DE2611894A1

DE2611894A1 - Uv-leuchtstoffentladungslampe mit reflektorfilm im innern

Info

Publication number: DE2611894A1
Application number: DE19762611894
Authority: DE
Inventors: Willy P Schreurs
Original assignee: GTE Sylvania Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1975-03-24
Filing date: 1976-03-20
Publication date: 1976-10-14
Also published as: US3987331A; DE2611894C2

Description

GTE-Sylvania Inc., U. Ξ. Α.

16. März 1976

GTE-PA o65

PATENTANMELDUNG

UV-Leuchtstoffentladungslampe mit Reflektorfilm im Innern

Die vorliegende Erfindung betrifft eine UV-Leuchtstoff entladungslampe mit einem Reflektorfilm für nicht sichtbare UV-Strahlung, insbesondere bei

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2537 A auf einem Teil des Umfangs innen auf einer Glasrohre oder einem Glasmantel unter Freilassung eines langgestreckten Fensters und einer Phosphorschicht mindestens über einen Teil des inneren Umfangs auf dem Reflektorfilm zur Abstrahlung von sichtbaren, langen UV-Strahlen, insbesondere 32oo

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bis 4ooo A - Strahlung, die von der kurzwelligeren, primären Strahlung angeregt wird, die im Inneren.

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der Glasröhre von einer Niederdruckquecksilberdampfentladung zwischen den an jedem Ende der Glasrohre befindlichen Elektroden erzeugt wird.

Solche Lampen mit Phosphor, die lange UV-Strahlen oder ca. 32oo bis 4ooo A aussenden, sind vor kurzem mit Erfolg bei der Behandlung von Psoriasis (Schuppenflechte) verwendet worden [1 Angström = 1 A = o,1 nm).

Es sind seit einiger Zeit Leuchtstofflampen bekannt, die innen mit einer reflektierenden Schicht ausgestattet sind, um die Helligkeit des sichtbaren Lichts in Flußrichtung zu verstärken. Diese Lampen wurden in den US-Patenten 2.854.6oo und 3.295.oo3 offenbart. Bei einer anderen Version enthalten die Lampen einen länglichen, unbeschichteten Teil, eine sogenannte Öffnung, die der reflektierenden Schicht gegenüberliegt, wie im Patent 3.225.241.

Es ist auch Material mit hohem Brechungsindex für geeignete Reflektoren für sichtbares Licht bekannt. Ein bevorzugter Reflektor sichtbaren Lichts besteht aus Titan, dessen Partikel halb so groß sind wie die Durchschnitts-Wellenlänge des sichtbaren Spektrums, etwa o,3/j, obgleich Zirkonerde ein weiteres reflektierendes Material ist. Andere bekannte Reflektormaterialien sind Zinkoxyd, weißes Blei, Antimonoxyd, Zinksulfid, Aluminium und Magnesium.

Bei den drei Patenten handelt es sich hauptsächlich um sichtbares Licht ausstrahlenden Phosphor und

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Reflektormaterialien zum Reflektieren sichtbaren Lichts, obgleich auch bekannt ist, daß Aluminium und Magnesium zum Reflektieren von UV-Strahlen benutzt werden können. Die Patente geben an, daß LJV-Reflektion zweckmäßig sein kann, wenn die Phosphorschicht zu dünn ist, um die ganze Strahlung von 2537 A aus dem Quecksilberlichtbogen zu absorbieren? dann kann der UV-Reflektor

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diese 2537 A - Strahlung reflektieren, mit dem

ο Ergebnis, daß der gesamte Betrag der 2537 A -Strahlung, die vom Phosphor in sichtbare Strahlung umgewandelt wird, gesteigert wird.

Die Patente offenbaren, daß Magnesium als 2537 A - Material nicht befriedigt, weil es starke Lampenschwärzung hervorruft, und daß Titan ebenfalls ein schwacher Reflektor dieser Strahlung ist, wobei die Rutil-Form davon nur ca. 7 Prozent reflektiert.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Leuchtstofflampe mit Reflektor im Innern, der Strahlungen, die nicht sichtbar sind oder 2537 A betragen,wesentlich wirksamer zu reflektiert , als in der bisherigen Technik bekannt.

Diese Aufgabe wird für den eingangs genannten UV-Lampentyp erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.

Eine erfindungsgemäße Leuchtstofflampe enthält einen

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röhrenförmigen Glasmantel mit einem Reflektorfilm auf einem Teil der inneren Glaswand, der ein wirksamer Reflektor von langen ultravioletten Strahlen ist. Die Lampe enthält ferner lange UV-Strahlen aussendenden Phosphor, das heißt, Phosphor, der

fähig ist, die 2537 A - Strahlung vom Niederdruck-Quecksilberlichtbogen in lange UV-Strahlen zu verwandeln, das ist eine Strahlung zwischen 32oo und

ο
4ooo A.

