FR2510817A1

FR2510817A1 - FLUORESCENT LAMP WITH PERFECTIONALLY FLUORESCENT COATING

Info

Publication number: FR2510817A1
Application number: FR8114922A
Authority: FR
Inventors: William Weidman Piper; George Rice Gillooly
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1980-07-31
Filing date: 1981-07-31
Publication date: 1983-02-04
Also published as: MX160943A; DE3127679C2; GB2081497A; FR2510817B1; JPS5952197B2; JPS5734179A; BR8104821A; DE3127679A1

Abstract

LAMPE AYANT UNE MEILLEURE EMISSION DE LUMIERE BLANCHE DANS LA REGION SPECTRALE DE COULEUR LUMIERE DU JOUR. ELLE COMPREND UNE AMPOULE SCELLEE 2 TRANSMETTRICE DE LUMIERE AVEC UN REVETEMENT FLUORESCENT 9, L'AMPOULE CONTENANT UN MILIEU GAZEUX QUI PEUT ETRE IONISE POUR CREER UNE DECHARGE DANS DE LA VAPEUR DE MERCURE SOUS BASSE PRESSION, AFIN QU'AU MOINS UNE PARTIE DU RAYONNEMENT EMIS PAR LA DECHARGE SOIT TRANSFORMEE, PAR LE REVETEMENT FLUORESCENT, EN UNE LUMIERE VISIBLE DE COULEUR BLANC, LE REVETEMENT 9 ETANT CONSTITUE PAR UN MELANGE: D'UN PREMIER LUMINOPHORE A SPECTRE D'EMISSION ETROIT DANS LA PARTIE BLEUE DU SPECTRE VISIBLE; ET D'UN SECOND LUMINOPHORE A SPECTRE D'EMISSION BIMODAL LARGE DANS LA PARTIE BLEU-VERT DU SPECTRE VISIBLE ET QUI EST REPRESENTE PAR LA FORMULE:CA10-W-X-YCDMNSB(PO)F2-Y-ZCLOW SE SITUANT DANS UNE GAMME AVOISINANT 0,0-0,2, X SE SITUANT DANS UNE GAMME APPROXIMATIVE DE 0,03-0,25, Z SE SITUANT DANS UNE GAMME APPROXIMATIVE DE 0,0-0,09, ET Y SE SITUANT DANS UNE GAMME APPROXIMATIVE DE 0,02-0,2. APPLICATION AUX LAMPES A VAPEUR DE MERCURE BASSE PRESSION.LAMP HAVING BETTER WHITE LIGHT EMISSION IN THE SPECTRAL REGION OF DAYLIGHT COLOR. IT INCLUDES A SEALED BULB 2 TRANSMITTING LIGHT WITH A FLUORESCENT COATING 9, THE BULB CONTAINING A GASEOUS MEDIUM WHICH CAN BE IONIZED TO CREATE A DISCHARGE IN MERCURY VAPOR UNDER LOW PRESSURE, SO THAT AT LEAST ONE RADIATION IS EMITTED BY THE DISCHARGE IS TRANSFORMED, BY THE FLUORESCENT COATING, INTO A VISIBLE LIGHT OF WHITE COLOR, THE COATING 9 CONSISTING OF A MIXTURE: OF A FIRST LUMINOPHORE WITH A NARROW EMISSION SPECTRUM IN THE BLUE PART OF THE VISIBLE SPECTRUM; AND A SECOND LUMINOPHORE WITH WIDE BIMODAL EMISSION SPECTRUM IN THE BLUE-GREEN PART OF THE VISIBLE SPECTRUM AND WHICH IS REPRESENTED BY THE FORMULA: CA10-WX-YCDMNSB (PO) F2-Y-ZCLOW LOCATED IN A RANGE NEAR 0 , 0-0.2, X IS IN AN APPROXIMATE RANGE OF 0.03-0.25, Z IS IN AN APPROXIMATE RANGE OF 0.0-0.09, AND Y IS IN AN APPROXIMATE RANGE OF 0, 02-0.2. APPLICATION TO LOW PRESSURE MERCURY STEAM LAMPS.

Description

L'invention concerne, d'une manière générale, une lampe fluorescente à décharge dans de la vapeur de mercure sous basse pression, cette lampe comportant un revêtement fluorescent pour l'émission de lumière blanche dont la température de couleur correspondante est plus élevée que la température de couleur définie dans l'ovale blanc froid des normes de l'institut National Américain de Normalisation, sous l'influence du rayonnement ultravfolet émis lors de la décharge dans la vapeur de mercure. Darus les lampes de ce type actuellement mises sur le marché, 1eux ou plusieurs luminophores sont liés pour que la lampe émette une lumière blanche avec la température de couleur souhaitée, 1Dun des luminophores étant du fluorophosphate de calcium activé uniquement à l'antimoine (dit "halo bleu"), -et les autres étant généralement des halophosphates de calcium ou de strontium co-activés avec de l'antimoine et du manganèse. The invention relates generally to a fluorescent discharge lamp in low pressure mercury vapor, which lamp has a fluorescent coating for the emission of white light whose corresponding color temperature is higher than the color temperature defined in the cold white oval of the standards of the National American Institute of Standardization, under the influence of ultraviolet radiation emitted during the discharge in mercury vapor. For lamps of this type currently on the market, one or more luminophores are linked so that the lamp emits a white light with the desired color temperature. One of the luminophores is calcium fluorophosphate activated solely with antimony (called blue halo "), and the others being generally calcium or strontium halophosphates co-activated with antimony and manganese.

