DE102012204209A1

DE102012204209A1 - VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES ENTLADUNGSGEFÄßES FÜR EINE ENTLADUNGSLAMPE

Info

Publication number: DE102012204209A1
Application number: DE201210204209
Authority: DE
Inventors: Stephan Appel; Armin Konrad
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2013-09-19

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines Entladungsgefäßes für eine Entladungslampe (1) bereitgestellt, bei dem ein Entladungsgefäß (2) bereitgestellt wird und an zumindest einem Teil einer Innenseite (24) des Entladungsgefäßes (2) eine Leuchtstoffschicht (7) gebildet wird. Eine Suspension (36) wird bereitgestellt, die eine Flüssigkeit und Partikel aufweist. Mit Hilfe der Suspension (36) wird ein Nebel (38) gebildet, der Nebeltropfen aufweist, wobei die Nebeltropfen die Flüssigkeit und die Partikel aufweisen. Der Nebel (38) wird in zumindest einen Teil des beschichteten Entladungsgefäßes (2) eingebracht, so dass sich die Nebeltropfen und damit die Partikel an einer Oberfläche (7a) der Leuchtstoffschicht (7) anlagern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Entladungsgefäßes für eine Entladungslampe, bei dem ein Entladungsgefäß bereitgestellt wird. An zumindest einem Teil einer Innenseite des Entladungsgefäßes wird eine Leuchtstoffschicht gebildet. Die Leuchtstoffschicht kann Partikel, beispielsweise Metallpartikel, aufweisen.
Herkömmliche Entladungslampen, beispielsweise Niederdruckentladungslampen, beispielsweise Kompaktleuchtstofflampen, weisen Entladungsgefäße auf. Die Entladungsgefäße sind beispielsweise Glasgefäße und/oder Entladungsröhren, die Leuchtstoffe aufweisen. Beispielsweise weist ein beschichtetes Entladungsgefäß an seiner Innenseite eine Leuchtstoffschicht auf. Ferner kann eine Schutzschicht vorgesehen sein, die bevorzugt zwischen der Leuchtstoffschicht und der Innenseite des Entladungsgefäßes vorgesehen ist. Die Entladungsgefäße weisen beispielsweise Uförmig und/oder röhrenförmig ausgebildete Gefäßbereiche auf. Alternativ dazu können die Entladungsgefäße ohne Krümmung ausgebildet sein. Ferner weisen Niederdruckentladungslampen regelmäßig elektronische Vorschaltgeräte auf.
Die Leuchtstoffschicht des Entladungsgefäßes weist Leuchtstoffe oder ein Leuchtstoffgemisch und optional ein Trägermaterial auf, in dem die Leuchtstoffe eingelagert sind. Die Leuchtstoffschicht kann in dem Entladungsgefäß gebildet werden beispielsweise durch Einbringen einer die Leuchtstoffe aufweisenden Suspension oder Schlämme in das Entladungsgefäß, wobei die Schlämme nachfolgend auch als Leuchtstoffschlämme bezeichnet wird.
Zusätzlich wird dem beschichteten Entladungsgefäß nach oder während dem Befüllen mit einem Gas oder Gasgemisch eine geringe Menge an Quecksilber zugegeben. In ausgeschaltetem Zustand der Entladungslampe bildet das Quecksilber bei beispielsweise Zimmertemperatur einen kleinen Tropfen im Inneren des Entladungsgefäßes. Schaltet man die Entladungslampe an, so fließt ein elektrischer Strom. Hierdurch erhitzt sich das Quecksilber, welches nach und nach in seine Gasphase übergeht und gasförmig wird und welches in dem gasförmigen Zustand beginnt, UV-Strahlung abzustrahlen.
Da das Quecksilber im ausgeschalteten Zustand der Entladungslampe auf einen oder wenige Orte innerhalb des Entladungsgefäßes verteilt ist und nicht oder nur teilweise in der Gasphase vorliegt, kann ein Lichtstromanlauf bis hin zum Erreichen eines maximalen Lichtstroms relativ langsam sein. Beispielsweise werden teilweise ca. 52% des Maximallichtstroms erst nach 20 Sekunden Brenndauer erreicht, wobei beispielsweise eine relative Lichtstromänderung pro Sekunde bei 10 s Brenndauer ca. 0,8% des Maximallichtstroms pro Sekunde sein kann.
Eine Zugabe von schon geringen Mengen an geeigneten Partikeln, beispielsweise geeigneten Metallpartikeln, die zumindest teilweise das Quecksilber binden können, und eine Verteilung der Partikel auf einen, wenige oder mehrere Orte in dem Entladungsgefäß bewirken aufgrund der chemischen Bindung zwischen den Partikeln und dem Quecksilber eine der Verteilung der Partikel entsprechenden Verteilung des Quecksilbers in dem Entladungsgefäß, insbesondere im ausgeschalteten Zustand der Entladungslampe und/oder bei nicht gasförmigem Quecksilber. Dies kann beim Einschalten den Lichtstromanlauf beschleunigen. Beispielsweise kann bei einer Beigabe von Indium aufweisenden Partikeln ca. 68% des Maximallichtstroms innerhalb von 20 Sekunden Brenndauer erreicht werden, wobei beispielsweise eine relative Lichtstromänderung pro Sekunde bei 10 s Brenndauer ca. 1,7% des Maximallichtstroms pro Sekunde sein kann.