Der Reflektorfilm bedeckt mehr als 18o des Lampenumfangs, wobei die gewünschte lange UV-Strahlung (der sogenannte VorwärtsfIuB) durch den Teil der Lampenwand ausgesendet wird, der ohne Reflektorfilm ist, das sogenannte fenster. Ein optimales Reflektormaterial ist Zirkoniumoxyd, dessen durchschnittliche Partikelgröße unter o,o5/u liegt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist der Querschnitt durch eine Lampe, die einen Reflektorfilm besitzt, darüber Phosphor und ein unbeschichtetes Fenster.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine Lampe wie in Fig. 1, nur daß der Phosphor sowohl den Reflektorfilm als auch das Fenster bedeckt.

Fig..3 zeigt den Reflektionsgrad zwei^verschiedener Partikelgrößen aus Zirkoniumdioxyd.

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Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Boo g ZrÜ2» dessen Partikel durchschnittlich ο,ο36/ί (Mikron) groß sind, werden in 1oo ml Nitrozellulose-Lösungsmittel und 25 ml Tricresylphosphat als Plastizierungsmittel 8 Stunden lang von einer Kugelmühle verteilt. Diese Dispersion wird wegen der Viskosität entweder mit Nitrozelluloselack oder seinem Lösungsmittel, Butylazetat, aufgearbeitet, um den speziellen Trockenbedingungen gerecht zu werden, und dann in herkömmlicher Weise auf die Innenwand einer Leuchtstofflampe aufgetragen. Das Lösungsmittel aus Nitrozellulose ist eine zweiprozentige Lösung aus 1ooo Sekunden-Nitrozellulose in Butylazetat, während der Nitrozelluloselack eine 5-prozentige Lösung aus 1ooo Sekunden-Nitrozellulose in Butylazetat ist. ("1ooo second" ist eine Viskositätsangabe bzw. trockene Hasse im Lösungsmittel und somit ein Hinweis auf das Molekulargewicht).

Diese übliche Beschichtungsmethode kann einen Herunterspülüberzug einschließen, der von einem Herunterzieh-Trocknen und einem Abschaben eines Teils des Überzugs gefolgt wird. Oder es kann auch der Überzug in horizontaler Position erreicht werden, wobei ein beschränktes Volumen von Aufschlämmung in den Lampenkolben gegossen und dieser gedreht wird, um den gewünschten Teil der Lampenperipherie zu

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beschichten. Die überschüssige Aufschlämmung wird dann aus der Lampe ausgeschüttet, und das Trocknen der Lampe erfolgt in einer etwa vertikalen Position, um zu vermeiden, daß der freie Teil verdorben wird.

Nach dem Trocknen wird die Lampe mit einer lange UV-Strahlen aussendenden Phosphoraufschlämmung in einer Lösung aus Äthylzellulose-Xylol oder auf der Basis von Wasser überzogen, getrocknet, ca. 3 Minuten lang bei einer Temperatur von 65o° C im Kühlofen behandelt (lehred) und zu einer vollständigen Lampe in herkömmlicher Weise weiterbearbeitet. Ein Beispiel für eine Äthylzellulose-Xylollösung ist eine Mischung aus 2,9 g 2ooo Sekunden-Äthylzellulose, 4,4 g Gibutyl-Phthalatsäureester, 91,4 g Xylol und 1,3 g Butanol.

Wie in Fig. 1 gezeigt, kann sich die Phosphorschicht 3 etwa auf die gleiche Fläche beschränken wie der Reflektorfilm 2 oder, wie in Fig. 2 gezeigt, die Phosphorschicht 3 kann auch über die ganze Peripherie des Glasmantels 1 verteilt werden. Der erste Fall ist bekannt als Lampe mit Arbeitsöffung, da das Fenster keine Phosphorschicht enthält. Im zweiten Fall wird auch die Stelle des Fensters mit Phosphor bedeckt .

Erfindungsgemäße reflektierende Filme aus ZrC^ reflektieren lange UV-Strahlen ebenso wirksam, wie Filme aus T1O2 es mit sichtbarem Licht tun. Dies ist teil-

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weise auf die niedrige UV-Absorbierung der Zirkonerde zurückzuführen, wie auch auf die Kompaktheit oder Dünne des Films, die sich aus der Benutzung sehr kleiner Partikelgrößen aus ZrU2 ergibt. Die bisherige Technik offenbart die optimale Größe von Titan-Partikeln von o,3/u für die sichtbares Licht reflektierende Schicht. Es wurde aber festgestellt, daß man bessere Ergebnisse bei der Reflektion langer UV-Strahlen mit Zirkonerde-Partikeln erhält, die etwa um eine Größenordnung kleiner sind.

