DE60131774T2

DE60131774T2 - Leuchtstofflampe mit einziger verbund- leuchtstoffschicht

Info

Publication number: DE60131774T2
Application number: DE60131774T
Authority: DE
Inventors: Jon Bennett Pepper Pike JANSMA
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2021-09-22
Also published as: KR20020063598A; ATE380390T1; US6528938B1; JP4934264B2; KR100879529B1; AU2001291190A1; WO2002035577A1; CA2393966C; CN1265419C; EP1338027A1; EP1338027B1; JP2004512649A; CA2393966A1; CN1394354A; DE60131774D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
FACHGEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Leuchtstofflampe und insbesondere auf eine Leuchtstofflampe mit einer verbesserten Leuchtstoffverbundschicht.
BESCHREIBUNG VERWANDTER TECHNIK
Es gibt zwei hauptsächliche Leuchtstofftypen, die in Leuchtstofflampen Verwendung finden: die relativ kostengünstigen Haloleuchtstoffe und die relativ kostspieligen Seltene-Erden-Leuchtstoffe. Die Haloleuchtstoffe werden zwar für gewöhnlich verwendet, da sie preisgünstig sind, aber sie zeigen im Vergleich mit den kostspieligeren Seltene-Erden-Leuchtstoffen mangelhafte Farbwiedergabeeigenschaften und niedrigere Lumenwerte. In der Technik bekannte in eine Drei-Banden-Leuchtstoffschicht integrierte Seltene-Erden-Leuchtstoffe zeigen beispielsweise hervorragende Farbwiedergabeeigenschaften und hohe Lumenwerte, werden aber aufgrund der hohen Kosten nur selten eingesetzt.
Die Leuchtstoffbranche hat eine Doppelschicht-Technologie für die Herstellung bestimmter Lampen im mittleren Leistungsbereich eingeführt, die sowohl Haloleuchtstoffe als auch Seltene-Erden-Leuchtstoffe einbezieht. „Mittlerer Leistungsbereich" steht hier für eine Leistung (bezogen auf Farbwiedergabe und Lichtstrom), die zwischen der kostengünstiger Haloleuchtstoffe und kostspieliger Seltene-Erden-Leuchtstoffe liegt. Die Doppelschicht-Technologie beinhaltet das Aufbrin gen von Haloleuchtstoffen und Seltene-Erden-Leuchtstoffen als separate Überzugsschichten, wobei die kostspieligere Drei-Banden-Leuchtstoffschicht in der gut genutzten zweiten Schicht neben der Lichtbogenentladung angeordnet ist. Unter Anwendung dieser Doppelschicht-Technologie hergestellte Leuchtstofflampen des mittleren Leistungsbereichs sind mittlerweile sehr beliebt und machen weltweit 70%–90% des Leuchtstofflampenabsatzes aus.
Trotz der Beliebtheit dieser Doppelschicht-Technologie bringt die Anwendung von Leuchtstoffen in separaten Schichten viele signifikante Herstellungsprobleme mit sich. Anfänglich ist die kostspielige Drei-Banden-Leuchtstoffschicht sehr dünn, manchmal weniger als eine monomolekulare Schicht aus Partikeln, was während des Beschichtungsvorgangs zu signifikanten Veränderungen der Dicke und Einheitlichkeit der Drei-Banden-Leuchtstoffschicht beiträgt. Derartige Schwankungen resultieren in erhöhten Schwankungen des Farbwiedergabeindex (CRI) und der Lampenhelligkeit, die in einer bedeutenden Verbindung mit der Drei-Banden-Leuchtstoff-Schichtdicke stehen.
Andere Schwierigkeiten bei der Herstellung sind eine nur kleine Auswahl akzeptabler Beschichtungszusätze (wie beispielsweise Lösungsmittel und Tenside, wie auch erhöhte Beschichtungs- und Herstellungskosten. Jeder Schritt des Beschichtungsverfahrens erhöht die Herstellungsverluste und erfordert den Einsatz von Ausrüstung und Arbeitskraft in signifikantem Ausmaß.