Die Partikel, beispielsweise Indium aufweisende Partikel, können vor dem Bilden der Leuchtstoffschicht der Leuchtstoffschlämme als Additiv zugegeben werden. Nach dem Aufbringen der die Partikel aufweisenden Leuchtstoffschlämme sind die Partikel dann in der Leuchtstoffschicht und auf deren Oberfläche verteilt, wobei die Oberfläche im Vergleich zur restlichen Schicht einen entsprechend geringeren Anteil an Partikeln aufweist. Die im Inneren der Leuchtstoffschicht liegenden Partikel können kein oder nur sehr wenig Quecksilber binden, das nachfolgend für die Erzeugung von UV-Strahlung zur Verfügung steht. Daher ist für das Anlaufverhalten der Entladungslampe im Wesentlichen nur die entladungsseitige Oberflächenkonzentration der Partikel, also die Konzentration der Partikel auf der inneren Oberfläche der Leuchtstoffschicht entscheidend.
Gibt man die Partikel also der Leuchtstoffschlämme zu, muss deren Menge insgesamt erhöht werden, um eine höhere Konzentration der Metallpartikel an der Oberfläche zu erhalten. Daher wird zum Erzielen eines gleichen oder ähnlichen Lichtstromanlaufs insgesamt eine größere Partikelmenge benötigt, gegenüber einem Entladungsgefäß, bei dem die Partikel ausschließlich an der inneren Oberfläche der Leuchtstoffschicht angelagert sind.
Da die Partikel zumindest teilweise Quecksilber binden, wodurch insbesondere Amalgam erzeugt wird, erfordert die größere Partikelmenge eine größere Quecksilbermenge. Dies spricht jedoch dem allgemeinen Bestreben zur Reduzierung von Quecksilber und allgemein der Herstellung umweltfreundlicherer Produkte entgegen. Darüber hinaus können sich die Partikel bedingt durch den Dichteunterschied zwischen Partikel und Trägerflüssigkeit während des Fertigungsprozess ablagern oder sedimentieren, wodurch sich die Schlämme entmischt und Teile der Schlämme an Partikeln verarmen.
Alternativ dazu kann eine zusätzliche die Partikel aufweisende Schlämme oder Suspension gebildet werden, die auf die getrocknete Leuchtstoffschicht aufgebracht wird. Dies kann analog dem Aufbringen der Leuchtstoffschlämme erfolgen. Beim Beschlämmen des Gefäßinneren mittels der die Partikel aufweisenden Schlämme oder Suspension auf die Leuchtstoffschicht, kann die Leuchtstoffschicht jedoch ganz oder teilweise abgelöst und/oder abgewaschen werden, wodurch die Leuchtstoffschicht beschädigt wird.
Als weitere Alternative zum Einbringen der Partikel in das Entladungsgefäß können die Partikel in ihre Gasphase überführt werden. Das metallhaltige Gas kann dann dem Entladungsgefäß zugeführt werden, wodurch die Innenseite des Entladungsgefäßes bedampft wird, das metallhaltige Gas auf der Leuchtstoffschicht und/oder der Innenseite des Entladungsgefäßes kondensiert und sich Partikel auf der Leuchtstoffschicht und/oder der Innenseite des Entladungsgefäßes bilden oder darauf abgeschieden werden. Dazu sollten die Partikel zunächst als Pulver vorliegen, welches dann einfach geschmolzen werden kann. Die Schmelze wird in den gasförmigen Zustand überführt und in der Gasphase in das Entladungsgefäß eingebracht. Hierfür sind hohe Temperaturen, lange Prozesszeiten und ein hoher apparativer Aufwand nötig.
Die vorstehend genannten Möglichkeiten zum Einbringen der Partikel in das Entladungsgefäß führen zu einer gleichmäßigen flächendeckenden Verteilung der Partikel auf der Leuchtstoffschicht und/oder der Innenseite des Entladungsgefäßes.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines Entladungsgefäßes für eine Entladungslampe bereitgestellt, das einfach durchführbar ist und durch das eine Entladungslampe geschaffen wird, die einen schnellen Lichtstromanlauf ermöglicht und/oder für die bei gegebenem Lichtstromanlauf eine geringe Quecksilbermenge erforderlich ist und/oder bei der ein Recyclingprozess von Leuchtstoffen der Entladungslampe schneller, einfacher und günstiger durchgeführt werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines Entladungsgefäßes für eine Entladungslampe bereitgestellt. Dabei wird ein unbeschichtetes Entladungsgefäß bereitgestellt. An zumindest einem Teil einer Innenseite des Entladungsgefäßes wird eine Leuchtstoffschicht gebildet. Ferner kann an zumindest einem Teil einer Innenseite des Entladungsgefäßes eine Schutzschicht vorgesehen sein. Eine Suspension wird bereitgestellt, die eine Flüssigkeit und Partikel aufweist. Mit Hilfe der Suspension wird ein Nebel gebildet, der Nebeltropfen aufweist, wobei die Nebeltropfen zumindest einen Teil der Flüssigkeit und zumindest einen Teil der Partikel aufweisen. Der Nebel wird in zumindest einen Teil des beschichteten Entladungsgefäßes eingebracht, so dass sich die Nebeltropfen und damit die Partikel zumindest teilweise auf einer Oberfläche der Leuchtstoffschicht anlagern.
