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Verfahren zum Anbringen von Luminophoren auf die Glaswände elektrischer Enttadungsgefässe, insbesondere elektrischer Entladungslampen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um Luminophore, also Stoffe, die fluoreszieren oder phosphoreszieren, auf den Glaswänden elektrischer Entladungsgefässe, insbesondere elektrischer Entladungslampen oder diesen zugeordneten Glasschirmen oder Glashüllen, anzubringen. Das Anbringen
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Gemisches, oder auch dadurch, dass auf die Glaswand vorerst eine gut haftende, leicht flüchtige Bindemittelschicht aufgebracht und dann auf diese die Luminophore aufgestäubt wurden unter nachherige Verflüchtigung der Bindemittelschicht durch Erhitzen der Glaswand. Auch ist es des weiteren bekannt, einen den Luminophor enthaltenden Überzug, z. B. aus einem Glaslot oder aus Wasserglas, auf der Glaswand aufzuschmelzen.
Während die nach den ersten beiden Verfahren auf der Glaswand angebrachten Luminophore keine genügende Haftfähigkeit besitzen und demgemäss keine grossen Erschütterungen ertragen, verlieren die nach dem dritten Verfahren angebrachten Luminophore durch ihre Einbettung in den
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teilchen auf diese Weise an der Glaswand anzufritten. Dabei wird aber zwischen der Verflüchtigung des Bindemittels und der beginnenden Erweichung der Glaswand ein Temperaturgebiet durchlaufen, in dem die Pulverteilchen frei beweglich sind und infolge der für die Erwärmung erforderlichen Bewegung der Lampe oder des Schirmes leicht ihre Lage verändern und so zu Unregelmässigkeiten in der Schicht Veranlassung geben.
Eine völlig gleichmässige LUI11Înophorschicht, die auch bei Bewegungen der Entladungsröhre oder des Schirmes während und nach dem Auftragen des Luminophors gleich bleibt, wird unter Benutzung einer vorher auf die Glaswand aufgebrachten Bindemittelschicht erfindungsgemäss dann erhalten, wenn als Bindemittel eine Phosphorsäureschicht verwendet wird, die beim Eintrocknen unter
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schicht bildet.
Die Phosphorsäure kann als konzentrierte Lösung oder aber auch in wässeriger oder alkoholischer Verdünnung angewandt werden. Es kann jede beliebige bekannte Phosphorsäure, z. B. Ortho-oder
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röhre, des Schirmes od. dgl. mit einer stark verdünnten Phosphorsäure bestrichen, das Zinksilikatpulver oder ein anderer, pulverförmiger Luminophor aufgestäubt und alsdann endlich die so vor- bereitete Glasfläche erhitzt. Dann entweicht zuerst das Lösungsmittel der Phosphorsäure, etwa Alkohol oder Wasser, wobei die Teilchen des Zinksilikates auf der klebrigen Schicht der glasigen Phosphorsäure
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Phosphorsäuresehicht auf der Glasoberfläche unter chemischer Reaktion mit der Glassubstanz zementartig erhärtet. Nach der Abkühlung sind dann die Zinksilikatteilchen auf der zementartigen Phosphorsäureschicht gebunden.
Damit die Luminophorstrahlung besser zur Wirkung gelangen kann, wird zweckmässig nur eine etwa 0. 5-2. 5%ige Lösung von wasserfreier Phosphorsäure in einem wasserfreien Lösungsmittel, etwa Methylalkohol oder Aceton, verwendet, um mit Sicherheit eine gleichmässig hauchdünn erstarrende, zementartige Phosphorsäureschicht zu erhalten, aus der die Luminophorteilchen mit einem grossen Teil ihrer Oberfläche herausragen. Die Haftfähigkeit einer derartigen Luminophorschicht reicht für viele Zwecke vollkommen aus und es tritt dabei auch praktisch kein chemischer Angriff der Luminophore durch die Phosphorsäure ein.
