EP1160834A2 - Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe mit Au enkolben - Google Patents

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EP1160834A2
EP1160834A2 EP01000191A EP01000191A EP1160834A2 EP 1160834 A2 EP1160834 A2 EP 1160834A2 EP 01000191 A EP01000191 A EP 01000191A EP 01000191 A EP01000191 A EP 01000191A EP 1160834 A2 EP1160834 A2 EP 1160834A2
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EP
European Patent Office
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phosphor
pressure mercury
low
gas discharge
discharge lamp
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EP1160834A3 (de
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Thomas JÜSTEL
Cornelis Ronda
Hans Nikol
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
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Definitions

  • the invention relates to a low-pressure mercury discharge lamp, in particular one Compact fluorescent lamp with an inner bulb that forms a gas discharge tube and whose wall is made of a material that is permeable to electromagnetic radiation and is coated with a phosphor, with an outer bulb that the inner bulb surrounds, and the wall contains a phosphor, and with means for production and maintaining a low pressure mercury gas discharge.
  • a conventional compact fluorescent lamp usually consists of a thin, single or multiple folded tubular gas discharge vessel, at the ends of which inside electrodes, e.g. Tungsten wire coils. Contains the discharge vessel in addition to a rare gas filling, a small amount of mercury and is together with Ballast and starter mounted on a base. Generates one in the gas discharge vessel Low pressure mercury gas discharge UV radiation caused by one or more UV phosphors, with which the inside of the gas discharge vessel is coated, in visible Light converted.
  • the glass type of the gas discharge vessel is generally chosen so that it is suitable for a Mass production with short lead times is suitable. These types of glass are transparent for visible light and UV-A light with a wavelength up to 300 nm, but opaque for UV with a wavelength ⁇ 300 nm.
  • This outer bulb is preferably given Appearance of conventional pear-shaped incandescent lamps to get the familiar for the consumer Get the look of lights.
  • a low pressure gas discharge lamp in which the Discharge vessel forms an inner bulb which is permeable to electromagnetic radiation, which is surrounded by an outer bulb, and the outside of the inner bulb and / or the inside of the outer bulb is provided with a phosphor layer and the inner bulb Contains mercury vapor and / or metal vapor generating compounds and / or contains noble gases and is permeable to the electromagnetic radiation emitted by the Excitation of the respective gases to fluorescence arise.
  • these are inner pistons made of quartz or UV-permeable special glass types.
  • the object of the present invention is, among other things, an inexpensive fluorescent lamp to provide with an outer bulb that has an improved light output Has.
  • the object is achieved by a low-pressure mercury gas discharge lamp, that with an inner bulb that forms a gas discharge vessel and its Wall is made of a material that is transparent and permeable to electromagnetic radiation is coated with a phosphor, with an outer bulb surrounding the inner bulb, and whose wall contains a UV-A phosphor, and with means for producing and maintaining a low pressure mercury gas discharge.
  • Such a low-pressure mercury gas discharge lamp can be cost-effective Manufacture types of glass. Despite the loss of absorption, their light output is in the UV-A phosphor layer improved in the area of high eye sensitivity because additionally UV-A radiation is converted into visible light.
  • the low-pressure mercury discharge lamp according to the invention does not emit UV-A radiation to the outside.
  • the harmful, photo-ionizing effect of this radiation on human skin, colors, plastics and rubber products is thus avoided. Therefore, the low-pressure mercury discharge lamps according to the invention are particularly suitable for illuminating office spaces, museums and laboratories.
  • the wall of the outer bulb can comprise a coating which contains the UV-A phosphor.
  • the wall of the outer bulb consists of a material that contains a polymer plastic and the UV-A phosphor. This embodiment, in which the UV-A phosphor is embedded in the polymeric plastic, is particularly suitable for hydrolysis-sensitive phosphors.
  • the UV-A phosphor is selected from the group ZnS: Ag, YVO 4 : Eu, Y (V, P) O 4 : Eu, Y 2 O 2 S: Eu, CaSiO 3 : Ce, Mn , CaSO 4 : Ce, Mn, Y 2 SiO 5 : Ce, Mn, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn and (Ba, Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, Mn.
