DE69104530T2 - Lamps coated with polymers and their manufacture. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lampe mit einer aus Fluorcarbon-Polymer hergestellten Schicht, welche auf eine Röhre der Lampe aufgebracht ist, und betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Schicht.The present invention relates to a lamp with a layer made of fluorocarbon polymer which is applied to a tube of the lamp and further relates to a method for producing the layer.
Eine Lampe mit einer aus Fluorcarbon-Polymer hergestellten Schicht, welche auf einer Glasröhre der Lampe aufgebracht ist, ist in diesem technischen Feld bekannt. Die Schicht ist aufgebracht, um zu verhindern, daß Glassplitter der Glasröhre verstreut werden, wenn die Glasröhre der Lampe zerbricht. Das Fluorcarbon-Polymer wird als Schichtmaterial verwendet, da Fluorcarbon-Polymer eine hohe Schmelztemperatur hat. Daher ist die Schicht aus Fluorcarbon-Polymer besonders für Entladungslampen mit hoher Intensität geeignet, wie etwa Metall-Halogenidlampen, deren äußere Röhren hohe Temperaturen von mehr als 200º C haben. Die Druckschrift EP-A-0 175 33 beschreibt eine elektrische Lampe mit einer umhüllendenden Beschichtung bestehend aus einem Perfluoralkoxyharz, die eine Dauerbetriebstemperatur von etwa 260º C hat.A lamp with a layer made of fluorocarbon polymer applied to a glass tube of the lamp is known in this technical field. The layer is applied to prevent glass fragments of the glass tube from being scattered when the glass tube of the lamp breaks. The fluorocarbon polymer is used as the layer material because fluorocarbon polymer has a high melting temperature. Therefore, the layer of fluorocarbon polymer is particularly suitable for high intensity discharge lamps such as metal halide lamps whose outer tubes have high temperatures of more than 200ºC. The document EP-A-0 175 33 describes an electric lamp with an enveloping coating consisting of a perfluoroalkoxy resin which has a continuous operating temperature of about 260ºC.
Die herkömmliche Schicht aus Fluorcarbon-Polymer ist jedoch in ihrer Festigkeit nicht ausreichend für hochintensive Entladungslampen. Daher besteht ein Bedarf, die Festigkeit der Fluorcarbon-Polymerschicht auf der äußeren Glasröhre von hochintensiven Entladungslampen zu erhöhen.However, the conventional fluorocarbon polymer layer is not strong enough for high-intensity discharge lamps. Therefore, there is a need to increase the strength of the fluorocarbon polymer layer on the outer glass tube of high-intensity discharge lamps.
Eine verstärkte Schicht aus Fluorcarbon-Polymer erhält man, indem die Dicke der Schicht des Fluorcarbon-Polymers erhöht wird. In diesem Fall hat die Lampe jedoch den Nachteil, daß der von der äußeren Glashülle der Lampe emittierte Lichtstrom der Lampe aufgrund von Lichtabsorption durch die Fluorcarbon-Polymerschicht abnimmt.A reinforced fluorocarbon polymer layer is obtained by increasing the thickness of the fluorocarbon polymer layer. In this case, however, the lamp has the disadvantage that the luminous flux of the lamp emitted from the outer glass envelope of the lamp decreases due to light absorption by the fluorocarbon polymer layer.
Weitere Lampen mit einer verbesserten Schicht aus Fluorcarbon- Polymer sind in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 60- 71546 und Nr. 64-21855 beschrieben. Die in der Druckschrift 60- 71546 gezeigte Lampe hat eine Glasfasern enthaltende Fluorcarbon-Polymerschicht. Jedoch sind die Glasfasern in das Fluorcarbon-Polymer eingemischt, um die Adhäsionsstärke zwischen der Fluorcarbon-Polymerschicht und der äußeren Glasröhre der Lampe zu erhöhen, und nicht, um die Festigkeit der Fluorcarbon-Polymerschicht selbst zu erhöhen, mit anderen Worten nicht um eine erhöhte Zugfestigkeit zu erreichen. Die Fluorcarbon-Polymerschicht dieser Lampe ist hinsichtlich ihrer Zugfestigkeit nicht verbessert.Other lamps with an improved fluorocarbon polymer layer are described in Japanese Laid-Open Publications No. 60-71546 and No. 64-21855. The lamps described in publication 60- 71546 has a fluorocarbon polymer layer containing glass fibers. However, the glass fibers are mixed into the fluorocarbon polymer to increase the adhesion strength between the fluorocarbon polymer layer and the outer glass tube of the lamp, and not to increase the strength of the fluorocarbon polymer layer itself, in other words, not to achieve increased tensile strength. The fluorocarbon polymer layer of this lamp is not improved in its tensile strength.
Die in der Druckschrift 64-21855 gezeigte Lampe hat eine untere Schicht zwischen der Fluorcarbon-Polymerschicht und der äußeren Glasröhre der Lampe. Die untere Schicht wird im allgemeinen als Grundierungsschicht bezeichnet. Die in der Druckschrift 64-21855 gezeigte untere Schicht enthält ein gemischtes Metalloxid-Pulver und wird aus demselben Grund aufgebracht, aus dem Glasfasern in die Fluorcarbon-Polymerschicht eingemischt werden. Die Fluorcarbon-Polymerschicht dieser Lampe ist hinsichtlich ihrer Festigkeit nicht verbessert.The lamp shown in 64-21855 has a bottom layer between the fluorocarbon polymer layer and the outer glass tube of the lamp. The bottom layer is generally referred to as a primer layer. The bottom layer shown in 64-21855 contains a mixed metal oxide powder and is applied for the same reason that glass fibers are mixed into the fluorocarbon polymer layer. The fluorocarbon polymer layer of this lamp is not improved in strength.
Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hinsichtlich der Festigkeit verbesserte auf der äußeren Röhre der Lampe aufgebrachte Fluorcarbon-Polymerschicht zu schaffen und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fluorocarbon polymer layer applied to the outer tube of the lamp which is improved in terms of strength and to provide a method for producing the same.
Um die oben angegebene Aufgabe zu lösen, ist die Lampe gemäß der vorliegenden Erfindung versehen mit:To achieve the above-mentioned object, the lamp according to the present invention is provided with:
Einrichtungen zum Emittieren von Licht und Wärme; einer Röhre, die diese Einrichtungen umgibt und von den Einrichtungen auf eine Temperatur von mehr als 200º C erhitzt werden kann; undDevices for emitting light and heat; a tube surrounding these devices and capable of being heated by the devices to a temperature of more than 200ºC; and
einer ersten Schicht, mit der die Außenseite der Röhre beschichtet ist, wobei die Schicht ein Fluorcarbon-Polymer enthält; wobei die Lampe dadurch gekennzeichnet ist, daß das Fluorcarbon- Polymer ein darin verteiltes Metalloxid-Pulver enthält.a first layer coated on the outside of the tube, the layer containing a fluorocarbon polymer; the lamp being characterized in that the fluorocarbon polymer contains a metal oxide powder dispersed therein.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigt:The accompanying drawings show:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer Metall-Halogenidlampe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;Fig. 1 is a front view of a metal halide lamp according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine teilweise Schnittansicht von Fig. 1;Fig. 2 is a partial sectional view of Fig. 1;
Fig. 3 einen Graph zur Erläuterung einer Beziehung zwischen der Zugfestigkeit einer auf die Lampen aufgebrachten Schicht und dem Gewichtsverhältnis des in der aufgebrachten Schicht verteilten Metalloxid-Pulvers;Fig. 3 is a graph showing a relationship between the tensile strength of a layer applied to the lamps and the weight ratio of the metal oxide powder dispersed in the applied layer;
Fig. 4 einen Graph zur Erläuterung einer Beziehung zwischen dem Lichtstrom der Lampen und dem Gewichtsverhältis des in der aufgebrachte Schicht verteilten Metalloxid-Pulvers;Fig. 4 is a graph showing a relationship between the luminous flux of the lamps and the weight ratio of the metal oxide powder distributed in the applied layer;
Fig. 5 einen Graph zur Erläuterung einer Beziehung zwischen der von den Lampen emittierten UVB-Intensität und dem Anteil des in der aufgebrachte Schicht verteilten Metalloxid-Pulvers;Fig. 5 is a graph illustrating a relationship between the UVB intensity emitted by the lamps and the proportion of metal oxide powder distributed in the applied layer;
Fig. 6 einen Graph zur Erläuterung einer Beziehung zwischen dem Lichtstrom der Lampen und dem Anteil des in der aufgebrachten Schicht verteilten Metalloxid-Pulvers;Fig. 6 is a graph showing a relationship between the luminous flux of the lamps and the proportion of metal oxide powder distributed in the applied layer;
Fig. 7 eine Vorderansicht einer Metall-Halogenidlampe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;Fig. 7 is a front view of a metal halide lamp according to a second embodiment of the present invention;
Fig. 8 eine teilweise Schnittansicht von Fig. 7; undFig. 8 is a partial sectional view of Fig. 7; and
Fig. 9 eine teilweise Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Fig. 9 is a partial sectional view of a third embodiment of the present invention.
Unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen sind ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen, und daher wird deren detaillierte Beschreibung nicht wiederholt.Embodiments of the present invention will be described with reference to the following drawings. In the drawings, similar elements are designated by like reference numerals and therefore their detailed description is not repeated.
Fig. 1 ist eine Aufsicht auf eine Metall-Halogenidlampe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 is a plan view of a metal halide lamp according to a first embodiment of the present invention.
Die Metall-Halogenidlampe weist eine aus Hartglas hergestellte äußere Röhre 11 auf. Die äußere Röhre 11 bildet eine Form, eine sogenannte BT-Form, die im Bereich ihrer Mitte aufgeweitet ist und dünnere Abschnitte an beiden Enden der äußeren Röhre 11 verglichen mit dem mittleren Bereich der äußeren Röhre 11 aufweist. Der eine dünne Abschnitt ist der Halsabschnitt 13 und der andere ist der Spitzenabschnitt 15. Der Halsabschnitt 13 weist einen Sockel 17 zur Anbringung der Lampe in einer Leuchteinrichtung (nicht gezeigt) und zur Aufnahme elektrischer Leistung auf.The metal halide lamp has an outer tube 11 made of tempered glass. The outer tube 11 forms a shape, a so-called BT shape, which is expanded in the region of the middle thereof and has thinner portions at both ends of the outer tube 11 compared with the middle region of the outer tube 11. One thin portion is the neck portion 13 and the other is the tip portion 15. The neck portion 13 has a base 17 for mounting the lamp in a lighting device (not shown) and for receiving electric power.
Die äußere Röhre 11 umschließt eine innere Röhre 19. Die innere Röhre 19 ist aus Quarzglas hergestellt. An beiden Enden in der inneren Röhre 19 ist ein Paar von Elektroden 21 und 22 vorgesehen. In der inneren Röhre 19 sind ein Startgas wie etwa Argon und ein Entladungsgas eingeschlossen, das etwa aus Quecksilber, Natriumhalogenid und Scandiumhalogenid abgeleitet sein kann.The outer tube 11 encloses an inner tube 19. The inner tube 19 is made of quartz glass. A pair of electrodes 21 and 22 are provided at both ends in the inner tube 19. In the inner tube 19 are enclosed a starting gas such as argon and a discharge gas which may be derived from mercury, sodium halide and scandium halide.