Das Vernebeln der Suspension mit den Partikeln und das Einbringen der Partikel in das beschichtete Entladungsgefäß mit Hilfe des Nebels bewirkt, dass sich die Partikel in dem Entladungsgefäß nur auf der Oberfläche der Leuchtstoffschicht, also nur an der Grenzfläche zwischen der Leuchtstoffschicht und dem Inneren des Entladungsgefäßes, befinden. Dies ermöglicht, einen vorgegebenen Lichtstromanlauf mit einer geringen Partikelmenge zu erzielen, da keine am Lichtstromanlauf unbeteiligten Partikel in der Leuchtstoffschicht enthalten sind. Beispielsweise kann bei Verwendung von Indium aufweisenden Partikeln die Indium- Menge gegenüber bekannten Applikationsmethoden um beispielsweise 85% oder mehr reduziert werden. Außerdem wird die Leuchtstoffschicht nicht mit den Partikeln kontaminiert. Es sind daher beim Recyceln der Leuchtstoffreste keine Schritte zur Abtrennung der Partikel von der Leuchtstoffschicht erforderlich, wodurch der Recyclingprozess schneller, einfacher und günstiger durchgeführt werden kann. Außerdem erlaubt eine geringe Dosierung der Partikel eine geringe Quecksilberdosierung, da das Quecksilber dann seltener Verbindungen mit den Partikeln eingeht. Dadurch kann die Quecksilbermenge pro Entladungslampe reduziert werden. Ferner kann beim Einbringen des Nebels das Entladungsgefäß lediglich partiell und/oder bei geringem Druck benetzt werden, so dass die Leuchtstoffschicht beim Einbringen des Nebels in das Entladungsgefäß nicht abgewaschen oder abgelöst wird.
Die Entladungslampe kann beispielsweise eine Gasentladungslampe oder Druckentladungslampe, beispielsweise eine Niederdruckentladungslampe sein. Das Entladungsgefäß kann beispielsweise ein Glasgefäß, beispielsweise ein Glaskolben, eine Entladungsröhre, beispielsweise eine Gasentladungsröhre und/oder ein Brenner sein. Ein derartiger Brenner weist beispielsweise ein Glasgefäß und Leitungen zur Stromzuführung und gegebenenfalls Elektroden in dem Glasgefäß auf. Die Flüssigkeit kann auch als Dispersion bezeichnet werden. Die Flüssigkeit kann beispielsweise Wasser sein. Die Partikel können auch als Festkörperpartikel und/oder Kolloide bezeichnet werden. Die Partikel sind beispielsweise Metallpartikel und/oder beispielsweise Quecksilber bindende Partikel. Der Nebel kann bspw. durch Sprühvernebelung der Suspension gebildet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird mit Hilfe der Suspension ein Aerosol erzeugt, das den Nebel aufweist, und das Aerosol wird in das beschichtete Entladungsgefäß eingebracht. Das Aerosol weist zusätzlich zu dem Nebel ein Gas auf, beispielsweise Luft. Das Bilden des Aerosols, das den Nebel und das Gas aufweist, ermöglicht, den Nebel auf einfache Art und Weise zu erzeugen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Nebel oder das Aerosol in dem Entladungsgefäß erzeugt und dadurch in das beschichtete Entladungsgefäß eingebracht. Dies kann zu einer kurzen Prozessdauer beim Herstellen des Entladungsgefäßes und zu einem einfachen Aufbau einer entsprechenden Vorrichtung zum Einbringen des Nebels beitragen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Nebel oder das Aerosol durch Sprühvernebelung in dem beschichteten Entladungsgefäß erzeugt und/oder in das beschichtete Entladungsgefäß eingesprüht und so in das beschichtete Entladungsgefäß eingebracht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Nebel oder das Aerosol in einem Vorraum erzeugt und über den Vorraum in das beschichtete Entladungsgefäß eingebracht. Dies kann dazu beitragen, eine Konzentration der Partikel genau zu definieren. Außerdem kann eine Sedimentation der Partikel innerhalb eines Sprühkopfs zum direkten Einsprühen des Nebels in das beschichtete Entladungsgefäß weitgehend gemindert oder ganz vermieden werden. Beispielsweise kann ein Verschleiß der verwendeten Sprühdüse, eine Sedimentation der Partikel in der Sprühdüse, ein Abrieb an der Sprühdüse und/oder eine Verstopfung der Sprühdüse vermindert oder verhindert werden. Ferner kann der bereits im Vorraum erzeugte Nebel oder das bereits im Vorraum erzeugte Aerosol mit einer geringen Strömungsgeschwindigkeit der erzeugten Nebeltropfen in das beschichtete Entladungsgefäß überführt werden. Durch die geringe Strömungsgeschwindigkeit können Beschichtungsdefekte an der Leuchtstoffschicht, beispielsweise ein teilweises oder vollständiges Wegblasen oder Lösen der Leuchtstoffschicht von dem Entladungsgefäß, vermindert oder vermieden werden. Der Nebel kann beispielsweise in den Vorraum gesprüht werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Nebel oder das Aerosol durch Sprühvernebelung in dem Vorraum erzeugt. In diesem Zusammenhang kann der Nebel oder das Aerosol beispielsweise in den Vorraum gesaugt oder gepresst werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Nebel oder das Aerosol in das beschichtete Entladungsgefäß eingebracht, indem er bzw. es aus dem Vorraum in das beschichtete Entladungsgefäß gepresst oder gesaugt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die die Partikel aufweisende Suspension vor oder während des Bildens des Nebels gemischt. Beispielsweise kann die Suspension gerührt werden, beispielsweise permanent, so dass beispielsweise eine homogene