Bereich von 570—600 nm liegt Die Verarbeitungskosten sind minimal. Außerdem gestattet die Verwendung einer Mischung aus den zwei Leuchtstoffen eine einfachere Anordnung des Farbpunktes innerhalb des Ovals 33. Durch Beschränken des Lichtes unterhalb einer Wellenlänge von 520 nm, im wesentlichen auf das engere blaue Band, das eine Spitze im wesentlichen bei 450 nm hat, kann ein annehmbarer Farbwiedergabeindex bei hoher Lichtausbeute erzielt werden, da der erste Leuchtstoff über ein breites Band emittiert, dessen Zentrum im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums liegt Ein geeignet breites gelbes
Emissionsspektrum wird von dem ersten Leuchtstoff erhalten, der ein zweiwertiges Mangan-Aktivatorion in seinem Wirtsgitter aufweist.
Der stöchiometrische Europium-aktivierte Strontium-Chlorapatit-Leuchtstoff mit der chemischen Formel
worin 0,02 <z< 0,20 ist, wird gemäß einer vorteilhaften AuSiunrungsform für den Blauemitter benutzt. Zur Erzielung des kaltweißen Ovals 33 ist der Bereich z=0,14 ±0,05 bevorzugt. Der blau emittierende Leuchtstoff der vorgenannten Zusammensetzung hat einen Farbpunkt 41 mit den trichromatischen Koordinaten X=0,152 und K=0,027. Es kann als zweiter Leuchtstoff aber auch ein stöchiometrischcs Europium-aktiviertes Barium-Magnesiurn-Aluminat der folgenden Formel benutzt werden:
worin ü,i<z<ö,4 das im wesentlichen die gleichen trichromatischen Koordinaten wie der vorgenannte Chlorapatit-Leuchtstoff hat.
Der größte Teil der Anregungsenergie wird benutzt, das relativ breite Gelbemissionsband des zweiwertigen Mangans des ersten Leuchtstoffes hervorzubringen, das einen beträchtlicheren Gesamtlichtstrom verglichen zum Gesamtlichtstrom in dem Blauemissionsband kürzerer Wellenlänge aufweist. Die höhere Lichtstromabgabe des gelb emittierenden Leuchtstoffes ergibt die Verbesserung bei dem Gesamtlichtstrom, während der relativ geringe Lichtstrom des blau emittierenden LeuLntstoffes zwar zum Gesamt-Lichtstrom beiträgt, doch die wichtigere Aufgabe erfüllt, das gelbe Spektrum zu den für die Lampe erwünschten Emissionskoordinaten zu ziehen.
Der geeignet breit gelb emittierende Leuchtstoff ist eine stöchiometrische, durch zweiwertiges Mangan aktivierte Verbindung der folgenden Formel:
worin
0,0 <w< 0,20, 0,25 <x< 0,50 und
Um das kaltweiße Oval 33 zu erreichen, sind die bevorzugten Bereiche für w,xwidy.
w = 0,10±0,03, χ = 032 ±0,03 und y = 0,07 ±0,02.
Der genannte Mangan-aktivierte Kalziumfluorapatit-Leuchtstoff ist vorteilhaft, da die Wellenlänge seiner Spitzenemission im Bereich von 570—600 ran liegt Der Einsatz eines beträchtlichen Molanteils vom Mangan in dem Leuchtstoff dient nicht nur zum Löschen der Antimonemission, sondern auch der Lichtabgabe, die nach dem Mischer mit dem zweiten, dem Chlorapatitleuchtstoff etwa 90% der Gesamtlichtabgabe ausmacht, wobei die relativ geringe Leuchtdichte des engen Blauemissionsspektrums nicht nur die verfügbare Helligkeit vergrößert, sondern auch zusammen mit dem gelb emittierenden Leuchtstoff einen bemerkenswert guten Fleischton bei der Farbwiedergabe ergibt, obwohl der Farbwiedergabeindex der Zusammensetzung etwa 50 beträgt und damit etwa 15 Punkte unterhalb der Standard-kaltweißen Halogenphosphatleuchtstoffmischung liegt.