Die innere Röhre 19 wird in der äußeren Röhre 11 durch ein Paar von Haltedrähten 23 und 25 und ein Paar von isolierten Haltern 27 und 29 getragen. Der eine Haltedraht 23 ist durch elastische Teile 31 und 31 am Spitzenabschnitt 15 befestigt und der andere Haltedraht 25 ist verbunden mit und wird gehalten durch den Leitungsdraht 33, der an einem Schaftabschnitt 37 befestigt ist. Die Elektrode 21 ist elektrisch mit dem anderen Leitungsdraht 35 durch einen Verbindungsdraht 38 verbunden. Die andere Elektrode 23 ist mit dem anderen Haltedraht 25 elektrisch verbunden. Beide Leitungsdrähte 33 und 35 sind elektrisch mit dem Sockel 17 verbunden. Demgemäß sind beide Elektroden 21 und 22 elektrisch mit dem Sockel 17 verbunden.The inner tube 19 is supported in the outer tube 11 by a pair of support wires 23 and 25 and a pair of insulated holders 27 and 29. One support wire 23 is fixed to the tip portion 15 through elastic members 31 and 31, and the other support wire 25 is connected to and held by the lead wire 33 fixed to a shaft portion 37. The electrode 21 is electrically connected to the other lead wire 35 through a connecting wire 38. The other electrode 23 is electrically connected to the other support wire 25. Both lead wires 33 and 35 are electrically connected to the base 17. Accordingly, both electrodes 21 and 22 are electrically connected to the base 17.
Eine aufgebrachte Schicht 39 bedeckt die Außenseite der äußeren Glasröhre 11 wie in Fig. 2 gezeigt, die eine Teilschnittansicht der äußeren Glasröhre 11 der Lampe darstellt. Die aufgebrachte Schicht 39 besteht im wesentlichen aus Fluorcarbon-Polymer mit darin verteiltem Metalloxid-Pulver (nicht gezeigt) und hat eine Dicke von etwa 100 um. Eine unterschichtete Schicht 41 ist zwischen der aufgebrachten Schicht 39 und der äußeren Oberfläche der äußeren Glasröhre 11 gebildet.An applied layer 39 covers the outside of the outer glass tube 11 as shown in Fig. 2, which is a partial sectional view of the outer glass tube 11 of the lamp. The applied layer 39 consists essentially of fluorocarbon polymer with metal oxide powder (not shown) dispersed therein and has a thickness of about 100 µm. An undercoat layer 41 is formed between the applied layer 39 and the outer surface of the outer glass tube 11.
Das Fluorcarbon-Polymer dieser Ausführungsform besteht im wesentlichen aus Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA genannt) (MP-103: erhältlich bei MITSUI DUPONT FLUOROCHEMICAL CO., LTD. in Japan), aber es können auch andere Fluorcarbon- Polymere verwendet werden, wie beispielsweise Tetrafluorethylen- Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP genannt), Tetrafluorethylen- Hexafluorpropylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (EPE genannt) (erhältlich bei MITSUI DUPONT FLUOROCHEMICAL CO., LTD. in Japan), usw. Das Metalloxid-Pulver besteht in dieser Ausführungsform aus Zinkoxid (ZnO) (erhältlich bei SUMITOMO SEMENTO CO., Ltd. in Japan) und Titanoxid (TiO&sub2;) (erhältlich bei SUMITOMO SEMENTO CO., Ltd. in Japan), aber es können auch andere Metalloxide verwendet werden, wie beispielsweise Tantaloxid (Ta&sub2;O&sub5;), Siliciumoxid (SiO&sub2;), Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) usw. Der Gewichtsanteil des Metalloxid-Pulvers liegt bei 1 % des Gewichtes des Fluorcarbon-Polymers. Die mittlere Teilchengröße des Pulvers aus Zinkoxid (ZnO) und Titanoxid (TiO&sub2;) beträgt etwa 0,02 um, und der Gewichtsanteil von Zinkoxid (ZnO) und der Gewichtsanteil von Titanoxid (TiO&sub2;) sind gleich.The fluorocarbon polymer of this embodiment consists mainly of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (called PFA) (MP-103: available from MITSUI DUPONT FLUOROCHEMICAL CO., LTD. in Japan), but other fluorocarbon polymers may also be used, such as tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (called FEP), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (called EPE) (available from MITSUI DUPONT FLUOROCHEMICAL CO., LTD. in Japan), etc. The metal oxide powder in this embodiment consists of zinc oxide (ZnO) (available from SUMITOMO SEMENTO CO., Ltd. in Japan) and titanium oxide (TiO2) (available from SUMITOMO SEMENTO CO., Ltd. in Japan), but other metal oxides may also be used. such as tantalum oxide (Ta₂O₅), silicon oxide (SiO₂), aluminum oxide (Al₂O₃), etc. The weight proportion of the metal oxide powder is 1% of the weight of the fluorocarbon polymer. The average particle size of the zinc oxide (ZnO) and titanium oxide (TiO₂) powder is about 0.02 µm, and the weight proportion of zinc oxide (ZnO) and the weight proportion of titanium oxide (TiO₂) are equal.
