DE1905181B2

DE1905181B2 - Leuchtstofflampe mit verbesserter farbwiedergabe

Info

Publication number: DE1905181B2
Application number: DE19691905181
Authority: DE
Inventors: Teizo Saitama; Kobuya Tomohiko Yokohama; Hanada (Japan)
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1968-02-03
Filing date: 1969-02-03
Publication date: 1972-07-20
Also published as: FR2001295A1; US3569764A; DE1905181A1; GB1205375A

Description

2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch Bei einer Leuchtstofflampe der eingangs genannten gekennzeichnet, daß die Mischung der zweiten Art besteht die Erfindung darin, daß die erste Leucht-Leuchtstoffschicht bezüglich der Komponenten »5 Stoffschicht aus mit Mangan aktiviertem Magnesium-Magnesiumwolframat oder Calciumwolframat, mit fluorgermanat besteht und eine Dicke von 21 ± 5 Mi-Antimon aktiviertem Calciumhalogenphosphat als krön aufweist und daß die zweite Leuchtstoffschicht einem Anteil und dem mit Zinn aktiviertem Stron- aus einer Mischung von Magnesiumwolframat oder tium-Magnesium-Barium-Orthophosphat als ande- Calciumwolframat, mit Antimon aktiviertem Calciumrem Anteil die folgende Gleichung erfüllt: 3° halogenphosphat und mit Zinn aktiviertem Strontium-

Barium-Orthophosphat besteht und eine Dicke von 3Γ¹ 9 ± 5 Mikron aufweist.

^{λ =} 200 ~~ x + y = 100, _Es j_st bereits bekannt, eine Leuchtstofflampe mit

zwei übereinanderliegenden Leuchtstoffschichten her-

wobei χ ± 10 der Gewichtsprozentsatz des einen 35 zustellen, die zur Aktivierung verschiedener Spektral-Anteils und y ± 10 der Gewichtsprozentsatz des bereiche des sichtbaren Lichts dienen sollen (deutsche anderen Anteils ist, jeweils bezogen auf die ge- Patentschrift 955 622). Es ist auch bekannt, einen samte zweite Leuchtstoffschicht (3), und T die Leuchtstoff aus einer Mischung von Magnesiumfluor-Farbtemperatur in ^CK dieser Leuchtstofflampe germanat, Magnesiumwolframat und einem Halogenangibt und im Bereich zwischen 3000 und 7000 4° phosphat zu verwenden, der in einer einzigen Schicht liegt. aufgebracht wird (britische Patentschrift 712 301).

3. Leuchtstofflampe nach Anspruch 2, dadurch Diese bekannten Zweischicht-Leuchtstofflampen als gekennzeichnet, daß die zweite Leuchtstoffschicht auch die Verwendung der genannten bekannten (3) 44 Gewichtsprozent Magnesiumwolframat und Leuchtstoffmischung führen jedoch nicht zu einer 56 Gewichtsprozent an mit Zinn aktiviertem Stron- 45 Farbwiedergabe, deren CIE-Farbwiedergabeindex über tium-Magnesium-Barium-Orthophospaht enthält. dem oben für beste bekannte Leuchtstofflampen angegebenen Wert liegt.

Gemäß der Erfindung wird durch Aufbringen auf

der Innenwandfläche eines lichtdurchlässigen Glas-

50 kolbens eine erste Leuchtstoffschicht ausgebildet, die eine Dicke von 21 ± 5 Mikron hat und einen Leucht-

Die Erfindung betrifft eine Leuchtstofflampe mit stoff enthält, der aus von mit Mangan aktiviertem einem lichtdurchlässigen, abgedichteten Kolben mit Magnesiumfluorgermanat besteht. Auf diese erste an beiden Enden des Kolbens eingeschmolzenen Schicht wird eine zweite Leuchtstoffschicht aufge-Wendelelektroden, mit in diesem Kolben einge- 55 bracht, die eine Dicke von 9 ± 5 Mikron hat und aus schlossenem Quecksilber und mit ionisierbarem Edel- einer Mischung besteht, die wenigstens einen Leuchtgas sowie mit einem Leuchtstoffbelag, der aus einer stoff, der den Blau-Bereich der sichtbaren Strahlung auf die Innenfläche des Kolbens aufgebrachten ersten abstrahlt und aus einer Mischung aus Calcium-Leuchtstoffschicht und aus einer über dieser ersten wolframat, mit Antimon aktiviertem Calciumhalogen-Schicht aufgebrachten zweiten Leuchtstoffschicht be- 60 phosphat oder Magnesiumwolframat besteht, sowie steht. einen Leuchtstoff enthält, der den Orange-Bereich der

