DE2942108A1

DE2942108A1 - Verfahren zur verbesserung der arbeitsweise von leuchtstofflampen

Info

Publication number: DE2942108A1
Application number: DE19792942108
Authority: DE
Inventors: Elmer S Panaccione
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1980-05-08
Also published as: JPS5751212B2; NL7907406A; GB2034346B; JPS5560248A; US4208448A; CA1124315A; GB2034346A

Description

. Ernst Stratmann

PATENTANWALT
D-4OO0 DÜSSELDORF I · SCHADOWPLATZ 9

-3-

.Düsseldorf, 17. Okt. 1979

47,850
7966

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Verfahren zur Verbesserung der Arbeitsweise von Leuchtstofflampen

• Die Erfindung betrifft Niederdruckfluoreszenzentladungslampen, insbesondere jedoch ein Verfahren zur Verbesserung der langfristigen Betriebsweise von Niederdruckentladungslampen (Leuchtstofflampen) , die eine Leuchtstoffmischung als Schicht auf der inneren Oberfläche des Lampenkolbens tragen, welche aus einer homogenen, drei Bestandteile umfassenden Leuchtstoffmischung besteht. Die Leuchtstoffmischung umfaßt im wesentlichen eine Komponente aus blau-violett emittierendem Leuchtstoff, eine Komponente aus rot-orange emittierendem Leuchtstoff und eine Komponente aus grün emittierendem Leuchtstoff, bestehend aus mit Mangan aktiviertem Zinksilikat.

In der US-Patentschrift 3 8 58 082 wird eine Fluoreszenzlampe offenbart, die drei enge Bänder im blauen, grünen und roten Bereich des Spektrums emittiert. Die Lampe erzeugt eine zusammengesetzte Strahlung von "weißer" Farbe, und zwar in sehr wirtschaftlicher Weise und mit ausgezeichneter Farbwiedergabe bei den beleuchteten Objekten. Die Gesamtwirkungsweise dieser Lampen ist hervorragend und sie werden inzwischen in weitem Umfange angewendet, beispielsweise zur Beleuchtung von Räumen, insbesondere Verkaufsräumen und Spezialgeschäften, wie beispielsweise

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Stoffgeschafften, wo eine ausgezeichnete Farbwiedergabe der beleuchteten Objekte von offensichtlicher Notwendigkeit ist. In einigen begrenzten Fällen jedoch zeigte der "grün" emittierende Leuchtstoff der Mischung eine etwas schlechtere sogenannte Lichterhaltungsemission, als es bei den anderen Leuchtstoffkomponenten der Fall ist, und zwar an den Stellen, die nahe der Enden des Kolbens liegen und daher "rötlich" erscheinen, verglichen mit dem Rest der arbeitenden Lampe, wenn man die Lampe direkt anschaut. Dies verschlechtert zwar nicht die Gesamtarbeitsweise der Lampe, wenn man sie als Beleuchtungsquelle für Objekte ansieht, jedoch stört es einige Benutzer der Lampe, wenn irgendein rötliches Aussehen an den Endteilen des Kolbens der in Betrieb befindlichen Lampe auftritt.

Die Aufbringung einer Leuchtstoffbeschichtung auf die innere Oberfläche eines Leuchtstofflampenkolbens ist wohlbekannt. Beispielsweise offenbart die US-Patentschrift 33 03 402 ein Verfahren zur Aufbringung einer Leuchtstoffbeschichtung von gleichförmiger Dicke auf die inneren Oberflächen von Leuchtstofflampenkolben mit unregelmäßigem Querschnitt mit Hilfe eines wäßrigen, suspendierten Leuchtstoffes und eines wasserlöslichen Polymers.

Das Waschen von Leuchtstoffen ist bekannt als Verfahren zur Verbesserung der Lampenarbeitsweise. Beispielsweise wird in der US-Patentschrift 37 57 9 38 ein Verfahren zur Erlangung von Zinkmagnesiumsilicogermanat-Leuchtstoff offenbart, um die ultrafeinen Teilchen zu entfernen und die Arbeitsweise der Entladungslampe zu verbessern, wobei das Verfahren das Suspendieren des fein zerteilten präparierten Leuchtstoffes in einer wäßrigen Lösung einer ionisierbaren Aluminiumverbindung oder in einem chelatierenden Agens aus diäthylentriaminpentacetischer Säure umfaßt, woraufhin der Leuchtstoff abgesetzt und die ultrafeinen Teilchen, die suspendiert verbleiben, entfernt werden. Ein anderes Beispiel wird in der US-Patentschrift 31 65 476 beschrieben, welche Patentschrift ein Verfahren zur Verarbeitung von gebranntem, fein zerteiltem, kupferaktiviertem elektrolumineszentem Leuchtstoff aus einem Metallsulfid der Gruppe HB offenbart,