Die unterschichtete Schicht 41 ist durch Aufbringen eines gemischten Mittels gebildet, das allgemein als Primer oder Grundierung bezeichnet wird, aus einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel (458-500: erhältlich bei MITSUI DUPONT FLUOROCHEMICAL CO., LTD. in Japan), einem gewissen Anteil von Siliciumoxidpulver (SiO&sub2;) und Aluminiumoxidpulver (Al&sub2;O&sub3;) auf die äußere Oberfläche der äußeren Glasröhre 11 und durch Trocknen des aufgebrachten Mittels. Es ist erforderlich, Fette und Öle von der äußeren Oberfläche der äußeren Glasröhre 11 zu entfernen, beispielsweise durch Waschen oder Aufheizen bevor das gemischte Mittel aufgebracht wird.The undercoated layer 41 is formed by applying a mixed agent, generally called a primer, of a nonionic surfactant (458-500: available from MITSUI DUPONT FLUOROCHEMICAL CO., LTD. in Japan), a certain amount of silicon oxide powder (SiO₂) and aluminum oxide powder (Al₂O₃) to the outer surface of the outer glass tube 11 and drying the applied Agent. It is necessary to remove fats and oils from the outer surface of the outer glass tube 11, for example by washing or heating, before the mixed agent is applied.
Nach Aufbringen der unterschichteten Schicht 41 wird darauf die aufgebrachte Schicht 39 durch Schritte einschließlich eines wohlbekannten elektrostatischen Beschichtungsverfahrens gebildet. Der erste Schritt besteht im Bereitstellen eines gemischten Pulvers, welches das Pulver des Fluorcarbon-Polymers, das Zinkoxidpulver (ZnO) und das Titanoxidpulver (TiO&sub2;) enthält. Die Einzelheiten der Pulver sind oben beschrieben. Der nächste Schritt ist das Aufbringen des gemischten Pulvers auf die Oberfläche der unterschichteten Schicht 41 im Bereich der unterschichteten Schicht 41 durch das elektrostatische Beschichtungsverfahren. In diesem Fall wirkt die unterschichtete Schicht 41 als eine Elektrode, die geladene Teilchen des Pulvers anzieht. Daher wird die aufgebrachte Schicht 39 nur auf der unterschichteten Schicht 41 gebildet. Im nächsten Schritt wird das aufgebrachte Pulver auf der Oberfläche der äußeren Glasröhre 11 auf eine Temperatur von 310º C bis 400º C erhitzt, damit das Pulver aus dem Fluorcarbon-Polymer schmilzt und eine homogene Schicht des Fluorcarbon-Polymers, d.h. die aufgebrachte Schicht 39 gebildet wird. Wie aus der obigen Beschreibung erkennbar ist, ist die unterschichtete Schicht 41 nicht nur aufgebracht, um die Adhäsionskraft der aufgebrachten Schicht 39 in bezug auf die äußere Oberfläche der äußeren Glasröhre 11 zu erhöhen, sondern auch, um die aufgebrachte Schicht 39 herzustellen.After applying the undercoat layer 41, the coated layer 39 is formed thereon by steps including a well-known electrostatic coating method. The first step is to provide a mixed powder containing the fluorocarbon polymer powder, the zinc oxide powder (ZnO) and the titanium oxide powder (TiO2). The details of the powders are described above. The next step is to apply the mixed powder to the surface of the undercoat layer 41 in the region of the undercoat layer 41 by the electrostatic coating method. In this case, the undercoat layer 41 acts as an electrode that attracts charged particles of the powder. Therefore, the coated layer 39 is formed only on the undercoat layer 41. In the next step, the coated powder on the surface of the outer glass tube 11 is heated to a temperature of 310°C to 400°C to melt the powder of the fluorocarbon polymer and form a homogeneous layer of the fluorocarbon polymer, i.e., the coated layer 39. As can be seen from the above description, the undercoated layer 41 is coated not only to increase the adhesive force of the coated layer 39 with respect to the outer surface of the outer glass tube 11, but also to produce the coated layer 39.
Gemäß des oben beschriebenen Verfahrens hat die aufgebrachte Schicht 39 an jeder Stelle eine gleichmäßige Dichte an Metalloxid-Pulver, weil das oben beschriebene Verfahren keine Flüssigkeit verwendet und keine Feuchtbeschichtung ist. Daher sammeln sich die Metalloxid-Partikel nicht oder verklumpen nicht ungleichmäßig während die aufgebrachte Schicht 39 gebildet wird. Mit anderen Worten hat das oben beschriebene Verfahren nicht den Nachteil, daß sich Partikel des Metalloxid-Pulvers während des Trocknens der Beschichtungsflüssigkeit aufgrund von Schwerkraftwirkung auf einer Seite der Röhre ansammeln würden. Ferner hat die aufgebrachte Schicht 39 eine gleichmäßige Dicke an jeder Stelle, weil das oben beschriebene Verfahren keine Flüssigkeit verwendet und daher nicht den Nachteil hat, daß die Beschichtungsflüssigkeit während des Trocknungsschritts der Beschichtungsflüssigkeit zu einer Seite der Röhre fließen und Tropfen bilden würde.According to the method described above, the deposited layer 39 has a uniform density of metal oxide powder at any location because the method described above does not use liquid and is not a wet coating. Therefore, the metal oxide particles do not collect or clump unevenly while the deposited layer 39 is being formed. In other words, the method described above does not have the Disadvantage that particles of the metal oxide powder would accumulate on one side of the tube during the drying of the coating liquid due to the effect of gravity. Furthermore, because the method described above does not use liquid, the applied layer 39 has a uniform thickness at any location and therefore does not have the disadvantage that the coating liquid would flow to one side of the tube and form drops during the drying step of the coating liquid.
