<Desc/Clms Page number 1>
Lagedruk-kwikdampontladingslamp en werkwijze voor het vervaardigen ervan.
EMI1.1
De uitvinding heeft betrekking op een lagedruk-kwikdampontladingslamp voorzien van een buisvormig ontladingsvat met een inwendige diameter D, dat een ontladingsruimte die behalve kwik voorts een edelgas bevat gasdicht omsluit en in eindgedeelten waarvan elektroden zijn opgesteld, welk ontladingsvat aan een inwendig oppervlak is voorzien van een luminescerende laag die een een metaaloxide bevattende beschermlaag draagt.
De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van de lagedruk-kwikdampontladingslamp, waarbij het ontladingsvat in wording aan het inwendig oppervlak wordt voorzien van de luminescerende laag, waarna op de luminescerende laag een een metaaloxide bevattende suspensie wordt aangebracht.
Een dergelijke lamp is bekend uit DE 32 01 De bekende lamp heeft over een luminescerende laag van halofosfaten een beschermlaag van aluminiumoxide. Door de aanwezigheid van de beschermlaag neemt de lichtopbrengst van de lamp in de bedrijfsperiode na 100 branduren minder af dan het geval is bij een lamp zonder beschermlaag.
Bij de bekende lamp wordt de luminescerende laag aangebracht door een suspensie van luminescerend materiaal vanaf een uiteinde over het inwendig oppervlak van het ontladingsvat te laten vloeien totdat suspensie aan het andere uiteinde uit het ontladingsvat loopt. Het aanbrengen van de luminescerende laag als een suspensie is een praktische methode gebleken die veel wordt toegepast. Op analoge wijze wordt de beschermlaag op de luminescerende laag aangebracht. De beschermlaag wordt echter pas aangebracht nadat de luminescerende laag is geroost, d. gedurende enige tijd is verhit om in de laag aanwezige hulpstoffen uit de laag te verdrijven. Het roosten van de luminescerende laag voordat daarop de beschermlaag wordt aangebracht is noodzakelijk teneinde te vermijden dat luminescerend materiaal wordt meegespoeld wanneer de suspensie van het metaaloxide over het oppervlak daarvan vloeit.
Na het aanbrengen van
<Desc/Clms Page number 2>
de beschermlaag is echter een tweede maal roosten noodzakelijk teneinde ook daaruit de hulpstoffen te verwijderen. De herhaling van deze relatief tijdrovende bewerking maakt de vervaardiging van de bekende lamp relatief inefficiënt in vergelijking met die van een lamp zonder beschermlaag.
Doel van de uitvinding is een lagedruk-kwikdampontladingslamp van de in de aanhef beschreven soort te verschaffen die zieh relatief efficiënt laat vervaardigen en waarvan de terugval in lichtopbrengst tijdens levensduur toch relatief klein is.
Volgens de uitvinding heeft de lamp daartoe het kenmerk, dat tenminste 75 gew. % van het metaaloxide in de eindgedeelten gezamenlijk aanwezig is, waarbij de eindgedeelten zieh elk uitstrekken tot een afstand voorbij de elektroden die drie maal de inwendige diameter D van het ontladingsvat bedraagt. De beschermlaag bevat bijvoorbeeld aluminiumoxide, yttriumoxide of terbiumoxide. Verrassenderwijs is gevonden dat hoewel althans nagenoeg al het metaaloxide zich in de eindgedeelten bevindt, de tijdens levensduur optredende terugval in de lichtopbrengst toch aanzienlijk is gereduceerd. In het bijzonder wordt met de maatregel volgens de uitvinding bij lampen, met een wandbelasting van tenminste 500 W/m2, een sterke reduktie gerealiseerd in de initiële terugval.
Onder de initiële terugval wordt hier verstaan de terugval in de lichtopbrengst in de bedrijfsperiode die loopt van kort na aanvang van de levensduur, b. v. enkele branduren, tot 100 branduren. De wandbelasting is hier gedefinieerd als het vermogen dat tijdens nominaal bedrijf in de zich tussen de elektroden uitstrekkende ontladingsboog wordt opgenomen gedeeld door het inwendig oppervlak tussen de elektroden. Bij de lamp volgens de uitvinding zijn de met een metaaloxide te bedekken gedeelten vanuit een positie buiten het ontladingsvat in een voldoende mate rechtstreeks bereikbaar. Dit maakt het op eenvoudige wijze mogelijk de beschermlaag als een suspensie aan te brengen zonder dat deze via een eindgedeelte over de luminescerende laag vloeit.
De luminescerende laag kan daardoor als een suspensie van luminescerend materiaal worden aangebracht zonder dat luminescerend materiaal tijdens het aanbrengen van de suspensie van metaaloxide wordt meegespoeld. Roosten van de luminescerende laag vòòr het aanbrengen van de beschermlaag is dan overbodig. Voldoende is het de luminescerende laag gezamenlijk met de beschermlaag te roosten.