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um die Helligkeit und den Wirkungsgrad des Leuchtstoffes zu verbessern. Das Verfahren umfaßt das Waschen des Leuchtstoffes in einer Lösung, die ein gutes Lösungsmittel für Metallsulfide der Gruppe HB darstellt, wobei das Waschen für eine ausreichend lange Zeitperiode erfolgt, um den Farbkörper des Leuchtstoffes aufzuhellen, weiterhin das Waschen des Leuchtstoffes in einer wäßrigen, 5 bis 15 gew%igen Wasserstoffperoxidlösung für eine Zeitperiode von zumindest 30 min, wobei die Zeitdauer nur soweit verlängert werden soll, daß einem wesentlichen Teil des Leuchtstoffes ermöglicht wird, sich zu lösen, wonach von dem Leuchtstoff irgendwelche restliche Wasserstoffperoxidwaschlösung entfernt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Verbesserung des langfristigen Betriebsaussehens von Niederdruckfluoreszenzentladungslampen der Bauart, die auf der inneren Oberfläche des Kolbens eine Leuchtstoffschicht aufweisen, die im wesentlichen aus einer homogenen Mischung von drei Leuchtstoffen besteht, wobei die Leuchtstoffmischung eine rot-orange emittierende Leuchtstoffkomponente, eine blau-violett emittierende Leuchtstoffkomponente und eine grün emittierende Leuchtstoff komponente besitzt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs, also im wesentlichen dadurch, daß bei der vorstehend genannten Leuchtstofflampe, bei der der grün emittierende Leuchtstoff Mangan aktiviertes Zinksilikat ist, und die Lampe einen langgestreckten, röhrenförmigen, lichtdurchlässigen glasartigen Kolben aufweist, der auf seiner inneren Oberfläche eine homogene Leuchtstoffmischbeschichtung aufweist und nahe der Kolbenenden Betriebselektroden besitzt und eine die Entladung aufrechterhaltende Füllung umfaßt, die aus Quecksilber und inertem ionisierbarem Startgas besteht, das von dem Kolben umschlossen wird, die folgenden Verfahrensschritte angewendet werden: Behandeln oder Konditionieren des Zinksilikatleuchtstoffes vor dem Mischen des Zinksilikatleuchtstoffes mit dem blau-violett emittierenden Leuchtstoff und dem rot-orange emittierenden Leuchtstoff, indem

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der Zinksilikatleuchtstoff in einer wäßrigen organischen Säurelösung gewaschen wird, die aus acetischer, succinischer und/oder terephthalatischer Säure besteht, dann der mit der Säure gewaschene Zinksilikatleuchtstoff von der Säurewaschlösung getrennt wird, ohne daß ein weiteres Waschen mit Wasser stattfände, der abgetrennte Zinksilikatleuchtstoff, zusammen mit den rot-orange und blau-violett emittierenden Leuchtstoffen als Teil einer wäßrigen Beschichtungsfarbe für den Kolben suspendiert wird, wobei die Farbe ein geeignetes Bindermaterial umfaßt und die relativen Proportionen der Leuchtstoffe diejenigen sind, die für die fertige Lampe erwünscht sind, die Beschichtungsfarbe auf die innere Kolbenoberfläche aufgebracht und danach der wäßrige Träger und das restliche Bindermaterial von der aufgebrachten Farbe verdampft wird, um die Leuchtstoffmischung als homogene Schicht auf der inneren Oberfläche des Kolbens zurückzulassen, und danach die Lampenherstellung fortgeführt und beendet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Die einzige Figur zeigt in einer Seitenansicht, die teilweise geschnitten ist, eine Niederdrücktluoreszenzentladungslampe 10, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verbessert ist. Die Lampe 10 besteht aus einem langgestreckten röhrenförmigen Glaskolben 12, nahe dessen Enden Elektroden 14 angeordnet sind. Der Kolben 12 umschließt eine eine Entladung aufrechterhaltende Füllung, die Quecksilber und ein inertes ionisierbares Startgas gemäß dem Stand der Technik umfaßt. Der Kolben 12 besitzt auf seiner inneren Oberfläche eine Leuchtstoffschicht 16, die im wesentlichen aus einer homogenen, drei Leuchtstoffkomponenten umfassenden Mischung besteht.