Fig. 3 zeigt die Meßresultate für die Zugfestigkeit der aufgebrachten Schicht 39 der Lampen, wenn das Gewichtsverhältnis des in der aufgebrachten Schicht 39 verteilten Metalloxid-Pulvers variiert wird. In Fig. 3 ist auf der horizontalen Achse das Gewichtsverhältnis des Metalloxid-Pulvers aufgetragen und auf der vertikalen Achse der relative Wert der Zugfestigkeit der aufgebrachten Schicht 39, wobei 100 % die Zugfestigkeit einer aufgebrachten Schicht 39 ohne Metalloxid-Pulver bedeutet. Wie oben beschrieben, beträgt die mittlere Teilchengröße des Metalloxid-Pulvers 0,02 um und die Dicke der aufgebrachten Schicht 39 100 um.Fig. 3 shows the measurement results for the tensile strength of the coated layer 39 of the lamps when the weight ratio of the metal oxide powder distributed in the coated layer 39 is varied. In Fig. 3, the horizontal axis represents the weight ratio of the metal oxide powder and the vertical axis represents the relative value of the tensile strength of the coated layer 39, where 100% means the tensile strength of a coated layer 39 without metal oxide powder. As described above, the average particle size of the metal oxide powder is 0.02 µm and the thickness of the coated layer 39 is 100 µm.
Nach den Meßresultaten aus Fig. 3 steigt die Zugfestigkeit mit wachsendem Gewichtsverhältnis des Metalloxid-Pulvers im Bereich von mehr als 0,05 % des Metalloxid-Pulvers an.According to the measurement results in Fig. 3, the tensile strength increases with increasing weight ratio of the metal oxide powder in the range of more than 0.05% of the metal oxide powder.
Der Grund, warum die Zugfestigkeit ansteigt, wird darin gesehen, daß die zwischen überlappenden Fluorcarbon-Polymermolekülen verteilten Metalloxid-Partikel der aufgebrachten Schicht 39 Verschiebungen zwischen Fluorcarbon-Polymermolekülen verhindern. Ferner wird folgendes angenommen. Weil die durch das oben beschriebene Verfahren gebildete aufgebrachte Schicht 39 eine an jedem Ort gleiche Dichte an Metalloxid-Pulver aufweist und es keinen Ort gibt, der eine extrem niedrige Dichte von Metalloxid- Pulver hat, gibt es keine Stelle, die eine extrem niedrige Zugfestigkeit verglichen mit anderen Stellen hat. Es wird angenommen, daß die Zugfestigkeit wegen des oben beschriebenen Grundes erhöht ist.The reason why the tensile strength increases is considered to be that the metal oxide particles of the coated layer 39 distributed between overlapping fluorocarbon polymer molecules prevent displacements between fluorocarbon polymer molecules. Furthermore, it is assumed that since the coated layer 39 formed by the method described above has a uniform density of metal oxide powder at each location and there is no location having an extremely low density of metal oxide powder, there is no location having an extremely low tensile strength compared with other locations. It is assumed that that the tensile strength is increased for the reason described above.
Ähnliche Ergebnisse wurden für andere Arten von Metalloxid-Pulver und verschiedene Teilchengrößen erhalten.Similar results were obtained for other types of metal oxide powder and different particle sizes.
Fig. 4 zeigt Meßresultate für den Lichtstrom der Lampen, wenn das Gewichtsverhältnis und die mittlere Teilchengröße des in der aufgebrachten Schicht 39 verteilten Metalloxid-Pulvers variiert werden. In Fig. 4 ist auf der horizontalen Achse das Gewichtsverhältnis des Metalloxid-Pulvers aufgetragen und die vertikale Achse zeigt den relativen Wert des Lichtstroms der Lampen an, wobei 100 % des Lichtstroms der Lampen den Fall bedeuten, daß die aufgebrachte Schicht 39 kein Metalloxid-Pulver enthält. Die drei Kurven (a), (b) bzw. (c) entsprechen mittleren Teilchengroßen von 0,02 um, 0,1 um bzw. 0,2 um.Fig. 4 shows measurement results for the luminous flux of the lamps when the weight ratio and the average particle size of the metal oxide powder distributed in the applied layer 39 are varied. In Fig. 4, the weight ratio of the metal oxide powder is plotted on the horizontal axis and the vertical axis shows the relative value of the luminous flux of the lamps, where 100% of the luminous flux of the lamps means the case that the applied layer 39 does not contain any metal oxide powder. The three curves (a), (b) and (c) correspond to average particle sizes of 0.02 µm, 0.1 µm and 0.2 µm, respectively.
Nach den Meßresultaten aus Fig. 4 ist ein Anstieg des Gewichtsverhältnisses des Metalloxid-Pulvers von einer Abnahme des Lichtstroms begleitet. Dies deutet darauf hin, daß das Metalloxid-Pulver in der aufgebrachten Schicht 39 Licht absorbiert. In diesem Fall war die Abnahme des Lichtstroms innerhalb des Bereiches von 3 % des Gewichtsanteils an Metalloxid-Pulver nicht so groß, aber die Abnahme war zu stark jenseits des Bereichs von 3 % Gewichtsverhältnis des Metalloxid-Pulvers. Es ist ferner erkennbar, daß die Abnahme des Lichtstroms zu groß war, wenn die Partikelgröße mehr als 0,1 um betrug, auch wenn das Gewichtsverhältnis des Metalloxid-Pulvers klein war. Wenn das Gewichtsverhältnis des Metalloxid-Pulvers zu groß ist, kann die aufgebrachte Schicht 39 den Fehler haben, undurchsichtig oder nicht-transparent zu sein.According to the measurement results of Fig. 4, an increase in the weight ratio of the metal oxide powder is accompanied by a decrease in the luminous flux. This indicates that the metal oxide powder in the coated layer 39 absorbs light. In this case, the decrease in the luminous flux was not so large within the range of 3% of the weight ratio of the metal oxide powder, but the decrease was too large beyond the range of 3% of the weight ratio of the metal oxide powder. It is also seen that the decrease in the luminous flux was too large when the particle size was more than 0.1 µm even when the weight ratio of the metal oxide powder was small. If the weight ratio of the metal oxide powder is too large, the coated layer 39 may have the defect of being opaque or non-transparent.