La structure considérée pour ce type de lampe fluorescente est plus particulièrement destinée à un éclairagé dans la région de couleur lumière du jour, telle que definie dans les normes de couleur de l'institut National Américain de
Normalisation, et utilise un. mélange à deux composants d'halophosphate de calcium activé par du manganèse et de lBanti- moine mélangé à de l'halo bleu comme second luminophore, émettant tous deux un rayonnement visible dans une large bande. Avec la combinaison connue da luminophores d'haloaW patite dans une lampe fluorescente émettant une lumière de couleur blanche dans la région de couleur lumière du jour, on obtient une efficacité lumineuse d'environ 2600 lumens pour une lampe de dimension 40WT12.The structure considered for this type of fluorescent lamp is more particularly intended for lighting in the daylight color region, as defined in the color standards of the American National Institute of
Normalization, and uses one. a two-component mixture of manganese-activated calcium halophosphate and antimony mixed with blue halo as the second phosphor, both of which emit visible radiation in a broad band. With the known combination of haloW phosphors in a fluorescent lamp emitting white light in the daylight color region, a luminous efficiency of about 2600 lumens is obtained for a 40WT12 lamp.

Avec des combinaisons différentes de luminophores, telles que celles décrites dans le brevet des E.U.A. With different combinations of phosphors, such as those described in U.S. Pat.

nO 4 075 532, on obtient de meilleures efficacités 7umineu- ses vers la région de couleur blanc froid. Y est décrit un mélange de luminophores avec un premier luminophore à bande d'émission relativement étroite centrée sur la région des longueurs d'ondes courtes du spectre visible (bleu), et un second luminophore à bande d'émission relativement large centrée sur la région 570-600 nm du spectre visible (jaune), ce qui permet d'obtenir une efficacité lumineuse plus élevée que celle obtenue avec un seul matériau luminophore d'haloapatite classique, pour diverses couleurs blanches définies par les normes de l'institut National Américain de
Normalisation -telles que "blanc froid1' et "blanc"- lorsque le mélange est fait dans des proportions correctes.La bande d'émission étroite requise dans la région du bleu, centrée sur environ 450 nm, est due au composant luminophore bleu et exige une dépense en énergie plus faible, ce qui permet d'utiliser l'excédent d'énergie pour la région de couleur jaune afin de renforcer la luminosité globale par répartition spectrale d'énergie dans ce type de lampe fluorescente. On recummande, comme luminophore jaune dans ce système à deux luminophores, un composé stoechiométrique de fluoroapatite de calcium activé au manganèse divalent, la co-activation à l'antimoine étant limitée pour limiter l'émission de ltanti- moine et obtenir la répartition spectrale d'énergie précédemment mentionnée.Enfin, ce système fluorescent à deux composants permet non seulement d'accroître la luminosité disponible, mais aussi d'obtenir un hon rendu de la couleur de la chair comparativement au matériau classique d'halophosphate de couleur blanc froid utilisé dans les lampes fluorescentes classiques de couleur blanc froid.No. 4,075,532, better efficiencies are obtained in the field of cold white color. There is disclosed a mixture of phosphors with a first relatively narrow emission band phosphor centered on the short wavelength region of the visible (blue) spectrum, and a second relatively wide emission band phosphor centered on the region. 570-600 nm of the visible spectrum (yellow), which allows to obtain a higher luminous efficiency than that obtained with a single luminophore material of classic haloapatite, for various white colors defined by the standards of the American National Institute of
Normalization - such as "cold white1" and "white" - when mixing is done in correct proportions.The narrow emission band required in the blue region, centered around 450 nm, is due to the blue phosphor component and requires a lower energy expenditure, which makes it possible to use the surplus energy for the yellow-colored region in order to reinforce the overall spectral distribution of energy brightness in this type of fluorescent lamp. in this two phosphor system, a stoichiometric divalent manganese activated calcium fluoroapatite compound, the antimony coactivation being limited to limit antimicrobial emission and obtain the aforementioned energy spectral distribution. , this two-component fluorescent system not only increases the brightness available, but also to obtain an accurate rendering of the color of the flesh comparativ the classic cold-white halophosphate material used in conventional cold-white fluorescent lamps.