Bei bekannten Leuchtstofflampen mit guter Färb- sichtbaren Strahlung abstrahlt und aus mit Zinn ak-

wiedergabe werden vier oder fünf Arten von Leucht- tiviertem Strontium-Magnesium-Barium.-Orthophos-

stoffen miteinander vermischt, worauf das Pulver, phat besteht.

das man durch Pulverisieren dieser Mischung erhält, 65 Die erste Leuchtstoffschicht absorbiert Blau und

auf der Innenfläche von Glaskolben aufgebracht wird, emittiert Tiefrot. Diese Umwandlung von Blau zu

um eine im wesentlichen gleichmäßige Spektral- Tiefrot erfolgt ohne merklichen Energieverlust, so

verteilung über den gesamten sichtbaren Bereich zu daß sich eine hohe Lichtausbcutc bzw. ein hoher

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Wirkungsgrad ergibt. Die zweite Leuchtstoffschicht im wesentlichen eine Wellenlänge von 655 nm hat,

ergibt im wesentlichen eine gleichmäßige Lumineszenz die das charakteristische Lichtspektrum dieser ersten

von Blau bis Rot. Leuchtstoffschicht 2 darstellt.

Bine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung pjj_e K_urvec· gibt die Leuchtcharakteristik einer

wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der 5 Leuchtstofflampe mit einer einzigen Leuchtstoffschicht

ρ i g. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenunsicht an, die lediglich aus den Leuchtstoffen dieser zweiten einer Leuchtstofflampe mit verbesserter Farbwieder- Leuchtstoffsciiicht 3 besteht. Diese zweite Leuchtstoffgabe zeigt; schicht 3 absorbiert Ultraviolettstrahlung der Wellen-

Fig.2 ist eine graphische Darstellung der Ver- länge 254nm, die durch eine Quecksilberdampfteilung des Lichtspektrums der in F i g. ] dargestellten io entladung erzeugt wird, und sie wandelt den größten Leuchtstofflampe. Teil der absorbierten Energie in sichtbare Licht-Gemäß einer Ausführungsform wird ein Kolben 1 strahlung um, so daß auf diese Weise eine Strahlung _mit einem Außendurchmesser von 32 mm und einer nach Kurve c emittiert wird, die insgesamt Bläulich-Lange von annähernd 1200 mm hergestellt, auf deren weiß ergibt. Durch die Kombination der ersten und Innenwand eine erste Leuchtstoffschicht 2 mit einer 15 zweiten Leuchtstoffschicht wird der Tiefblaubereich Picke von 21 Mikron in der Weise ausgebildet wird, mit der Wellenlänge von weniger als 450 nm der daß man auf bekannte Art und Weise eine Zusammen- Lichtenergie von dieser zweiten Leuchtstoffschicht 3 Setzung aufbringt, die aus Magnesiumfluorgermanat, durch die erste Leuchtstoffschicht 2 absorbiert, und aktiviert mit Mangan, besteht. Auf dieser ersten die so absorbierte Energie wird durch die Wirkung Leuchtsfnffschicht wird eine zweite Leuchtstoff schicht 3 20 dieser ersten Leuchtstoffschicht 2 in Tiefrot mit im mit einer Dicke von 9 Mikron durch Aufbringen einer wesentlichen einer Wellenlänge von 655 nm umZusammensetzung ausgebildet, die aus einer Mi- gewandelt. Die Umwandlung des Tiefblaubereichs schling aus 44 Gewichtsprozent Magnesiumwolframat in den Tiefrotbereich erfolgt ohne bemerkenswerten und 56 Gewichtsprozent von mit Zinn aktiviertem Energieverlust, was nicht nur zur Verbesserung der Strontium -Magnesium- Barium - Orthophosphat be- 25 Lichtausbeute beiträgt, sondern auch ermöglicht, die steht An jedem Ende des Glaskolbens 1, der mit Blaulumineszenz der zweiten Schicht soweit als diesen Leuchtstoffschichten versehen ist, wird eine möglich zu verstärken, wobei auf diese Weise der Wendelelektrode 4 eingeschmolzen. An beiden Prozentsatz des Quecksilber-Resonanzlinienspektrums Enden dieses Glaskolbens 1 sind Abschlußkappen 5 der Wellenlängen 406 und 436 nm bezüglich der mit jeweils zwei Stiften 6 befestigt, die jeweils an die 30 Lichtenergie des kontinuierlichen Spektrums von beiden Enden dieser Elektrode angeschlossen sind. Blau herabgesetzt wird. Die Kurve c weist zwischen Nach dem Evakuieren des Glaskolbens 1 wird eine den Wellenlängen 500 und 600 nm ein Tal auf, das bestimmte Menge an Quecksilber und ionisierbares sich im Gleichgewicht hält mit der Energie der Queck-Edelgas in diese eingebracht, worauf der Glaskolben silber-Resonanzlinienspektren der Wellenlängen 456 dicht verschlossen wird. Auf diese Weise erhält man 35 und 576 nm, so daß eine gleichmäßige Spektraleine Leuchtstofflampe mit einer Nennleistung von energieverteilung über den gesamten sichtbaren Be-40 W und verbesserter Farbwiedergabe. reich gewährleistet ist. Weiterhin absorbiert die zweite