Ahnliche Resultate wurden für andere Arten von Metalloxid-Pulver erhalten.Similar results were obtained for other types of metal oxide powder.
Demgemäß wurde der bevorzugte Bereich der Teilchengröße des Metalloxid-Pulvers als weniger als 0,1 um bestimmt und der bevorzugte Bereich des Gewichtsverhältnisses des Metalloxid-Pulvers von 0,05 bis 3 % bestimmt.Accordingly, the preferred range of the particle size of the metal oxide powder was determined to be less than 0.1 µm and the preferred range of the weight ratio of the metal oxide powder was determined to be from 0.05 to 3%.
Fig. 5 zeigt die Meßresultate der Intensität von von den Lampen abgestrahlten Ultraviolettstrahlen bei variierendem Gewichtsverhältnis (M Gew.-%) des in der aufgebrachten Schicht 39 verteilten Metalloxid-Pulvers und variierender Dicke (t um) der aufgebrachten Schicht 39. Das Metalloxid-Pulver der Lampen weist Titanoxid (TiO&sub2;) und Zinkoxid (ZnO) wie oben beschrieben auf. Es wurden Ultraviolettstrahlen im Wellenlängenbereich 280 bis 320 nm, die als UVB bezeichnet werden, gemessen. In Fig. 5 ist auf der horizontalen Achse eine Menge (M x t) von in der auf gebrachten Schicht 39 verteiltem Metalloxid-Pulver aufgetragen. Die Menge (M x t) an in der aufgebrachten Schicht 39 verteiltem Metalloxid-Pulver ist als Produkt aus dem Gewichtsverhältnis (M) des Metalloxid-Pulvers und der Dicke (t) der aufgebrachten Schicht 39 definiert. Die vertikale Achse zeigt die relative Intensität von von Lampen abgestrahltem UVB, wobei 100 % die Intensität von UVB bedeutet, wenn die aufgebrachte Schicht 39 kein Metalloxid-Pulver enthält.Fig. 5 shows the measurement results of the intensity of ultraviolet rays emitted by the lamps when the weight ratio (M wt.%) of the metal oxide powder dispersed in the deposited layer 39 and the thickness (t µm) of the deposited layer 39 were varied. The metal oxide powder of the lamps comprises titanium oxide (TiO₂) and zinc oxide (ZnO) as described above. Ultraviolet rays in the wavelength range 280 to 320 nm, referred to as UVB, were measured. In Fig. 5, an amount (M x t) of metal oxide powder dispersed in the deposited layer 39 is plotted on the horizontal axis. The amount (M x t) of metal oxide powder distributed in the applied layer 39 is defined as the product of the weight ratio (M) of the metal oxide powder and the thickness (t) of the applied layer 39. The vertical axis shows the relative intensity of UVB emitted by lamps, where 100% means the intensity of UVB when the applied layer 39 does not contain metal oxide powder.
Wie in Fig. 5 gezeigt, nahm die von der Lampe abgestrahlte UVB- Intensität bei einem Anstieg des Gewichtsverhältnisses (M) des Metalloxid-Pulvers und der Dicke (t) der aufgebrachten Schicht 39 ab. Insbesondere nimmt bei einer Lampe, die wie oben beschrieben, eine aufgebrachte Schicht 39 mit einer Dicke von 100 um mit 1 Gew.-% von Metalloxid-Pulver aus Titanoxid (TiO&sub2;) und Zinkoxid (ZnO) aufweist, die von der Lampe emittierte UVB- Intensität unter ein 100tel der UVB-Intensität ab, die von einer Lampe mit einer aufgebrachten Schicht 39 ohne Metalloxid-Pulver emittiert wird. Weiterhin beträgt bei einer Lampe, die eine Menge von 5 Gew.-% um (= Mxt) an Metalloxid-Pulver aufweist, die von der Lampe emittierte UVB-Intensität die Hälfte der UVB-Intensität, die von der Lampe mit der aufgebrachten Schicht 39 ohne Metalloxid-Pulver emittiert wird. Im allgemeinen wird unter dem Effekt der Abschattungsunterdrückung eine Reduzierung der UVB-Intensität um die Hälfte verstanden. Daher haben die bevorzugten Lampen eine Menge von Metalloxid-Pulver von mehr als 55 Gew.-% um, (=M x t), um eine Abschattung zu verhindern. Ähnliche Resultate wurden mit Lampen erhalten, die aufgebrachte Schichten 39 mit unterschiedlichen Partikelgrößen des Metalloxid-Pulvers aufwiesen, und wurden auch für Lampen erhalten, die eine aufgebrachte Schicht 39 mit verschiedenen Arten von Metalloxid-Pulvern enthielten, wie etwa ausschließlich Titanoxid (TiO&sub2;), ausschließlich Zinkoxid (ZnO) oder ein Gemisch mit Ceroxid (CeO).As shown in Fig. 5, the UVB intensity emitted by the lamp decreased with an increase in the weight ratio (M) of the metal oxide powder and the thickness (t) of the deposited layer 39. In particular, in a lamp having a deposited layer 39 with a thickness of 100 µm containing 1 wt.% of metal oxide powder of titanium oxide (TiO₂) and zinc oxide (ZnO) as described above, the UVB intensity emitted by the lamp decreases to less than one-hundredth of the UVB intensity emitted by a lamp having a deposited layer 39 without metal oxide powder. Furthermore, in a lamp having an amount of 5 wt.% µm (= Mxt) of metal oxide powder, the UVB intensity emitted by the lamp is half of the UVB intensity emitted by the lamp having the deposited layer 39. without metal oxide powder. In general, the effect of shading suppression is understood to mean a reduction of the UVB intensity by half. Therefore, the preferred lamps have an amount of metal oxide powder of more than 55 wt.% (=M xt) to prevent shading. Similar results were obtained with lamps having applied layers 39 with different particle sizes of the metal oxide powder, and were also obtained for lamps containing an applied layer 39 with different types of metal oxide powders, such as exclusively titanium oxide (TiO₂), exclusively zinc oxide (ZnO) or a mixture with cerium oxide (CeO).
Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Lichtstrom der Lampe und der Menge (M x t) des Metalloxid-Pulvers. In Fig. 6 ist auf der horizontalen Achse die Menge (Mxt) des Metalloxid-Pulvers aufgetragen und auf der vertikalen Achse der relative Wert des Lichtstroms der Lampe angezeigt, wobei 100 % den Lichtstrom einer Lampe bedeutet, deren aufgebrachte Schicht 39 kein Metalloxid- Pulver enthält, oder 100 % den Lichtstrom der Lampe bedeutet, die keine aufgebrachte Schicht 39 aufweist. Fig. 6 wurde für den Fall ermittelt, daß das Metalloxid-Pulver aus den gleichen Anteilen von Titanoxid (TiO&sub2;) und Zinkoxid (ZnO) bestand, eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,02 um hatte, und daß die aufgebrachte Schicht 39 eine Dicke von etwa 100 um hatte.Fig. 6 shows the relationship between the luminous flux of the lamp and the amount (M x t) of the metal oxide powder. In Fig. 6, the horizontal axis indicates the amount (Mxt) of the metal oxide powder and the vertical axis indicates the relative value of the luminous flux of the lamp, where 100% means the luminous flux of a lamp whose coated layer 39 does not contain any metal oxide powder, or 100% means the luminous flux of the lamp which does not have any coated layer 39. Fig. 6 was determined for the case that the metal oxide powder consisted of equal proportions of titanium oxide (TiO₂) and zinc oxide (ZnO), had an average particle size of about 0.02 µm, and that the coated layer 39 had a thickness of about 100 µm.
Wie in Fig. 6 gezeigt, nahm die Intensität des von der Lampe abgestrahlten Lichtstroms ab bei einem Anstieg des Gewichtsverhältnisses (M) des Metalloxid-Pulvers und der Dicke (t) der aufgebrachten Schicht. Diese Ergebnisse stimmen mit den in Fig. 4 gezeigten Meßresultaten überein. In diesem Fall war die Abnahme des Lichtstroms nicht so groß innerhalb einer Menge des Metalloxid-Pulvers von 300 (Gew.-% x um), aber die Abnahme war zu groß oberhalb einer Menge des Metalloxid-Pulvers von 300 (Gew.-% x um). Ferner kann die aufgebrachte Schicht 39 Fehler von Undurchsichtigkeit oder Nicht-Transparenz aufweisen, wenn die Menge (Mxt) des Metalloxid-Pulvers größer als 300 (Gew.-% x um) beträgt, genauso wie bei den Resultaten nach Fig. 4.As shown in Fig. 6, the intensity of the luminous flux emitted from the lamp decreased with an increase in the weight ratio (M) of the metal oxide powder and the thickness (t) of the deposited layer. These results are consistent with the measurement results shown in Fig. 4. In this case, the decrease in the luminous flux was not so large within an amount of the metal oxide powder of 300 (wt.% x µm), but the decrease was too large above an amount of the metal oxide powder of 300 (wt.% x µm). Furthermore, the deposited layer 39 may have defects of opacity or non-transparency if the amount (Mxt) of the metal oxide powder is greater than 300 (wt.% x µm), just as in the results of Fig. 4.
Ähnliche Ergebnisse wurden für andere Arten von Metalloxid-Pulvern und für verschiedene Partikelgrößen des Metalloxid-Pulvers erhalten.Similar results were obtained for other types of metal oxide powders and for different particle sizes of the metal oxide powder.
Nach den Meßergebnissen aus Fig. 5 und Fig. 6 erfüllt die bevorzugte Menge von Metalloxid-Pulver die folgende Beziehung:According to the measurement results in Fig. 5 and Fig. 6, the preferred amount of metal oxide powder satisfies the following relationship:
5 ≤ M x t ≤ 300.5 ≤ M x t ≤ 300.
Fign. 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In den Zeichnungen sind ähnliche Elemente wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.Figs. 7 and 8 show a second embodiment of the present invention. In the drawings, similar elements to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and their description will not be repeated.