  • These UV-A phosphors are characterized by a high reflectance in the visible range from 400 to 780 nm.
  • the UV-A phosphor is selected from the group ZnS: Cu, Au; CaS: Eu; SrGa 2 S 4 : Eu, and Mg 4 GeO 5.5 F: Mn. These UV-A phosphors have a body color with which additional decorative effects can be achieved.
  • the inner piston tubular and folded or tubular and coiled so that it is of a pear-shaped Outer bulb can be wrapped.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section through a low-pressure mercury discharge lamp according to the invention.
  • an inner bulb 1 which is the gas discharge vessel forms for the low pressure mercury gas discharge. At both ends of the Electrodes are melted into the inner bulb and ignite the gas discharge can be.
  • the inner bulb is filled with mercury vapor of a few hundredths of a torr as well as argon filled.
  • the wall of the inner bulb is made of a material that is compatible with UV-A radiation a wavelength between 320 to 400 nm is transparent, and is on the inside with lined with a fluorescent layer.
  • the inner piston 1 is tubular and is folded in a U shape and enveloped by a pear-shaped outer bulb 2.
  • the low-pressure mercury discharge lamp further comprises means for production and maintaining a low pressure mercury gas discharge, e.g. throttle and starter.
  • the inner piston can also be a multiple folded or coiled tube.
  • All shapes can be selected for the outer bulb, as they are from incandescent lamps is known, e.g. Ball shape, candle shape or teardrop shape.
  • inner pistons and outer pistons coaxial tubes in rod, ring or U shape.
  • the inner bulb preferably consists of a type of glass, as is usually used for the production of incandescent lamps and fluorescent tubes, for example of a sodium lime silicate glass with a content of 69 to 73% SiO 2 , 1 to 2% Al 2 O 3 , 3 to 4% MgO, 15 to 17% Na 2 O, 4.2 to 4.6 CaO, 0.1 to 2% BaO and 0.4 to 1.6% K 2 O.
  • a sodium lime silicate glass with a content of 69 to 73% SiO 2 , 1 to 2% Al 2 O 3 , 3 to 4% MgO, 15 to 17% Na 2 O, 4.2 to 4.6 CaO, 0.1 to 2% BaO and 0.4 to 1.6% K 2 O.
  • other types of glass that allow UV-A radiation up to 300 nm to pass through can be used as piston material for the inner piston.
  • the inner bulb is coated on its inner bulb wall with one or more UV phosphors, which absorb the UV light generated by the low-pressure mercury gas discharge and convert it into visible light.
  • Each phosphor has its characteristic absorption and emission spectrum. Since the vast majority of the energy is emitted in the resonance lines at 185.0 and 253.7 nm in the low-pressure mercury discharge, the phosphor's absorption coefficient for the inner bulb must also be high in this area.
  • the preferred phosphor for the inner bulb is calcium halophosphate Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl): Sb 3+ , Mn 2+ , an aluminate phosphor, for example barium-magnesium aluminate Ba (Al, Mg) activated with europium 11 O 19 : Eu 2+ and terbium activated cerium magnesium aluminate CeMgAl 11 O 19 : Gd, Tb or LaPO 4 : Ce, Tb together with Y 2 O 3 : Eu used as a three-band phosphor mixture.
  • Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl): Sb 3+ , Mn 2+ an aluminate phosphor, for example barium-magnesium aluminate Ba (Al, Mg) activated with europium 11 O 19 : Eu 2+ and terbium activated cerium magnesium aluminate CeMgAl 11 O 19 : Gd, Tb or LaPO 4
  • the optimal thickness of the phosphor layer on the inner bulb is 30 to 50 nm.
  • the layer may only be so thin that enough UV radiation is still absorbed is, but only so thick that not too much of the visible radiation emitted in the interior grains of the phosphor layer has arisen, is absorbed. Therefore the phosphor layer on the inner bulb can not be applied so thick that all UV radiation is absorbed because lamp glass as well as the common types of glass is permeable to UV-A radiation, it can therefore leave the inner bulb.