Will man dieses aber mit Sicherheit vermeiden und gleichzeitig durch Verwendung einer etwas dickeren Phosphorsäureschieht die Haftfähigkeit der Luminophorteilchen erhöhen, so wird erfindungsgemäss der Phosphorsäure noch Zinkoxyd oder ein ähnlicher, die Reaktionsfähigkeit der Phosphorsäure mit dem Luminophor herabsetzender Stoff zugesetzt. Durch den Zusatz wird nämlich dem Bestreben der Phosphorsäure, dem meist zinkhaltigen Luminophor Zink in irgendeiner Form zu entziehen, vorgebeugt. Das der Phosphorsäure zugesetzte Zinkoxyd dient dabei auch noch dazu, die Bildung der zementartigen Zwischenschicht aus der Phosphorsäure und der Glassubstanz zu begünstigen. Dem Zinkoxyd in der Wirkung ähnlich ist z. B. auch Kaolin.
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Das Verfahren nach der Erfindung hat noch den besonderen Vorteil, dass dabei die verwendbare Teilchengrösse des Luminophores praktisch unbeschränkt ist, während man mit den meisten der bisher bekannten Verfahren nur Teilchen begrenzter Korngrösse aufbringen konnte.
Eine gleich gute Haftfähigkeit der Luminophorschicht ohne Beeinträchtigung der Lichtumsetzung durch die Luminophorschicht wird, wie festgestellt wurde, auch dann erhalten, wenn erfindunggemäss an Stelle von Phosphorsäure die dieser chemisch sehr nahestehenden Säuren der zur gleichen Gruppe des periodischen Systems gehörigen Elemente Arsen und Antimon verwendet werden. Auch diese beiden Säuren bilden, wenn sie nach dem Aufbringen der Luminophorsehicht mit oder ohne Erwärmen zum Eintrocknen gebracht werden, zufolge chemischer Reaktion mit der Glassubstanz eine
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säure nicht hygroskopisch sind, daher keinen die Verarbeitung störenden Wasserdampf aus der Luft an sich reissen.
Die Bindemittelschichten aus Phosphorsäure, Arsensäure oder Antimonsäure sind nicht nur zur Befestigung von einschichtigen Luminophorbelägen, sondern auch mehrschichtigen Luminophorbelägen geeignet. Um bei der Befestigung mehrschichtiger Luminophorbeläge letzteren eine grössere innere Festigkeit zu geben und gleichzeitig die Ausbeute an Fluoreszenzlicht und die Beständigkeit gegen die Einwirkung der Entladung zu erhöhen, ist es zweckmässig, den übereinanderliegenden Luminophorschichten eine nach der Glasunterlage hin abnehmende Korngrösse zu geben und ausserdem jede
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aus feinen Luminophorkörnern begünstigt das Haften der darüber liegenden Luminophorschicht mit weniger feinen Körnern, da sie wie eine Aufrauhung der Glasoberfläche wirkt.
Das Entsprechende
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dabei die Schicht mit den grössten Luminophorkörnern ausgesetzt, was wesentlich ist, da grössere Körner der Wirkung der Entladung besser als kleinere Körner widerstehen und da ausserdem grössere Körner in der Regel die auffallende Strahlung mit besserem Wirkungsgrad als kleinere Körner in
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oder Antimonsäure erstarrt mit oder ohne Erwärmung unter chemischer Reaktion mit den Luminophorkörnern und der Glassubstanz der Unterlage zu einer durchsichtigen, starren Masse. Alle Lumino-
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gesamte Belag kann durch den festen Zusammenhalt seiner einzelnen Schichten ohne Gefahr eines Abfallens der äusseren Körner eine zu einer weiteren Steigerung der Lichtausbeute führende, grösstmögliche Schiehtdicke erhalten.