Mischung entsteht. Dies trägt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Partikel in der Flüssigkeit und damit auch zu einer gleichmäßigen Verteilung der Partikel in dem Nebel bzw. den Nebeltropfen bzw. über viele Nebeltropfen hinweg bei. Ferner trägt dies dazu bei, dass sich die Partikel in einem Flüssigkeitsbehälter, der die Suspension enthält, nicht ablagern und/oder dort nicht sedimentieren. Dadurch kann ein Verlust von effektiv wirksamen Partikeln in der Suspension durch Sedimentation bzw. Oxidation vermieden werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weisen die Partikel Metallpartikel auf. Beispielsweise weisen die Metallpartikel Indium, Zinn, Titan, Zink, Silber, Gold, Wismut, Aluminium oder Kupfer auf. Die Partikel sind beispielsweise Quecksilber bindende Partikel.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird zum Bilden der Leuchtstoffschicht auf der Innenseite des unbeschichteten Entladungsgefäßes eine Schlämme in das Entladungsgefäß eingebracht, wobei die Schlämme die Leuchtstoffe der Leuchtstoffschicht aufweist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird zum Bilden der Leuchtstoffschicht auf der Innenseite des Entladungsgefäßes die Schlämme zunächst auf die Innenseite des Entladungsgefäßes aufgebracht und dann wird die Schlämme von der Innenseite des beschichteten Entladungsgefäßes teilweise wieder entfernt. Dies ermöglicht, nur einen Abschnitt des Entladungsgefäßes mit der Leuchtstoffschicht zu beschichten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird vor dem Einbringen des Nebels oder des Aerosols in das beschichtete Entladungsgefäß die Leuchtstoffschicht getrocknet. Dies kann dazu beitragen, die Leuchtstoffschicht weniger empfindlich gegenüber dem Einbringen des Nebels auszubilden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Nebel mit Hilfe einer Vernebelungsvorrichtung erzeugt. Nachfolgend kann der Nebel in den Vorraum und/oder in das beschichtete Entladungsgefäß gesaugt oder gepresst werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel einer Entladungslampe;
2 ein Schnitt durch die Entladungslampe gemäß 1;
3 eine schematische Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zum Herstellen eines Entladungsgefäßes;
4 eine schematische Darstellung eines Schritts eines alternativen Verfahrens zum Herstellen eines Entladungsgefäßes;
5 eine schematische Darstellung eines weiteren Schritts des Verfahrens zum Herstellen eines Entladungsgefäßes gemäß 4;
6 eine schematische Darstellung eines Schritts eines weiteren alternativen Verfahrens zum Herstellen eines Entladungsgefäßes;
7 eine schematische Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zum gleichzeitigen Einbringen von Partikeln in zwei Entladungsgefäße;
8 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Entladungsgefäßes.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten der Ausführungsbeispiele in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
1 zeigt eine Entladungslampe 1, die ein Entladungsgefäß 2 aufweist. Die Entladungslampe 1 kann beispielsweise eine Druckentladungslampe, beispielsweise eine Niederdruckentladungslampe 1 sein. Das Entladungsgefäß 2 kann beispielsweise Glas aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Entladungsgefäß 2 kann auch als Druckentladungsgefäß, Leuchtkolben, Entladungsröhre, Gasentladungsröhre oder als Brenner bezeichnet werden. Das Entladungsgefäß 2 weist beispielsweise zwei an sich U-förmig und im Querschnitt röhrenförmig ausgebildete Gefäßteile 21 und 22 auf, welche durch einen Steg 23 verbunden sind und dadurch einen zusammenhängenden Entladungsraum ausbilden. Die beiden Gefäßteile 21 und 22 erstrecken sich mit ihren freien Enden in ein Gehäuse 3, in dem ein elektronisches Vorschaltgerät (nicht dargestellt) angeordnet sein kann.
An das Gehäuse 3 schließt ein Sockel 6 an, aus dem Kontaktstifte 4 und 5 zum Versorgen der Entladungslampe 1 mit elektrischem Strom und/oder zum Steuern der Entladungslampe 1 nach außen führen. An den in 1 oberen Enden gezeigten Teilbereichen des Entladungsgefäßes 2 sind die Gefäßteile 21 bogenförmigen ausgebildet. In den bogenförmigen Teilbereichen der Gefäßteile 21, 22 entsprechen Querschnitte B der Gefäßteile 21, 22 im Wesentlichen den Querschnitten, die die Gefäßteile 21 und 22 außerhalb dieser bogenförmigen Teilbereiche aufweisen, beispielsweise den Querschnitten im Bereich der Schnittlinie AA. Alternativ dazu kann die Entladungslampe 1 ein gerades, also nicht gekrümmtes Entladungsgefäß 2 aufweisen.
2 zeigt eine Schnittdarstellung der Entladungslampe 1 entlang der Schnittlinie AA in 1. Die Schnittdarstellung zeigt zwei Rohrabschnitte 21a, 21b des Gefäßteils 21 und zwei Rohrabschnitte 22a, 22b des Gefäßteils 22. Die Gefäßteile 21, 22 weisen Innenseiten 24 des Entladungsgefäßes 2 auf. An den Innenseiten 24 des Entladungsgefäßes 2 und damit an den Innenseiten 24 der Gefäßteile 21, 22 und somit auch an den Innenseiten 24 der Rohrabschnitte 21a, 21b, 22a, 22b ist eine Leuchtstoffschicht 7 ausgebildet. Die Leuchtstoffschicht 7 weist Leuchtstoffe auf oder ist daraus gebildet. Das Entladungsgefäß 2 mit der Leuchtstoffschicht 7 kann als beschichtetes Entladungsgefäß 2 bezeichnet werden.
