DE2128065C2

DE2128065C2 - Leuchtstoffschicht für eine elektrische Lichtquelle zur Erzeugung von weißem Licht sowie Verwendung dieser Leuchtstoffschicht

Info

Publication number: DE2128065C2
Application number: DE19712128065
Authority: DE
Inventors: William Cranford N.J. Thornton jun.
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Philips North America LLC
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1971-06-05
Publication date: 1983-08-18
Also published as: FR2117581A5; NL7109983A; BE776432A; DE2128065A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Leuci Stoffschicht für eine elektrische Lichtquelle zur Erzeugung von weißem Licht, die drei Leuchtstoffkomponenten enthält, die bei einer entsprechenden Anregung in drei verschiedenen Spektralbereichen Licht emittieren, sowie die Verwen- -in dung dieser Leuchtstoffschicht.

Eine derartige Leuchtstoffschicht ist bereits aus der DE-OS 15 89 379 bekannt, die bekannte Leuchtstoff schicht liefert im wesentlichen eine Leuchtstofflampe, die für die Farbfotographie ist und mit der das Spektrum 4 > von Tageslicht angenähert werden kann. Zu diesem Zweck liefert die Lampe im wesentlichen ein ununterbrochenes Spektrum, wie es in der Fig. 1 der Druckschrift zu erkennen ist, was durch Verwendung einer Leuchtstoffmischung erreicht wird, die jeweils >o sehr breitbandige Emitter umfassen. Durch die Kombination dieser Leuchtstoffe ergibt sich eine kontinuierliche Emission im Wellenlängenbereich von 375-685 nm. Das Emissionsspektrum enthält keine Lücken.

Bei der Konstruktion von Leuchtstofflampen möchte mar. einerseits eine höchstmögliche Lichtausbeute erreichen, andererseits soll aber auch eine möglichst gute Farbwiedergabe von beleuchteten Gegenständen erreicht werden. Die Leuchtstofflampe der eingangs ^h0 geschilderten Art weist gute Farbwiedergabeeigenschaften auf, ihr Wirkungsgrad ist aber verhältnismäßig ,(schlecht. Dies liegt daran, daß verhältnismäßig viel Energie in Spektralbereichen abgestrahlt wird, die für den Beleuchtungszweck von nur untergeordneter Bedeutung sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Leuchtstoffschicht der eingangs genannten Art, bei der einerseits ein dem Tageslicht möglichst weitgehend entsprechendes Licht geliefert wird, dabei jedoch ein wesentlich höherer Wirkungsgrad als bisher sich ergibt.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die drei Spektralbereiche völlig voneinander getrennt sind und die Leuchtstoffkomponenten linien- oder bandförmig in den Spektralbereichen 430-485 nm bei einer maximalen Bandbreite von 40 nm, 515 —570 nm bei einer maximalen Bandbreite von 80 nm sowie 588 —635 nm bei einer maximalen Bandbreite von 40 nm e.nittieren.

Durch diese Trennung der Spektralbereiche und deren ganz bestimmte Lage wird in überraschander Weise ein weiß erscheinendes Licht erzeugt, für dessen Erzeugung wesentlich weniger Energie notwendig ist, als es beim Stand der Technik der Fall ist. Besonders überraschend ist, daß trotz der drei relativ engen Spektralbereiche, die die mit der erfindungsgemäßen Leuchtstoffschicht arbeitende Leuchtstofflampe erzeugt, das erzeugte Licht dem menschlichen Auge weiß erscheint und auch beleuchtete Gegenstände eine weitgehend natürliche Farbwiedergabe zeigen.

Die gewünschte Spektralverteilung läßt sich besonders günstig mittels einer Leuchtstoffschicht verwirklichen, bei der die im Bereich von 430-485 nm emittierende Leuchtstoffkomponente durch zweiwertiges Europium aktiviertes Strontiumchlorapatit, die im Bereich von 550-570 nm emittierende Leuchtstoffkomponente Kalzi-jmarsenid und die im Bereich von 588 —630 nm emittierende Leuchtstoffkomponente durch dreiwertiges Europium aktiviertes Yttriumoxid ist, wobei die drei Komponenten zueinander in einem Gewichtsverhältnis in der Größenordnung von 17 : 58 : 25 stehen.

