DE60011231T2

DE60011231T2 - Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe

Info

Publication number: DE60011231T2
Application number: DE60011231T
Authority: DE
Inventors: J. Ingrid SNIJKERS-HENDRICKX; A. Henricus VAN HAL; D. Volker HILDENBRAND
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2020-11-11
Also published as: JP2003515908A; DE60011231D1; EP1151468B1; EP1151468A1; WO2001041184A1; CN1183574C; US6759801B1; CN1338112A

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe mit:

einem gasdicht verschlossenen Entladungsgefäß, das einen Entladungsraum umschließt, welches Entladungsgefäß eine Wandung aus Alkaliionen enthaltendem Glas mit einer Innenfläche aufweist;
einer ein Inertgas und Quecksilber enthaltenden Füllung in dem Entladungsgefäß und
Mitteln zum Aufrechterhalten einer elektrischen Entladung in dem Entladungsgefäß, wobei die Innenfläche des Entladungsgefäßes eine Beschichtung aufweist, die einem Transport von Quecksilber aus der Füllung zur Wandung des Entladungsgefäßes und von Alkaliionen aus der Wandung des Entladungsgefäßes zur Füllung entgegenwirkt.

Eine derartige Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe ist aus US-A-5.753.999 bekannt.
Um den Wirkungsgrad der Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe beizubehalten, ist es wichtig, dem Entziehen von Quecksilber aus der Füllung der Lampe entgegenzuwirken. Ohne spezielle Maßnahmen können Quecksilberionen in der Wandung des Entladungsgefäßes absorbiert werden, wo sie zu metallischem Quecksilber reduziert werden können. Die resultierende Schwärzung blockiert von der Lampe erzeugte Strahlung, wodurch der Lampenwirkungsgrad geringer wird. Zudem nimmt der Quecksilberdruck in der Lampe ab, was ebenfalls den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst. Auch Migration von Alkaliionen aus der Wandung zur Füllung führt zu einer Verringerung des Wirkungsgrads der Lampe, da Amalgam gebildet wird und der Quecksilberdruck abnimmt. Der abnehmende Quecksilberdruck führt auch zu einer Verkürzung der Nutzlebensdauer der Lampe.
Aus Kostengründen und zum Schutz der Umwelt werden die Folgen des Entzugs von Quecksilber aus der Entladung vorzugsweise nicht bekämpft, indem die Lampe mit einem Überschuss an Quecksilber versehen wird.
Bei der bekannten Lampe wird eine Schicht aus SiO₂ direkt an der Wandung des Entladungsgefäßes angebracht, wobei die Schicht der Migration von Alkaliionen entgegenwirkt. An der dem Entladungsraum zugewandten Oberfläche der genannten Schicht wird die Lampe mit einer Pulverbeschichtung aus einem Oxid versehen, wie z.B. Yttriumoxid. Diese Schicht behindert den Transport von Quecksilber zur Wandung des Entladungsgefäßes. Hierzu muss das Pulver der Schicht eine Korngröße von weniger als 1 μm haben.
Ein Nachteil der bekannten Lampe ist, dass, um einer Wechselwirkung von Quecksilber aus der Füllung mit der Wandung und mit Bestandteilen aus der Wandung des Entladungsgefäßes entgegenzuwirken, eine aus zwei Schichten bestehende Beschichtung auf der Wandung aufgebracht werden muss. Dies macht die Herstellung der Lampe schwieriger.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe der eingangs erwähnten Art zu verschaffen, bei der trotz des einfachen Aufbaus der Lampe dem Verlust an Quecksilber aus der Füllung infolge von Wechselwirkung mit der Wandung und mit Bestandteilen der Wandung wirksam entgegengewirkt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Innenfläche mit einem Film beschichtet ist, der zumindest eine Verbindung umfasst, die aus der von Trifluoriden und Oxyfluoriden eines höchstens dreiwertigen, aus Lanthaniden, Lanthan, Scandium und Yttrium gewählten Elementes gebildeten Gruppe gewählt ist.
Der Film wirkt dem Transport von sowohl Quecksilberionen zur Wandung als auch Alkaliionen zur Füllung entgegen. Daher ist ein wichtiger Grund für die Abnahme des Lampenwirkungsgrades bei zunehmenden Brennstunden beseitigt. Die Trifluoride und Oxyfluoride der oben genannten dreiwertigen Metalle sind nämlich nicht ionenleitend. Cer und Terbium, die zu den Lanthaniden, Elemente mit Ordnungszahlen von 58 bis 71, gehören, sind nicht nur dreiwertig, sondern auch vierwertig. Um das Vorhandensein von vierwertigen Cer- und Terbiumverbindungen, die ionenleitend sind, auszuschließen, wird die Verwendung von Cer und Terbium ausgeschlossen.
Der Film kann in einfacher Weise aufgebracht werden, indem eine Lösung einer fluorhaltigen Verbindung oder einer fluor- und sauerstoffhaltigen Verbindung des ausgewählten Metalls an der Innenfläche der Wandung des Entladungsgefäßes angebracht wird, das Lösungsmittel entfernt wird und die Verbindung erhitzt wird, um sie in das Trifluorid und/oder Oxyfluorid des Metalls zu zersetzen. Hierzu ist es günstig, niedermolekulare organische Säurereste zu verwenden, wie z.B. Trifluoracetat.
Bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe ist die Wandung an einer dem Entladungsraum zugewandten Seite des Films mit einer einen Leuchtstoff umfassenden Beschichtung versehen. Dieser Film hat den Vorteil, dass er gegen Wasser und anionische oberflächenaktive Substanzen beständig ist, sodass der Leuchtstoff als wässrige Suspension aufgebracht werden kann. Übliche flüchtige organische Dispersionsmittel, wie z.B. Butylacetat, können so vermieden werden.
Es ist günstig, wenn der Film Yttriumfluorid und/oder Yttriumoxyfluorid umfasst. Yttrium ist preiswerter als die meisten Lanthanide und es ist bereits in Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampen als Quecksilberbarriere und, mit Europium dotiert, als Leuchtstoff verwendet worden.
Als Leuchtstoff kann die Lampe eine Substanz umfassen, die Strahlung in einem breiten Bereich des sichtbaren Spektrums aussendet. Andererseits können zwei oder mehr Substanzen, eventuell gemischt, vorhanden sein, die je in einem anderen, aber komplementären Teil des sichtbaren Spektrums emittieren, beispielsweise im roten und grünen Teil oder im roten, grünen und blauen Teil. Von der Entladung erzeugte UV Strahlung wird durch die Stoffe in sichtbare Strahlung umgewandelt. Der Film auf der Innenfläche der Wandung des Entladungsgefäßes hat diese Wirkung nicht.
Die Mittel zum Aufrechterhalten einer elektrischen Entladung können aus einem Elektrodenpaar in dem Entladungsgefäß bestehen. Sie können auch aus einer Elektrode in dem Entladungsgefäß und einer Elektrode an der Außenseite, nahe dem Entladungsgefäß oder in Kontakt mit dem Entladungsgefäß bestehen. Andererseits können diese Mittel eine elektrische Spule umfassen, die sich außerhalb des Entladungsraums befindet, beispielsweise in einem vertieften Abschnitt des Entladungsgefäßes, sodass die Entladung die Spule umgibt.
Das Entladungsgefäß kann verschiedene Formen und Abmessungen haben. Beispielsweise kann das Entladungsgefäß eine lineare Röhre oder eine gekrümmte Röhre sein. Es kann aus verschiedenen geraden röhrenförmigen Abschnitten zusammengesetzt sein, die in Reihe verbunden sind. Andererseits kann das Entladungsgefäß beispielsweise kugelförmig oder oval oder birnenförmig sein.
Die Lampe ist geeignet, um hoch belastet zu werden, beispielsweise mit 500 W/m² oder mehr.
Die Zeichnung zeigt, teilweise aufgeschnitten, eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe.
In der Zeichnung umfasst die Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe ein gasdichtes Entladungsgefäß 1, das einen Entladungsraum 2 umschließt und das eine Wandung 3 aus Alkaliionen enthaltendem Glas mit einer Innenfläche 4 enthält. Das Entladungsgefäß 1 enthält eine Füllung, die ein Inertgas und Quecksilber umfasst. Die Lampe weist Mittel 5 auf, in der Zeichnung ein Elektrodenpaar, um in dem Entladungsgefäß 1 eine elektrische Entladung aufrechtzuerhalten, bei der dargestellten Lampe ein Elektrodenpaar in dem Entladungsgefäß 1. Die Innenfläche 4 des Entladungsgefäßes 1 weist eine Beschichtung auf, die dazu dient, einem Transport von Quecksilber aus der Füllung zur Wandung 3 des Entladungsgefäßes 1 und von Alkaliionen aus der Wandung 3 des Entladungsgefäßes 1 zur Füllung entgegenzuwirken.
Hierzu ist die Innenfläche 4 mit einem Film 6 beschichtet, der zumindest eine Verbindung umfasst, die aus der von Trifluoriden und Oxyfluoriden eines höchstens dreiwertigen, aus Lanthaniden, Lanthan, Scandium und Yttrium gewählten Elementes gebildeten Gruppe gewählt ist.
Im Fall der dargestellten Lampe ist die Wandung 3 an einer dem Entladungsraum 2 zugewandten Seite des Films 6 mit einer Beschichtung 7 mit einem Leuchtstoff versehen: mit Eu^III (YOX) aktiviertes Y₂O₃, mit Tb aktiviertes Cer-Magnesiumaluminat (CAT) und mit Eu^II aktiviertes Barium-Magnesiumaluminat (BAM).
Der Film 6 umfasst zumindest eine aus Yttriumoxyfluorid und Yttriumtrifluorid gewählte Verbindung, bei der ausgewählten Lampe ist eine Kombination dieser Substanzen verwendet worden.
Der Film wurde erhalten, indem eine Lösung von 1,25 g Yttrium Trifluoracetat in 100 ml Wasser angebracht wurde, das Lösungsmittel ausgetrieben wurde und das Entladungsgefäß erhitzt wurde, beispielsweise 5 Minuten lang auf beispielsweise 500 °C. Andererseits können auch Lösungen in anderen Lösungsmitteln, wie z.B. Ethanol, und mehr konzentrierte oder weniger verdünnte Lösungen, wie z.B. Lösungen von 0,5 bis 5 Gew.-%, beispielsweise 1 bis 3 Gew.-% verwendet werden. Leuchtstoff wurde ange bracht, indem eine Suspension aus YOX, CAT und BAM in Wasser angebracht und danach getrocknet wurde. Der Leuchtstoff wurde gesintert, woraufhin das Entladungsgefäß evakuiert, mit Quecksilber und einem Inertgas versehen und vakuumdicht verschlossen. wurde. Erhitzen des Films kann mit Sintern des Leuchtstoffes zusammenfallen. Der resultierende Film hatte eine Dicke von ungefähr 10 nm. Die Dicke des Film kann jedoch auch größer oder kleiner gewählt werden, beispielsweise zumindest ungefähr 1 nm bis ungefähr 50 nm. Wenn die Filme dünner sind, besteht die Gefahr, dass der Film nicht geschlossen ist, während dickere Filme nur zusätzliches Material erfordern.