Auf einer Oberseite 7a der Leuchtstoffschicht 7 befinden sich Partikel, die in 2 aufgrund ihrer geringen Größe nicht sichtbar bzw. nicht eingezeichnet sind. Zusätzlich befindet sich eine geringe Menge an Quecksilber in dem Entladungsgefäß 2, beispielsweise 1 mg Quecksilber oder weniger, wobei das Quecksilber im ausgeschalteten Zustand der Entladungslampe 1 beispielsweise flüssig ist und im eingeschalteten Zustand bei maximalem Lichtstrom im Wesentlichen gasförmig ist. Das Quecksilber kann mit den Partikeln auf der Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 eine Verbindung eingehen und beispielsweise mit Indium aufweisenden Partikeln Amalgam bilden. Die Partikel sind gleichmäßig über die Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 verteilt und aufgrund der Bindungskräfte zwischen den Partikeln und dem Quecksilber ist auch das Quecksilber gleichmäßig über die Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 verteilt. Ferner weist das Entladungsgefäß 2 ein Gas auf, beispielsweise ein Edelgas, das im Betrieb als Elektronenleiter und/oder Elektronenpuffer dient.
Die Partikel sind beispielsweise Metallpartikel und/oder dienen dazu, Quecksilber zu binden. Beispielsweise weisen die Metallpartikel Indium, Zinn, Titan, Zink, Silber, Gold, Wismut, Aluminium oder Kupfer auf. Die Partikel können beispielsweise eine mittlere Teilchengröße aufweisen zwischen 50 und 2000 nm, zwischen 100 und 500 nm oder zwischen 200 und 300 nm. Die Leuchtstoffe können beispielsweise Teil eines Leuchtstoffgemischs sein. Als im Roten emittierender Leuchtstoff kann beispielsweise Y2O3:EU verwendet werden, als im Grünen emittierender Leuchtstoff kann beispielsweise LaPo4:Ce,Tb, CeMgAl11O19:Tb oder CAT verwendet werden, als im blauen emittierender Leuchtstoff kann beispielsweise BAM, BaMgAl10O17 oder BaAlXOY:Eu,Mn verwendet werden und/oder als im gelben emittierender Leuchtstoff kann beispielsweise YAG oder Y3Al5O12:Ce verwendet werden.
Im Betrieb der Entladungslampe 2 wird eine Spannung an die Kontaktstifte 4, 5 des Entladungsgefäßes 2 angelegt. Dadurch fließt ein elektrischer Strom durch das Gas und das Quecksilber in dem Entladungsgefäß. Dadurch wird das auf die Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 verteilte, gebundene Quecksilber schnell in seine Gasphase überführt. Die gasförmigen Quecksilberatome bzw. -moleküle werden durch die elektrische Energie des elektrischen Stroms angeregt und strahlen über das Entladungsgefäß 2 gleichmäßig verteilt UV-Strahlung, beispielsweise bei einer Wellenlänge von 254 nm, ab. Die UV-Strahlung regt die Leuchtstoffe in der Leuchtstoffschicht 7 zum Leuchten an. Beispielsweise können die Leuchtstoffe rotes, grünes, blaues und/oder ein gelbes Licht emittieren, wodurch beispielsweise weißes Licht erzeugt werden kann. Die gleichmäßige Verteilung des Quecksilbers über die Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 bewirkt einen besonders schnellen Lichtstromanlauf und damit ein schnelles Erreichen einer maximalen Lichtstromstärke der Entladungslampe 1.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schritts eines Verfahrens zum Herstellen des Entladungsgefäßes 2. Das Verfahren kann unter anderem dazu dienen, die Partikel gleichmäßig über die Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 und/oder über die Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 zu verteilen. Die gleichmäßige Verteilung der Partikel kann sich dabei über die gesamte Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 und/oder über die gesamte Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 erstrecken oder nur über einen Teil davon. Das Entladungsgefäß 2 ist bereits mit der Leuchtstoffschicht 7 beschichtet. Eine Sprühvorrichtung 30 weist einen Sprühzylinder 34 auf, in dem ein entlang einer ersten Richtung 40 beweglich angeordneter Sprühkolben 32 aufgenommen ist. Der Sprühzylinder 34 und der Sprühkolben 32 begrenzten einen Vorratsraum, der eine Suspension 36 enthält. Die Suspension weist ein Dispersionsmedium und Kolloide auf. Das Dispersionsmedium kann beispielsweise eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser aufweisen. Die Kolloide weißen die Partikel auf. Die Partikel sind beispielsweise homogen in der Flüssigkeit verteilt, beispielsweise schweben die Partikel in der Flüssigkeit.
