專利名稱：含多種發(fā)光材料的低壓放電燈的制作方法
描述本發(fā)明涉及一種低壓汞放電燈，其演色指數(shù)(color rendering index)Ra，8為80～90，色點(diǎn)(color point)在Planckian曲線上或者靠近Planckian曲線，并且含有一個能通過可見光的氣密燈容器，該容器包含Hg和一種或多種惰性氣體，裝有一個包括下列發(fā)光物的發(fā)光屏-發(fā)射主要位于520nm～565nm的第一種發(fā)光物，和-發(fā)射主要位于590nm～630nm的第二種發(fā)光物。
本描述中的演色指數(shù)Ra，8和以后將提到的演色指數(shù)R9被.J.T.C.vanKemenade，CIE 1995 Congress定義為“以用戶為導(dǎo)向的光源演色性描述”。在美國專利4,176,294和荷蘭專利164,697的開頭段落中公開描述了一種低壓汞放電燈，此后也被稱為燈。在該燈的操作過程中，第一種和第二種發(fā)光物分別發(fā)射綠光和紅光，若放電時有Hg存在則能直接產(chǎn)生大量的蘭光。綠、紅和蘭共同作用于燈的光流的結(jié)果是由燈所產(chǎn)生的光的顏色為白色。因?yàn)橛蒆g直接產(chǎn)生的蘭光數(shù)量太少，不能產(chǎn)生高色溫的白光，所以發(fā)光屏通常除了含有第一種和第二種發(fā)光物外，還含有另外一種在燈的操作過程中能發(fā)射蘭光的發(fā)光物。
看得見的輻射的顏色由在色三角中決定色點(diǎn)的顏色坐標(biāo)(x，y)來表征(見出版物CIE，No.15(E-1.3.1)，1971)。用于一般發(fā)光目的的低壓汞放電燈應(yīng)發(fā)射被認(rèn)為是“白色”的光。在色三角中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了白色輻射位于Planckian曲線上的色點(diǎn)處。這種曲線(也被稱為全部輻射體的曲線，此后稱為P曲線)包括在不同溫度(所謂的色溫)下由完全黑色的物體所發(fā)射的輻射的色點(diǎn)。特殊色溫不僅指的是P曲線上的一個特殊點(diǎn)，還指顏色坐標(biāo)位于P曲線在所述點(diǎn)上相交的線上的輻射(見所述出版物CIE，No.15)。如果這種輻射有一個靠近P曲線的色點(diǎn)，這種輻射也被認(rèn)為是具有上述特殊色溫的白光。在本說明書和權(quán)利要求中，“一個靠近P曲線的色點(diǎn)”所指的是該色點(diǎn)與P曲線上色溫相同的點(diǎn)之間的最大距離為20MPCD。MPCD(可察覺到的最小色差)是色度的單位，見J.J.Rennilson在光學(xué)光譜上的出版物，1980年10月，第63頁。發(fā)光層除了需要滿足與燈所發(fā)射的光的色溫和演色性相關(guān)的性質(zhì)外，還必須包含被低壓汞放電所產(chǎn)生的紫外輻射激發(fā)后能產(chǎn)生一種強(qiáng)光流的物質(zhì)，并且在燈的使用壽命期間該物質(zhì)能保持這種強(qiáng)光流。
已知的燈有良好的演色性(Ra，8＞80)和相對較高的發(fā)光效率(高達(dá)90 lm/W甚至更高)，因此非常適用于一般的發(fā)光目的。試驗(yàn)已經(jīng)揭示了具有更好演色性(Ra，8＞90)的燈更容易被試驗(yàn)者接受，但是，這種演色性很好的燈的一個缺點(diǎn)是其發(fā)光效率相對較低。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種低壓汞放電燈，該燈的演色性被用戶評價為相對較好，并且發(fā)光效率相對較高。
為了達(dá)到這個目的，根據(jù)本發(fā)明，在開始的段落中所描述的一種低壓汞放電燈的特征在于發(fā)光屏還裝有第三種發(fā)射主要位于615nm～780nm的發(fā)光物，并且該低壓汞放電燈的演色指數(shù)R9大于20。
令人驚異的是，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，雖然本發(fā)明低壓汞放電燈的演色指數(shù)Ra，8低于90，但是倘若演色指數(shù)R9大于20，該燈的大部分用戶都評價其演色性至少與演色指數(shù)Ra，8為90或更大的燈的演色性相當(dāng)。但是根據(jù)本發(fā)明，燈的發(fā)光效率相對較高。