Die Leuchtstofflampe hat eine Farbtemperatur Leuchtstoffschicht 3 Ultraviolettstrahlung mit der

von 5000⁰K, einen allgemeinen CIE-Farbwiedergabe- Wellenlänge 254 nm, die durch Quecksilberdampt-

index Ra = 9& und einen Gesamtlichtstrom von 40 entladung entsteht, und wandelt den größten teil

2300 Lumen. der absorbierten Energie in sichtbare Lichtstrahlung

Eine herkömmliche Leuchtstofflampe mit ver- um, so daß damit der Wirkungsgrad der Leuchtstoff-

besserter Farbwiedergabe mit nur einer Leuchtstoff- lampe verbessert wird. ,

schicht hat dagegen einen allgemeinen Farbwieder- Die Kurve d mit den den Resonanzspektrallinien

eabeindex von Ra = 93 und einen Gesamtlichtstrom 45 von Quecksilber entsprechenden Abgabeleistungen

von 2100 Lumen bei im wesentlichen der gleichen stellt die Leuchtcharakteristik der ernndungsgemaben

Farbtemperatur. Das bedeutet, daß die oben be- Leuchtstofflampe dar. Diese Kurve d zeigt deutlich,

schriebene Ausführungsform eine wesentlich ver- daß die Spektralenergieverteilung der Leuchtston-

besserte Farbwiedergabe ebenso wie eine höhere lampe über den gesamten sichtbaren Bereich im

Lichtausbeute bzw. einen höheren Wirkungsgrad ge- 50 wesentlichen gleichmäßig ist. Es ist zu bemerken,

genüber diesen bekannten Leuchtstofflampen ergibt. daß die Energie des Quecksilber-Resonanzlimen-

Die Leuchtcharakteristik der Leuchtstofflampe mit spektrums der Wellenlänge 436 nm, von dem man

verbesserter Farbwiedergabe wird nachfolgend unter die Auffassung vertrat, daß es "™of hch is , s. zu

Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert, in der auf der unterdrücken, auf weniger als zwei Drittel des Wertes