Bei einer Bewegung des Sprühkolbens 32 entlang der ersten Richtung 40 wird die Suspension 36 durch eine Sprühdüse 35, in das beschichtete Entladungsgefäß 2 gepresst, wodurch ein Nebel 38 erzeugt wird. Der Nebel 38 weist Nebeltropfen auf, die Tropfen der Suspension 36 entsprechen. Daher weisen die Nebeltropfen das Dispersionsmedium und die Kolloide auf. Beispielsweise weißen die Nebeltropfen die Flüssigkeit und die Partikel auf. Der Nebel 38 wird somit direkt das beschichtete Entladungsgefäß 2 gesprüht und dadurch direkt in dem Entladungsgefäß 2 erzeugt und dadurch in das beschichtete Entladungsgefäß 2 eingebracht. In dem Entladungsgefäß 2 schlagen sich die Nebeltropfen mit den Partikeln auf der Leuchtstoffschicht 7 und/oder auf der Innenseite des Entladungsgefäßes 2 nieder, so dass sich die Partikel an der Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 anlagern.
Der Nebel 38 kann Bestandteil eines Aerosols sein, das beispielsweise zusätzlich zu dem Nebel 38 und/oder den Nebeltropfen des Nebels 38 ein Gas aufweist. Das Gas kann beispielsweise Luft sein.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Schritts eines alternativen Verfahrens zum Herstellen des Entladungsgefäßes 2. Das Verfahren kann unter anderem dazu dienen, die Partikel gleichmäßig über die Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 und/oder über die Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 zu verteilen. Die gleichmäßige Verteilung der Partikel kann sich dabei über die gesamte Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 und/oder über die gesamte Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 erstrecken oder nur über einen Teil davon. Das Entladungsgefäß 2 ist bereits mit der Leuchtstoffschicht 7 beschichtet. Die Sprühvorrichtung 30 ist verglichen mit 3 anders orientiert, entspricht jedoch ansonsten der in 3 gezeigten Sprühvorrichtung 30. Die Suspension 36 und der Nebel 38 bzw. das Aerosol entsprechen der bzw. dem mit Bezug zu 3 beschriebenen Suspension 36 bzw. Nebel 38 bzw. Aerosol.
Im Unterschied zu 3 ist bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Vorkammer 50 angeordnet, die an das Entladungsgefäß 2 angeflanscht ist und/oder die mit dem Entladungsgefäß 2 kommuniziert. Die Vorkammer 50 umschließt einen Vorraum 52 und nimmt zumindest teilweise einen Schubkolben 54 auf, der entlang einer zweiten Richtung 42 beweglich angeordnet ist. Die Sprühvorrichtung 30 ist so mit der Vorkammer 50 gekoppelt, dass mit Hilfe der Sprühvorrichtung 30 der Nebel 38 in den Vorraum 52 einsprühbar und/oder in dem Vorraum 52 erzeugbar ist.
Im Unterschied zu dem in 3 erläuterten Schritt wird bei dem in 4 dargestellten Schritt der Nebel 38 nicht direkt in dem Entladungsgefäß 2 sondern in dem Vorraum 52 der Vorkammer 50 erzeugt. Der Nebel 38 kann durch ein Bewegen des Sprühkolbens 32 entlang der Richtung 40 in den Vorraum 52 gesprüht werden, wodurch der Schubkolben 54 entlang der zweiten Richtung 42 gedrückt wird. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der Nebel 38 durch ein Bewegen des Schubkolbens 54 entlang der zweiten Richtung 42 in den Vorraum 52 gesogen werden, wodurch der Sprühkolben 32 entlang der ersten Richtung 40 bewegt wird. In anderen Worten kann der Nebel 38 in den Vorraum 52 gepresst und/oder gesaugt werden.
5 zeigt einen weiteren Schritt des in 4 dargestellten Verfahrens. Dabei wird durch eine Bewegung des Schubkolbens 54 entlang einer dritten Richtung 44, die der zweiten Richtung 42 entgegengesetzt ist, und durch ein Festlegen des Sprühkolbens 32 in seiner aktuellen Position der Nebel 38 aus dem Vorraum 52 in das Innere des Entladungsgefäßes 2 gepresst. Die Nebeltropfen des Nebels 38 schlagen sich auf der Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 und/oder an der Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 nieder, wodurch sich die Partikel an der Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 bzw. an der Innenseite des Entladungsgefäßes 2 anlagern.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Schritts eines weiteren alternativen Verfahrens zum Herstellen des Entladungsgefäßes 2. Das Verfahren kann unter anderem dazu dienen, die Partikel gleichmäßig über die Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 und/oder über die Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 zu verteilen. Die gleichmäßige Verteilung der Partikel kann sich dabei über die gesamte Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 und/oder über die gesamte Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 erstrecken oder nur über einen Teil davon. Das Entladungsgefäß 2 ist bereits mit der Leuchtstoffschicht 7 beschichtet. Ferner entspricht der Nebel 38 bzw. das Aerosol dem mit Bezug zu 3 beschriebenen Nebel 38 bzw. Aerosol. Die Suspension 36 ist in einem Behälter 66 bevorratet.
Eine Vernebelungsvorrichtung 64 erzeugt aus oder mit Hilfe der Suspension 36 den Nebel 38. Die Vernebelungsvorrichtung 64 kann beispielsweise einen Ultraschall-Vernebler, bei dem die Nebeltropfen mittels Ultraschall aus der Suspension 36 gerissen werden, oder einen Druck-Vernebler aufweisen, bei dem die Nebeltropfen mittels Luft aus der Suspension 36 gerissen werden.