Een praktische uitvoeringsvorm van de lamp volgens de uitvinding, is
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
gekenmerkt, doordat de beschermlaag de luminescerende laag geheel bedekt tot een afstand voorbij de elektroden die tenminste gelijk is aan de inwendige diameter D. In die uitvoeringsvorm heeft de luminescerende laag aan de eindgedeelten een zeer goede hechting met het inwendig oppervlak. Bij een slechte hechting kan luminescerend materiaal in de eindgedeelten loslaten tijdens verdere vervaardigingsstappen van de lamp, zoals tijdens het aanbrengen van de elektroden.
Bij lamp met een relatief dikke beschermlaag in de eindgedeelten wordt in de ontladingsruimte opgewekte straling in die gedeelten in een relatief sterke mate geabsorbeerd ten opzichte van in een centraal gedeelte van het ontladingsvat dat tussen de eindgedeelten gelegen is. Indien de beschermlaag abrupt eindigt kunnen de eindgedeelten van het ontladingsvat zieh daardoor tijdens lampbedrijf van het centrale gedeelte onderscheiden als relatief donkere zones van het ontladingsvat. Ofschoon dit geen bezwaar is indien de lamp door een armatuur is afgeschermd, kan dit ongewenst zijn indien de lamp direkt zichtbaar is. Een aantrekkelijke uitvoeringsvorm van de lamp volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de laagdikte van de beschermlaag geleidelijk afneemt in de eindgedeelten in een richting naar het centrale gedeelte toe.
Door het geleidelijk verloop in laagdikte wordt een verschil in helderheid tussen de eindgedeelten enerzijds en het centrale gedeelte anderzijds geleidelijk doorlopen. De eindgedeelten onderscheiden zieh daardoor niet opvallend van het centrale gedeelte.
Een werkwijze voor het vervaardigen van een lagedruk-kwikdampontladingslamp volgens de uitvinding, waarbij het ontladingsvat aan het inwendig oppervlak wordt voorzien van een luminescerende laag, waarna op de luminescerende laag een een metaaloxide bevattende suspensie wordt aangebracht, is volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de het metaaloxide bevattende suspensie op de luminescerende laag wordt aangebracht door deze vanaf een positie buiten het ontladingsvat in wording, tegenover de eindgedeelten, in de richting van de luminescerende laag te verstuiven.
Door de het metaaloxide bevattende suspensie te verstuiven, wordt de suspensie rechtstreeks op de te bedekken oppervlakken aangebracht, zodat kan worden vermeden dat deze langs het oppervlak van de luminescerende laag vloeit en daarmee luminescerend materiaal wegspoelt. Bij de werkwijze volgens de uitvinding is roosten van een als suspensie aangebrachte luminescerende laag voordat de beschermlaag wordt aangebracht overbodig. Het is voldoende de luminescerende laag en de beschermlaag gezamenlijk te roosten. Het verstuiven van de suspensie met het metaaloxide kan snel plaatsvinden,
<Desc/Clms Page number 4>
eenb. v. in enkele tienden van sekonden, zodat het produktieproces van deze bewerking geen vertraging hoeft te ondervinden.
Het profiel van de met het verstuiven gevormde beschermlaag is afhankelijk van de keuze van de verstuiver waarmee de suspensie van metaaloxide wordt verstoven en van de druk waarmee het verstuiven plaatsvindt. Bijvoorbeeld kan een beschermlaag worden verkregen die in de eindgedeelten een nagenoeg konstante dikte heeft en die tussen het eindgedeelte en het centrale gedeelte abrupt eindigt. Anderszins kan bijvoorbeeld een beschermlaag worden verkregen die in de eindgedeelten geleidelijk in dikte afneemt in een richting naar het centrale gedeelte toe.
Het ontladingsvat is bijvoorbeeld een enkele buis die bijvoorbeeld in de vorm van een U of in de vorm van een haak is gebogen. In een uitvoeringsvorm is het ontladingsvat uit twee of meer buisdelen samengesteld waarbij opeenvolgende buisdelen door een kanaal zijn verbonden.
Deze en andere aspekten van de uitvinding zijn nader toegelicht aan de hand van de tekening. Daarin toont
Figuur 1 in langsdoorsnede een uitvoeringsvorm van de lagedruk-kwikdampontladingslamp volgens de uitvinding,
Figuur 2A t/m 2D een vervaardigingsstap van een uitvoeringswijze van een werkwijze volgens de uitvinding.