Abszisse die Wellenlänge in nm und auf der Ordinate 55 herkömmlicher Leuchtstofflampen herabgesetzt wird,

die relative Energie in Prozent sowie der Prozentsatz Die Dicke der eisten Leuchtstoffschicht 2 liegt im

der Lichtenergieabsorption der ersten Leuchtstoff- Bereich von 21 ± 5 Mikron. Wenn diese bchicht

schicht 2 aufgetragen sind. weniger als 16 Mikron dick ist, wurde das Queck-

Die Kurve α stellt die Lichtenergieabsorptions- _silber-ResonanzlinienspektrumderWelleniange4Jönm Charakteristik der ersten Leuchtstoffschicht 2 und 60 übertragen werden, so daß man die erwünschte i-arD-die Kurve b deren Leuchtcharakteristik dar. Wie aus wiedergabe nicht erreichen könnte. Wenn andererseits diesen Kurven α und b klar ersichtlich ist, absorbiert die Dicke der Leuchtstoffschicht 2 großer als 26 Midie erste Leuchtstoffschicht 2 gut die Lichtenergien krön ist, wird der Prozentsatz der Übertragung des der Quecksilber-Resonanzlinienspektren der Wellen- emittierten Farblichts reduziert, so daß damit dei längen 406 und 436 nm des kontinuierlichen Spek- 6₅ Gesamtlichtstrom der Lampe herabgesetzt wird
trumabschnitts des Tiefblaubereichs der Wellenlänge Bei der beschriebenen Ausfuhrungsforrn ist de von weniger als 450 nm und des Ultraviolettbereichs, zweite Leuchtstoffschicht 3 aus einer Mischung aus und sie wandelt diese Energien um in Tiefrot, das Leuchtstoffen gebildet, die Magnesiumwolframat und

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mit Zinn aktiviertes Strontium-Magnesium-Barium- die Farbwiedergabe der Leuchtstofflampe nicht we-Orthophosphat enthält, wobei das erstere zur Blau- sentlich herabgesetzt wird.

Emission und das letztere zur Orange-Emission dient. Bei der beschriebenen Ausführungsform beträgt

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß diese zweite die Dicke der zweiten Leuchtstoffsohicht 9 Mikron, Leuchtstoffschicht 3 nicht auf diese angegebene Zu- 5 jedoch kann diese Dicke innerhalb eines Bereiches sammensetzung begrenzt ist. So kann zur Blau- von 9 ± 5 Mikron variiert werden. Liegt die Dicke Emission Calciumwolframat verwendet werden. An- der Schicht unter 4 Mikron, so erhält man keine dererseits kann eine Mischung aus den angegebenen ausreichende Strahlung von der zweiten Schicht, so Leuchtstoffen (Magnesiumwolframat, Calciumwolfra- daß die Farbwiedergabe verschlechtert wird. Wenn mat) in jedem erwünschten Verhältnis verwendet )o andererseits die Dicke über 14 Mikron liegt, wird die werden. Zur Orange-Emission wird mit Antimon Erregungsenergie für die erste Leuchtstoffschicht aktiviertes Calciumhalogenphosphat verwendet. Auch durch die Absorption der 254-nm-Wellenlänge durch können die Mischungen der zwei angegebenen Leucht- die zweite Schicht 3 verringert, so daß die Farbwiederstoffe (mit Zinn aktiviertes Strontium-Magnesium- gäbe verschlechtert wird.

Barium-Orthophosphat und mit Antimon aktiviertes 15 Bezüglich der Dicke der ersten und zweiten Leucht-Calciumhalogenphosphat) in jedem beliebigen Ver- stoffschichten 2 und 3 ist es von Bedeutung, daß die hältnis verwendet werden. Dicke der ersten Leuchtstoffschicht 21 ± 5 Mikron

Im allgemeinen gelten die folgenden Gleichungen und die der zweiten Schicht 9 ± 5 Mikron beträgt, zwischen dem Mischungsverhältnis der Blau- und Liegt die Dicke außerhalb der angegebenen Bereiche, Orange-Zusammensetzungen der zweiten Leuchtstoff- 20 so liegt auch der allgemeine CIE-Farbwiedergabeschicht3 und der Farbtemperatur der diese verwen- index Λα der Lampe außerhalb eines Bereiches von denden Leuchtstofflampen: 95 bis 98. Gewisse Ungleichmäßigkeiten der Dicke

der ersten und zweiten Leuchtstoffschicht, gemessen

^T _ mn ^^er ^'^e Gärige des Kolbens der Leuchtstofflampe,

^X ⁼ 200 ~~ ' ^x ~t y — ^ιυυ> as können zulässig sein, solange das Ausmaß der Un

gleichmäßigkeit in der Dicke innerhalb der angegebe-

wobei χ den Gewichtsprozentsatz der Blau-Zusammen- nen Bereiche bleibt. Ansonsten würde man eine nicht Setzung, y den Gewichtsprozentsatz der Orange-Zu- gleichmäßige Lumineszenz über die Länge des Kolbens sammensetzung und T die Farbtemperatur in ⁰K erhalten.