雖然如上所述，在放電時由Hg直接產(chǎn)生少量的蘭光輻射，但是取決于燈所產(chǎn)生的光的色溫的需要，通常還必須給發(fā)光屏提供最大發(fā)射范圍為430nm～490nm的第四種發(fā)光物。
也可能為了得到所需色點(diǎn)，必須濾掉一部分由Hg所產(chǎn)生的蘭光，添加少量的黃光。這可以通過一種相對簡單的途徑來實(shí)現(xiàn)，即發(fā)光屏還包括用鈰激活的石榴皮酸釔鋁。
根據(jù)本發(fā)明，由于第三種發(fā)光物的發(fā)射主要范圍為615nm～700nm，低壓汞放電燈可得到好的結(jié)果。
如果第一種發(fā)光物包含Tb激活的鋁酸鈰鎂(CAT)，Gd激活和Tb激活的戊硼酸鈰鎂(CBT)，以及Ce激活和Tb激活的磷酸鑭(LAP)中的一種或多種材料，則可得到具有有利特性的低壓汞放電燈。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)?shù)诙N發(fā)光物包含Eu3+激活的氧化釔(YOX)，或第三種發(fā)光物包含Mg激活、Gd激活和Tb激活的戊硼酸鈰鎂(CBTM)或Mg激活的鍺酸鎂時，也發(fā)現(xiàn)了低壓汞放電燈的有利特性。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)?shù)谒姆N發(fā)光物包含Eu2+激活的鋁酸鋇鎂(BAM)時，低壓汞放電燈可得到好的結(jié)果。如果鋁酸鋇鎂也被Mg激活，這些色溫相對較高的燈則可達(dá)到相對較高的Ra，8值。
發(fā)光材料BAM，CAT，YOX，CBTM和YAGCe的使用使我們能夠在由燈所產(chǎn)生的光的大范圍色溫條件下，制備本發(fā)明的低壓汞放電燈。表1顯示出取決于所需色溫而在該燈的發(fā)光屏中使用的上述發(fā)光材料。在一個給定色溫條件下，經(jīng)證實(shí)通過增加與波長280nm～780nm范圍內(nèi)的發(fā)射強(qiáng)度相關(guān)的波長615nm～780nm范圍內(nèi)的發(fā)射強(qiáng)度，有可能增加R9值。表2至表6分別顯示出在色溫為2700K，3000K，4000K，5000K和6500K的條件下，演色指數(shù)R9和波長615nm～780nm范圍內(nèi)的發(fā)射與波長280nm～780nm范圍內(nèi)的發(fā)射之比(％)之間的關(guān)系。這些表顯示出與燈所產(chǎn)生的光的色溫?zé)o關(guān)，有可能選擇演色指數(shù)R9大于20的一個值。表7列出了根據(jù)本發(fā)明，在色溫為2700K的條件下，燈的發(fā)光屏的組成(用重量百分比表示)與演色指數(shù)值R9之間的關(guān)系。
在一個典型試驗(yàn)中，三個尺寸相同的陳列箱分別裝有兩批布，第一批布分別為一種顏色，第二批布分別被印上有多種顏色的圖案。每一個陳列箱都裝有一個從箱子外不能直接看見的燈，該燈通過許多光強(qiáng)為150lux的擴(kuò)散器廣泛而均一地照射上述布料。每個燈都是一種色溫大約為2700K的低壓汞放電燈。第一種燈L1為本發(fā)明的燈，其發(fā)光屏包括19.5％(重量)的CAT，37.2％(重量)的YOX和43.36％(重量)的CBTM。第二種燈L2具有良好的演色性(Ra，8＞90)，第三種燈L3是非本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)低壓汞放電燈，其演色指數(shù)Ra，8的范圍為80～90。三種燈L1、L2和L3的色點(diǎn)、演色指數(shù)Ra，8和演色指數(shù)R9都列在表8中。大約40個試驗(yàn)者被詢問更喜歡哪一個陳列箱，超過50％的人選擇裝有本發(fā)明的燈L1的陳列箱。對于L1、L2和L3中的每一種燈，

圖1列出了裝有這種燈的陳列箱分別被選擇為最好、次好和第三好的次數(shù)。其它試驗(yàn)顯示出只有當(dāng)裝有第三種發(fā)光物的燈的演色指數(shù)R9大于20時，試驗(yàn)者才給出這種評價。另外還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)演色指數(shù)R9的值更大時，本發(fā)明的燈得到了平均稍微更高的評價。但是，在實(shí)踐中，更高的演色指數(shù)值R9也意味著燈更低的發(fā)光效率。表1不同色溫下所使用的磷光體
表2色溫為2700K的條件下，大于615nm的輻射相對于全部光譜的輻射分?jǐn)?shù)和R9之間的關(guān)系