  • the outer bulb can also be made from a conventional type of lamp glass become. If the outer bulb is made of glass, it is preferred that the UV-A phosphor is applied in the form of a coating.
  • the wall of the outer bulb made of a material comprising a polymeric plastic and a UV-A phosphor.
  • a polymeric plastic is polymethyl methacrylates (PMMA), Polyethylene terephthalate (THV), fluoroethylene propylene (FEP) or polyvinyl difluoride (PVDF).
  • the UV-A phosphor for the outer bulb is a phosphor whose absorption maximum in the UV-A range is between 320 and 400 nm and which emits in the visible range.
  • Suitable UV-A phosphors are, for example, phosphors which, in addition to an activator, also contain a sensitizer which absorbs the UV-A radiation and transmits it to the activator.
  • Ce (III) and Eu (II) ions are suitable sensitizers for phosphors containing Mn (II), such as those found in CaSiO 3 : Ce, Mn, CaSO 4 : Ce, Mn, Y 2 SiO 5 : Ce, Mn , BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn and (Ba, Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, Mn are included.
  • Phosphors containing Eu (III) can contain vanadate ions VO 4 3- as a sensitizer, as is contained, for example, in the phosphors YVO 4 : Eu and Y (V, P) O 4 : Eu.
  • Other suitable UV-A phosphors contain host gratings with a narrow band gap with a bandwidth between 3.0 and 4.0 eV. The lighting mechanism is such that the host lattice absorbs the UV-A radiation and transfers it to the activator. Examples of this type of UV-A phosphors are ZnS: Ag and Y 2 O 2 S: Eu.
  • UV-A phosphor with a body color can also be used, such as e.g. B. the yellow phosphors ZnS: Cu, Au; SrGa 2 S 4 : Eu and Mg 4 GeO 5.5 F: Mn and the red CaS: Eu. This gives lamps that look like conventional white light bulbs when lit, but appear colored when the lamp is not on.
  • UV-A phosphors can be used in an optimal particle size distribution produce an average grain size of 0.5 to 1 ⁇ m. It is determined by the properties of the phosphor, absorb UV radiation and both visible radiation to absorb as well as to scatter, but also due to the need for one on the glass wall to form firmly adhering phosphor layer. The latter requirement will only filled with very small grains, whose luminous efficacy is lower than that somewhat larger Grains.
  • the phosphor powder is preferably mixed with plastic pellets and then extruded and rolled into a film. The film can then become one Outer bulb are molded.
  • UV-A phosphor is to be applied to the outer bulb in a coating are, so come both dry coating processes such.
  • the phosphors must be in water, an organic Solvents, optionally together with a dispersant, a surfactant and can be dispersed in an anti-foaming agent or a binder preparation.
  • Suitable for binder preparations for a lamp according to the invention are organic or inorganic binder that has an operating temperature of 250 ° C without decomposition, embrittlement or survive discoloration.
  • Water which has a thickener, is preferred as the solvent for the phosphor preparation such as polymethacrylic acid or polypropylene oxide is added.
  • solvent for the phosphor preparation such as polymethacrylic acid or polypropylene oxide is added.
  • additives such as dispersants, defoamers and powder conditioners, such as aluminum oxide, aluminum oxynitride or boric acid, the phosphor preparation is poured, rinsed or sprayed onto the inside of the outer bulb. The coating is then dried with hot air.
  • the layers generally have a layer thickness of 1 to 50 ⁇ m.
  • the electrons emitted by the electrodes excite the Mercury atoms of the gas filling for the emission of UV radiation of the wavelength and visible radiation.
  • the UV radiation falls on the fluorescent coating of the Inner bulb and stimulates them to emit visible radiation and UV-A radiation on.
  • the visible radiation passes freely through the outer bulb.
  • the UV-A radiation, leaving the inner bulb excites the UV-A phosphor to emit in the outer bulb of additional visible light.