Die erfindungsgemäße Leuchtstoffschicht läßt sich in einer Leuchtstofflampe, aber auch in einer elektrolumineszenten Anoidnung verwenden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt eiar Seitenansicht einer mit der erfindungsgemäßen Leuchtstoffschicht beschichteten Leuchtstofflampe:

Fig. 2 ein x-. y-Farbdiagramm des I.C.I.-Systems (International Comission. hier Veröffentlichung C.I.E. Nr. 13 (E-I J.2.). 1965);

Fig. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Farbwiedergabeindex von der Wellenlänge für jede der drei Komponenten veranschaulicht, die miteinander zur Erzeugung eines bestimmten weißen Lichtes gemischt sind;

Fig. 4 eine Kurve zur Darstellung der Empfindlichkeit des menschlichen Auges in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge in nm:

F i g. 5 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der relativen Ausbeute von der Wellenlänge für ein erfindungsgemäßes, repräsentatives Gemisch von lichtemittierenden Stoffen:

Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der relativen Ausbeute von der Wellenlänge für die Gesamtemission von Materialien, die Licht in Form einer Anzahl linienförmiger Emissionen erzeugen;

F i g. 7 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der relativen Ausbeute von der Wellenlänge für die Gesamtemission dreier verschiedener Leuchtstoffe, von denen zwei sogenannte Bandemitter sind, während der dritte eine Liniengruppe emittiert, wobei die Hauptlihien des Linienemitters im roten Bereich des sichtbaren Spektrums liegen;

F i g. 8 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der relativen Ausbeute von der Wellenlänge für die Gesamtemission verschiedener Leuchtstoffe, wobei die blaue Komponente ein Einzelbandemitter, die mittlere Komponente ein Gemisch von zwei Bandemittern ist, für die die Summe der Ausgänge als gestrichelte Linie gezeigi ist. und wobei die rote Komponente ein linieiiförmiger Emitter ist. dessen Hauptlinien im roten Bereich des sichtbaren Spektrums liegen;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer die erfindungsgemäßv Leuchtstoffschicht verwendenden elektrolumineszenten Anordnung;

F i g. 10 in teilweise weggebrochener und perspektivischer Ansicht einen Festkörperstrahler, der die erfinclungsgemäße Anordnung verwendet; und

Fig. 11 teilweise im Schnitt schematisch eine Ansicht einer elektrodenfreien Entladungslampe, die gleichfalls von den erfindungsgemäßen Lehren Gebrauch macht.

Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete, handelsübliche 40 W-Leuchtstofflampe mit einem rohrförmigen Glaskolben 12, an dessen Enden sich Halteningen 14 befänden. Jede Halterung 14 weist einen Queüchfuß 16 mit Zuleitungen 18 auf, die an ihren inneren Enden beispielsweise aus Wolfram begehende Wendeln 20 tragen. Im Inneren der Wendeln 20 ist ein herkömmliches elektronenemittierendes Materia! 22 vorgesehen.

Von den Enden der Leuchtstofflampe 10 aus erstrecken sich Kontaktstifte 24. die über Endkappen 26 hinausragen. Die Innenseite des Kolbens 12 ist mit einer Leuchtstoffschicht 28 versehen, die von einem Dreikomponenten-Gemisch aus verschiedenen Leuchtstoffen besteht, wie das weiter unten im einzelnen dargelegt wird. Der Kolben ist mit Argon oder einem anderen inerten ionisierbaren Gas mit einem Druck von beispielsweise 5.3 mbar gefüllt, um das Zünden zu erleichtern, ferner mit einer kleinen Menge Quecksilber 30. Bei Betrieb einer derartigen Lampe erzeugt die zwischen den Elektroden auftretenden Gasentladung UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 253.7 nm sowie eintm begrenzten Anteil an sichtbarer Strahlung.