Zusätzlich zu den zwei separaten Leuchtstoffschichten erfordern Leuchtstofflampen nach dem Stand der Technik eine dritte separate Grenzschicht aus Aluminiumpartikeln die unter den Leuchtstoffschichten direkt auf die Glasröhre aufgebracht wird. Diese dritte Schicht aus Aluminium verhindert die UV-Emission aus der Leuchtstofflampe, indem sie nicht umgewandelte UV-Strahlung zurück in Richtung des Lampeninneren reflektiert, wo sie dann durch die Leuchtstoffe in sichtbares Licht umgewandelt wird. Die Aluminiumschicht minimiert auch den Quecksilberverlust aufgrund chemischer Reaktion mit der Glasröhre. Das Hinzufügen dieser dritten Überzugsschicht erhöht weiterhin die Herstellungsverluste aufgrund des Einsatzes von Ausrüstung und Arbeitskraft.
Es existiert in der Technik ein Bedarf an einer Lampe, die Haloleuchtstoffe, Seltene-Erden-Leuchtstoffe oder Drei-Banden-Leuchtstoffe und Aluminiumpartikel in einer einzigen Verbundschicht vereint, die als eine einzige Schicht in einem einzigen Verfahrensschritt bei der Herstellung von Leuchtstofflampen des mittleren Leistungsbereichs aufgebracht wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird eine Quecksilberdampfentladungslampe zur Verfügung gestellt, umfassend ein lichtdurchlässiges Gefäß mit einer Innenoberfläche, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Entladung, einer entladungserhaltenden Quecksilberfüllung und Inertgas, die in dem Gefäß gasdicht eingeschlossen sind, und mit einer auf die Innenoberfläche des Gefäßes aufgebrachten einzigen Verbundschicht. Die bereitgestellte Verbundschicht enthält zumindest einen Haloleuchtstoff, zumindest drei Seltene-Erden-Leuchtstoffe und kolloidale Aluminiumpartikel in einem heterogenen Gemisch, wie in Anspruch 1 spezifiziert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt diagrammatisch und teilweise geschnitten eine Leuchtstofflampe mit einer einzigen Leuchtstoff-Verbundschicht gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt einen Schnitt einer leuchtstoffhaltigen Verbundschicht der vorliegenden Erfindung, die auf die Innenoberfläche eines Glasgefäßes einer Leuchtstofflampe aufgebracht wurde.
3 zeigt grafisch experimentelle Ergebnisse einer anfänglichen Lumenleistung als eine Funktion des Beschichtungsgewichts und des Haloleuchtstoffanteils (Gewichtsprozent Haloleuchtstoff im Verhältnis zu dem Seltene-Erden-Drei-Banden-Leuchtstoff) für Leuchtstofflampen gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt grafisch experimentelle Ergebnisse des CRI als einer Funktion des Beschichtungsgewichts und des Haloleuchtstoffanteils für Leuchtstofflampen gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ist in der folgenden Beschreibung eine bevorzugte Spanne angegeben, wie beispielsweise 5 bis 25 (oder 5–25), bedeutet dies vorzugsweise „zumindest 5" und unabhängig davon vorzugsweise „nicht mehr als 25". Wird für einen einzelnen Bestandteil einer Verbundmischung eine Spanne in Gewichtsprozenten angegeben, bedeutet das, dass der einzelne Bestandteil in der Verbundmischung mit einem Gewicht in dem angegebenen Verhältnis zu der Gesamtsumme des Gewichtes aller Bestandteile der Verbundmischung vorhanden ist.
1 zeigt eine repräsentative Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe 10, die in der Technik allgemein gut bekannt ist. Die Leuchtstofflampe 10 weist eine lichtdurchlässige Glasröhre bzw. ein Glasgefäß 12 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf. Die Innenoberfläche des Glasgefäßes ist mit einer einzigen leuchtstoffhaltigen Verbundschicht 14 gemäß der vorliegenden Erfindung versehen.
Die Lampe ist durch an beiden Enden angebrachte Sockel 20 hermetisch abgedichtet, und es sind ein Paar beabstandete Elektrodenstrukturen 18, (die Einrichtungen zur Bereitstellung einer Entladung sind), entsprechend auf den Sockeln 20 angebracht. Eine entladungserhaltende Füllung 22 aus Quecksilber und Inertgas ist in der Glasröhre gasdicht eingeschlossen. Das Inertgas ist typischerweise Argon oder eine Mischung aus Argon und anderen Edelgasen bei niedrigem Druck, die in Verbindung mit einer geringen Menge Quecksilber für den Niederdruckdampfbetrieb sorgen.