  • a dispersion of 15.0% by weight of Y 2 SiO 5 : Ce, Mn, 0.75% by weight of sodium polyacrylate as a dispersing agent and 0.075% by weight of polyethylene propylene oxide as an anti-foaming agent is first wet-ground with water in a stirrer mill, until as long as the agglomerated phosphor is dispersed.
  • the cleaned and heated lamp bulbs are immersed in this dispersion and then baked at 480 ° C.
  • the amount of phosphor applied is 5.0 g.
  • the coated outer bulb is mounted in a conventional manner together with the inner bulb, ballast and starter on a common base.
  • Y 2 O 2 S Eu and 25 g of polyethylene terephthalate are dissolved in 100 g of an acetone / toluene mixture. The inside of a lamp bulb is sprayed with 10 g of this solution. The coating is then dried in an air stream. The coated outer bulb is mounted in a conventional manner together with the inner bulb, ballast and starter on a common base.
  • a mixture of 90 parts of polymethyl methacrylate pellets are mixed with 10 parts of CaS: Eu mixed and extruded at 295 ° C into a film and into a pear-shaped flask shaped.
  • the outer bulb is used in a conventional manner together with the Inner piston, ballast and start mounted on a common base.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe, die mit einem Innenkolben, der ein Gasentladungsgefäß bildet und dessen Wand aus einem Material besteht, das für elektromagnetische Strahlung durchlässig und mit einem Leuchtstoff beschichtet ist, mit einem Außenkolben, der den Innenkolben umgibt, und dessen Wand einen UV-A-Leuchtstoff enthält, und mit Mitteln zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung ausgerüstet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe, insbesondere eine Kompaktleuchtstofflampe, die mit einem Innenkolben, der ein Gasentladungsgefäß bildet und dessen Wand aus einem Material besteht, das für elektromagnetische Strahlung durchlässig und mit einem Leuchtstoff beschichtet ist, mit einem Außenkolben, der den Innenkolben umgibt, und dessen Wand einen Leuchtstoff enthält, und mit Mitteln zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung ausgerüstet ist.
Eine konventionelle Kompaktleuchtstofflampe besteht üblicherweise aus einem dünnen, ein- oder mehrfach gefalteten rohrförmigen Gasentladungsgefäß, an dessen Enden sich innen Elektroden, zB. Drahtwendeln aus Wolfram, befinden. Das Entladungsgefäß enthält neben einer Edelgasfüllung eine geringe Menge Quecksilber und ist zusammen mit Ballast und Starter auf einem Sockel montiert. In dem Gasentladungsgefäß erzeugt eine Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung UV-Strahlung, die durch einen oder mehrere UV-Leuchtstoffe, mit denen die Innenseite des Gasentladungsgefäßes beschichtet ist, in sichtbares Licht konvertiert.
Die Glassorte des Gasentladungsgefäßes wird im allgemeinen so gewählt, dass sie für eine Massenproduktion mit kurzen Durchlaufzeiten geeignet ist. Diese Glassorten sind durchlässig für sichtbares Licht und UV-A-Licht mit einer Wellenlänge bis 300 nm, aber undurchlässig für UV mit einer Wellenlänge <300 nm.
Um das dünne Gasentladungsgefäß vor Beschädigung zu schützen, kann darüber noch ein schützender Außenkolben gesetzt werden. Vorzugsweise gibt man diesen Außenkolben das Aussehen herkömmlicher birnenförmiger Glühlampen, um für den Verbraucher das gewohnte Aussehen von Leuchten zu erhalten.
Aus DE 197 37 920 A1 ist eine Niederdruck-Gasentladungslampe bekannt, bei der das Entladungsgefäß einen für elektromagnetische Strahlung durchlässigen Innenkolben bildet, der von einem Außenkolben umgeben ist, und die Außenseite des Innenkolbens und/oder die Innenseite des Außenkolbens mit einer Leuchtstoffschicht versehen ist und der Innenkolben Quecksilberdampf und/oder Metalldampf erzeugende Verbindungen enthält und/ oder Edelgase enthält und für die elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, die bei der Anregung der jeweiligen Gase zur Fluoreszenz entstehen. Insbesondere sind dies Innenkolben aus Quarz oder UV-durchlässigen Spezialglassorten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es unter anderen, eine kostengünstige Leuchtstofflampe mit einem Außenkolben zur Verfügung zu stellen, die eine verbesserte Lichtausbeute hat.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe, die mit einem Innenkolben, der ein Gasentladungsgefäß bildet und dessen Wand aus einem Material besteht, das für elektromagnetische Strahlung durchlässig und mit einem Leuchtstoff beschichtet ist, mit einem Außenkolben, der den Innenkolben umgibt, und dessen Wand einen UV-A-Leuchtstoff enthält, und mit Mitteln zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung ausgerüstet ist.
