DE2908890C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe, insbesondere Leuchtstofflampe, mit einem Glaskolben, der auf seiner Innenseite mit einer Leuchtstoffschicht und zwischen der Leuchtstoffschicht und dem Kolben mit einer körnigen Schicht aus Siliciumdioxid (SiO₂) versehen ist.

Bekannt ist, auf der Innenseite des Lampenkolbens einen kontinuierlichen, dreidimensionalen Film aus einem Netzwerk von verknüpften Silicium- und Sauerstoffatomen aufzubringen (NL-PA 68 13 725). Dabei handelt es sich um eine homogene Schicht von vorzugsweise 0,1 bis 0,4 µ Dicke. Durch die Schicht soll verhindert werden, daß eine Reaktion des in der Lampe enthaltenen Quecksilbers mit den in der Glaswand vorhandenen Alkali-Bestandteilen unter Bildung von Amalgam eintritt, was eine Kolbenschwärzung und damit eine verstärkte Lichtabnahme mit der Lampenlebensdauer zur Folge hat.

Des weiteren ist aus der US-PS 32 05 394 eine Aperturleuchtstofflampe bekannt, bei der der nicht mit Leuchtstoff beschichtete Klarglasteil des Lampenkolbens mit einer Schutzschicht aus Siliziumdioxid versehen ist. Aufgrund der hohen Lichtintensität bei Aperturlampen, speziell in dem nicht mit Leuchtstoff beschichteten Teil des Lampenkolbens, ist es erforderlich, die Schichtdicke besonders groß zu wählen, um den über die Lampenlebensdauer einhergehenden Lichtstromverlust gering zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einer Siliciumdioxid-Zwischenschicht versehene Lampe im Hinblick auf Lichtausbeute und Lichtstrom zu verbessern und kostengünstiger herstellen zu können.

Die Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe, insbesondere Leuchtstofflampe, mit einem Glaskolben, der auf seiner Innenseite mit einer Leuchtstoffschicht und zwischen der Leuchtstoffschicht und dem Kolben mit einer körnigen Schicht aus Siliciumdioxid (SiO₂) versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die SiO₂-Schicht eine flächenbezogene Masse zwischen 0,05 und 0,7 mg/cm² bei einer Teilchengröße von kleiner als 100 nm aufweist.

Wie bei den bekannten Lampen mit SiO₂-Schicht wird auch bei den erfindungsgemäßen Lampen verhindert, daß das Quecksilber mit den im Glas vorhandenen Alkalien unter Amalgambildung reagiert. Außer der dichten, kaum Porigkeit aufweisenden Abdeckung der Glaswand und deren dadurch bewirkten Abschirmung vor den Quecksilberatomen hat sich überraschenderweise durch eine geeignete Dimensionierung der SiO₂-Schicht auch eine optische Wirkung der Schicht ergeben. Bei der erfindungsgemäßen Schichtdicke mit einer flächenbezogenen Masse zwischen 0,05 und 0,7 mg/cm², vorzugsweise zwischen 0,08 und 0,4 mg/cm², und der Korngröße von kleiner als 100 nm sind 10¹² bis 10¹⁵ Streuzentren pro cm² vorhanden, deren Durchmesser unterhalb der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes und noch deutlich unterhalb der Wellenlänge der in der Entladung vorhandenen UV-Strahlung liegen. Sehr gute Ergebnisse wurden bereits bei Schichtdicken mit einer flächenbezogenen Masse von 0,15 bis 0,2 mg/cm² erzielt.

Obwohl die Packungsdichte der Streuzentren hoch ist, läßt sich das Remissionsverhalten dieser Schicht noch annähernd durch die Raleigh-Streuung beschreiben. Der Anteil der remittierten Strahlung ändert sich dementsprechend mit , also mit der 4. Potenz der Wellenlänge, und zwar wird die Remission um so stärker, je kleiner die eingestrahlte Wellenlänge ist. Dies ist deswegen so günstig, da in der Quecksilberentladung neben der 254 nm-Strahlung noch ein erheblicher Anteil (etwa 10% der UV-Strahlung) an 185 nm-Strahlung vorliegt und somit auch dieser kurzwellige Anteil noch stark in die Leuchtstoffschicht reflektiert wird und nicht bis auf die Kolbenwand durchdringen kann. Bei Lampen ohne Remissionsschicht werden etwa 30% bis 50% der 185 nm-Strahlung an der Glaswand vernichtet, da diese Strahlung im allgemeinen von der Leuchtstoffschicht nur sehr schlecht absorbiert wird.

Bei Lampen mit verringertem Durchmesser (vorzugsweise mit 26 mm Durchmesser) macht sich die günstige Wirkung der SiO₂-Schicht besonders bemerkbar, da bei diesen Lampen aufgrund der höheren Stromdichte und der geringeren mit Leuchtstoff bedeckten Fläche der UV-Strahlungsdichte am Ort des Leuchtstoffes und an der Glaswand um ca. 30% höher ist.