Das Gewichtsverhältnis (oder die Dichte) des Metalloxid-Pulvers in der aufgebrachten Schicht 39 der Lampe dieser Ausführungsform variiert in Abhängigkeit vom Ort der aufgebrachten Schicht 39. Dies ist der einzige Unterschied zwischen der Lampe dieser Ausführungsform und der Lampe der ersten Ausführungsform. Das Gewichtsverhältnis des Metalloxid-Pulvers der aufgebrachten Schicht 39a beträgt 0,75 Gew-.% im oberen Bereich A der Lampe einschließlich des Spitzenabschnitts 15 der Röhre 11, und das Gewichtsverhältnis des Metalloxid-Pulvers der aufgebrachten Schicht 39b beträgt 1 Gew.-% im Fußbereich B der Lampe einschließlich des Halsbereiches 13 der Röhre 11. Die Grenze zwischen dem oberen Bereich A und dem Fußbereich B ist im breitesten Bereich der Röhre 11 angeordnet. Die Dicke der aufgebrachten Schicht 39 beträgt, wie in der ersten Ausführungsform, 100 um in beiden Bereichen. Die anderen Elemente dieser Ausführungsform stimmen mit denen der ersten Ausführungsform überein.The weight ratio (or density) of the metal oxide powder in the deposited layer 39 of the lamp of this embodiment varies depending on the location of the deposited layer 39. This is the only difference between the lamp of this embodiment and the lamp of the first embodiment. The weight ratio of the metal oxide powder of the deposited layer 39a is 0.75 wt% in the upper region A of the lamp including the tip portion 15 of the tube 11, and the weight ratio of the metal oxide powder of the deposited layer 39b is 1 wt% in the base region B of the lamp including the neck region 13 of the tube 11. The boundary between the upper region A and the base region B is located in the widest region of the tube 11. The thickness of the deposited layer 39 is, as in the first embodiment, 100 µm in both regions. The other elements of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
Die Lampe mit zwei Arten von aufgebrachten Schichten wird hergestellt, indem zwei Arten von Beschichtungsmischungen mit unterschiedlichen Gewichtsverhältnissen von Metalloxid-Pulver bereitgestellt werden und in zwei Schritten jeweils eine Mischung auf dem speziellen Bereich der Röhre 11 aufgebracht wird.The lamp with two types of applied layers is manufactured by mixing two types of coating mixtures with different Weight ratios of metal oxide powder are provided and a mixture is applied in two steps to the specific area of the tube 11.
Es wurde gefunden, daß das in der aufgebrachten Schicht 39 verteilte Metalloxid-Pulver die Wärmeabstrahlung der Lampe stört. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist es bevorzugt, daß das Gewichtsverhältnis (oder die Dichte) des Metalloxid-Pulvers in dem Bereich, welcher zu hohen Temperaturen neigt, niedriger ist als in dem Bereich, welcher zu niedrigen Temperaturen neigt. Im allgemeinen wird diese Art von Lampen mit einem einzelnen Fuß häufig an solchen Leuchteinrichtungen angebracht, in denen sie mit dem Fuß nach oben betrieben werden, und demgemäß neigt der obere Bereich A der Röhre 11 dazu, hohe Temperaturen zu haben. Daher ist das Gewichtsverhältnis des Metalloxid-Pulvers im oberen Bereich A der Röhre 11 vorzugsweise niedriger als das im Fußbereich B der Röhre 11, um so Wärme effektiv von der Lampe abzustrahlen.It has been found that the metal oxide powder dispersed in the coated layer 39 disturbs the heat radiation of the lamp. In view of this fact, it is preferable that the weight ratio (or density) of the metal oxide powder in the region tending to high temperatures is lower than in the region tending to low temperatures. In general, this type of single-leg lamp is often attached to lighting devices in which it is operated with the leg up, and accordingly the upper portion A of the tube 11 tends to have high temperatures. Therefore, the weight ratio of the metal oxide powder in the upper portion A of the tube 11 is preferably lower than that in the leg portion B of the tube 11 so as to effectively radiate heat from the lamp.
Wie in Fig. 9 gezeigt, kann anstelle der Veränderung des Gewichtsverhältnisses des Metalloxid-Pulvers in Abhängigkeit vom örtlichen Bereich der Röhre 11 die Dicke der aufgebrachten Schicht 39 auf dem oberen Bereich A und dem Fußbereich B unterschiedlich gemacht werden, während das Gewichtsverhältnis des Metalloxid-Pulvers in beiden Bereichen bei einem festen Wert beibehalten wird. In diesem Fall ist die Dicke der aufgebrachten Schicht 39a im oberen Bereich A der Röhre 11 dünner als die der aufgebrachten Schicht 39b im Fußbereich B der Röhre 11.As shown in Fig. 9, instead of changing the weight ratio of the metal oxide powder depending on the local area of the tube 11, the thickness of the deposited layer 39 on the upper area A and the foot area B may be made different while keeping the weight ratio of the metal oxide powder in both areas at a fixed value. In this case, the thickness of the deposited layer 39a in the upper area A of the tube 11 is thinner than that of the deposited layer 39b in the foot area B of the tube 11.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf die oben beschriebenen Metall-Halogenidlampen angewendet werden, sondern auch auf hoch intensive Entladungslampen, wie etwa Hochdruck-Natriumlampen, Hochdruck-Quecksilber-Entladungslampen usw.. Ferner kann die vorliegende Erfindung auf Halogenlampen angewendet werden. In diesem Fall strahlt ein Wolframfaden Licht und Wärme in eine Röhre, die gewöhnlich aus Quarzglas hergestellt ist, bei einer Temperatur von mehr als 200º C. Daher ist die vorliegende Erfindung auch für Halogenlampen geeignet.The present invention can be applied not only to the metal halide lamps described above, but also to high intensity discharge lamps such as high pressure sodium lamps, high pressure mercury discharge lamps, etc. Furthermore, the present invention can be applied to halogen lamps. In this case, a tungsten filament radiates light and heat into a tube, usually made of quartz glass, at a Temperature of more than 200º C. Therefore, the present invention is also suitable for halogen lamps.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß die vorliegende Erfindung die Nachteile des Standes der Technik überwindet oder abmildert und eine verbesserte Schicht, die verhindern soll, daß sich Glassplitter verstreuen, wenn die Glasröhre der Lampe zerbricht, schafft.In summary, the present invention overcomes or mitigates the disadvantages of the prior art and provides an improved layer intended to prevent glass fragments from scattering when the glass tube of the lamp breaks.
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1991
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| DE10213294B4 (en) * | 2002-03-25 | 2015-05-13 | Osram Gmbh | Use of a UV-resistant polymer in optoelectronics and outdoor applications, UV-resistant polymer and optical component |
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