Claims

Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe mit: einem gasdicht verschlossenen Entladungsgefäß (1), das einen Entladungsraum (2) umschließt, welches Entladungsgefäß eine Wandung (3) aus Alkaliionen enthaltendem Glas mit einer Innenfläche (4) aufweist; einer ein Inertgas und Quecksilber enthaltenden Füllung in dem Entladungsgefäß (1) und Mitteln (5) zum Aufrechterhalten einer elektrischen Entladung in dem Entladungsgefäß (1), wobei die Innenfläche (4) des Entladungsgefäßes (1) eine Beschichtung aufweist, die einem Transport von Quecksilber aus der Füllung zur Wandung (3) des Entladungsgefäßes (1) und von Alkaliionen aus der Wandung (3) des Entladungsgefäßes (1) zur Füllung entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (4) mit einem Film (6) beschichtet ist, der zumindest eine Verbindung umfasst, die aus der von Trifluoriden und Oxyfluoriden eines höchstens dreiwertigen, aus Lanthaniden, Lanthan, Scandium und Yttrium gewählten Elementes gebildeten Gruppe gewählt ist.
Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (3) an einer dem Entladungsraum (2) zugewandten Seite des Films (6) mit einer einen Leuchtstoff umfassenden Beschichtung (7) versehen ist.
Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Film (6) zumindest eine aus Yttriumoxyfluorid und Yttriumtrifluorid gewählte Verbindung umfasst.