Besonders vorteilhaft ist die Kombination der SiO₂- Schicht mit einem Dreibandenleuchtstoff.

Durch die Verwendung der SiO₂-Schicht mit der erfindungsgemäßen Dicke ist es auch möglich, Leuchtstoff einzusparen. Die Ursache dafür liegt in dem großen Streuvermögen der erfindungsgemäßen SiO₂-Schicht im UV-Bereich, wodurch ein Teil der remittierten UV-Strahlung wieder in den Leuchtstoff gelangt.

Durch die bessere Ausnutzung der UV-Strahlung bei der SiO₂-Schichtdicke mit einer flächenbezogenen Masse von 0,05 bis 0,7 mg/cm² werden auch höhere Lichtausbeuten erreicht. Bei kleineren Schichtdicken kann sich nicht die erforderliche Anzahl an Streuzentren ausbilden. Bei größeren Schichtdicken tritt eine merkliche Absorption des sichtbaren Lichtes ein, so daß die Lichtausbeute wieder abnimmt.

Die Erfindung, die bei allen Leuchtstofflampen anwendbar ist, wird an in den Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 wiedergegebenen Ausführungsbeispielen erläutert.

Fig. 1 zeigt die Lampe

Fig. 2 gibt einen Querschnitt der Lampe wieder, in

Fig. 3 ist die Remission in Abhängigkeit von der Wellenlänge g, in

Fig. 4 die Lichtausbeute η _L in Abhängigkeit von der Brenndauer t in Stunden h, in

Fig. 5 die Lichtausbeute η _L in Abhängigkeit vom Schichtgewicht des Leuchtstoffes mg/cm² in % dargestellt.

Die Lampe in Fig. 1 hat einen Kolben 1 aus Glas mit vorzugsweise einem Durchmesser von 26 mm, an dessen Enden 2 je eine Elektrode 3, 4 eingeschmolzen ist. Auf der Innenwand des Kolbens 1 (Fig. 2) ist eine Schicht 5 mit einer flächenbezogenen Masse von etwa 0,18 mg/cm² aus hochdispersem SiO₂ aufgebracht, die aus 40 bis 70 Lagen von Teilchen mit einem Durchmesser kleiner als 100 nm besteht. Darüber befindet sich die Schicht 6 aus üblichem Leuchtstoff wie u. a. Halophosphate, Dreibandenleuchtstoffe. Dabei wird der Kolben vor dem Aufbringen der Leuchtstoffschicht mit einer Suspension aus SiO₂-Pulver, Binder und Lösungsmittel auf der Innenoberfläche benetzt. Als geeignet haben sich Nitrozellulose als Binder und Butylazetat als Lösungsmittel oder Polymethacrylat als Binder und Wasser als Lösungsmittel erwiesen.

Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß die Remission bei der erfindungsgemäßen SiO₂-Schicht für die 185 nm- Strahlung etwa 50% beträgt, für die 254-nm-Strahlung etwa 30%. Aus Fig. 4 ist offensichtlich, wie sich die SiO₂-Schicht (Kurve a) im Hinblick auf die Lichtausbeute η _L in 1m/W auswirkt (Kurve b ohne SiO₂-Schicht). Bei 5000 Brennstunden der Lampe liegt die Lichtausbeute um etwa 10% höher (Kurve a).

In Fig. 5 gilt die Kurve b für eine Lampe ohne diese Schicht. Aus Fig. 5 ist eindeutig zu entnehmen, daß sich das Maximum der Lichtausbeute η _L in 1m/W zu geringerem Leuchtstoff-Schichtgewicht verschiebt. Etwa 10% der Leuchtstoffe können durch Verwendung der erfindungsgemäßen SiO₂-Schicht eingespart werden, wobei die Lichtausbeute gegenüber der üblichen Leuchtstofflampenausführung ohne erfindungsgemäße Schicht noch erhöht wird. Wird kein Lichtausbeutevorteil angestrebt, lassen sich sogar bis zu 20% Leuchtstoff pro Lampe einsparen.

Claims (4)

1. Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe, insbesondere Leuchtstofflampe, mit einem Glaskolben, der auf seiner Innenseite mit einer Leuchtstoffschicht und zwischen der Leuchtstoffschicht und dem Kolben mit einer körnigen Schicht aus Siliciumdioxid (SiO₂) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die SiO₂-Schicht eine flächenbezogene Masse zwischen 0,05 und 0,7 mg/cm² bei einer Teilchengröße von kleiner als 100 nm aufweist.

2. Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SiO₂-Schicht eine flächenbezogene Masse zwischen 0,08 und 0,4 mg/cm² aufweist.

3. Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SiO₂-Schicht eine flächenbezogene Masse zwischen 0,15 und 0,2 mg/cm² aufweist.

4. Verfahren zur Herstellung einer Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben vor dem Aufbringen der Leuchtstoffschicht mit einer Suspension aus SiO₂-Pulver, Binder und Lösungsmittel auf der Innenoberfläche benetzt wird.