Die aus feingemahlenem Material bestehende Leuchtstoffschicht 28 weist ein Dreikomponentengemisch aus verschiedenen Leuchtstoffen auf. Eine erste Komponente des Leuchtstoffgemisches weist - bei Erregung durch die von der Entladung erzeugte UV-Strahlung - ein Emissionsspektrum auf. das im wesentlichen in dem grünen bis gelbgrünen Bereich des sichtbaren Spektrums zentriert ist. Eine zweite Komponente des Gemisches weist eine Linien- oder sehr schmalbandige Emission auf. die in der Hauptsache in dem orangefarbenen bis roten Bereich des sichtbaren Spektrums angeordnet ist. Die dritte Komponente des Gemisches weist eine Linien- oder eine sehr schmalbandige Emission auf. die hauptsächlich in dem purpurblauen bis grünlich-blauen Bereich des sichtbaren Spektrums liegt. Die Verhältnisse der Leuchtstoffkomponenten zueinander sind so gewählt, daß sie bei Mischung ihrer Emissionen mit von der Entladung erzeugter sichtbarer Emission, sofern eine solche sichtbare Emission überhaupt auftritt, weißes Licht mit vorgegebenen ICI-Koordinaten ergeben, und wegen des gewählten Spektrums der erzeugten Strahlungen ist die Farbwiedergabe der dadurch beleuchteten Gegenstände: ausgezeichnet.

Mit F^rig. 2 ist das x-, y-Farbdiagramm des ICI-Systems wiedergegeben, in das die verschiedenen Farben eingetragen sind, die durch die Farben der gegenwärtigen Leuchtstofflampen bestimmende Buchstaben dargestellt sind. Das ICI-Farbsystem ist im einzelnen in dem »Handbook of Colorimetry« von Arthur C. Hardy, Technology Press, Massachusetts Institute of Technology (1936) beschrieben. Die in das ICI-Diagramm eintragenen Farbsymbole haben dahei jeweils folgende Bedeutung;

Symbol	Lampenfarbe
A	Warmweiß
B	Warmweiß de Luxe
C	Weiß
D	Kaltweiß
E	Kaltweiß de Luxe
F	Rötlich Weiß
G	Bläulich Weiß
H	Tageslicht

Der ICl-LcuchfAcrt »C« ist ebenfalls gezeigt und

entspricht der Farbe des natürlichen Tageslichts.

Allgemein gilt, daß jede Farbe, die in den von der gestrichelten Linie eingeschlossenen Bereich fällt, aem Auge als v-Weiß« erscheint.

Die erste Komponente weist eine grüne bis gelb-grüne Emission auf, die im wesentlichen in dem in Wellenlängenbereich von 515 nm bis 570 nm liegt. Diese Emission kann linienförmig und/oder bandförmig bei einer Bandbreite von weniger als etwa 80 nm sein, gemessen bei einer Emissionsintensität von 50% der maximal gemessenen Emissionsintensität. Die zweite j> Komponente erzeugt eine orangefarbene bis rote Emission, die im wesentlichen in dem Wellenlängenbereich von 588 nm bis 630 pm liegt, wobei im wesentlichen keine infrarote Emission auftritt. Diese Emission kann linienförmig und/oder bandförmig sein, mit einer •in Bandbreite von weniger als etwa 40 nm. gernesse:' bei einer Emissionsintensität von 50% der maximal gemessenen Emissionsintensität. Die dritte Komponente er .eugt eine purpurn-blaue bis grünlich-blaue Emission, die hauptsächlich in dem Wellenlängenbe-■»'■ reich von 430 nm bis 485 nm liegt, wobei im wesentlichen keine Emission im UV-Bereich auftritt. Diese blauen Emission kann linienförmig und/oaer bandförmig sein, bei einer Bandbreite von weniger als etwa 40 nm, gemessen bei einer Ernissionsintensität von 50% '<<> der maximal gemessenen Emissionsintensität. Jede der linienförmigen Emissionen kann eine Einzellinien-Emission sein, deren Hauptanteil in die angegebenen Wellenlängenbereiche fallen. Die bandförmigen Emissionen können ein einzelnes glockenförmiges Band oder ü mehrere Dänder mit einer durchschnittlichen Bandbreite entsprechend den angegebenen Werten sein.