Figuur 1 toont een lagedruk-kwikdampontladingslamp voorzien van een buisvormig, glazen ontladingsvat 1 met een inwendige diameter van 1 cm. In de getoonde uitvoeringsvorm omvat het ontladingsvat 1 twee onderling evenwijdige buisdelen lA, 1B, elk met een lengte van 20 cm, die aan een einde 2A, 2B door een kanaal IC radiaal met elkaar zijn verbonden. Het ontladingsvat 1 omsluit gasdicht een ontladingsruimte 3 die behalve kwik voorts een edelgas, i. c. argon bevat. De eindge-
EMI4.1
deelten 4A, 4B van het ontladingsvat 1 zijn elk van een doorvoergedeelte 14A, voorzien dat een in de ontladingsruimte 3 opgestelde elektrode 5A, 5B draagt en waardoorheen stroomtoevoergeleiders 8A, 8A', 8B, 8B'van buiten het ontladingsvat 1 naar de elektroden 5A, 5B treden.
De eindgedeelten 4A, 4B zijn vastgezet in een
<Desc/Clms Page number 5>
kunststof lampvoet 6 die kontaktpennen 7A, 7A', 7B, 7B'draagt die elektrisch met de stroomtoevoergeleiders 8A, 8A', 8B, 8B'zijn verbonden. De elektroden 5A, 5B zijn op een afstand van 1. 8 cm van het uiteinde 12A, 12B opgesteld. Het ontladingsvat 1 is aan een inwendig oppervlak 9 voorzien van een luminescerende laag 10 die een een metaaloxide, i. e. aluminiumoxide van het type Alon-C, bevattende beschermlaag 11 draagt.
De luminescerende laag van de getoonde lamp heeft een bedekgewicht van 2. 5 mg/cm2 en bevat 40 gew. % door driewaardig terbium geactiveerd cerium-magnesium aluminaat (CAT), 27 gew. % door tweewaardig europium geactiveerd bariummagnesium aluminaat (BAM) en 33 gew. % yttriumoxide geactiveerd door driewaardig
EMI5.1
europium (YOX). De wandbelasting van de lamp bedraagt 700 W/m2.
De beschermlaag 11 bevat in totaal 5 mg metaaloxide. Tenminste 75 gew. % daarvan is in de eindgedeelten 4A, 4B gezamenlijk aanwezig, waarbij de eindgedeelten 4A, 4B zieh elk uitstrekken tot een afstand voorbij de elektroden 5A, 5B die drie maal de inwendige diameter D van het ontladingsvat 1 bedraagt. In casu bevindt zich ongeveer 80 gew. % in de eindgedeelten 4A, 4B gezamenlijk waarbij de eindgedeelten 4A, 4B zieh over een lengte van 5 cm uitstrekken.
25 lampen volgens de uitvinding werden in een duurproef vergeleken met 25 lampen niet volgens de uitvinding die een beschermlaag missen maar die in andere opzichten met de lamp volgens de uitvinding overeenkomen. De lampen niet volgens de uitvinding bleken in de bedrijfsperiode tussen 100 en 2000 branduren een terugval in de lichtopbrengst te hebben van gemiddeld 11 %. Bij de lampen volgens de uitvinding werd in die bedrijfsperiode een terugval in de lichtopbrengst gemeten van gemiddeld 5. 5 %.
Eveneens werd de initiële terugval van de lichtopbrengst gemeten in de bedrijfsperiode van 2 branduren tot honderd branduren. Gebleken is dat zowel lampen volgens de uitvinding als niet volgens de uitvinding na ongeveer twee branduren in een voldoende mate zijn gestabiliseerd om een reproduceerbare meting mogelijk te maken.
Vastgesteld werd dat de initiële terugval bij een groep van 30 lampen niet volgens de uitvinding gemiddeld 8. 5 bedroeg. Bij een groep van 30 lampen volgens de uitvinding bedroeg de initiële terugval gemiddeld slechts 2. 7 %.
De beschermlaag 11 bedekt de luminescerende laag 10 geheel tot een afstand gelijk aan de buisdiameter D, voorbij de elektroden 5A, 5B. De hechting van het luminescerend materiaal aan de wand in dat gebied werd gemeten door lucht tegen
<Desc/Clms Page number 6>
de bedekte luminescerende laag 10 te blazen. De luminescerende laag 10 bleek in het genoemde gebied een 5 tot 10 maal hogere luchtdruk te kunnen weerstaan dan een onvolledig of niet bedekt luminescerende laag.
De laagdikte van de beschermlaag 11 neemt geleidelijk af in de eindgedeelten 4A, 4B in een richting naar een tussen de eindgedeelten 4A, 4B gelegen centraal
EMI6.1
gedeelte 13 toe. In casu heeft de beschermlaag 11 op een afstand van 1, 3, en 5 cm achtereenvolgens een laagdikte van 3 m, m en 0. Op een afstand van 10 cm van de uiteinden 12A, 12B is de laagdikte verwaarloosbaar. Tijdens bedrijf van de lamp van deze uitvoeringsvorm volgens de uitvinding bleken de eindgedeelten 4A, 4B zich niet opvallend in helderheid te onderscheiden van het centrale gedeelte 13.