Der Einsatz dieser beiden Leuchtstoffe, von denen
jeder ein anderes Aktivatorion in seinem Gitter enthält, ist vom Standpunkt der Verarbeitung geeignet, wobei der Molanteil jedes Aktivatoratoms (vorzugsweise 2wertiges Europium für den Blauemitter und 2wertiges
Mangan für den Gelbemitter) eingestellt werden kann. Es wurde festgestellt, daß der Molanteil des Mangans
ίο in Richtung auf das Emissionsniveau reinen Mangans eingestellt werden muß, um den erwünschten Farbpunkt im kaltweißen Oval 33 zu erhalten und die Betriebsneigung der Linie der blaugelben Mischung des Leuchtstoffüberzuges zu verschieben. Bei der Erhöhung des
ii Anteils der Molfraktion des Mangans zur Erreichung des kaltweißen Ovals 33 liegen die trichromatischen Koeffizienten (für das gelbe Mangan-aktivierte Kalzium-Fluorapatit) entlang der Linie 44 (vergleiche F i g. 3) und vergrößern sich in Richtung des Pfeils Xgegen den
* Farbpunkt 45 des reinen Mangans. Die trichromatischen Koeffizienten entlang der Linie 44 schließen die Wirkung der sichtbaren Emissionslinien des Quecksilbers ein. Die Mischungslinie 46 ist daher begründet für die sichtbare Abgabe des Zweileuchtstoffsystems unter Verwendung des blau emittierenden zweiten, des Chlorapatitleuchlstoffes mit dem Farbpunkt 41 zur Bereitstellung des zweiten Aktivatorions und des ersten, des gelben Kalziumleuchtstoffes zur Bereitstellung des ersten Aktivatorions. Ein Gelbleuchtstoff mit einem Mangangehalt von 3% und trichromatischen Koordinaten von X= 0,409 und Y= 0,432 der ohne den obengenannten Chlorapatit-Blauleuchtstoff vorhanden ist, aber die sichtbaren Quecksilberemissionen einschließt, begründet die Mischungslinie 46, während die
3ί Mischungslinie 47 für die gleichen Verbindungen begründet wird, wobei aber Mangan in dem gelben Kalziumleuchtstoff in der Menge von 3,25% vorhanden ist und der gelbe Leuchtstoff dann die trichromatischen Koordinaten 49 von X= 0,443 und Y= 0,466 hat, wenn der gelbe Kalziumleuchtstoff allein betrachtet ist (ohne den obengenannten Blauleuchtstoff) aber kombiniert mit der sichtbaren Quecksilberstrahlung.
Wie sich aus der F i g. 3 ergibt, kann ein Bereich von Mischungswerten entlang jeder Mischungslinie 46 oder
■»> 47 gefunden werden, wobei die Farbpunkte einer Mischung in das erwünschte kaltweiße Oval 33 fallen. Die richtige Mischung erfordert eine Menge des blau emittierenden Chlorapatitleuchtstoffes von etwa 6 Gew.-% von dem Gesamtgewicht des Leuchtstoffüber-
>° zuges, wobei dieser Oberzug dann etwa 94 Gew.-% der gelben Kalziumfluorapatitverbindung enthält Der Blau-Iei'chtstoff kann 4—11 Gew.-% des Gesamtgewichts des Leuchtstoffüberzuges ausmachen, um einen ausgewählten Farbpunkt aus einer Vielzahl verschiedener Farbpunkte zu erzielen. Das dargestellte kaltweiße Oval kann erreicht werden durch Einstellen der Mischanteile entlang einer der Mischungslinien, um ein Verhältnis der blau zu gelb Lichtabgaben zu erzielen, die den Unterschied der relativen Quantenausbeuten zwischen den beiden Leuchtstoffen und ihre verschiedenen Spektralemissionscharakteristiken kompensieren. Die erwünschte Lichtabgabe bei verbesserter Lichtausbeute und angemessener Farbwiedergabe kann im allgemeinen für ein Paar blauer und gelber Leuchtstoffe und für den kaltweißen Punkt erhalten werden, wenn der gelbe Leuchtstoff etwa 91% der vom Quecksilberdampf 18 ausgesandten monochromatischen Strahlung der Wellenlänge 254 nm einfängt Der Molanteil des zweiwerti-
gen Mangans in dem gelben Leuchtstoff muß innerhalb der bevorzugten Grenzen von 2,9 — 3,5% eingestellt werden, um die Farbkompensation der breiten Gelbemission des Leuchtstoffüberzuges für unterschiedliche Mengen durch den Leuchtstoffüberzug 12 und das lichtdurchlässige Material des Kolbens 11 entweichenden sichtbaren Quecksilberstrahlung zu bewirken. Eine größere Menge entweichender sichtbarer Quecksilberstrahlung erfordert einen größeren Molanteil an Mangan entlang der Leuchtstofflinie 44 in Richtung des Pfeiles X und zu dem Emissionspunkt 45 für reines Mangan hin, während eine Verringerung der durch die Wandung des Kolbens 11 entweichenden sichtbaren Quecksilberstrahlung eine Aktivierung des Leuchtstoffgitters durch einen geringeren Molanteil von zweiwertigem Mangan erfordert.