In Fig. 3 ist der Fi'bwiedergabeindex in Abhängigkeit von der Wellenlänge für alle drei zur Erzeugung des weißen Lichts komb'nierten Emissionen aufgetragen. Es fen ist bekannt, daß weißes Licht sich leicht durch Kombination dreier tVellenlängen von etwa 450 nm. 500 nm und 575 nm erzeugen läßt, Es ist jedoch nicht bekannt, daß die Farbwiedergabe für mit derartigem weißem Licht beleuchtete Gegenstände äußerst schlecht wäre. So würde ein damit beleuchtetes Bekleidungsstück im Tageslicht vollständig anders wirken. Würde dasselbe Bekleidungsstück mit weißem Licht beleuchtet, das aus den drei verschiedenen

Komponenten purpurn-blau, gelblich-grün sowie rötlich-orange besteht, wobei die Wellenlängen 450 nm, 535 nm bzw. 610 nm betragen, so wären die erhaltenen Farben der beleuchteten Gegenstände im Urteil des normalen Betrachters sehr gut. Die Kurven der Fig.3 ϊ wurden durch Verwendung dreier Optimum-Emissionen, nämlich 450 nm, 540 nm und 610 nm gewonnen. Zwei dieser drei Optimum-Emissionen wurden bei den vorgenannten Wellenlängen gehalten, während die dritte Emission über einen weiten Bereich variiert w wurde, um die Wirkung der Farbwiedergabe zu zeigen, wobei die zusammengesetzte Farbe des resultierenden Strahlungsgemisches stets dieselbe blieb, um das sog. »tageslichtweiße« Licht zu erzeugen.

In F ι g. 3 wurde die mit »Blau« bezeichnete Kurve erhalten, indem die F.missionen bei 540 nm und 610 nm gehalten wurden, während die Strahlungen kurzer Wellenlänge von 410 bis etwa 500 ηm verändert wurden. Wie gezeigt, weist der entsprechend der vorgenannten CIF-Methnde gemessene Farbwiederga- 2u beindex einen Scheitelwert auf. wenn die Strahlungen durch den 450 nm-Wert gehen, um auf einen Wert von - 20 abzufallen, wenn die Strahlungen eine Wellenlänge von etwa 500 nm haben. Die mit »Grün« bezeichnete Kurve der F i g. 3 gibt die Ergebnisse wieder, die durch :5 Festhalten der 450 nm- und 610 nrn-Strahlungen und Änderungen der »mittleren« Strahlung von 500 nm bis 575 nm erhalten wurden. Wie ersichtlich, erzeugten die Strahlungen mit einer Wellenlänge von 500 nm und 575 nm eine besonders schlechte Farbwiedergabe beleuchteter Gegenstände. Die Kurve »Rot« der Fig. 3 wurde durch Festhalten der 450 nm- und 540 nm-Strahlungen und Änderung der langwelligen Strahlungen über den angegebenen Bereich erhalten