Eine Ansaugdüse 60, beispielsweise eine Venturidüse, ist an einem der Vernebelungsvorrichtung 64 entgegengesetzten Ende des Entladungsgefäßes 2 an dem Entladungsgefäß 2 angeflanscht und/oder kommuniziert mit diesem. Mit Hilfe der Ansaugdüse 60 kann ein Luftstrom in dem Entladungsgefäß 2 entlang einer vierten Richtung 46 erzeugt werden. Dadurch wird der Nebel 38 aus der Vernebelungsvorrichtung 64 entlang einer fünften Richtung 48 in das Entladungsgefäß 2 gesaugt. Zum Erzeugen des Nebels 38 kann bei diesem Ausführungsbeispiel auf eine Düse verzichtet werden.
Der Nebel 38 kann derart in das Entladungsgefäß 2 gesaugt werden, dass sich der Nebel 38 in dem gesamten Entladungsgefäß 2 befindet und sich die Nebeltropfen und/oder die Partikel an der gesamten Leuchtstoffschicht 7 bzw. der gesamten Innenseite des Entladungsgefäßes 2 anlagern. Alternativ dazu kann der Nebel 38 nur derart leicht angesaugt werden, das auf Grund eines entstehenden Gleichgewichts zwischen dem Unterdruck in dem Entladungsgefäß 2 und der auf die Nebeltropfen wirkende Schwerkraft der Nebel 38 lediglich bis zu einer Höhe 62 in das Entladungsgefäß 2 gesaugt wird. Das bewirkt, dass sich die Nebeltropfen und/oder die Partikel an der gesamten Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 bzw. lediglich an einem Teil der Leuchtstoffschicht 7 anlagern. Dies ermöglicht auf einfache Weise, dass lediglich ein Teil der Leuchtstoffschicht 7 bzw. der Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 mit Nebeltropfen und somit mit Partikel versehen wird.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem in einem Verfahrensschritt zwei Entladungsgefäße 2 gleichzeitig mit Partikeln versehen werden, wobei beide Entladungsgefäße 2 gleichzeitig beispielsweise gemäß dem mit Bezug zu 6 erläuterten Verfahrensschritt mit den Partikeln versehen werden. Dazu können beispielsweise zwei Ansaugdüsen 60 vorgesehen sein, die jeweils mit einem Entladungsgefäß 2 kommunizieren. Der Nebel 38 kann für beide Entladungsgefäße 2 mit Hilfe einer Vernebelungsvorrichtung 64 erzeugt werden.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Entladungsgefäßes, beispielsweise des vorhergehenden erläuterten Entladungsgefäßes 2. Das Verfahren kann unter anderem dazu dienen, die Partikel gleichmäßig über die Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 und/oder über die Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 zu verteilen. Die gleichmäßige Verteilung der Partikel kann sich dabei über die gesamte Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 und/oder über die gesamte Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 erstrecken oder nur über einen Teil davon. Das Verfahren zum Herstellen des Entladungsgefäßes 2 kann Teil eines Verfahrens zum Herstellen einer Entladungslampe, beispielsweise der Entladungslampe 1 sein. Bei einer derart hergestellten Entladungslampe 1 wird bei einem Einschaltvorgang der Entladungslampe 1 der maximale Lichtstrom der Entladungslampe 1 besonders schnell erreicht.
In einem Schritt S2 wird ein Entladungsgefäß bereitgestellt, beispielsweise das Entladungsgefäß 2. Das Entladungsgefäß 2 kann beispielsweise Glas aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Entladungsgefäß 2 kann beispielsweise röhrenförmig und Uförmig und/oder gekrümmt oder gerade, also nicht gekrümmt, ausgebildet sein. Das Entladungsgefäß 2 kann beispielsweise Drähte zur Stromversorgung und/oder Elektroden aufweisen, wobei das Entladungsgefäß 2 mit den Drähten als Brenner bezeichnet werden kann.
In einem Schritt s4 wird die Leuchtstoffschicht 7 in das Entladungsgefäß 2 eingebracht. Die Leuchtstoffschicht 7 kann beispielsweise in Form einer die Leuchtstoffe aufweisenden Schlämme in das Entladungsgefäß 2 eingebracht werden. Ein Teil der Schlämme verbleibt an der Innenseite des Entladungsgefäßes 2 und kann dort getrocknet werden, wodurch die Leuchtstoffschicht 7 gebildet ist. Vor dem Trocknen der Schlämme kann ein Teil der an der Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 verbliebenen Schlämme weg gewischt werden. Der weg gewischte Teil der Schlämme kann einfach recycelt werden und für unterschädliche Anwendungen wieder verwendet werden, insbesondere wenn die Schlämme keine der Partikel, beispielsweise keine Metallpartikel, beispielsweise keine Indium-Partikel aufweist.
In einem Schritt S6 wird die Suspension 36 bereitgestellt. Beispielsweise wird die Suspension bereitgestellt, indem eine ammoniakalische Indium-Edetat-Lösung in einer Reaktion mit Natriumboranat reduziert wird und indem die flüssige Phase durch Wasser ersetzt wird. Die Suspension 36 wird beispielsweise derart bereitgestellt, dass sie eine homogene Mischung von Flüssigkeit und Partikeln aufweist. Dazu kann die Suspension 36 einmalig oder fortwährend gerührt werden. Dadurch kann vermieden werden, dass sich die Partikel in einem Flüssigkeitsbehälter, der die Suspension enthält, ablagern und/oder dort sedimentieren.
In einem Schritt S8 wird ein Nebel erzeugt, beispielsweise der Nebel 38. Der Nebel 38 wird beispielsweise gemäß einem der in den 3 bis 6 gezeigten Schritte erzeugt.