In een andere dan de getoonde uitvoeringsvorm heeft het ontladingsvat meer dan twee onderling verbonden buisdelen. In een variant van die uitvoeringsvorm heeft het ontladingsvat vier buisdelen, waarbij het eerste en het vierde buisdeel aan een van de elektrode afgewend uiteinde respectievelijk door een kanaal zijn verbonden met een tweede en een derde buisdeel aan een respectief einde daarvan. In die variant zijn het tweede en het derde buisdeel door een verder kanaal met elkaar verbonden aan een einde tegenover het einde waar deze buisdelen met het eerste en het vierde buisdeel zijn verbonden.
De lamp volgens de getoonde uitvoeringsvorm werd als volgt vervaardigd (zie Figuur 2A t/m 2D). Onderdelen in Figuur 2A t/m 2D die overeenkomen met die uit
EMI6.2
Figuur 1 hebben een verwijzingscijfer dat 20 hoger is. Een kalkglazen buis 20 (Fig. 2A) met een lengte van ongeveer 40 cm en een inwendige diameter van 1 cm werd van een laag van gesuspendeerd luminescerend materiaal 30 voorzien door een suspensie van luminescerende materialen over het inwendig oppervlak 29 ervan te laten vloeien.
Vervolgens werd de buis 20 door een transportorgaan, in casu een getande riem (niet getoond) verplaatst naar de positie aangegeven in Figuur 2B. In die positie is een eerste eindgedeelte 24A van de buis 20 tegenover een verstuiver 40A en een tweede, daar tegenoverliggend eindgedeelte 24B tegenover een evakueerorgaan (niet getoond) opgesteld. Met de verstuiver 40A werd in korte tijd, in dit geval enkele tienden van sekonden, een suspensie van metaaloxidedeeltjes verstoven in de richting van het eindgedeelte 24A. De verstoven suspensie sloeg daarbij op het oppervlak van de laag gesuspendeerd luminescerend materiaal 30 neer.
Met het evakueerorgaan, dat een onderdruk in de buis 20 creëert, werd vermeden dat de verstoven suspensie zieh buiten
<Desc/Clms Page number 7>
de buis 20 verspreidde en werd de verspreiding van de metaaloxidesuspensie over het eindgedeelte 24A bevordert.
Na een verder transport nam de buis 20 de in Figuur 2C getoonde positie in, waarin het tweede eindgedeelte 24B tegenover een verdere verstuiver 40B en het eerste eindgedeelte 24A tegenover een verder evakueerorgaan (niet getoond) is opgesteld. Nadat met de verdere verstuiver 40B het tweede eindgedeelte 24B van de suspensie van metaaloxide 31 was voorzien, was de in Figuur 2D getoonde buis 20 verkregen. De zo verkregen buis 20 werd vervolgens geroost om hulpstoffen uit de luminescerende laag 30 en de beschermlaag 31 te verdrijven. Daarna werd de buis 20 in de twee buisdelen lA, 1B (zie Fig. 1) met elk een nieuw, door insnoeren gesloten uiteinde 15A, 15B verdeeld door de buis 20 op een plaats midden tussen de einden door verhitting te verweken en de einden van de buis uiteen te trekken.
Daarna werden de buisdelen lA, 1B aan een eindgedeelte grenzend aan het nieuw gevormde uiteinde 15A, 15B radiaal door middel van het kanaal IC verbonden. Eerst werd daarbij in elk der buisdelen lA, 1B een overdruk aangebracht en werd de wand van de buisdelen op de plaats van het te vormen kanaal IC door verhitting verweekt. Daarbij ontstond een open uitstulping. Vervolgens werd het kanaal 1C gevormd door de uitstulpingen aaneen te smelten. De eindgedeelten 4A, 4B werden daarna elk van het doorvoergedeelte 14A, 14B voorzien dat de elektrode 5A, 5B draagt en waardoorheen de stroomtoevoergeleiders 8A, 8A', 8B, 8B'naar de elektrode 5A, 5B treden.
Het zo verkregen ontlading- vat 1 werd vervolgens geëvacueerd en van de vulling van kwik en argon voorzien.
Daarna werd het ontladingsvat 1 met de eindgedeelten 4A, 4B bevestigd in de lampvoet 6 waarbij de kontaktpennen 7A, 7A', 7B, 7B'werden verbonden met de stroomtoevoergeleiders 8A, 8A', 8B, 8B'.