Die erfindungsgemäße leuchtstoffhaltige Verbundschicht 14 wird bevorzugterweise in einer Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe verwendet, kann aber auch in einer Hochdruck-Quecksilberdampfentladungslampe benutzt werden. Sie kann sowohl bei in der Technik bekannten Leuchtstofflampen mit Elektroden als auch bei in der Technik bekannten Leuchtstofflampen ohne Elektroden eingesetzt werden, wo die Einrichtung zur Bereitstellung einer Entladung in einer Struktur besteht, die hochfrequente elektromagnetische Energie oder Strahlung zur Verfügung stellt.
In 2 enthält die erfindungsgemäße leuchtstoffhaltige Schicht 14 Haloleuchtstoffe 32, Seltene-Erden-Leuchtstoffe 34 und kolloidale Aluminiumpartikel 36, die alle miteinander zu einer heterogenen Mischung von im Wesentlichen einheitlicher Zusammensetzung vermischt werden, wie in 2 gezeigt. Bevorzugterweise bestehen die Seltene-Erden-Leuchtstoffe 34 aus einem aus der Technik bekannten gemischten Drei-Banden-Leuchtstoffsystem, wie beispielsweise einer Mischung, die aus Rot-, Blau- und Grün-emittierenden Seltene-Erden-Leuchtstoffen besteht, wie in den U.S.-Patenten Nr. 5,045,752 , 4,088,923 , 4,335,330 , 4,847,533 , 4,806,824 , 3,937,998 und 4,431,941 offenbart wurde. Weniger bevorzugt können auch andere Leuchtstoffgemische aus einer anderen Anzahl von Seltene-Erden-Leuchtstoffen, wie beispielsweise Systeme mit 4 oder 5 Seltene-Erden-Leuchtstoffen verwendet werden.
Die Haloleuchtstoffpartikel 32 in der leuchtstoffhaltigen Schicht 14 können beispielsweise eine durch Antimon und Mangan aktivierte Mischung aus Calciumhalophosphat enthalten. Bevorzugt sind 0,5–5, eher bevorzugt 1–4, noch besser 1,5–3,5, noch besser 2–3 und noch besser 2,2 Molprozent der Haloleuchtstoffmischung Mangan. Bevorzugt sind 0,2–5, eher bevorzugt 0,5–4, noch besser 0,8–3, noch besser 1–2,5, noch besser 1–2 und noch besser 1,6 Molprozent der Haloleuchtstoffmischung Antimon. Alternativ können auch andere in der Technik bekannte Haloleuchtstoffpartikel verwendet werden. Die Haloleuchtstoffpartikel werden mit einer geringen Partikelgrößenverteilung und einer im Wesentlichen gleichen Form bereitgestellt, ohne komplexe strukturelle Eigenschaften, die dazu tendieren würden, ultraviolette (UV) Strahlung von den Leuchtstoffpartikeln weg zu reflektieren. Eine geringe Partikelgrößenverteilung und die Minimierung komplexer struktureller Eigenschaften werden bevorzugt durch allgemein in der Technik bekannte Luft- oder Nass-Größenklassierungsverfahren erreicht, obwohl jedes geeignete Größenklassierungsverfahren angewendet werden kann. Die Haloleuchtstoffpartikel 32 werden mit einem Durchmesser von bevorzugt circa 10, weniger bevorzugt zwischen 9–11, noch weniger bevorzugt zwischen 8–12, noch weniger bevorzugt zwischen 7–13 Mikrometer zur Verfügung gestellt, mit einem Minimum an Feinpartikeln (fines, Partikel mit einem Durchmesser von circa kleiner gleich 5 Mikrometern), bevorzugterweise mit nicht mehr als 5, besser 4, noch besser 3, noch besser 2, noch besser 1 und noch besser 0,5 Prozent Feinpartikeln.