Praktisch sind Strahlungen mit einer Wellenlänge von weniger als 430 nm in Bezug auf die Erzielung einer guten Farbwiedergabe nur von etwas grenztem Wert, und ah besonders schwach erweisen diese Strahlungen sich im Hinblick auf die Erzeugung einer Beleuchtung, für die das menschliche Auge in starkem Maße empfindlich ist. wie mit der Augenempfindlichkeitskurve der Fig.4 gezeigt. Bezüglich des langwelligen Bereiches des sichtbaren Spektrums der Fig.3 sind Strahlungen mit einer Wellenlänge von mehr als 630 nm sehr schwach im Hinblick auf die Erzeugung einer guten Farbwiedergabe beleuchteter Gegenstände, und wie mit der Augenempfi.idlichkeitskurve der Fig.4 gezeigt, ist auch das Auge gegenüber solchen Strahlungen verhältnismäßig unempfindlich. Somit beeinträchtigt die Anwesenheit dieser Strahlungen auch die Wirksamkeit der Erzeugung von Licht durch eine künstliche Lichtquelle.

In der Praxis ist es wünschenswert, die Strahlungen in dem Bereich von 485 nm bis 515 nm - vgl. Fig. 3 - auf einem Minimum zu halten, da sie einen Farbwiedergabeindex von weniger als 30 liefern. Ähnlich ist es erwünscht, die Strahlungen im Bereich zwischen 570 nm und 588 nm auf einem Minimum zu halten, da sie ebenfalls nur einen Farbwiedergabeindex von weniger als 30 ergeben. Wegen der hohen Empfindlichkeit des ^fc0 menschlichen Auges gegenüber gelb-grünen Strahlungen ist es aus praktischen Gründen manchmal wünschenswert gelb-grüne Strahlungen zu verwenden, die in den Bereich von 565 nm bis 570 nm fallen, wobei diese Strahlungen eine verhältnismäßig ungünstige f Farbwiedergabe liefern.

Um weißes Licht sehr wirksam zu erzeugen und Gegenstände mit einer im Vergleich zu Tageslicht

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50 realistischen Farbe zu beleuchten, wird der Wirkungsgrad des erzeugten Lichts — gemessen in Lumen/Watt — auf den Anteil an der Lichtquelle zugeführter elektrischer Energie begrenzt, zusammen mit dem Wirkungsgrad des Umwandlungsmechanismus für die Erzeugung sichtbaren Lichtes. Wenn ein erheblicher Anteil des erzeugten sichtbaren Lichtes eine Wellenlänge von etwa 500 nm und 575 nm hat, kann der resultierende Wirkungsgrad für das erzeugte Licht — gemessen in Lumen/Walt — beispielsweise verhältnismäßig hoch sein, aber die Farbwiedergabe der beleuchteten Gegenstände völlig unrealistisch ausfallen. Wenn jedoch die lichter/eugenden Stoffe wie etwa Leuchtstoffe so gewählt werden, daß sie Licht mit einer Wellenlänge liefern, die jeweils der Wellenlänge entspricht, bei der der beste Farbwiedergabeindex erhalten wird, wie das mit F i g. 3 gezeigt ist. dann können sowohl der Wirkungsgrad — gemessen in Lumen/Watt - als auch der Farbwiedergabeindex des resultierenden weißen I irhtes ausgezeichnet sein.

In Fig. 2 ist es interessant festzustellen, daß die meisten gelb erscheinenden Strahlungen soweit wie möglich auf einem Minimum gehalten werden, um eine gute Farbwiedergabc beleuchteter Gegenstände zu erhalten. Anders ausgedrückt, die verfügbare Energie wird auf andere Bereiche des sichtbaren Spektrums konzentriert, um den bestmöglichen Wirkungsgrad der Lichterzeugung zu erhalten (d. h. Lumen/Watt), zusammen nv? »iiner guten Farbwiedergabe der beleuchteten Gegenstände. Dies scheint im Gegensatz zu dem verhältnismäßig hohen Maß an Empfindlichkeit des menschlichen Auges für solche gelb erscheinenden Strahlungen — vgl. Fig.4 — zustehen.