Dans les régions à climat chaud, on préfère un éclairage de couleur lumière du jour plutôt qu'un éclairage de couleur blanc froid. On pense que cette préférence est due à l'aspect plus froid d'un éclairage lumière du jour qui contient plus de bleu qu'un éclairage de couleur blanc froid. I1 serait donc intéressant, pour ces régions et d'autres, de disposer d'un matériau fluorescent produisant un éclairage de couleur lumière du jour, avec un rendu des couleurs satisfaisant et une efficacité lumineuse plus élevée que celle obtenue avec le mélange de luminophores classique. In hot climate areas, daylight color lighting is preferred over cold white lighting. This preference is thought to be due to the cooler appearance of daylight that contains more blue than cold white lighting. It would therefore be of interest for these and other regions to have a fluorescent material producing daylight color illumination, with satisfactory color rendition and higher luminous efficacy than that achieved with conventional phosphor mixing. .

Le terme "région de couleur lumière du jour" utilisé dans cet exposé se réfère à une zone d'émission en couleur blanche dont les coordonnées de couleur C.I.E. (Commission
Internationale de l'Eclairage) sont sur le lieu géométrique ou proches du lieu géométrique du corps noir classique, avec une température de couleur plus élevée que celle de la couleur blanc froid, y compris les coordonnées de couleur de l'ovale de couleur lumière du jour défini par les normes de l'institut National Américain de Normalisation ainsi que d'autres couleurs non normalisées telles que "signwhite", "chroma 50" et "chroma 75" et d'autres couleurs blanches non situées dans ces ovales de couleur. Le matériau fluorescent considéré doit en conséquence donner lieu à une émission de couleur blanche dans cette région de couleur lumière du jour ainsi qu'à d'autres émissions de couleur blanche.The term "daylight color region" used in this presentation refers to a white color emission zone whose CIE color
International Lighting) are on the geometric locus or near the geometric locus of the classic black body, with a higher color temperature than that of the cold white color, including the color coordinates of the light-colored oval of the day defined by the standards of the National American Institute of Standardization as well as other non-standard colors such as "signwhite", "chroma 50" and "chroma 75" and other white colors not located in these ovals of color. The fluorescent material in question should consequently give rise to a white emission in this daylight color region as well as to other white color emissions.

On a découvert qu'on augmente l'efficacité lumineuse dans la région de couleur blanche à température de couleur élevée en remplaçant le luminophore précité "halo bleu" par un luminophore bleu à bande d'émission plus étroite, et en remplaçant le reste du mélange classique de luminophores par un deuxième luminophore bleu-vert constitué par un halophosphate de calcium activé à l'antimoine et au manganèse avec des concentrations telles qu'on obtient une ligne de mélange passant par le point de couleur du mélange luminophore classique, le second luminophore étant le matériau
Ca10-w-x-yCdwMnxSby(PO4)6F2-y-zClzOy, avec w approximativement dans la gamme 0,0-0,2, x approximativement dans la gamme 0,03-0,25, z approximativement dans la gamme 0,0-0,9 et y approximativement dans la gamme 0,02-0,2.La répartition spectrale d'énergie du luminophore considéré est telle que I1 indice de rendu des couleurs est quelque peu diminué, mais reste néanmoins dans la gamme acceptable et conduit à un rendu agréable des tons de la chair. Cette combinaison de luminophores représente donc une modification du système à deux luminophores généralement utilisé dans les lampes fluorescentes du type lumière du jour, ou les niveaux d'activateurs manganèse et antimoine et la teneur en halogénure du luminophore blanc ont été ajustés pour obtenir des lignes de mélange appropriées dans la région de couleur lumière du jour du spectre visible et qui apparaissent maintenant de nuance bleu-vert.Comme il sera décrit dans ce qui suit, le luminophore bleu-vert (blanc modifié) dans le système considéré à deux luminophores comporte une proportion substantielle d'antimoine, pour obtenir des points de couleur d'émission se situant normalement dans la région de couleur lumière du jour. I1 apparaîtra dans ce qui suit que le point de couleur blanche souhaitée à l'émission peut être réglé par variation des proportions en poids des deux luminophores du mélange.Les coordonnées de couleur pour une telle émission de la lampe peuvent en conséquence se situer, non seulement dans l'ovale de couleur lumière du jour classique défini par les normes de l'institut National Américain de Normalisation, mais aussi en des points de couleur blanche adjacents, tout en conduisant à un gain d'au moins 5-10% en efficacité lumineuse pour le morne point de couleur, relativement. à un mélange classique de luminophores à température de couleur élevée.It has been found that the luminous efficiency in the high color temperature white region is increased by replacing the aforesaid "blue halo" phosphor with a narrower emission blue phosphor and replacing the rest of the mixture. conventional phosphor by a second blue-green phosphor constituted by an antimony and manganese activated calcium halophosphate with concentrations such that a mixing line is obtained passing through the color point of the conventional phosphor mixture, the second luminophore being the material
Ca10-wx-yCdwMnxSby (PO4) 6F2-y-zClzOy, with w approximately in the range 0.0-0.2, x approximately in the range 0.03-0.25, z approximately in the range 0.0- 0.9 and y approximately in the range 0.02-0.2. The spectral distribution of energy of the phosphor considered is such that the color rendering index is somewhat diminished, but nevertheless remains within the acceptable range and leads to a pleasant rendering of the tones of the flesh. This combination of luminophores thus represents a modification of the two-phosphor system generally used in daylight-type fluorescent lamps, where the levels of manganese and antimony activators and the halide content of the white phosphor have been adjusted to obtain lines of phosphor. appropriate mixture in the daylight color region of the visible spectrum and which now appear blue-green shade.As will be described in the following, the blue-green phosphor (white modified) in the system considered two phosphors has a Substantial proportion of antimony, to obtain emission color points normally lying in the daylight color region. In the following it will be apparent that the desired white color point on emission can be adjusted by varying the proportions by weight of the two luminophores of the mixture. The color coordinates for such emission of the lamp can accordingly be located, not only in the conventional daylight color oval defined by the standards of the National American Institute of Standardization, but also in adjacent white dots, while leading to a gain of at least 5-10% in efficiency bright for the dull colored point, relatively. to a conventional mixture of phosphors at high color temperature.