Die Seltene-Erden-Leuchtstoffpartikel 34 (bevorzugterweise eine Drei-Banden-Leuchtstoffmischung, wie sie in der Technik bekannt ist) werden mittels Größenklassifizierungsverfahren ebenfalls mit einer geringen Partikelgrößenverteilung und gleichförmig zur Verfügung gestellt, mit einem Minimum an komplexen strukturellen Eigenschaften, die dazu tendieren würden, ultraviolette (UV) Strahlung von den Leuchtstoffpartikeln weg zu reflektieren. Bevorzugterweise werden die Seltene-Erden-Leuchtstoffpartikel mit einer Größenverteilung zwischen 3–5, weniger bevorzugt 3–6, noch weniger bevorzugt 2–6, noch weniger bevorzugt 1–6 Mikrometer Durchmesser zur Verfügung gestellt.
Die leuchtstoffhaltige Schicht 14 besteht zu 0,05–40, bevorzugter 0,1–30, noch bevorzugter 0,2–20, noch bevorzugter 0,3–20, noch bevorzugter 0,4–15, noch bevorzugter 0,5–10, noch bevorzugter 1–10 und noch bevorzugter 2–8 Gewichtsprozent aus Aluminium. Die Spanne der Partikelgrößen der Aluminiumpartikel in der leuchtstoffhaltigen Schicht 14 beträgt bevorzugt 10–1000, bevorzugter 12–800, noch bevorzugter 14–600, noch bevorzugter 16–400, noch bevorzugter 18–300, noch bevorzugter 20–200, noch bevorzugter 30–150 und noch bevorzugter 50–100 Nanometer im Durchmesser, und die Größenverteilung der Parti kel durch die leuchtstoffhaltige Schicht 14 ist gleichförmig. Die Aluminiumpartikel reflektieren vorteilhaft die UV-Strahlung in Richtung auf die Leuchtstoffpartikel, wo sie genutzt werden kann und zu einer verbesserten Leuchtstoffnutzung und einer effizienteren Produktion sichtbaren Lichtes führt. Auf diese Weise minimieren die Aluminiumpartikel 36 die UV-Emission der Leuchtstofflampe 10 und maximieren die Nutzung der Seltene-Erden-Drei-Banden-Leuchtstoffe 34, wobei eine maximale Lampeneffizienz bei einem geringeren Anteil kostspieliger Seltene-Erden-Leuchtstoffe 34 erzielt wird.
Die drei Hauptkomponenten der leuchtstoffhaltigen Schicht 14 (Haloleuchtstoffpartikel, Seltene-Erden-Leuchtstoff-Partikel und kolloidale Aluminiumpartikel, wie oben beschrieben), werden bevorzugt mit maximaler Schüttdichte in einer im Wesentlichen ineinander geschachtelten Konfiguration gepackt, basierend auf den drei Arten der Partikelgrößeneigenschaft der drei unterschiedlichen Partikeltypen. Besonders die kleinen Aluminiumpartikel mit kolloidaler Größe bzw. Abmessungen füllen die Leerräume (Poren, Spalten und Hohlräume) zwischen den Seltene-Erden-Leuchtstoff-Partikeln, deren Abmessungen oder Durchmesser um mehrere Größenordnungen größer als die Aluminiumpartikel sind. Die Seltene-Erden-Drei-Banden-Leuchtstoff-Partikel sind wiederum eng mit den größeren Haloleuchtstoffpartikeln gepackt, um eine maximale Füllung der Leerräume zwischen den größeren Haloleuchtstoffpartikeln zu erzielen, wodurch die maximale Dichte der leuchtstoffhaltigen Schicht 14 erreicht wird. Das resultierende Verbundgemisch weist vorzugsweise eine einheitliche Schüttdichte, Partikelzusammensetzung und Größenverteilung auf.
Die Lampe der vorliegenden Erfindung ist ohne eine einzelne oder separate Grenzschicht aus Aluminiumpartikeln, wie sie in der Technik bekannt ist, und ohne eine zweite Leuchtstoffschicht oder leuchtstoffhaltige Schicht hergestellt. Zusätzlich zu der deutlichen Reduzierung der Arbeits- und Ausrüstungskosten im Vergleich zu der Drei-Schichten-Konstruktion nach dem Stand der Technik reduziert die einzige leuchtstoffhaltige Verbundschicht 14 der vorliegenden Erfindung signifikant die Veränderlichkeit der Leistungseigenschaften. Es wurde ein Experiment durchgeführt, bei dem eine F40T12SP35-Leuchtstofflampe nach dem Stand der Technik mit separaten Haloleuchtstoff- und Seltene-Erden-Drei-Banden-Leuchtstoffschichten mit einer erfindungsgemäßen ähnlichen Lampe mit einer einzigen leuchtstoffhaltigen Verbundschicht 14 verglichen wurde. Der Farbwiedergabeindex und die Lumenwerte beider Lampen wurden nach 100 Stunden gemessen. Die Ergebnisse sind unten aufgeführt.