Die nachstehenden Beispiele erläutern Kombinationen von Leuchtstoffgemischen:

Beispiel 1

53 Gew.-% des in natürlicher Form als Mineral vorkommenden Kalziumarsenit (Zn₄Ca₃PbISi₄Oi₆: Mn)-Leuchtstoffs, der gelblich-grün emittiert, werden mit 12 Gew.-% Erbium-aktiviertem Yttriumphosphat, das blau emittiert, und 35 Gew.-% Europium-aktiviertem Lanthanoxid, das rot emittiert, gemischt. Der Mangan-aktivierte »mittlere« Leuchtstoff hat eine relativ breitbandige Emission, wie allgemein mit Fig. 5 angedeutet. Das Erbium-aktiviertes Yttriumphosphat hat ein linienförmiges Emissionsspektrum im blauen Bereich des sichtbaren Spektrums, wie mit der »Blau«-Linie in Fig.5 dargestellt. Das Europium-aktivierte Lanthanoxid hat eine linienförmige Emission, die hauptsächlich im rörtlich-orangefarbenen bis roten Bereich des sichtbaren Spektrums liegt, wie mit der »Rot«-L.nie in Fig.5 gezeigt Dieses Leuchtstoffgemisch wird als Beschichtung für die Lampe 10 verwendet.

Beispiel II

Als zweites Beispiel kann der mittlere Leuchtstoff, dessen Emissionsspektrum allgemein in dem grünen bis gelb-grünen Bereich des sichtbaren Spektrums zentriert ist einen oder mehrere linienemittierende Leuchtstoffe enthalten, wofür Erbium-aktiviertes Yttriumoxid ein Beispiel ist Werden 57 Gew.-% eines solchen Leuchtstoffs mit 16 Gew.-°/o eines Erbium-aktivierten Yttriumphosphats und 27 Gew.-% eines Samarium-aktivierten Lanthanoxids gemischt so erscheint ein aus Linienemissionen zusammengesetztes Emissionsspektrum.

Die mittlere Komponente des Gemisches kann von

anderen herkömmlichen Leuchtstoffen gebildet sein, deren Emissionsspektrum allgemein in dem grünen bis gelb-grünen Bereich des sichtbaren Spektrums zentriert ist und im wesentlichen keine Emission im infraroten oder UV-Bereich hat. Ein Beispiel für solche anderen Leuchtstoffe ist Mangan-aktiviertes Zinksilikat, das eine verhältnismäßig schmale Emission (Bandbreite = 41 nm) mit einem bei etwa 530 nm liegenden Scheitel hat.

D'i Anteile der vorstehenden Gemische sind so gewählt, daß insgesamt «weißes« Licht erhallen wird, wobei die Verfahren zur Einstellung der Verhältnisse solcher Gemische allgemein bekannt sind. In Verbindung mit F i g. 2 kann jede Farbe, für die die ICI-Koordinaten bekannt sind, mit jeder anderen bekannten Farbe gemischt werden, wobei die resultie- ii rende Farbe des Gemisches irgendwo auf der geraden Linie zwischen den beiden Farben des ICI-Diagramms liegt, je nach den Anteilen der Bestandteile. Wenn die ICI-Farbkoordinaten dreier einzelner Leuchtstoffkomponpntpn bekannt sind, ist es somit eine einfache Sache. ein Gemisch eines »Weiß«-emittierenden Leuchtstoffes zu bilden, der in den durch die gestrichelte Linie der F i g. 2 eingegrenzten Bereich fällt.

Beispiel 111

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Als blauemittierende Komponente dient Thulium-aktiviertes Yttriumvanadat. während Terbium-aktiviertes Yttriumvanadat als die grün-emittierende Komponente und Europium-aktiviertes Yttriumvanadat als die rot-emittierende Komponente dient. Diese Leuchtstoffe werr'cn im richtigen Verhältnis gemischt, um weißes Licht des gewünschten Farbcharakters zu erzeugen. Alle diese Seltenerdmetall-aktivierten Leuchtstoffe emittieren linienförmig, wie das mit Fig.6 gezeigt ist. η Alternativ können die vorstehenden Aktivierungsstoffe gemeinsam im selben Trägermetall verwendet und die Emissionen im wesentlichen verdoppelt werden, so daß ein einziger Leuchtstoff die Funktion von drei gesonderten Emissionsmaterialien ausübt. Die vorge- -to nannten Aktivierungsstoffe können auch in Leuchtstoffe vom Sulfidtyp eingebaut und diese Leuchtstoffe dann entsprechend allgemein bekannten Elektrolumineszenzverfahren durch ein elektrisches Feld erregt werden, so daß sie Licht emittieren. ⁴"·