In einem Schritt S10 wird der Nebel 38 in das Entladungsgefäß 2 eingebracht, beispielsweise gemäß einem der in den 3 bis 6 gezeigten Schritte. Die Nebeltropfen des Nebels 38 schlagen sich auf der Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 und/oder der Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 nieder, wodurch sich die Partikel an der Leuchtstoffschicht 7 bzw. der Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 anlagern. Eine Konzentration der Partikel auf der Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 kann einfach durch vorgegeben bestimmter Parameter der Sprühvorrichtung 30 oder der Vernebelungsvorrichtung 64 vorgegeben werden. Beispielsweise kann durch unterschiedliche Ansteuerung der Sprühvorrichtung 30 bzw. der Vernebelungsvorrichtung 64 von einem Entladungsgefäß 2 zum nächsten die Konzentration der Partikel auf der Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 vorgegeben werden. Falls die Innenseite 24 des Entladungsgefäßes 2 nur teilweise mit der Leuchtstoffschicht 7 beschichtet ist, können beispielsweise die Partikel derart in das Entladungsgefäß 2 eingebracht werden, dass sich die Partikel im Wesentlichen nur an der Leuchtstoffschicht 7 anlagern.
Nach dem Einbringen des Nebels 38 in das Entladungsgefäß 2 kann ein Unterdruck in dem Entladungsgefäß 2 erzeugt werden, wodurch überschüssiger Nebel 38 entfernt werden kann. Nachfolgend kann ein Gas als Elektronenleiter und/oder Elektronenpuffer in das Entladungsgefäß 2 eingebracht werden. Das Gas kann beispielsweise ein Edelgas aufweisen.
Nachfolgend kann Quecksilber, beispielsweise 1 mg Quecksilber oder weniger in das Entladungsgefäß 2 eingebracht werden. Das Quecksilber bildet zusammen den Partikel auf der Oberfläche 7a der Leuchtstoffschicht 7 eine Verbindung, beispielsweise mit Indium haltigen Partikeln Amalgam.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können die Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann der Nebel 38 mit der Vernebelungsvorrichtung 64 erzeugt werden und mit Hilfe der Sprühvorrichtung 30 in den Vorraum 52 oder das Entladungsgefäß 2 gesprüht werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Entladungsgefäßes (2) für eine Entladungslampe (1), bei dem – ein Entladungsgefäß (2) bereitgestellt wird, – an zumindest einem Teil einer Innenseite (24) des Entladungsgefäßes (2) eine Leuchtstoffschicht (7) gebildet wird, – eine Suspension (36) bereitgestellt wird, die eine Flüssigkeit und Partikel aufweist, – mit Hilfe der Suspension (36) ein Nebel (38) gebildet wird, der Nebeltropfen aufweist, wobei die Nebeltropfen zumindest einen Teil Flüssigkeit und zumindest einen Teil der Partikel aufweisen, – der Nebel (38) in zumindest einen Teil des Entladungsgefäßes (2) eingebracht wird, so dass sich die Nebeltropfen und damit die Partikel zumindest teilweise an einer Oberfläche (7a) der Leuchtstoffschicht (7) und/oder an der Innenseite (24) des Entladungsgefäßes (2) anlagern.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mit Hilfe der Suspension (36) ein Aerosol erzeugt wird, das den Nebel (38) aufweist, und bei dem das Aerosol in das beschichtete Entladungsgefäß (2) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Nebel (38) oder das Aerosol in dem beschichteten Entladungsgefäß (2) erzeugt wird und dadurch in das beschichtete Entladungsgefäß (2) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Nebel (2) oder das Aerosol durch Sprühvernebelung in dem beschichteten Entladungsgefäß (2) erzeugt und so in das beschichtete Entladungsgefäß (2) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Nebel (38) oder das Aerosol in einem Vorraum (52) erzeugt wird und über den Vorraum (52) in das beschichtete Entladungsgefäß (2) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Nebel (38) oder das Aerosol durch Sprühvernebelung in dem Vorraum (52) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der Nebel (38) oder das Aerosol in den Vorraum (52) gesaugt oder gepresst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem der Nebel (38) oder das Aerosol in das beschichtete Entladungsgefäß (2) eingebracht wird, indem er bzw. es von dem Vorraum (52) in das beschichtete Entladungsgefäß (2) gepresst oder gesaugt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die die Partikel aufweisende Suspension (36) vor oder während des Bildens des Nebels (38) gemischt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Partikel Metallpartikel aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Metallpartikel Indium, Zinn, Titan, Zink, Silber, Gold, Wismut, Aluminium und/oder Kupfer aufweisen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zum Bilden der Leuchtstoffschicht (7) auf der Innenseite (24) des Entladungsgefäßes (2) eine Schlämme in das Entladungsgefäß (2) eingebracht wird, wobei die Schlämme die Leuchtstoffe der Leuchtstoffschicht (7) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem zum Bilden der Leuchtstoffschicht (7) auf der Innenseite (24) des Entladungsgefäßes (2) die Schlämme zunächst auf die Innenseite (24) des Entladungsgefäßes (2) aufgebracht wird und dann die Schlämme von der Innenseite (24) des beschichteten Entladungsgefäßes (2) teilweise wieder entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem vor dem Einbringen des Nebels (38) oder des Aerosols in das beschichtete Entladungsgefäß (2) die Leuchtstoffschicht (7) getrocknet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Nebel (38) mit Hilfe einer Vernebelungsvorrichtung (64) erzeugt wird und in das beschichtete Entladungsgefäß (2) gesaugt wird.