angibt. Im allgemeinen ist 3000 ^ 1 5Ξ 7000. Bei der 30 Das mit Mangan aktivierte Magnesiumfiuorgerobigen Ausführungsform ist χ = 44, y — 56 und manat, das das Leuchtstoffmaterial ist, mit dem die T = 5000. Es ist oftmals erforderlich, das Mischungs- erste Leuchtstoffschicht gemäß der Erfindung geverhältnis dieser Blau- und Orange-Zusammensetzun- bildet ist, wird bei erhöhten Temperaturen durch die gen innerhalb eines Bereiches von ±10°/₀ um diese Ultraviolettstrahlung nicht abgebaut bzw. in seiner Werte von χ und y zu kompensieren, damit man die 35 Wirkung herabgesetzt. Demzufolge kann durch Ererwünschte Farbtemperatur erhält. Im allgemeinen höhen der Zusammensetzung dieses Leuchtstoffes erstreckt sich dieser Bereich von ±5 bis ±7 Ge- die Erfindung mit guten Ergebnissen leicht bei Leuchtwichtsprozent. Weiterhin wurde festgestellt, daß in- Stofflampen hoher Abgabeleistung und besonders nerhalb eines Bereiches von ±10 Gewichtsprozent hoher Abgabeleistung Verwendung finden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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erhalten. Jedoch konnte die Lichtenergieverteilung

Patentansprüche: solcher bekannten Leuchtstofflampen wenigstens bezüglich der Quecksilber-Resonanzlinienspektren nicht

!.Leuchtstofflampe mit einem lichtdurchlässigen, verbessert werden. Insbesondere sind die Abgabeabgedichteten Kolben, mit an beiden Enden des S leistiingen der Quecksilber-Resonanzlinienspektren mit Kolbens eingeschmolzenen Wendelelektroden, mit Wellenlängen von 436 und 546 nm, die hohe Lichtenerin diesem Kolben eingeschlossenem Quecksilber giewerte angeben, nicht verschieden von der Abgabe- und ionisierbarem Edelgas sowie mit einem leistung herkömmlicher Leuchtstofflampen für weißes Leuchtstoffbelag, der aus einer auf die Innenfläche oder Tageslicht. Demzufolge besteht, selbst bei des Kolbens aufgebrachten ersten Leuchtstoff- io Leuchtstofflampen mit einer Charakteristik, die schicht und aus einer über dieser ersten Schicht nahe bei der einer idealen Lichtquelle im kontinuieraufgebrachten zweiten Leuchtstoffschicht besteht, liehen Spektralbereich liegt, ein Problem bezüglich dadurch gekennzeichnet, daß die erste der Farbwiedergabe dadurch, daß das von diesem Leuchtstoffschicht (2) aus mit Mangan aktiviertem abgestrahlte Gelb oder Gelblichrot sich auf die Seite Magnesiumfluorgermanat besteht und eine Dicke 15 von Gelblichgrün verschiebt. Demzufolge liegt selbst von 21 ± 5 Mikron aufweist und daß die zweite bei den bekannten Leuchtstofflampen mit verbesserter Leuchtstoffschicht (3) aus einer Mischung von Farbwiedergabe deren allgemeiner CIE-Farbwieder-Magnesiumwolframat oder Calciumwolframat, mit gabeindex bei höchstens 93.

Antimon aktiviertem Calciumhalogenphosphat und Die Erfindung bezweckt Leuchtstofflampen zu

mit Zinn aktiviertem Strontium-Magncsium-Ba- 20 schaffen, die eine wesentlich verbesserte Farbwieder-

rium-Orthophosphat besteht und eine Dicke von gäbe und eine hohe Lichtleistung bzw. -ausbeute

9 ± 5 Mikron aufweist. haben.