DE1934299A1

DE1934299A1 - Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe

Info

Publication number: DE1934299A1
Application number: DE19691934299
Authority: DE
Inventors: Berthold Frank; Rolf Groth; Ruediger Jost
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-07-05
Filing date: 1969-07-05
Publication date: 1971-01-21
Also published as: NL158319B; US3624444A; NL7009687A; BE753011A; FR2054130A5; AT292121B; DE1934299B2; GB1271769A

Description

»ΓΠ.Ιώ

Akse« Hf* *?£? D-PHM Λθ2 7 Anmeldung vom* 4.JuH 19§9 _{£v /} Niederdruck- Quecksilberdaepf-Entladungslanpe.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Niederdruck-Quecksi1berdampf-Entladungs1ampe und insbesondere auf derartige Lampon, die eine in tlc?r Entladung erzeugte Ultraviolet lsi rahiung mittels eines Leuchtaaterials in sichtbare Strahlung umwandeln.

Laapen der obenerwähnten Art sind schon lange

Zeit in sehr vielen Ausführungen bekannt. Viel· dieser Laap«n werden für allgemeine Beleuchfungszweck» verwendet, aber besondere Type finden auch bei der Herstellung von Lichtpausen Anwendung.

Eines der sich bei allen Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampen ergebenden Probleme besteht darin, dass meistens die Brennspannung niedriger als die Zündspan-

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nung ist. Dies ware an sich nicht bedenklich, wenn die Zündspannung niedriger als die Speisespannung der Anlage, z.B. , des Lichtnet/.es, ware, mit der die Lampe gespeist wird. Dies i^t im allgemeinen aber nirht der Fall. Daher wurden nahezu stets Hilfsmittel zum Zünden der Lampe angewandt. Eines der bekanntesten Hilfsmittel ist die Verwendung eines sogenannten Starter», mit dem kurzzeitig eine Spannung erzimpt wird, die die Zündspannung in ausreichendem Masse übersteigt, um eine Zündung der Lampe zu sichern. Auch wurden raam-hmnl sogenannte Zündstreifen angewandt, die entweder auf der Aus· senseite oder auf der Innenseite der Umhüllung der Lampe angebracht sind und sich von einer Elektrode zu der anderen erstrecken. Diese Zündstreifen können gegebenenfalls alt den Elektroden verbunden sein.

Dei einem besonderen Typ der Niederdruek-Quecksι 1hordampf-Ent1adungslampen wurde die Innenseite der Olasuinhüllun^ der Laraprn völlig oder zu einem sehr grosser) Teil der Oberfläche zwischen den Elektroden mit einer transparenten Srhicht aus leitenden Zinnoxyd überzogen. Unter dem Ausdruck "transparent" ist hier und in der nachstehenden Beschreibung die Durchlässigkeit für die von der Lampe auszusendende nützliche Strahlung zu verstehen. Bei Lampen für allgemeine Beleuchtungszwecke bedeutet dies also, dass die Schicht für das mit Hilfe der Leuchtschicht erzeugte Licht gut durchlässig ist. Die Leuchtschicht befindet sich stets auf der der Entladung zugewandten Seite der Zinnoxydschicht.

Da der Entladungsraum zwischen den Elektroden

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naturgenlii nicht kurzgeschlossen werden soll, weil sonst Ja keine Entladung auftreten könnt·, ist der^Widerstand der Zinnoxydschicht an bestimmte Werte gebunden. Der zwischen den in der Nähe der Elektroden liegenden Enden gemessene Widerstund liegt meistens zwischen 5000 und 50.000 £1'. Da Zinnoxyd in reiner Fora oft eine ungenügende Lei tf fihigkei ^v. aufweist, wird manchmal des Zinnoxyd ein sogenanntes Dotierungsmitte 1, z.U. Fluor, zugesetzt.

Die obenbeschr!ebenen alt einer Zinnoxydschicht versehenen Iaapen zeichnen sich durch ein sehr gutes Zündvnrhnlten in eine· grossen Temperaturbereich aus und sind in dieser Hinsicht den nit Zündstreifen versehenen Laapen überlegen. Lnsipen mit einem auf der Aussende! te der UsUiU llung .ingebrachten Streifen zünden nasal ich gut bei niedrigen Ubgebiing!» tempern türen, Lasprn mit e i nest inneren Streifen nur bei relativ hohen l'mgoburgs teepera türen. Dagegen zeigen Lampen mit einer Zinnoxydschicht ein gutes Zündverhaiten in de· gesamten Temperaturbereich, der von den beiden Typen «it Zündstreifen zusasuaen erfasst wird. Die Verwendung von einer Zinnoxydschicht haftet jedoch ein grosser Nachteil an. Es stellt sich ntal ich heraus, dass nach einiger Zeit, aanchaal bereits nach 50 BetrlebssKunden, auf der Innenwand der Entladungsröhre schwarze Flecken alt einea Durchmesser bis «u einigen Milliaetern gebildet werden. An diesen Stellen wird die Zinnoxydschicht und die Leuchtschicht ceretBrt. Dadurch niasit der auegesandte Lichtatroa ab, wihrend auaserdea das Aussere der Lampe in ästhetischer Hinsicht beeinträchtigt

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wird. Die Erfindung bezweckt diesen Nachteil Beglichst su

beheben.