Les luminophores émettant dans le bleu, utilisables pour la combinaison de luminophores considérée, ont une bande d'émission relativement étroite sous l'influence du rayonnement ultraviolet créé par décharge dans le mercure, avec un maximum sur une longueur d'onde de l'ordre de 450 nm et un rendement quantique d'au moins 80%. Une fonction importante de ce luminophore bleu est d'amener les coordonnées de trichromaticité C.I.E. de l'émission de la lampe en un point proche du lieu géométrique du corps noir au point de couleur souhaité dans la région spectrale de couleur lumière du jour. zone bande d'émission étroite proche du maximum de la fonction tristimulus z assure efficacement cette fonction tout en permettant qu'une plus grande partie de l'émission visible de-la lampe se situe dans une région de longueur d'onde plus élevée, pour une efficacité lumineuse accrue. On peut choisir un luminophore stoéchiométrique strontium-europium-chloroapatite (SECA) de formule chimique Srî0zEuz(PO4)6Cl2, avec z compris entre 0,02 inclus et Q,2 inclus, pour obtenir une émission de couleur bleue dans une bande étroite, un tel luminophore présentant un point de couleur ayant les coordonnées trichromatiques x=0,152, y=0,027.En variante, on peut utiliser un aluminate stoéchiométrique de magnésium et baryum activé à l'europium, de formule chimique Ba2 zEuzMg2Al22037, avec z compris entre 0,1 inclus et 0,4 inclus, dont les coordonnées trichromatiques sont sensiblement les mêmes que celles du composé SECA. The blue emitting phosphors, usable for the phosphor combination considered, have a relatively narrow emission band under the influence of ultraviolet radiation created by mercury discharge, with a maximum on a wavelength of the order 450 nm and a quantum efficiency of at least 80%. An important function of this blue phosphor is to bring the C.I.E. trichromaticity coordinates. from the emission of the lamp at a point near the locus of the black body to the desired point of color in the spectral region of daylight color. narrow transmission band close to the maximum of the tristimulus z function effectively performs this function while allowing a greater part of the visible emission of the lamp to be in a higher wavelength region, for increased luminous efficiency. A stoichiometric strontium-europium-chloroapatite phosphor (SECA) having the chemical formula Sr 10 ZE 4 (PO 4) 6 Cl 2 can be selected, with z being between 0.02 inclusive and Q, 2 inclusive, to obtain a blue color emission in a narrow band, a such a luminophore having a color point having the trichromatic coordinates x = 0.152, y = 0.027. Alternatively, it is possible to use a stoichiometric aluminate of magnesium and barium activated with europium, of chemical formula Ba2 zEuzMg2Al22037, with z included between 0, 1 inclusive and 0.4 inclusive, whose trichromatic coordinates are substantially the same as those of the SECA compound.

Comme on l'a fait remarquer, la plus grande partie de l'énergie du rayonnement ultraviolet d'excitation est utilisée pour exciter le luminophore bJeu-vert à bande d'émission plus large. Les luminophores utilisables, donnant lieu à cette émission bleu-vert dans la large bande souhaitée, peuvent être caractérisés par un rendement quantique se situant dans les 10% de celui des mélanges de luminopho- res actuellement utilisés dans les lampes fluorescentes classiques du type couleur lumière du jour et peuvent être choisis dans la classe des halophosphates co-activés à l'antimoine et au manganèse, de sorte qu'ils présentent une double émission due à l'antimoine et au manganèse dans cette matrice hôte.Plus précisément, le second luminophore du système à deux composants consiaéré présente une émission bimodale avec un maximum principal dans la zone des 550-600 nm attribuable au manganèse et un second maximum principal plus large dans la zone spectrale des 450-510 nm attribuable à l'antimoine. La composition chimique des luminophores utilisables, présentant de telles caractéristiques d'éis- sion, est la suivante:
Ca10-w-x-yCdwMnxSby(PO4)6F2-y-zClzOy, avec w approxi- mativement dans la gamme 0,0-0,2, x approximativement dans la gamme 0,03-0,25, z approximativement dans la gamme 0,0-0,09, et y approximativement dans la gamme 0,02-0,2.As noted, most of the ultraviolet excitation energy is used to excite the wider bandwidth green phosphor. The phosphors that can be used, giving rise to this blue-green emission in the desired broadband, can be characterized by a quantum yield in the range of 10% of that of the mixtures of luminophores currently used in conventional fluorescent lamps of the light-color type. of the day and can be selected from the class of halophosphates co-activated with antimony and manganese, so that they exhibit a double emission due to antimony and manganese in this host matrix. More precisely, the second phosphor the consecrated two-component system has a bimodal emission with a maximum maximum in the 550-600 nm manganese zone and a second largest maximum in the 450-510 nm spectral range attributable to antimony. The chemical composition of the usable phosphors having such an emission characteristics is as follows:
Ca10-wx-yCdwMnxSby (PO4) 6F2-y-zClzOy, with w approximately in the range 0.0-0.2, x approximately in the range 0.03-0.25, z approximately in the range 0, 0-0.09, and y approximately in the range 0.02-0.2.