Eine derartige Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe läßt sich aus kostengünstigen Glassorten herstellen. Ihre Lichtausbeute ist trotz Absorptionsverluste in der UV-A-Leuchtstoffschicht im Bereich der hohen Augenempfindlichkeit verbessert, weil zusätzlich UV-A-Strahlung in sichtbares Licht umgewandelt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die erfindungsgemäße Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe keine UV-A-Strahlung nach außen abgibt. Die schädigende, photoionisierende Wirkung dieser Strahlung auf die menschliche Haut, Farben, Kunststoffe und Kautschukprodukte wird somit vermieden. Deshalb sind die erfindungsgemäßen Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampen besonders für die Beleuchtung von Büroräumen, Museen und Laboratorien geeignet.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Wand des Außenkolben eine Beschichtung umfassen, die den UV-A-Leuchtstoff enthält.
Nach einer anderen Ausführungsform besteht die Wand des Außenkolben aus einem Material, das einen polymeren Kunststoff und den UV-A-Leuchtstoff enthält.
Diese Ausführungsform, bei dem der UV-A-Leuchtstoff in dem polymeren Kunststoff eingebettet ist, ist besonders für hydrolyseempfindliche Leuchtstoffe geeignet.
Es ist bevorzugt, dass der UV-A-Leuchtstoff ausgewählt ist aus der Gruppe ZnS:Ag, YVO4:Eu, Y(V,P)O4:Eu, Y2O2S:Eu, CaSiO3:Ce,Mn, CaSO4:Ce,Mn, Y2SiO5:Ce,Mn, BaMgAl10O17:Eu,Mn und (Ba,Sr,Ca)5(PO4)3Cl:Eu,Mn. Diese UV-A-Leuchtstoffe zeichnen sich durch eine hohe Reflektanz im sichtbaren Bereich von 400 bis 780 nm aus.
Es kann auch bevorzugt sein, dass der UV-A-Leuchtstoff ausgewählt ist aus der Gruppe ZnS:Cu,Au; CaS:Eu; SrGa2S4:Eu,und Mg4GeO5.5F:Mn. Diese UV-A-Leuchtstoffe haben eine Körperfarbe, mit der sich zusätzlich dekorative Effekte erzielen lassen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es besonders bevorzugt, dass der Innenkolben rohrförmig und gefaltet oder rohrförmig und gewendelt ist, so dass er von einem birnenförmigen Außenkolben umhüllt werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Figur weiter erläutert.
Fig 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße NiederdruckQuecksilber-Entladungslampe.
In dieser Ausführungsform ist sie ausgerüstet mit einem Innenkolben 1, der das Gasentladungsgefäß für die Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung bildet. An beiden Enden des Innenkolbens sind Elektroden eingeschmolzen, über die die Gasentladung gezündet werden kann. Der Innenkolben ist mit Quecksilberdampf von einigen Hundertstel Torr sowie Argon gefüllt.
Die Wand des Innenkolbens besteht aus einem Material, das für UV-A-Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 320 bis 400 nm durchlässig ist, und ist an der Innenseite mit einer Leuchtstoffschicht ausgekleidet.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist der Innenkolben 1 rohrförmig und in U-Form gefaltet ist und von einem birnenförmigen Außenkolben 2 umhüllt.
Die Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe umfaßt weiterhin Mittel zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung, wie z.B. Drossel und Starter.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Innenkolben auch ein mehrfach gefaltetes oder gewendeltes Rohr sein.