Eine Niederdruck-yuecksilberdampf-Entladungs-

Iampp nach der Erfindung hat eine Glasumhüllung, die auf der Innenseite eine [.euch tnta terialechi cht und eine zwischen diener Leuchtschicht und der G1 asumhUl lung liegende traneparentp Schacht"aus leitende« Zinnoxyd trägt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoxydachicht auf der von der Glas» wand abgekehrten Seite mit einer transparenten Schutzschicht aus einem oder mehreren der farblosen Oxyden der Elemente
der Nebengruppen dor Spalten k■und 5 dee Periodischen 5)stems dor I, loBente übcr/.open let, und dass die Schutzschicht eine
Dirke /wischen 0,02 und 1 ,un aufweist.

Versuch« haben gezeigt, dass Schutzschichto mit

oinen Dicke rwjsrtien 0,02 und 1 ,um für alle durchzulassenden Strahlen genügend transparent sind. Eine Dicke der Schutzschicht zwischen 0,05 und 0,15 wird aber bevorzugt, weil bei dieser Dicke eine gute Haftung der Schicht gesichert ist und kr.ne Hissbildung zu befürchten ist. Weiter werden bei den
bevorzugten Dicken Interferenz-Effekte weitgehend vermieden.

F(Ir die Schutzschicht eignen sich insbesondere
die Oxyde von: Titan, Zirkon, Hafniusi, Niob und Tantal, da
diese Oxyde für die von der Lampe auszusendende nützliche
Strahlung absorptionsfrei sind. Vorzugsweise wird eine Schicht aus Titandioxyd verwendet, weil dieses Material preiswert
ist und sich sehr leicht in Form einer homogenen Schicht mittels eines Verfahrens, wie nachstehend in den Beispielen' er-

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läutert wird, auf der Zinnoxydechicht anbringen Hast.

In bestimmten FSH·, und zwar wenn grössere Schichtdicken verwendet werden, wird Zirkonoxyd für die Schutzschicht bevoriugt. Zirkonoxyd weiat nämlich einen kltineren Brechungeindex als Titandioxyds auf. Man kann also die Schichten dicker stachen, ohne dass dl· Interferenreffefcte stärker werden.

Die für die Schutzschicht zu verwendenden "Oxyde sind selber praktisch isolierend und bilden eine diaielektrische Schicht. Die Schutzschichten beeinflussen die Leitfähigkeit der Zinnoxydechicht, wie Versuche gezeigt haben, nur in sehr geringe· Maas·. Es hat sich herausgestellt, dass die Haftung der Leuchtstoffe an der Schutzschicht gut ist.

Eine Nlederdruck-Quecksilberdaapf-Entladungslampe nach der Erfindung wird vorzugsweise hergestellt mittels eines Verfahrens, in den sowohl die Zinnoxydschicht als die Schutzschicht »it identischen Sprühverfahren auf die Innenseite der Glasumhüllung aufgebracht werden. Dieses Verfahren ist wegen der Ähnlichkeit der beiden Beschichtungen sehr wirtschaftlich und ermöglicht die Bildung von sehr gle ichütässigen Schichten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand'der beiliegenden Zeichnung und zweier Beispiele der Herstellung splrhor Lampen näher erläutert.

In der Zeichnung bezeichnet t die Glasumhüllung einer Ni ederdruck-Quecksi lberdiimpf-Ent ladungsr&hre , deren Enden mit den Elektroden 2 und 3 versehen sind. Auf der Innen-

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eeite der Hand 1 befinden sich eine Schicht au· leitende« Zinnoxvd 't, eine Schutzschicht 5 au· eine* oder Mehreren der farblosen' Oxyde der Elemente der Nebengruppen der Spalten '4 und 5 der Periodischen Systems der Elemente und eine Schicht 6 au» eine· Leuchtmaterial. Die Dicken der Zinnoxydschirht Ί und der transparenten Schicht 5 sind la Vergleich zu der Dicke der Glaswand 1 stark übertrieben dargestellt.

In den beiden nachstehenden Beispielen wird die Herstellung einer in der Zeichnung dargestellten Lampe in bezug auf die Aufbringung der Zinnoxydschicht k und der Schutzschicht 5 beschrieben. Die anderen Stufen des Vorgangs der Herstellung der Lampe weichen durchaus nicht von denen der bekannten Lampen ab.

Beispiel I. Der zu beschichtenden Glaskolben einer Nieder-

drurk-ijuecksi 1 berdampt-Ent1ndungslampe wird in einen elektrischen Röhrenofen aufgeheizt auf eine Temperatur von etv.i ° Γ, vorzugsweise 4öO° C. Mittels einer Zwei st of f-

<lüsi» wird ei no Lösung- von 20^ SnCl. in Butanol, an der einige Prozente IiF zugesetzt sind, zerstäubt und in Dampf iorm durch den Kolben geleitet.