Ein weiteres Verstehen der erhöhten Lichtausbeute, die durch den Leuchtstoffüberzug der vorliegenden Erfindung, verglichen mit der konventionellen kaltwei-Ben Leuchtstoffemission, gewonnen wird, ergibt sich aus F i g. 4. Die relativen Emissionskurven für beide Leuchtstoffmaterialien sind gezeigt, wobei der erfindungsgemäße Leuchtstoffüberzug (Kurve A) aus einer Mischung von 6 Gew.-% des oben beschriebenen bevorzugten Europium-aktiviertenStrontium-Chlorapatit-Leuchtstoffes und 94 Gew.-% des oben beschriebenen bevorzugten Kalziumfluorapatit-Leuchtstoffes aktiviert mit Mangan und Antimon besteht. Wie die Emissionskurven zeigen, liegen die spektralen Unterschiede für den erfindungsgemäßen Überzug in einer verstärkten Emission im Wellenlängenbereich von 530-610 nm, begleitet von einer verminderten Emission im Bereich von 470-530 nm sowie im Bereich von 350-430 nm, verglichen mit dem konventionellen Leuchtstoff (Kurve B) Eine solche Emissionsübertragung zur stärker leuchtenden Wellenlängenregion von 530—610 nm erzeugt die erwünschte Zunahme in der Lichtausbeute, verglichen mit der ksitweißen Emission, die mit konventionellem Kalziumhalogenphosphat-Leuchtstoff erhalten wird. Aus den vorhergehenden Betrachtungen ergibt sich auch, daß die blaue Emissionsspitze bei etwa 450 nm der blauen Leuchtstoffkomponente in dem erfindungsgemäßen Überzug zusätzliche Energie nahe der Spitze der Z-Koordinate konzentriert Der erforderliche Wert von Z wird daher unter Verwendung eines engen Blaubandes mit weniger Blauenergie im Spektrum erreicht. Diese zusätzliche Energie kann im gelben Band benutzt werden, um die Gesamtlichtabgabe dieser Spektralenergieverteilung zu fördern. Die erwünschte Lumenzunahme wird auf diese Weise erzielt, wenn der Leuchtstoffüberzug 4 — 11 Gew.-% der blauem Leuchtstoffkomponente enthält und der erwünschte Farbpunkt der Gesamtemission im kaltweißen Oval gehalten wird.
Es wurden mehrere Leuchtstofflampen 10, die hinsichtlich ihrer Konstruktion mit einer bekannten 36-Watt-Leuchtstofflampe identisch waren, unter Einsatz bekannter Halogenphosphat-Leuchtstoffe, die bei einer Lichtausbeute von 79 lm/W eine Lichtabgabe von
ίο 2850 Lumen hatten, hergestellt und mit der oben beschriebenen Mischung aus dem Europium-aktivierten Strontiumchlorapatit und dem Mangan-aktivierten Kalziumfluorapatit überzogen. Eine erste Lampe wies den gelb emittierenden Kalzium-Leuchtstoff mit 3% Mangangehalt auf, während eine zweite und eine dritte Lampe den gelb emittierenden Kalzium-Leuchtstoff mit 3,25% Mangangehalt benutzten. Alle drei Überzüge wiesen 6 oder 7 Gew.-% von der blau emittierenden Europium-aktivierten Strontiumchlorapatit-Verbin dung in der Leuchtstcffrnischurig auf. Die Ergebnisse des lOOstündigen Brenntests unter Verwendung des erfindungsgemäßen Überzuges, der so zusammengesetzt war, daß er innerhalb des Standard-kaltweißen Ovals emittierte, sind in der folgenden Tabelle
,.; zusammengefaßt und veranschaulichen die erhöhte Lichtabgabe bei einem erhöhten Wert der Lichtausbeute (in Lumen/Watt), wobei der prozentuale Gewinn an Lichtausbeute mit dem erfindungsgemäßen Leuchtstoffüberzug gegenüber einer kaltweißen Standard-Halo-
J0 phosphatmischung besonders angegeben ist.
Lampe
1 2 3
%Mn2+ 3,00%
Im 3055
lm/W 84,9
Zunahme 7,4% (% über 79 lm/W)
Trichromatische 0,372 Koordinaten,
(X,Y) 0,381 % Chlorapatit-Leuchtstoff 6%
3,25% 3,25%
3005 3069
83,5 85,3
5,4% 7,9%
0,375 0,379
0,381 0,383
7% 6%
Der erfindungsgemäße Leuchtstoffüberzug gestattet eine 5- 10%ige Zunahme der Lichtausbeute, verglichen mit den derzeit üblichen Lampen-Leuchtstoffen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

' - ;' ίΛ Patentansprüche: "^ 'λ ^V"-?
1. Leuchtstoffüberzug für eine Leuchtstofflampe, der aus einer Mischung eines ersten, im gelben Bereich des ν Spektrums emittierenden Leuchtstoffes in Form eines mit Mangan und Antimon aktivierten KaMumhalophosphats, und
eines zweiten, im blauen Bereich des Spektrums emittierenden Leuchtstoffes besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der im gelben Bereich emittierende Leuchtstoff ein breites Emissionsspektrum aufweist und der Formel entspricht:
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