Für den Außenkolben können alle Formen gewählt werden, wie sie von Glühlampen her bekannt ist, z.B. Kugelform, Kerzenform oder Tropfenform.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Innenkolben und Außenkolben koaxiale Rohre in Stab-, Ring- oder U-Form.
Der Innenkolben besteht bevorzugt aus einer Glassorte, wie sie üblicherweise zur Herstellung von Glühlampen und Leuchtstoffröhren verwendet wird, z.B. aus einem Natriumkalk-Silikat-Glas mit einem Gehalt von 69 bis 73 % SiO2, 1 bis 2 % Al2O3, 3 bis 4 % MgO, 15 bis 17% Na2O, 4.2 bis 4.6 CaO, 0.1 bis 2 % BaO und 0.4 bis 1.6 % K2O. Es können aber auch andere Glassorten, die UV-A-Strahlung bis 300 nm passieren lassen, als Kolbenmaterial für den Innenkolben verwendet werden.
Der Innenkolben ist an seiner inneren Kolbenwand mit einem oder mehreren UV-Leuchtstoffen beschichtet, die das von der Niederdruck-Quecksilber- Gasentladung erzeugten UV-Licht absorbiert und in sichtbares Licht umwandelt. Jeder Leuchtstoff hat sein charakteristisches Absorptions- und Emissionsspektrum. Da in der Quecksilber-Niederdruckentladung der weitaus größte Teil der Energie in den Resonanzlinien bei 185,0 und 253,7 nm emittiert wird, muß auch der Absorptionskoeffizient des Leuchtstoffs für den Innenkolben in diesem Gebiet hoch sein. Deshalb wird bevorzugt als Leuchtstoff für den Innenkolben Calciumhalogenphosphat Ca5(PO4)3(F,Cl):Sb3+,Mn2+, ein Aluminat-Leuchtstoff, z.B. mit Europium aktiviertes Barium-Magnesium-Aluminat Ba(Al,Mg)11O19:Eu2+ und Terbium aktiviertes Cer-Magnesium-Aluminat CeMgAl11O19:Gd,Tb oder LaPO4:Ce,Tb zusammen mit Y2O3:Eu als Dreibandenleuchtstoffgemisch verwendet.
Die optimale Dicke der Leuchtstoffschicht auf dem Innenkolben liegt bei 30 bis 50 nm. Denn einerseits darf die Schicht nur so dünn sein, daß noch genügend UV-Strahlung absorbiert wird, aber auch nur so dick, daß nicht zuviel der sichtbaren Strahlung, die in den innen liegenden Körnern der Leuchtstoffschicht entstanden ist, absorbiert wird. Deshalb kann die Leuchtstoffschicht auf dem Innenkolben nicht so dick aufgetragen werden, daß alle UV-Strahlung absorbiert wird Da Lampenglas ebenso wie die gängigen Glassorten durchlässig für UV-A-Strahlung ist, kann diese daher den Innenkolben verlassen.
Der Außenkolben kann ebenfalls aus einer herkömmlichen Lampenglassorte gefertigt werden. Wenn der Außenkolben aus Glas besteht, ist es bevorzugt, dass der UV-A-Leuchtstoff in Form einer Beschichtung aufgebracht wird.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Wand des Außenkolbens aus einem Material, das einen polymeren Kunststoff und einen UV-A-Leuchtstoff umfaßt. Besonders geeignete polymere Kunststoffe sind Polymethylmethacrylate (PMMA), Polyethylenterephtalate (THV), Fluorethylenpropylen (FEP) oder Polyvinyldifluoride (PVDF).