Quoiqu'une valeur nulle soit recommandée pour z afin d'obtenir théoriquement une efficacité Jumineuse maximum, on peut souhaiter que z ait une valeur non nulle pour améliorer le rendement quantique ou pour réduire le court glohal de fabrication du mélange de luminophores.Although a zero value is recommended for z in order to theoretically obtain maximum efficiency, it may be desirable for z to have a non-zero value to improve the quantum yield or to reduce the short time of manufacture of the phosphor mixture.

La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent:
figure 1, une vue en perspective, partiellement en arraché, d'une structure de lampe fluorescente conforme à l'invention;
figure 2, les spectres d'émission de chaque composant du mélange de luminophores le plus couramment utilisé dans les lampes fluorescentes lumière du jour actuelles, ainsi que ceux des composants du mélange de luminophores conforme à l'invention et qui permet d'obtenir la même couleur dans une lampe fluorescente de 40W; et
figure 3, le diagramme de chromaticité (x,y) de la C.I.E., avec la ligne du lieu. géométrique du corps noir, l'ovale blanc froid de l'institut National Américain de Normalisation et des ovales de couleur blanche représentatifs dans la zone de couleur lumière du jour, pour illustrer les principes de l'invention.The remainder of the description refers to the appended drawings which represent:
Figure 1, a perspective view, partially broken away, of a fluorescent lamp structure according to the invention;
FIG. 2 shows the emission spectra of each component of the phosphor mixture most commonly used in the current daylight fluorescent lamps, as well as those of the components of the phosphor mixture according to the invention, which makes it possible to obtain the same color in a 40W fluorescent lamp; and
Figure 3, the chromaticity diagram (x, y) of the CIE, with the line of the place. geometric black body, the cold white oval of the American National Standardization Institute and representative white ovals in the daylight color zone, to illustrate the principles of the invention.

La lampe fluorescente 1 représentée figure 1, comporte une ampoule allongee 2, de section transversale circulaire, en verre à la chaux et à la soude. Le dispositif de décharge de cette lampe se compose, à chaque extrémité, d'une structure classique d'électrode 3 supportée par des fils d'amenée 4 et 5, ces fils traversant la partie de scellement verre-métal 6 d'un queusot 7 pour être raccordés aux contacts d'un culot 8 fixé à l'extrémité correspondante de la lampe. Le milieu d'entretien de la décharge dans l'ampoule en verre scellée est constitué par un gaz inerte tel que l'argon ou un mélange d'argon et d'autres gaz sous basse pression, en combinaison avec une petite quantité de mercure qui définit le mode de fonctionnement de la lampe sous faible pression de vapeur.La surface interne de l'ampoule en verre comporte un revêtement fluorescent 9 constitué par la combinaison de luminophores conforme à l'invention, ce revêtement étant appliqué sur pratiquement la totalité de la longueur de l'ampoule et sur toute la paroi intérieure circulaire de cette ampoule. The fluorescent lamp 1 shown in FIG. 1 comprises an elongate bulb 2 of circular cross section made of lime and soda glass. The discharge device of this lamp is composed, at each end, of a conventional electrode structure 3 supported by supply wires 4 and 5, these wires passing through the glass-metal sealing portion 6 of a pipe 7 to be connected to the contacts of a base 8 attached to the corresponding end of the lamp. The discharge maintenance medium in the sealed glass ampoule is an inert gas such as argon or a mixture of argon and other low pressure gases, in combination with a small amount of mercury which defines the mode of operation of the lamp under low vapor pressure.The inner surface of the glass bulb comprises a fluorescent coating 9 constituted by the combination of phosphors according to the invention, this coating being applied to practically the whole of the length of the bulb and all the circular inner wall of this bulb.