Lampe CRI Lumen 100 Stunden

Durchschnitt Stand.-Abw. Durchschn. Standard-Abw.

SP35 Doppelschicht 71,3 2,4 2750 50

SP35 Einschicht 74,0 0,2 2750 25
Wie oben zu sehen ist, zeigte die Einschicht-Lampe eine vergleichbare Durchschnittsleistung im Verhältnis zu der Doppelschicht-Lampe. Die Veränderlichkeit sowohl beim CRI als auch bei den Lumenwerten war aber bei der Einschicht-Konstruktion signifikant verringert. Die Einschicht-Lampe zeigte nur eine Standardabweichung von 0,27% bei der Farbwiedergabe, im Vergleich zu 3,37% bei der Doppelschicht-Lampe, was ungefähr einem 12fachen der CRI-Veränderlichkeit entspricht. Außerdem war bei der Einschicht-Lampe die Veränderlichkeit der 100- Stunden-Lumenwerte um die Hälfte reduziert. Eine derartige signifikante Verringerung der Farbwiedergabe-Veränderlichkeit wie auch der Lumen-Veränderlichkeit war überraschend und unerwartet. Die Verringerung sowohl der Farbwiedergabe-Veränderlichkeit als auch der Lumen-Veränderlichkeit sind der Schlüssel zu Kundenzufriedenheit und Beschichtungskosten-Kontrolle.
Das relative Verhältnis der Haloleuchtstoffe zu den Seltene-Erden-Leuchtstoffen in der leuchtstoffhaltigen Schicht 14 wird durch Kosten-, Lichtstrom-, Farb- und Farbwiedergabeeinschränkungen (constraints), bezogen auf eine bestimmte Anwendung, bestimmt. Es können zum Beispiel Zusammensetzungsverhältnisse mit der Spanne von 50–99, 50–95, 50–90, 50–85, 50–80, 50–75, 50–70, 50–65 oder 50–60 Gewichtsprozent Haloleuchtstoff/mit Seltene-Erden-Leuchtstoffen und kolloidalem Aluminium als Rest) verwendet werden. Ein Zusammensetzungsverhältnis von zwischen 50–70 Gewichtsprozent Haloleuchtstoff und zwischen 0.5–10 Gewichtsprozent kolloidalem Aluminium hat sich bei den Leuchtstofflampen F40T12 SP35 und SP41 von General Electric als ausreichend zum Erzielen einer mittleren Leistung herausgestellt. Die leuchtstoffhaltige Schicht 14 besteht bevorzugterweise zu 5–50, noch besser 10–50, noch besser 20–40, noch besser 30–40, noch besser 30–35 Gewichtsprozent aus Seltene-Erden-Leuchtstoffen.
Die leuchtstoffhaltige Verbundschicht 14 wird mit einem Schichtgewicht zwischen vorzugsweise 2–10, besser 3–8, noch besser 4–6 und noch besser 3,40–7,00 mg/cm² zur Verfügung gestellt. Schichtgewichte außerhalb der oben genannten Spanne können zur Verbesserung der Lampenleistung für eine spezielle Anwendung verwendet werden. Es ist ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung, dass eine Lampe mit einer einzigen leuchtstoffhaltigen Verbundschicht 14 so eingestellt werden kann, dass der gewünschte CRI für eine bestimmte Anwendung erreicht wird. Bei der Doppelschicht-Konstruktion nach dem Stand der Technik ist die Farbwiedergabe eine starke Funktion des Schichtgewichts, was es sehr erschwert, eine Lampe auf einen gewünschten CRI einzustellen, ohne bei den Lumenwerten Zugeständnisse zu machen. Bei der Einschicht-Konstruktion können jedoch das Schichtgewicht und das Verhältnis von Haloleuchtstoffen zu Seltene-Erden-Leuchtstoffen so eingestellt werden, dass eine Lampe mit spezifischen Leistungseigenschaften sowohl auf CRI als auch auf Lumen bezogen, zur Verfügung gestellt wird.
Die erfindungsgemäße Lampe verfügt vorzugsweise über einen CRI von zumindest 62, vorzugsweise 65, vorzugsweise 68, vorzugsweise 70, vorzugsweise 72, vorzugsweise 73. Die erfindungsgemäße Lampe verfügt vorzugsweise über eine Lumenleistung von zumindest 77,5, vorzugsweise 78, vorzugsweise 78,5, vorzugsweise 79, vorzugsweise 79,5, vorzugsweise 80 Lumen/Watt. Bei einer 40 Watt-Lampe gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt zum Beispiel die Lumenleistung vorzugsweise zumindest 3100, vorzugsweise 3120, vorzugsweise 3140, vorzugsweise 3160, vorzugsweise 3180, vorzugsweise 3200 Lumen. Die erfindungsgemäße leuchtstoffhaltige Verbundschicht 14 wird bevorzugterweise bei SP-Lampen des mittleren Leistungsbereiches verwendet, zum Beispiel bei den Leuchtstofflampen SP30, SP35, SP41, SP50 oder SP65. Wahlweise kann die erfindungsgemäße leuchtstoffhaltige Verbundschicht auch in anderen Lampen des mittleren Leistungsbereiches, wie sie in der Technik bekannt sind, verwendet werden, wie auch in Hochleistungslampen wie beispielsweise den Lampen des SPX-Typs von General Electric.
Bezogen auf 3 und 4: Es wurden Experimente mit 9 speziell vorbereiteten F40T12-Quecksilberdampfentladungslampen durchgeführt, deren Schichtgewichte und Haloleuchtstoffanteile (halofraction) in der folgenden Tabelle aufgeführt werden. Der Anteil des kolloidalen Aluminiums in der Verbundschicht war für alle Lampen als 5 Gewichtsprozent festgesetzt. Alle Schichtgewichte sind in mg/cm² angegeben, und die Seltene-Erden-Drei-Banden-Leuchtstoffe bildeten den Restbetrag der Beschichtungen.