>表3色溫為3000K的條件下，大于615nm的輻射相對于全部光譜的輻射分?jǐn)?shù)和R9之間的關(guān)系
表4色溫為4000K的條件下，大于615nm的輻射相對于全部光譜的輻射分?jǐn)?shù)和R9之間的關(guān)系
表5色溫為5000K的條件下，大于615nm的輻射相對于全部光譜的輻射分?jǐn)?shù)和R9之間的關(guān)系
表6色溫為6500K的條件下，大于615nm的輻射相對于全部光譜的輻射分?jǐn)?shù)和R9之間的關(guān)系
在色溫為3000K～6500K的條件下，沒有可采用的實(shí)施例。表7在色溫為2700K的條件下，R9作為發(fā)光層組成(重量百分比)的一個函數(shù)
表8
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權(quán)利要求
1.一種演色(color rendering)指數(shù)Ra，8為80～90，色點(diǎn)(colorpoint)在Planckian曲線上或者靠近Planckian曲線，并且含有一個能通過可見光的氣密燈容器的低壓汞放電燈，該容器包含Hg和一種或多種惰性氣體，裝有一個包括下列發(fā)光物的發(fā)光屏-發(fā)射主要位于520nm～565nm的第一種發(fā)光物，和-發(fā)射主要位于590nm～630nm的第二種發(fā)光物，該低壓汞放電燈的特征在于發(fā)光屏還裝有第三種發(fā)射主要位于615nm～780nm的發(fā)光物，并且該低壓汞放電燈的演色指數(shù)R9大于20。
2.一種權(quán)利要求1所述的低壓汞放電燈，其中發(fā)光屏還裝有第四種最大發(fā)射范圍為430nm～490nm的發(fā)光物。
3.一種權(quán)利要求1或2所述的低壓汞放電燈，其中發(fā)光屏還包括被Ce激活的石榴皮酸釔鋁。
4.上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的一種低壓汞放電燈，其中第三種發(fā)光物的發(fā)射主要范圍為615nm～700nm。
5.上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的一種低壓汞放電燈，其中第一種發(fā)光物包含選自Tb激活的鋁酸鈰鎂，Gd激活和Tb激活的戊硼酸鈰鎂，以及Ce激活和Tb激活的磷酸鑭(LAP)中的一種或多種材料。
6.上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的一種低壓汞放電燈，其中第二種發(fā)光物包含被Eu3+激活的氧化釔(YOX)。
7.上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的一種低壓汞放電燈，其中第三種發(fā)光物包含選自Mg激活、Gd激活和Tb激活的戊硼酸鈰鎂與Mg激活的鍺酸鎂中的一種或多種材料。
8.上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的一種低壓汞放電燈，其中第四種發(fā)光物包含Eu2+激活的鋁酸鋇鎂。
9.一種權(quán)利要求8所述的低壓汞放電燈，其中鋁酸鋇鎂也是被鎂激活的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種演色指數(shù)Ra,8為80—90,色點(diǎn)在Planckian曲線上或者靠近Planckian曲線,并且含有一個氣密燈容器的低壓汞放電燈,其中,氣密燈容器能通過可見光,包含Hg和一種或多種惰性氣體,裝有一個包括發(fā)射主要位于520nm—565nm的第一種發(fā)光物和發(fā)射主要位于590nm—630nm的第二種發(fā)光物的發(fā)光屏。根據(jù)本發(fā)明,發(fā)光屏還裝有發(fā)射主要范圍為615nm—780nm的第三種發(fā)光物,并且該低壓汞放電燈的演色指數(shù)R9大于20。按這種方式,可以得到一種演色性被用戶評價為非常好,但發(fā)光效率仍相對較高的燈。
文檔編號C09K11/77GK1248343SQ98802641
公開日2000年3月22日 申請日期1998年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月19日
發(fā)明者D·范德沃爾特 申請人:皇家菲利浦電子有限公司