Wie aus dem Stand der Technik bekannt, erzeugt eine Niederdruckquecksilberentladungslampe eine Quecksilberresonanzstrahlung, die eine signifikante Ultraviolettkomponente aufweist. Bei einer Fluoreszenzlampe ist es diese ultraviolette Komponente, die

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hauptsächlich bei 254 nm liegt/ die die Leuchtstoffmischung zur Erzeugung von sichtbarem Licht anregt. Andere Verfahren der Erregung der Leuchtstoffmischung, wie eine Hochdruckquecksilberentladung, können ebenfalls angewendet werden.

Die Leuchtstoffmischung besitzt eine blau-violett emittierende Leuchtstoffkomponente, eine rot-orange emittierende Leuchtstoffkomponente und eine grün emittierende Leuchtstoffkomponente. Der blau-violett emittierende Leuchtstoff besteht zumindest aus einem der folgenden Leuchtstoffe: Durch divalentes Europium aktiviertes Strontiumchloroapatit (dieser Leuchtstoff ist besonders günstig), durch divalentes Europium aktiviertes Aluminosilikat und durch divalentes Europium aktiviertes Kalziumbariummagnesiumsilikat. Der rot-orange emittierende Leuchtstoff besteht normalerweise aus Yttriumoxid, das mit trivalentem Europium aktiviert ist, wobei dieser Leuchtstoff besonders günstig ist, aus mit trivalentem Europium aktiviertem Lithiumindat und/oder aus mit trivalentem Europium aktiviertem yttriumphosphatvanadat. Der grün emittierende Leuchtstoff ist durch Mangan aktiviertes Zinksilikat.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, vor dem Vermische ι des Zinksilikatleuchtstoffes mit dem blau-violett emittierenden Leuchtstoff und dem rot-orange emittierenden Leuchtstoff den präparierten Zinksilikatleuchtstoff in einer wäßrigen organischon Säurelösung zu waschen, die eine Molarität von etwa 0,09 bis 1,05 aufweist, wobei die organische Säure acetische Säure, succinische Säure und/oder terephthalische Säure darstellt. Der mit der Säure gewaschene Zinksilikatleuchtstoff wird von der Waschlösung getrennt. Der abgetrennte Zinksilikatleuchtstoff wird getrocknet und als ein Teil einer wäßrigen Kolbenbeschichtungsfarbe suspendiert, wobei die Farbe noch geeignete Bindermaterialien wie Byuroxyäthylzellulose und außerdem den rot-oranc,e emittierenden Leuchtstoff und den blau-violett emittierenden Leuchtstoff enthält, wobei die relativen Anteile der LeuchtstofJe so gewählt sind, wie es für die fertige Lampe gewünscht wird. Die Beschichtungsfarbe wird auf die innere Oberfläche des

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Kolbens 12 aufgebracht. Dann wird der wäßrige Träger und das restliche Bindematerial von der aufgebrachten Farbe verdampft, wodurch die Leuchtstoffmischung als homogene Schicht 16 auf der inneren Oberfläche des Kolbens zurückbleibt. Die Lampenherstellung wird dann unter Anwendung der üblichen weiteren Schritte abgeschlossen, die das Einbringen der Befestigungen, das Entlüften, das Einfüllen von Gas und Quecksilber, das Abdichten und schließlich das Anbringen von Fassungen umfaßt.

Die Erfindung sei nun anhand des folgenden Beispieles noch näher erläutert:

Beispiel

Die wäßrige organische Säurelösung wird im Falle einer acetischen Säure als 200 ml wäßrige Lösung hergestellt, die eine Molarität von 0,7 M aufweist. Falls succinische Säure gewählt wird, wird 200 ml wäßrige Lösung mit einer Molarität von 0,32 M hergestellt. Falls terephthalische Säure gewählt wird, wird eine 0,025 Molarlösung dadurch hergestellt, daß 0,05 Mol terephthalatische Säure in 50 ml einer 25 %igen Lösung von Amoniumhydroxyd gelöst wird, die dann mit Wasser auf 200 ml verdünnt wird. 200 g von zu waschendem Zinksilikatleuchtstoff werden dann zu irgendeiner der vorgenannten Lösungen hinzugefügt. Die Zinksilikatlösung wird dann in eine Kugelmühle gegeben und etwa 30 min gemahlen, um den Zinksilikatleuchtstoff gründlich zu waschen. Der säuregewaschene Zinksilikatleuchtstoff wird dann von der Säurewaschlösung mit einer Vakuumfilter abgetrennt, ohne daß der Leuchtstoff mit Wasser weiter gewaschen wird. Der abgetrennte Zinksilikatleuchtstoff wird in einem Ofen bei 100° C in Luft etwa 4 Stunden lang getrocknet. Der getrocknete Zinksilikatleuchtstoff wird dann als Teil einer wäßrigen Kolbenbeschichtungsfarbe suspendiert, welche Farbe 75 Gew% Hydroxyäthylzellulosebindermaterial, 6,2 Gew% abgetrennten Zinksilikatleuchtstoff, 17,8 Gew% Yttriumoxidleuchtstoff und 1,0 Gew% Strontiumchloroapatitleuchtstoff enthält. Die Beschichtungsfarbe wird auf das Innere des Kolbens dadurch aufgebracht, daß die Farbe über die innere Ober-