Lampe Schichtgewicht %Haloleuchtstoff

1 3,40 85

2 5,20 85

3 7,00 85

4 3,40 70

5 5,20 70

6 7,00 70

7 3,40 55

8 5,20 55

9 7,00 55
3 zeigt die Lumenwerte jeder der 9 F40T12-Lampen und die mittels einer Computersimulation interpolierte Lumenleistung in der Gesamtspanne der getesteten Haloleuchtstoffanteile. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung ein leichtes Lumen-Design durch eine Variation entweder des Haloleuchtstoffanteils oder des Schichtgewichts.
4 wurde auf ähnliche Weise generiert wie 3 und zeigt CRI als eine Funktion von Haloleuchtstoffanteil und Schichtgewicht innerhalb der Spanne des Experiments. Wie die Figur zeigt, ist der CRI praktisch unabhängig von dem Schichtgewicht der einen leuchtstoffhaltigen Verbundschicht 14 der vorliegenden Erfindung. Diese Unabhängigkeit von dem Schichtgewicht ist ein signifikanter Vorteil gegenüber den Doppel-Leuchtstoffschichten nach dem Stand der Technik, bei denen eine starke Abhängigkeit des CRI von dem Schichtgewicht besteht. Die Unabhängigkeit von dem Schichtgewicht erlaubt eine äußerst feine Einstellung der Lumenleistung durch Veränderung des Schichtgewichts, ohne den CRI dabei zu opfern. Demzufolge bietet eine Lampe, die eine einzige leuchtstoffhaltige Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, den Vorteil präziser Einstellbarkeit auf eine spezielle Anwendung ohne andere nicht eingestellte Leistungseigenschaften aufzugeben.
Eine leuchtstoffhaltige Verbundschicht 14 wie oben beschrieben beseitigt das Erfordernis einer separaten Aluminium-Sperrschicht auf dem Glasgefäß 12, wie sie nach dem Stand der Technik erforderlich ist. In der vorliegenden Erfindung wird die leuchtstoffhaltige Verbundschicht 14 in direktem Kontakt mit dem Glasgefäß 12 auf dessen Innenoberfläche aufgebracht. Zusätzlich wird durch das Zusammenmischen von Haloleuchtstoffen und Seltene-Erden-Drei-Banden-Leuchtstoffen zu einem einzigen heterogenen Gemisch von im Wesentlichen einheitlicher Zusammensetzung die Doppelschicht-Technologie nach dem Stand der Technik ersetzt durch eine einzige Leuchtstoffbeschichtung, die bei stark reduzierten Herstellungs- und Ausrüstungskosten wirksam eine ähnliche mittlere Leistung von Leuchtstofflampen zur Verfügung stellt. Die leuchtstoffhaltige Verbundschicht 14 der vorliegenden Erfindung verbindet effektiv die drei Schritte eines Verfahrens, das das Aufbringen dreier separater Beschichtungen erfordert, zu einem einzigen Schritt, in dem eine einzige Beschichtung aufgebracht wird.