Der UV-A-Leuchtstoff für den Außenkolben ist Leuchtstoff, dessen Absorptionsmaximum im UV-A-Bereich zwischen 320 und 400 nm liegt und der im sichtbaren Bereich emittiert. Geeignete UV-A-Leuchtstoffe sind beispielsweise Leuchtstoffe, die neben einem Aktivator noch einen Sensibilisator enthalten, der die UV-A-Strahlung absorbiert und auf den Aktivator überträgt. Für Mn(II)-haltige Leuchtstoffe sind Ce(III)- und Eu(II)-Ionen geeignete Sensibilisatoren, wie sie z.B. in CaSiO3:Ce,Mn, CaSO4:Ce,Mn, Y2SiO5:Ce,Mn, BaMgAl10O17:Eu,Mn und (Ba,Sr,Ca)5(PO4)3Cl:Eu,Mn enthalten sind.
Eu(III)-haltige Leuchtstoffe können Vanadat-Ionen VO4 3- als Sensibilisator enthalten, wie es z.B. in den Leuchtstoffen YVO4:Eu und Y(V,P)O4:Eu enthalten ist.
Andere geeignete UV-A-Leuchtstoffe enthalten Wirtsgitter mit einer schmalen Bandlücke mit einer Bandbreite zwischen 3.0 und 4.0 eV. Der Leuchtmechanismus verläuft so, dass das Wirtsgitter die UV-A-Strahlung absorbiert und an den Aktivator transferiert. Beispiele für diese Art der UV-A-Leuchtstoffe sind ZnS:Ag und Y2O2S:Eu.
Es können auch UV-A-Leuchtstoff mit einer Körperfarbe verwendet werden, wie z. B. die gelben Leuchtstoffe ZnS:Cu,Au; SrGa2S4:Eu und Mg4GeO5.5F:Mn und das rote CaS:Eu. Man erhält so Lampen, die im angezündeten Zustand wie konventionelle weiße Glühlampen aussehen, aber farbig erscheinen, wenn die Lampe nicht brennt.
Diese UV-A-Leuchtstoffe lassen sich in einer optimalen Korngrößenverteilung mit einer mittleren Korngröße von 0.5 bis 1 µm herstellen. Sie wird bestimmt durch die Eigenschaften des Leuchtstoffes, UV-Strahlung zu absorbieren und sichtbare Strahlung sowohl zu absorbieren als auch zu streuen, aber auch durch die Notwendigkeit, eine an der Glaswand fest haftende Leuchtstoffschicht zu bilden. Die letztgenannte Forderung wird nur von sehr kleinen Körnern erfüllt, deren Lichtausbeute geringer ist als die etwas größerer Körner.
Für einen Außenkolben aus einem polymeren Kunststoff, der den UV-A-Leuchtstoff enthält, wird das Leuchtstoffpulver bevorzugt mit Kunststoffpellets gemischt und anschließend extrudiert und zu einer Folie gewalzt. Die Folie kann dann zu einem Außenkolben geformt werden.
Soll der UV-A-Leuchtstoff in einer Beschichtung auf den Außenkolben aufgebracht werden, so kommen sowohl Trockenbeschichtungsverfahren, wie z. B. elektrostatische Abscheidung oder elektrostatisch unterstütztes Bestäuben, als auch ein Nassbeschichtungsverfahren wie z. B. Tauchen oder Sprühen in Betracht.
Für Nassbeschichtungsverfahren müssen die Leuchtstoffe in Wasser, einem organischen Lösemittel, gegebenenfalls zusammen mit einem Dispergiermittel, einem Tensid und einein Antischaummittel, oder einer Bindemittelzubereitung dispergiert werden. Geeignet für Bindemittelzubereitungen für eine Leuchte nach der Erfindung sind organische oder anorganische Bindemittel, die einer Betriebstemperatur von 250°C ohne Zersetzung, Versprödung oder Verfärbung überstehen.
Als Lösunganittel für die Leuchtstoffzubereitung ist Wasser bevorzugt, dem ein Verdicker wie Polymethacrylsäure oder Polypropylenoxid zugefügt wird. Üblicherweise verwendet man noch weitere Additive, wie z B. Dispergiermittel, Entschäumer und Pulverkonditionierar, wie Aluminiumoxid, Aluminiumoxinitrid oder Borsäure, die Leuchtstoffzubereitung wird auf die Innenseite des Außenkolbens gegossen, gespült oder gesprüht. Die Beschichtung wird anschließend mit Heißluft getrocknet. Die Schichten haben im allgemeinen eine Schichtdicke von 1 bis 50 µm.