Für die Bildung der Schutzschicht wird ein ähn-1 iclin.1 Verfahren benutzt. Das Sprilhgemisch ist eine 2() Vol.% Losung von 'Fetrabutyititanat in Hutanol. Das an die Düse zugeführte zerstjiubentle Gas muss in diesem Falle trocken sein , damit das hyflrol ysp-empf J iid 1 i ehe Γβ trabu ty 1 t i t ana t nicht bereits hydrolysiert ist, bevor die TrBpfche« auf das

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heisse (Ilasrohr treffen. Deshalb wird trockene Luft oder trockener Sauer«toff angewendet. Auch die au« der Umgebung mitgerissene Luft, die sehr wesentlich ist für die Bildung eines feinen Sprühnebels, muss möglichst trocken sein. Dazu wird die /erst Huberdüse in die Rückwand eines Metalltopfes eingelassen, der übet eine Öffnung n»i t einem Plastikaack verbunden ί si . Wahrend des Zerstäuben« ist im Plastiksaek genügend trockene luft oder trockener Sauerstoff vorhanden ua die Versorgung Λ^γ Düse sru sirhecn. Das Aufsprühen der Schicht iMl»li;t im I η t er ν a 11 be t ri eb , dft Di it eich in den Sprühpausen an iler Glaswand wieder die Ausgangs t etnpera tür von etwa ^Ηυ°3 einstollt. Das Tetrabut>1tilanat wird auf dem heiseen Glasrohr unter Bildung einer Ti tanoxydtchicht pyrolytisch zersetzt» wobei die organische (teste völlig verbrennen. Es hat sich herausgestellt, dass die Strömungsgeschwindigkeit dna Sprühn«*h<·1 > <<m besten im (ii-en/bereirh, in dom eine lamin-ire in eine turbulente Strömung umschlägt, gewählt worden kann.

»ei spiel 1'.

Kin Glasrohr für eine Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslaepe wird auf dieselbe Weise wie ia Beispiel 1 mit einer Zinnoν>dschient versehen. Diese Zynnoxydschicht wird mittels des im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren mit einer Schutzschicht aus Zirkonoxyd bedeckt. Dazu wird im Sprühvertahren eine .K-.» lösung von Tetrapropy1zirkonat in Propanol verwendet.

Es hat sich herausgestellt dass die Verwendung von Alkohole ten von lanßke 11 if;er«*n Alkoholen bezüglich Hydro-

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1yseeapfindlichkeit günstiger let. Klare Schichten aus Titandioxyd eind mittels einer Lösung von Tetrapenty1 titanat in Dutanol oder Pentanol hergestellt, ohne das· besondere Mass« nahae hinsichtlich der Trockenheit de« zerstäubenden Gases vnrgenomaen waren.

Versuche haben gezeigt, dass für die bildung

der Schutzschicht auch Chloride, z.B. Titanchlorid oder Zirkonchlorid, gelöst in z.B. Üutanol verwendet werden künnen. Dabei kann das Sprühverfahren in völlig ahnlicher Weise wie für die Bildung der Zinnoxydsrhicht vorgehen.

Von den nach Beispiel I beschichteten Glasrohron

sind Ni edordruck-Quecksi 1 berdaeipf-Ent ladungslampen angefertigt Ks h.it sich herausgestellt, dass da· Zündverhalten dieser Lampen im Vergleich alt den bekannten Lampen mit einer Zinnoxydschicht nicht beeinflusst ist. Die erflndungflgcmässen lampen zeißton nach 2'00 Hetriebsstunden keine schwar/p Flecken.

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Claims

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PATfWT AWS PROCMg .

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Niederdruck-Queckeilberdanpf-Entladungslampe

»it einer Glasumhüllung, di· auf der Innenseite «In» Leuchtmaterj al schicht und »ine zwischen dieser Leuchtschicht und der GlasuBÜiüllung liegende transparente Schicht aus leitende« Zinnoxyd trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoxydschicht auf der von der Glaswand abgekehrten Seite alt einer transparenten Schutzschicht aus einen oder mehreren der farblosen Oxyde der Elemente der Nebengruppen der Spalten k und 3 des Periodischen Systeme der Elemente übersogen ist, und dass die Schutzschicht eine Dicke zwischen 0,02 und 1 /UM aufweist.

2. Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schutzschicht zwischen 0,05 und 0,15 /Um liegt. J. Niederdruck-Quecke il berdampf -En t ladung slasipe

nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht aus Titandioxyd besteht.

k, Niederdruck-QueckeJ lberdampf-Entladungslampe

nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht aus Zirkondioxyd besteht·

5. Verfahren zur Herstellung einer Niederdruck-

Quecksilberdampf-Entladungslampe nach Anspruch 1, 2, 3 oder h, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Zinnoxydschicht als die Schutzschicht mit identischen Sprühverfahren auf die Innenseite der Glasusütül lung aufgebracht werden.

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