Die leuchtstoffhaltige Verbundschicht 14 wird als Codispersion aus Haloleuchtstoffen und Seltene-Erden-Drei-Banden-Leuchtstoffen in einer wie oben beschrieben kolloidales Aluminium enthaltenden wässrigen Formulierung hergestellt. Die rheologischen Eigenschaften dieser Beschichtungsformulierung werden während des Herstellungs- und Aufbringverfahrens auf folgende Weise gesteuert: Die kolloidalen Aluminiumpartikel, die in einer Spanne von Partikelgrößen bereitgestellt werden, z. B. 20–200 Nanometer wie oben beschrieben, induzieren vorteilhafterweise eine leichte elektrostatische Stabilisierung der Haloleuchtstoff- und Seltene-Erden-Partikel unterschiedlicher Größe und verhindern dadurch deren Anordnung nach Größe, die in dem fertigen Lampenprodukt zu „color flooding" (Streifenbildung) führen könnte. Die Verwendung kolloidalen Aluminiums in dieser Weise ist der Verwendung von Polyelektrolyt-Lösungsmitteln vorzuziehen, da diese die Anordnung von Partikeln nach Größe anregen können. Außerdem wird die Beschichtungs-Formulierung leicht sauer gehalten, idealerweise zwischen pH 5–7, um sicherzustellen, dass das kolloidale Aluminium eine ausreichende Oberflächenladung aufweist, um bei der Leuchtstoffdispersion als ein effektives mildes Dispergiermittel zu fungieren.
Vorzugsweise wird Salzsäure oder Salpetersäure verwendet, um einen geeigneten pH-Wert der Beschichtungs-Formulierung beizubehalten, obwohl jedes geeignete saure Reagens verwendet werden kann. Ein vorzugsweise nichtionisches Dickungsmittel, vorzugsweise Polyethylenoxid mit einem Molekulargewicht im Bereich von 200.000 bis 1.000.000 gm/mol, wird in der Formulierung als viskositätssteuernder Zusatz verwendet. Die Tensid-Zusatzstoffe sind ebenfalls vorzugsweise nichtionisch und werden zur Steuerung der Gleichmäßigkeit der Beschichtung und zur Verbesserung der Benetzung der Glasröhre 10 zugesetzt.
Die Tenside werden vorzugsweise aus der Gruppe der Nonylphenylethoxylate ausgewählt, obwohl jedes geeignete nichtionische Tensid verwendet werden kann. Dickungsmittel und Lösungsmittel auf Acrylbasis, wie sie üblicherweise nach dem Stand der Technik Anwendung finden, werden vermieden, wodurch das bekannte Problem der Ammoniak-Emissionen in der Herstellungsumgebung beseitigt wird, das mit durch Ammoniak neutralisiertem Acryl zusammenhängt.
Während die Erfindung mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist für Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden könnten oder Elemente der Erfindung durch gleichwertige ersetzt werden könnten, ohne von dem Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem könnten viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Anwendungsbereich abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt sein soll, die als beste beabsichtigte Art, die Erfindung auszuführen, offenbart wurde, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen enthalten soll, die in den Anwendungsbereich der angefügten Ansprüche fallen.