Die Herstellung eines mehrschichtigen Luminophorbelages nach der Erfindung kann etwa in folgender Weise erfolgen :
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säure in Azeton verwendet wird. Auf diese zweite Phosphorsäureschicht wird dann eine zweite Zinksilikatsehicht aufgebracht, deren Körner einen Durchmesser von 10-40 it haben. Da die zweite Phosphorsäureschicht nur hauchdünn ist, so dass die wellige Oberfläche der ersten Zinksilikatschieht erhalten bleibt, so können die Körner der zweiten Zinksilikatsehieht die Vertiefungen der ersten Zinksilikatschicht ausfüllen und an der ersten Zinksilikatsehieht bzw. der auf dieser hauchdünn ausgebreiteten Phosphorsäureschicht einen guten Halt finden.
Nach dem Eintrocknen der zweiten Phosphorsäureschicht kann in gleicher Weise eine dritte Zinksilikatschicht, deren Körner einen Durchmesser von 40-80 u. besitzen, wiederum unter Zwischenfügung einer hauchdünnen Phosphorsäureschicht aufgebracht werden. Die Anzahl der übereinander anzubringenden Zinksilikatschichten und Phosphor- säureschichten richtet sieh nach der Stärke und Art der auffallenden Strahlung. Durch den Aufbau
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Fluoreszenzlicht begünstigt.
An Stelle des erwähnten Zinksilikates kann auch ein beliebiger anderer Luminophor, z. B. Cadmiumsilikat, Zinksulfid, Kalziumwolframat oder Magnesiumwolframat, und an Stelle von Phosphorsäure auch Arsensäure oder Antimonsäure verwendet werden.
Eine weitere Besserung der Farbe und unter Umständen auch der Lichtausbeute des Luminophorbelages wird erfindungsgemäss erreicht, wenn die Luminophorschichten verschiedener Korn-
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grösse auch aus verschieden fluoreszierenden Stoffen bestehen. Es kann z. B. ein grünfluoreszierendes oder gelbfluoreszierendes Zinksilikat für die eine Schicht, und ein blaufluoreszierendes Kalziumwolframat für die zweite Schicht angewendet werden, wobei natürlich wiederum eine Zwischenschicht aus Phos- phorsäure, Arsensäure oder Antimonsäure vorgesehen werden muss.
Es können auch mehrere Schichten von Zinksilikat verschiedener Korngrösse mit einer oder mehreren Schichten Kalziumwolframat unter Zwischenfügung von Schichten aus Phosphorsäure, Arsensäure oder Antimonsäure übereinander aufgebaut werden oder sogar noch mehrere, z. B. drei verschiedene Fluoreszenzstoffschichten übereinander angebracht werden. Sind dabei die Luminophore durch Strahlung verschiedener Wellenlänge anregbar, so muss der Aufbau so geschehen, dass der durch die kurzwelliger Strahlung anregbare Luminophor durch die Strahlung der Lichtquelle, etwa eine Queeksilberdampfentladung, zuerst getroffen wird.
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seine oberste LuminophorscI1icht mit einer Schutzschicht aus Phosphorsäure, Arsensäure oder Antimonsäure überzogen werden.
Zur Verstärkung der Schutzwirkung kann auf die Schutzschicht auch noch eine Schicht aus Quarzpulver aufgebracht werden, die zufolge der Durchlässigkeit des Quarzpulvers
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In an sich bekannter Weise kann die Rohrwand oder eine die Röhre umschliessende Hülle aus einem unerwünschte Strahlung absorbierenden, gefärbten Glase bestehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Anbringen von Luminophoren auf die Glaswände elektrischer Entladunggefässe, insbesondere elektrischer Entladungslampen oder diesen zugeordneten Glasschirmen oder Glashüllen unter Benutzung einer vorher auf die Glaswand aufgebrachten Bindemittelschicht, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel eine Phosphorsäureschicht verwendet wird, die nach dem Aufbringen der Luminophorsehieht mit oder ohne Erwärmen zum Eintrocknen gebracht wird, damit sich unter chemischer Reaktion mit der Glassubstanz eine den Luminophor tragende, zementartige Bindesehieht bildet.