Beispiel IV

Es wird ein Leuchtstoffgemisch aus folgenden Komponenten gebildet:

10

1. durch zweiwertiges Europium-aktiviertes Strontiumchlorapatit, das die blaue Komponente darstellt;

2. als natürliches Mineral vorkommendes Kalziumarsenit, das die mittlere, gelblich-grüne Komponente bildet; sowie

3. durch dreiwertiges Europium-aktiviertes Yttriumoxid, das die rot-emittierende Komponente bildet

Diese Leuchtstoffe entsprechen den Anforderungen an die drei getrennten Leuchtstoffkomponenten und erzeugen bei einer Zusammenstellung im Gewichtsverhältnis von 17 :58 :25 in sehr wirksame- Weise in einer herkömmlichen 40 W-Leuchtstofflampe bei sehr guter Farbwiedergabe weißes Licht. Die jeweiligen Emissionen der vorgenannten Leuchtstoffe zeigt F i g. 7, wobei ^δ5 der blau-emittierende Leuchtstoff mit A, der gelblichgrün-emittierende Leuchtstoff mit B und der rot-emittierende Leuchtstoff mit C bezeichnet sind.

Beispiel V

In dem als Beispiel IV beschriebenen Leuchlstoffgemisch wird das Mineral Arsenit durch den synthetischen Mangan-aktivierten Zinkgermanat-Leuchtsloff ersetzt. Das Gewichtsverhältnis von Chlorapatit zu Zinkgermanat zu Yttriumoxid ist 15 :42 :43.

Beispiel VI

In dem als Beispiel IV erwähnten Leuchtstöffgemisch wird das Mineral Arsenit durch ein Gemisch aus Arsenit »B« — vgl. Fig.8 — und durch Mangan-aktiviertes Zinkgermanat »D« - vgl. Fig. 8 - ersetzt, wobei die resultierende Emission mit der gestrichelten Linie in Fig. 8 wiedergegeben ist. Die Farbwiedergabe eines solchen Leuchtstoffgemisches ist ausgezeichnet.

fig. 9 zeigt eine F.lektrolumineszenz-Anordnung 32 mit im Abstand voneinander angeordneten Elektroden 34. von denen mindestens eine lichtdurchlässig ist und die zwischen sich einen Leuchtstoff 36 einschließen, der unter Bildung einer Schicht 38 in lichtdurchlässiges dielektrisches Material eingebettet ist. Beide Elektroden sind vorzugsweise durch Schutzlagen 40, 42 abgedeckt. In dieser Anordnung weist der Leuchtstoff ein Gemisch aus Kupfer-aktiviertem Zinksulfid auf. das blau emittiert, sowie Kupfer- und Mangan-aktiviertes Zinksulfid, das gelb-grün emittiert, und Kupfer aktiviertes Zinkselenid oder Kupfer-aktiviertes Quecksilberzinksulfid, das rot emittiert.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Leuchtanordnung 44 mit einer Kombination aus Emittern vom Übergangstyp und Elektrolumineszenz wobei die einzelnen Emissionskomponenten durch eine lichtzerstreuende Schicht miteinander vermischt sind. Im Abstand voneinander angeordnete Elektroden 46 und 48, an die ein Gleichspannungspotential angelegt werden kann, schließen zwischen sich eine Reihe von Übergängen 50 ein. Beispielsweise sind die Übergänge 50Ga(P₁Sb) - ein rot-emittierender Übergang -,und bei diesem Ausführungsbeispiel können dann die blau und gelb-grün emittierenden Komponenten des elektrolumineszenten Anteils der Anordnung von Kupfer-aktiviertem Zinksulfid gebildet sein, wie das zuvor dargelegt wurde. Stattdessen können die Übergangs-Emitter ein Gemisch aus gelb-grün emittierenden Übergängen wie Siliziumcarbid und den rot-emittierenden Übergängen wie dem erwähnten Ga (P, Sb) enthalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel braucht nur die blau-emittierende Komponente von dem herkömmlichen elektrolumineszenten Anteil der Anordnung gestellt zu werden. Der elektrolumineszente Teil der Anordnung kann durch ein den Elektroden 48 und 52 zugeführtes Wechsel- oder Gieichspannungspotential erregt werden. Der lichtemittierende Anteil der Anordnung ist von einem lichtdurchlässigen topfförmigen Körper 54 umgeben, der eine Beschichtung 56 aus lichtstreuendem Material wie Magnesium trägt, das die emittierten Strahlungen diffus miteinander mischt