Lors d'une étude assistée par ordinateur à partir de spectres de luminophores intéressants mesurés expérimentalement, on a comparé les efficacités lumineuses d'une lampe fluorescente classique lumière du jour actuellement sur le marché et d'une lampe dont le revêtement était un mélange de luminophore SECA et de fluorapatite de calcium avec une concentration de manganèse convenant à l'obtention d'un point de couleur égal à celui de la lampe classique, les puissances d'entrée et les rendements quantiques étant supposés égaux. On a déterminé que la lampe avec le nouveau luminophore fonctionne avec une efficacité lumineuse améliorée de 9%.Le luminophore stoéchiométrique au fluoroapatite choisi fournit environ 99% de l'efficacité lumineuse totale dans cette combinaison de luminophores, la fraction molaire d'ions manganèse étant ajustée pour obtenir le point de couleur souhaité dans la zone de couleur lumière du jour. In a computer-aided study of interesting spectrophotometric spectra measured experimentally, the luminous efficiencies of a conventional daylight fluorescent lamp currently on the market and a lamp coated with a phosphor mixture were compared. SECA and calcium fluorapatite with a concentration of manganese suitable for obtaining a color point equal to that of the conventional lamp, the input powers and quantum yields being assumed equal. It has been determined that the lamp with the new phosphor operates with an improved luminous efficiency of 9%. The selected fluoroapatite stoichiometric phosphor provides about 99% of the total luminous efficiency in this combination of phosphors, the mole fraction of manganese ions being adjusted to obtain the desired color point in the daylight color zone.

On a représenté figure 2, avec leurs propres amplitudes relatives, les répartitions spectrales de chaque composant du mélange de luminophores, de telle sorte qu'en additionnant l'émission de l'halo bleu 1 avec l'émission de l'halophosphate de calcium blanc 2, à la lumière visible directement mise par la décharge dans le mercure, on obtient le spectre d'émission de la lampe fluorescente lumière du jour conforme à l'invention. Les composants du mélange amélioré sont le luminophore SECA 3 et un fluorapatite de calcium contenant 0,15 mole de Mn 4, et, avec la même émission visible provenant du mercure, on obtient un point de couleur identique. On remarquera notamment la largeur relative du composant bleu du mélange établi 1, et la largeur beaucoup plus étroite du composant 2 dans le mélange proposé 3. FIG. 2 shows, with their relative amplitudes, the spectral distributions of each component of the phosphor mixture, such that by adding the emission of the blue halo 1 with the emission of the white calcium halophosphate 2, in visible light directly put by the discharge in mercury, the emission spectrum of the daylight fluorescent lamp according to the invention is obtained. The components of the improved mixture are the SECA 3 phosphor and a calcium fluorapatite containing 0.15 moles of Mn 4, and with the same visible emission from mercury, an identical dot of color is obtained. It will be noted in particular the relative width of the blue component of the established mixture 1, and the much narrower width of the component 2 in the proposed mixture 3.

La longueur d'onde moyenne plus faible du composant bleuvert du mélange proposé 4, comparé au composant jaune du mélange établi 2, est nécessaire pour que les deux systèmes aient le même point de couleur.The lower average wavelength of the blue-green component of the proposed mixture 4, compared to the yellow component of the established mixture 2, is necessary for the two systems to have the same color point.