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fläche des Kolbens fließt. Der wäßrige Träger und das restliche Bindermaterial werden dann verdampft/ indem der Kolben in einen Trockenofen mit Fördereinrichtung für etwa 1 min eingebracht wird, wobei der Ofen eine Temperatur von etwa 685° C aufweist. Die Leuchtstoffe verbleiben dadurch als homogene Schicht 16 zurück, die auf der inneren Oberfläche des Kolbens anhaftet. Die Lampenherstellung wird dann gemäß herkömmlichen Verfahrensschritten weitergeführt und abgeschlossen.

Es wurde gefunden, daß der säuregewaschene und abgetrennte Zinksilikatleuchtstoff dadurch, daß er nicht mit Wasser gewaschen wird, eine viel bessere Arbeitsweise zeigt, als sie dann erhalten wird, wenn der Leuchtstoff einer Waschoperation mit Wasser unterzogen wird. Offensichtlich beschichtet die organische Säure das Zinksilikatleuchtstoffmaterial und ergibt einen Schutz des Leuchtstoffes gegenüber bestimmten Elementen wie Natrium, Eisen und Molybdän, die einen nachteiligen Effekt auf die Arbeitsweise des Leuchtstoffes ausüben mögen.

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Claims

. Ernst stratmann PATENTANWALT D-4OOO DÜSSELDORF I · SCHADOWPLATZ 9 .Düsseldorf, 17. Okt. 1979 47,850 7966 Westinghouse Electric Corporation Pittsburgh, Pa., V. St. A. ' Patentansprüche ;

1. Verfahren zur Verbesserung des Langzeitbetriebsaussehens einer Niederdruckfluoreszenzentladungslampe der Bauart, die auf der inneren Kolbenoberfläche eine Leuchtstoffschicht besitzen, die im wesentlichen aus einer homogenen Mischung von drei Leuchtstoffkomponenten besteht, die eine rot-orange emittierende Leuchtstoffkomponente, eine blau-violett emittierende Leuchtstoffkomponente und eine grün emittierende Leuchtstoffkomponente umfaßt, wobei die grün emittierende Leuchtstoffkomponente Mangan aktiviertes Zinksilikat ist, wobei die Lampe einen länglichen röhrenförmigen lichtdurchlässigen Glaskolben besitzt, auf dessen innerer Oberfläche die homogene Mischung als Schicht getragen wird, und wobei Elektroden nahe der Kolbenenden wirksam angeordnet sind und der Kolben eine die Entladung aufrechterhaltende Füllung umschließt, die Quecksilber und ein inertes ionisierbares Startgas umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Behandlung oder Konditionierung des Zinksilikatleuchtstoffes vor dem Vermischen mit dem blau-violett emittierenden Leuchtstoff und dem rot-orange emittierenden Leuchtstoff umfaßt, indem der Zinksilikatleuchtstoff in einer wäßrigen organischen Säurelösung gewaschen wird, die aus acetischer, succinischer und/oder terephthalischer Säure bestehen, dann der gewaschene Zinksilikatleuchtstoff von der Säurewaschlösung abgetrennt wird, ohne daß der Leucht-

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stoff anschließend mit Wasser gewaschen wird, daß der abgetrennte Zinksilikatleuchtstoff als Teil einer wäßrigen Kolbenbeschxchtungsfarbe zusammen mit dem rot-orange emittierenden Leuchtstoff und dem blau-violett emittierenden Leuchtstoff suspendiert wird, wobei die Farbe ein geeignetes Bindermaterial enthält und relative Anteile der Leuchtstoffe so gewählt sind, wie es für die fertige Lampe gewünscht wird, daß die Beschichtungsfarbe auf die innere Oberfläche des Kolbens aufgebracht und danach der wäßrige Träger und das restliche Bindermaterial von der aufgebrachten Farbe verdampft und die Leuchtstoffmischung als homogene Schicht auf der inneren Kolbenoberfläche zurückgelassen wird, und daß danach die Lampenherstellung fortgesetzt und abgeschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige organische Säurelösung eine Molarität von etwa 0,09 bis 1,05 aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurelösung eine acetische Säurelösung ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurelösung eine succinische Säurelösung ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurelösung eine terephthalische Säurelösung ist.

Beschreibung:

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