Eine andere Ausführungsform einer »elektrodenlosen« Entladungsanordnung 58 zeigt Fig. 11. Diese Anordnung 48 weist einen Glaskolben 60 auf, der mit einem unter geringem Druck stehenden, zur Aufrechterhaltung der Gasentladung geeigneten Gas wie Argon und kleinen Mengen verdampfbarer Seltenerdmetalle 62 oder Seltenerdmetallverbindungen wie Thulium, Terbium und Europium oder Thuliumiodid, Terbiumiodid und Europiumiodid gefüllt ist Wird die Anordnung 58 mittels einer sie umgebenden, an eine HF-Quelle

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anschließbaren Wicklung 64 erregt, so wird weißes Licht mit einer spektralen Energieverteilung ähnlich F i g. 6 erzeugt. In diesem Fall erzeugt das Tlftulium oder Thuliumiodid die blaue Emission, das Terbium oder Terbiumiodid die grüne Emission und dai; Europium oder Europiumiodid die rote Emission. Stattdessen kann Thulium durch Wismuth, Terbium durch Erbium und/oder Europium durch Strontium ersetzt werden.

Entsprechend einer weiter abgewandelten Ausführungsform kann die Entladungsanordnung 58 auf ihrer Innenseite mit oiner Leuchtstoffschicht 65 versehen sein, um die zusätzlichen Strahlungen zu erhalten, und ebenso können Leuchtstoffgemische wie bei den vorstehend beschriebenen Beispielen Verwendung finden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leuchtstoffschicht für eine elektrische Lichtquelle zur Erzeugung von weißem Licht, die drei Leuchtstoffkomponenten enthäJr, die bei einer entsprechenden Anregung in drei verschiedenen Spektralbereichen Licht emittieren, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Spektralbereiche völlig voneinander getrennt sind und die Leuchtstoffkomponenten linien- oder bandförmig in den Spektralbereichen 430 bis 485 nm bei einer maximalen Bandbreite von 40 nm, 515 bis 570 nm bei einer maximalen Bandbreite von 80 nm sowie 588 bis 630 nm bei einer maximalen Bandbreite von 40 nm emittieren.

2. Leuchtstoffschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich von 430 nm bis 485 nm emittierende Leuchtstoffkomponente durch zweiwertiges Europium aktiviertes Slrontiumchlorapatit. d'e im Bereich von 515 bis 570 nm emittierende Leuchtstoffkomponente Kalziumarsenid und die im Bereich von 588 bis 630 nm emittierende Leuchtstoffkomponente durch dreiwertiges Europium aktiviertes Ytr.riumoxid ist, wobei die drei Komponenten zueinander in einem Gewichtsverhältnis in der Größenordnung von 17 :58 :25 stehen.

3. Verwendung der Leuchtstoffschicht nach Anspruch 1 oder 2 in einer Leuchtstofflampe oder einer elektrolumineszenten Anordnung

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