Claims

Quecksilberdampfentladungslampe (10) mit einem lichtdurchlässigen Gefäß (12) mit einer Innenoberfläche, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Entladung (18), einer entladungserhaltenden Quecksilberfüllung (22) und Inertgas, die in dem Gefäß gasdicht eingeschlossen sind, und mit einer Einschicht-Zusammensetzungsbeschichtung (14) innerhalb der Hülle, wobei die Zusammensetzung der Beschichtung (14) zumindest ein Haloleuchtstoff, zumindest drei Seltene-Erden-Leuchtstoffe und kolloidale Aluminiumpartikel in einem heterogenen Gemisch enthält und wobei die Beschichtung (14) in eine Konfiguration mit eingebetteten Partikeln gepackt ist, worin die kolloidalen Aluminiumpartikel im Wesentlichen die Leerräume zwischen den Seltene-Erden-Leuchtstoffen füllen und wobei die Seltene-Erden-Leuchtstoffe im Wesentlichen die Leerräume zwischen benachbarten Haloleuchtstoffen füllen.
Lampe (10) nach Anspruch 1, wobei das heterogene Gemisch eine einheitliche Zusammensetzung aufweist.
Lampe (10) nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Erzeugen einer Entladung (18) Elektroden enthalten.
Lampe (10) nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Erzeugen einer Entladung (18) eine Struktur enthalten, die hochfrequente elektromagnetische Energie liefert.
Lampe (10) nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung der Schicht zu 0,05 bis 40 Gewichtsprozent aus kolloidalen Aluminiumpartikeln besteht.
Lampe (10) nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung der Schicht zu 50 bis 99 Gewichtsprozent aus Haloleuchtstoffen besteht.
Lampe (10) nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung der Schicht zu 5 bis 50 Gewichtsprozent aus Seltene-Erden-Leuchtstoffen besteht.
Lampe (10) nach Anspruch 1, wobei die in der Schicht der Zusammensetzung vorhandenen kolloidalen Aluminiumpartikel einen durchschnittlichen Durchmesser von 10 bis 1000 μm aufweisen.
Lampe (10) nach Anspruch 1, wobei die in der Zusammensetzung der Schicht vorhandenen kolloidalen Haloleuchtstoffpartikel einen durchschnittlichen Durchmesser von 7 bis 13 μm aufweisen.