Fig. 3 zeigt einen Vergleich des Reflektionsgrades von ο,4 /j Zirkonerde mit Zirkonerde, deren durchschnittliche Partikelgröße geringer ist, als o, OS_xAi in einen Bereich von 3oo-4oo A. Es wird dabei festgestellt, daß im langen UV-Bereich die kleinere Partikelgröße der Zirkonerde einen eindeutig höheren Reflektionsgrad besitzt. Bei 36oo A, etwa in der Mitte des langen UV-Bereichs, hat die kleinere Partikelgröße der Zirkonerde einen um ca. 16 Prozent besseren Reflektionsgrad.

In einem Beispiel hatte eine erfindungsgemäße 122 cm-(48-ZoIl-), 4o Watt-Leuchtstofflampe einen reflektierenden Film 2 von o,o36/j Zirkonerde, der 235° der inneren Peripherie der Lampenhülle 1 bedeckte und eine Phosphorschicht 3 von bleiaktiviertem Barium-Mesosilikat, das die ganze Peripherie der Lampenhülle bedeckte. Die Ausstrahlungsspitze dieses Phosphors

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-Liegt bei 351o A und hat eine Bandbreite von 41o A. Die Vorwärtsfluß-Intensität der Lampe war ca. 175 % derjenigen einer Nichtreflektorlampe, während die Rückfluß-Intensität nur ca. 12 % betrug.

Die Belastung (loading) des reflektierenden Films war 3,5 mg ZrÜ2 pro qcm, und die Filmdicke betrug ca. 7,5/ti. Der Kampaktheitsgrad eines Partikelfilms (particulate film] kann vom Verhältnis der tatsächlichen Filmdicke zur theoretischen Dicke bestimmt werden.

Die theoretische Dicke ist die eines Festfilms ohne leere Zwischenräume; diese ergeben sich aus dem Vorhandensein eines organischen Bindemittels, das durch den Kühlofenvorgang entfernt wird. Man erhält die theoretische Dicke aus dem Verhältnis der Filmbelastung zu dem spezifischen Gewicht des Materials.

hat z.B. ein spezifisches Gewicht von 5,6. Im obigen Beispiel, wo die Filmbelastung 3,5 mg pro qcm beträgt, ist die theoretische Dicke 3,5/ 5,6 = o,625 χ 1o cm oder 6,25/u. Die Filmkompakt heit ist 7,5/U geteilt durch 6,25/u = 1,2. Dies ist erheblich kompakter - fast zweimal so viel als die Kompaktheit der sichtbares Licht reflektierenden Titanfilme der bisherigen Technik. Die

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Kompaktheit des Rutil TiO2~Films im US-Patent 2.B54.6oo, das eine Körnungsgröße von ca. o,3/u besitzt, weist eine Schichtdicke von ca. I0/1, eine Belastung von ca. 2 mg pro qcm, und in dem das Rutil TiD₂ ein spezifisches Gewicht von 4,26 hat, beträgt somit 2,13.

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Claims

- 1ο - Patentansprüche:

1.jUV-Leuchtstoffentladungslampe mit einem Reflektorfilm für nicht sichtbare Strahlung, insbesondere bei 2537 A, auf einem Teil des Umfangs innen auf einer Glasrohre oder einem Glasmantel unter Freilassung eines langgestreckten Fensters und einer Phosphorschicht mindestens über einen Teil des inneren Umfangs auf dem Reflektorfilm zur Abstrahlung von sichbaren, langen UV-Strahlen, insbesondere

32oo bis 4ooo A - Strahlung, die von der kurzwelligeren, primären Strahlung angeregt wird, die im Inneren der Glasröhre von einer Niederdruckquecksilberdampfentladung zwischen den an jedem Ende der Glasrohre befindlichen Elektroden erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektorfilm (2) Zirkon-Dioxyd (ZrÜ2) enthält.

2. EineNLeuchtstoffentladungslampe gemäß Anspruch 1, in der das Zirkonerde-Dioxyd aus Partikeln besteht, die kleiner als o,o5/U sind.

3. Eine Leuchtstoffentladungslampe gemäß Anspruch 2, in der die Kompaktheit des Reflektorfilms ca. 1,2 beträgt.

4. Eine Leuchtstoffentladungslampe gemäß Anspruch 1, in der das Phosphor bleiaktiviertes Barium-Plesosilikat ist,

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