Pour mieux mettre en évidence l'amélioration obtenue au point de vue émission avec la structure de lampe cidessus utilisant la combinaison de luminophores considérée, on a construit un certain nombre de lampes de dimension 40WT12 pour les comparer avec la lampe fluorescente classique lumière du jour. Les lampes d'essais ont été construites de manière classique, sauf que l'on a remplacé le mélange de luminophores et qu'on a utilisé un mélange binaire de luminophore bleu-vert avec un luminiphore (SECA) de chloroapatite activé à l'europium à titre de luminophore bleu émettant dans une bande étroite, les proportions en poids étant celles précisées dans le tableau I ci-dessous.Le luminophore bleu-vert émettant dans la large bande consistait, dans les lampes d'essai, en un fluorapatite co-activé au manganèse et à l'antimoine présentant une double émission due à l'antimoine et au manganèse dans cette matrice hôte, avec une teneur constante d'antimoine d'environ 0,10 en fraction molaire, la teneur en manganèse étant ajustée aux valeurs précisées dans le tableau. Les proportions en poids du luminophore SECA furent également choisies comme spécifié dans le tableau dans une gamme de rapports de poids d'environ 3-12% du mélange utilisé, la teneur en europium bivalent étant constante et égale à 0,2 mole.On a également porté dans le tableau les valeurs classiques en lumens sur 100 heures obtenues avec les lampes d'essai, ainsi que les coor-données de couleur d'émission de la lampe et les coordonnées de couleur des lampes avec luminophore bleu-vert seul. Luminophore bleu-vert Luminophore bleu
Echantillon (Fraction molaire Mn) X Y (% en poids)
A 0,06 0,281 0,345 9 0,271 0,306 2494 76
B 0,12 0,327 0,337 8 0,311 0,337 2859 68
C 0,18 0,363 0,398 7 0,346 0,368 3096 62
La figure 3 peut mieux faire comprendre les valeurs des points de couleur et les valeurs en lumens portées sur le tableau ci-dessus.On peut voir que les points de couleur pour les trois lampes échantillons A a C se situent, d'une manière générale, dans la zone de couleur lumière du jour du spectre visible, le point de couleur pour la lampe échantillon B se situant dans l'ovale normalisé lumière du jour. On peut également faire une comparaison valable de la valeur en lumens portée sur le tableau pour la lampe échantillon B avec les 2600 lumens obtenus avec des lampes fluorescentes classiques lumière du jour, en raison de la correspondance générale trouvée dans les points de couleur.To further highlight the emission enhancement obtained with the above lamp structure using the phosphor combination considered, a number of 40WT12 sized lamps were constructed for comparison with the conventional daylight fluorescent lamp. The test lamps were constructed conventionally except that the phosphor mixture was replaced and a binary mixture of blue-green phosphor was used with europium activated chloroapatite luminiphore (SECA). as a blue phosphor emitting in a narrow band, the proportions by weight being those specified in Table I below. The broadband blue-green phosphor consisted in the test lamps of a co-fluorapatite. manganese and antimony-activated antimony and manganese double emission in this host matrix, with a constant antimony content of about 0.10 in mole fraction, the manganese content being adjusted to the values specified in the table. The proportions by weight of the SECA phosphor were also selected as specified in the table in a weight ratio range of about 3-12% of the mixture used, the bivalent europium content being constant and equal to 0.2 mole. Also included in the table are the typical 100-hour lumen values obtained with the test lamps, as well as the lamp emission color co-data and the color coordinates of the blue-green phosphor lamps alone. Blue-green phosphor Blue phosphor
Sample (Mn molar fraction) XY (% by weight)
A 0.06 0.281 0.345 9 0.271 0.306 2494 76
B 0.12 0.327 0.337 8 0.311 0.337 2859 68
C 0.18 0.363 0.398 7 0.346 0.368 3096 62
Figure 3 can better understand the values of the color points and the lumen values shown in the table above. It can be seen that the color points for the three sample lamps A to C are, in general in the daylight color area of the visible spectrum, the color point for the sample lamp B being in the normalized oval daylight. A valid comparison of the lumen value shown in the table for the sample lamp B with the 2600 lumens obtained with conventional daylight fluorescent lamps can also be made because of the general correspondence found in the color points.

Cette comparaison donne un gain de 10t en lumens pour la lampe conforme à l'invention. Les valeurs en lumens portées dans le tableau pour les autres lampes échantillons dénotent des améliorations comparables ou plus grandes par rapport aux mélanges de luminophores classiques pour les mêmes points de couleur.This comparison gives a gain of 10t in lumens for the lamp according to the invention. The lumen values shown in the table for the other sample lamps indicate comparable or greater improvements compared to conventional phosphor blends for the same color points.

Comme précédemment mentionné, les coordonnées de couleur pour les structures de lampe considérées sont données figure 3. On a représenté un diagramme de chromaticité, les coordonnées de couleur x et y obtenues confor mément aux méthodes de mesure C.I.E. sont utilisées pour représenter les points de couleur blanc obtenus avec les combinaisons de luminophores conformes à l'invention. On a également représenté sur ce diagramme de chromaticité les ovales de couleur blanc froid et de couleur lumière du jour selon les normes de 1'Institut National Américain de
Normalisation, ainsi que d'autres ovales de couleur connus et se situant dans la zone de couleur lumière du jour.Les points de couleur obtenus avec le luminophore bleu-vert des combinaisons de luminophores conformes à l'invention sont représentés sur le diagramme par une ligne droite 10 lorsque la teneur en manganèse se situe dans une gamme allant de 0,03 mole à 0,25 mole. Le point de couleur pour une lampe 40WT12 revêtue d'un luminophore représentatif
SECA seul, dans le mélange conforme à l'invention, est également porté dans le diagramme, avec une autre ligne droite 12 partant de ce point de couleur et venant couper la ligne droite 10, de sorte qu'on peut établir le point de couleur d'une lampe utilisant un mélange binaire particulier de luminophores.En ce qui concerne la signification des lignes 10 et 12, on notera que le point de couleur pour la lampe échantillon B se trouve sur la ligne droite 12, à l'intérieur de l'ovale de couleur lumière du jour, le point d'intersection entre les lignes droites étant fixé par la teneur en manganèse du luminophore bleu-vert du mélange.En modifiant, dans le mélange, les proportions relatives en poids des mêmes luminophores, on obtient différents points de couleur d'émission dans la zone de couleur lumière du jour qui se situe sur la ligne droite 12. I1 est bien entendu de plus, possible de modifier le point d'intersection entre les lignes droites 10 et 12 en ajustant la teneur en manga nèse du composant bleu-vert du mélange de luminophores, afin d'obtenir encore d'autres points de couleur blanc qui peuvent se situer soit dans les autres ovales de couleur repre- sentés, soit à proximité de ces ovales.Les points de couleur restants portés dans le tableau ci-dessus et représentés dans le diagramme de chromaticité sont soumis aux mêmes relations générales, de sorte qu'il devient possible de prédéterminer tant la composition des luminophores que leurs proportions relatives en poids pour obtenir un point de couleur d'émission donne. On peut egalement noter à partir de ce diagramme de chromaticité que les points de couleur des lampes A à C se situent à proximité de la ligne du lieu geo- métrique du corps noir, de sorte que les températures de couleur correspondantes se situent aux environs de 4500 g ou plus haut.As previously mentioned, the color coordinates for the lamp structures considered are given in FIG. 3. A chromaticity diagram is shown, the x and y color coordinates obtained in accordance with the CIE measurement methods are used to represent the color points. white obtained with the combinations of phosphors according to the invention. Also shown on this chromaticity diagram are the ovals of cold white color and daylight color according to the standards of the National American Institute of
Standardization, as well as other colored ovals known and located in the daylight color area.The color points obtained with the blue-green phosphor combinations of phosphors according to the invention are represented on the diagram by a straight line 10 when the manganese content is in a range from 0.03 mole to 0.25 mole. The color point for a 40WT12 lamp coated with a representative phosphor
SECA alone, in the mixture according to the invention, is also carried in the diagram, with another straight line 12 starting from this point of color and coming cut the straight line 10, so that we can establish the color point of a lamp using a particular binary mixture of phosphors. With regard to the meaning of the lines 10 and 12, it should be noted that the color point for the sample lamp B is on the straight line 12, inside the lamp. oval of daylight color, the point of intersection between the straight lines being fixed by the manganese content of the blue-green phosphor of the mixture. By modifying, in the mixture, the relative proportions by weight of the same luminophores, we obtain different emission color points in the daylight color zone which is located on the straight line 12. Of course, it is also possible to modify the point of intersection between the straight lines 10 and 12 by adjusting the angle of In manga nesis of the blue-green component of the mixture of luminophores, in order to obtain still other points of white color which can be located either in the other colored ovals represented, or near these ovals. The points remaining color values shown in the table above and represented in the chromaticity diagram are subject to the same general relations, so that it becomes possible to predetermine both the composition of the phosphors and their relative proportions by weight to obtain a point of color emission gives. It can also be noted from this chromaticity diagram that the color points of the lamps A to C are close to the line of the geometric location of the blackbody, so that the corresponding color temperatures are around 4500 g or higher.