Wenn die Lampe gezündet wird, regen die von den Elektroden emittierten Elektronen die Quecksilberatome der Gasfüllung zur Ausstrahlung von UV-Strahlung der Wellenlänge und sichtbarer Strahlung an. Die UV-Strahlung fällt auf die Leuchtstoffbeschichtung des Innenkolbens und regt diese zur Emission von sichtbarer Strahlung und UV-A-Strahlung an. Die sichtbare Strahlung passiert den Außenkolben ungehindert. Die UV-A-Strahlung, die den Innenkolben verläßt, regt den UV-A- Leuchtstoff im Außenkolben zur Emission von zusätzlichem sichtbarem Licht an.
Ausführungsbeispiel 1
Zur Herstellung der Außenkolbenbeschichtung wird zunächst eine Dispersion aus 15.0 Gew.-% Y2SiO5:Ce,Mn, 0.75 Gew.-% Natriumpolyacrylat als Dispergiermittel und 0.075 Gew.-% Polyethylenpropylenoxid als Antischaummittel mit Wasser in einer Rührwerksmühle naß gemahlen, solange bis der agglomerierte Leuchtstoff dispergiert ist. Die gereinigten und ausgeheizten Lampenkolben werden in diese Dispersion getaucht und anschließend bei 480°C eingebrannt. Die aufgetragene Leuchtstoffmenge beträgt 5,0 g Der beschichtete Außenkolben wird in herkömmlicher Art und Weise zusammen mit dem Innenkolben, Ballast und Starte auf einem gemeinsamen Sockel montiert.
Ausführungsbeispiel 2
3.5 g Y2O2S:Eu und 25 g Polyethylenterephtalat werden in 100 g eines Aceton/Toluol-Gemisches gelöst. Mit 10 g dieser Lösung wird die Innenseite eines Lampenkolben besprüht. Anschließend wird die Beschichtung im Luftstrom getrocknet. Der beschichtete Außenkolben wird in herkömmlicher Art und Weise zusammen mit dem Innenkolben, Ballast und Starte auf einem gemeinsamen Sockel montiert.
Ausführungsbeispiel 3
Eine Mischung von 90 Teilen Polymethylmetacrylat-Pellets werden mit 10 Teilen CaS:Eu gemischt und bei 295°C zu einem Film extrudiert und zu einem birnenförmigen Kolben geformt. Der Außenkolben wird in herkömmlicher Art und Weise zusammen mit dem Innenkolben, Ballast und Starte auf einem gemeinsamen Sockel montiert.

Claims (7)

  1. Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe, die mit einem Innenkolben, der ein Gasentladungsgefäß bildet und dessen Wand aus einem Material besteht, das für elektromagnetische Strahlung durchlässig und mit einem Leuchtstoff beschichtet ist, mit einem Außenkolben, der den Innenkolben umgibt, und dessen Wand einen UV-A-Leuchtstoff enthält, und mit Mitteln zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung ausgerüstet ist.
  2. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Außenkolben eine Beschichtung umfaßt, die den UV-A-Leuchtstoff enthält.
  3. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Außenkolben aus einem Material besteht, das einen polymeren Kunststoff und den UV-A-Leuchtstoff enthält.
  4. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der UV-A-Leuchtstoff ausgewählt ist aus der Gruppe ZnS:Ag YVO4:Eu, Y(V,P)O4:Eu, Y2O2S:Eu, CaSiO3:Ce,Mn, CaSO4:Ce,Mn, Y2SiO5:Ce,Mn, BaMgAl10O17:Eu,Mn und (Ba,Sr,Ca)5(PO4)3Cl:Eu,Mn
  5. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der UV-A-Leuchtstoff ausgewählt ist aus der Gruppe ZnS:Cu,Au; CaS:Eu; SrGa2S4:Eu,und Mg4GeO5.5F:Mn.
  6. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkolben rohrförmig und gefaltet ist.
  7. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkolben rohrförmig und gewendelt ist.
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