[發明專利]具有高CRI的熒光燈

在審

• 申請號: 201210497322.2
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103247515A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 杜方鳴;W.W.比爾斯;J.B.詹斯馬
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01J61/44
• 分類號: H01J61/44;H01J61/48;C09K11/86
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;林森

發明背景

本發明涉及磷光體組合物，特別是用于熒光燈的磷光體。更特別是，本發明涉及在低CCT下，通過提供優化的熒光燈中使用的磷光體系統，同時改進熒光燈的CRI和光輸出(lumen?output)，所述系統包括與鹵代磷酸鹽磷光體組合的至少四種稀土磷光體(其中之一為綠藍色發光的稀土磷光體(green-blue?emitting?rare?earth?phosphor))的共混物。

熒光燈通常具有封入含有惰性氣體和汞蒸氣的密封的放電空間的透明玻璃外殼(envelope)。當經歷由電極提供的電流時，汞電離，以產生具有185?nm和254?nm的主要波長的輻射。該紫外輻射繼而激發在外殼的內表面上的磷光體以產生可見光，該可見光通過玻璃發出。

通常，熒光燈使用磷光體用于照明，其吸收254?nm?Hg-共振輻射并且激活，以將通過燈填充物產生的汞蒸氣的紫外發射轉化為可見光。常規地，白色發光的鹵代磷酸鈣磷光體(例如Ca₅(PO₄)₃(F,Cl)₂:Sb,Mn)已用于將UV光轉化為白光。更近來，致力于改進顯色性(color?rendering)性質和熒光燈的發射輸出，采用紅色發光、綠色發光和藍色發光的磷光體的混合物的三譜帶類型熒光燈已用于提供白色照明。例如，磷光體可包括以適當比率混合的用于藍色發光的磷光體的銪-激活的鋁酸鎂鋇磷光體BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺、用于綠色發光的磷光體的鈰和鋱-激活的鋁酸鎂磷光體(Ce,Tb)MgAl₁₁O₁₉和用于紅色發光的磷光體的銪-激活的氧化釔磷光體Y₂O₃:Eu³⁺的混合物。這種磷光體共混物的組合的光譜輸出產生白光。

光源表觀的或認知的顏色關于色溫來描述，色溫為當考慮輻射時，發出大致相同的色品的輻射的黑體的溫度。比起具有4100開爾文(4100K)色溫的光源，具有3000開爾文(3000K)色溫的光源具有更大重量百分比的紅色組分。使用磷光體共混物的燈的色溫可通過改變磷光體的比率和組成而變。

彩色品質關于顯色性進一步描述，更特別是顯色指數(CRI或R_a)，其為對于指定條件由光源照明的物體的心理-物理顏色的符合參比照明的那些的程度的量度。CRI實際上是光源的光譜分布與白熾(黑體)光源相比有多好的量度，白熾(黑體)光源在光譜的紅外部分(超過700?nm)和光譜的紫外部分(低于400?nm)之間，即，在光譜的可見部分(約400-約700?nm之間)，具有普朗克分布。表征磷光體共混物的離散光譜將產生顏色匹配光譜峰的物體的良好的顯色性，但是不如顏色介于光譜峰之間的物體良好。通過使用稀土磷光體的適當組合或通過使用發射寬帶光譜分布的磷光體，可改進燈CRI。

燈的顏色外觀通過其色品坐標來描述，色品坐標可根據標準方法由光譜功率分布來計算。參見CIE，Method?of?measuring?and?specifying?color?rendering?properties?of?light?sources(測量和指定光源的顯色性性質的方法)?(第2版)，公布CIE號13.2?(TC-3,2)，Bureau?Central?de?la?CIE，巴黎，1974。CIE標準色品圖包括黑體輻射體在各種溫度下的彩色點。黑體色品在x,y-圖上的軌跡稱為普朗克軌跡。由該軌跡上的點表示的任何發光來源可用色溫指定。可從接近但是不在該普朗克軌跡上的點畫一條線，以與普朗克軌跡相交，以確定該點的關聯的色溫(CCT)，并且在該條線上的所有點在平均水準的人眼看來具有幾乎相同的顏色。光源的發光功效或燈的亮度為發出的總發光通量除以總燈功率輸入的商，用流明/瓦(LPW或lm/W)表示。

光譜共混研究已顯示，白色光源的LPW和CRI取決于單色磷光體的光譜分布。預期在延長的燈操作期間這些磷光體維持結構完整性，使得磷光體在某一時間段內保持化學穩定，同時保持燈穩定的CIE彩色坐標。人眼不對所有的可見光波長具有相同的靈敏度。而是，具有相同強度但是不同波長的光會感覺具有不同的發光度。與單一磷光體燈相比，使用三磷光體共混物導致改進顯色性或LPW，但是通常不能同時改進二者。