On a donc défini une combinaison particulière de luminophores à deux composants qui permet d'obtenir une efficacité lumineuse beaucoup plus élevée que celle obtenue avec les combinaisons classiques dans les lampes fluorescentes du type lumière du jour. I1 est bien entendu qu'on peut toutefois modifier encore les combinaisons citées en y ajoutant, par exemple, un troisième luminophore tel que de l'oxyde d'yttrium activé à l'europium trivalent, afin d'ajuster le point de couleur ou toute autre caractéristique de fonctionnement de la lampe. Thus, a particular combination of two-component phosphors has been defined which provides a much higher luminous efficiency than that achieved with conventional combinations in daylight type fluorescent lamps. Of course, it is possible, however, to modify the combinations mentioned by adding, for example, a third phosphor, such as trivalent europium activated yttrium oxide, in order to adjust the color point or any other operating characteristic of the lamp.

Claims

A fluorescent lamp (1) having a sealed light-transmitting sealed bulb (2) with a fluorescent coating (9), the ampoule containing a gaseous medium that can be ionized to create a discharge in mercury vapor under low pressure, so that at least a portion of the radiation emitted by the discharge is converted, by the fluorescent coating, into a visible white light, characterized in that the fluorescent coating (9) is constituted by a mixture:

a first narrow emission spectrophore in the blue part of the visible spectrum; and

a second broad bimodal emission spectrum phosphor in the blue-green portion of the visible spectrum and which is represented by the formula:

Ca Cd Mn SbPO) Cl Cl O

Wherein X is within a range of about 0.0-0.2, x, in a range of about 0.03-0.25, where z is within an approximate range of 0.0-0.09, and y being in a range of approximately 0.02-0.2;

the first and second phosphors being uniformly mixed in selected proportions to give the mixture increased luminous efficacy.

2. Lamp according to claim 1, characterized in that the first phosphor corresponds to the formula:

Sr10-zEuz (PO4) 6Cl2, z being in a range of approximately 0.02-0.2.

3. Lamp according to claim 1, characterized in that the proportions between the first and second phosphors provide a daylight white color.

4. Lamp according to claim 3, characterized in that the phosphor mixture comprises, in parts by weight: 3-12 parts of the first phosphor and 97-98 parts of the second phosphor.

5. Lamp according to claim 3, characterized in that the mole fraction of manganese is adjusted in the first phosphor to obtain the color white light of the day.

6. Lamp according to claim 1, characterized in that the first phosphor corresponds to the formula:

Ba2-zEuzMg2Al22O37, z being in a range of approximately 0.1-0.4 and this first phosphor exhibiting a maximum emission over an ode length of the order of 450 nm.

7. Lamp according to claim 1, characterized in that the second phosphor has a main emission maximum in the region of 550-600 nm attributable to manganese, as well as a second largest emission maximum in the region of 450 -510 nm attributable to antimony.