DE69309023T2

DE69309023T2 - Beschichtung von Lampenkolben mit phosphoreszierendem Stoff

Info

Publication number: DE69309023T2
Application number: DE69309023T
Authority: DE
Inventors: Leonard V Dullea; Arunava Dutta; Richard A Kingston; Mark A Morrison; Joseph A Olsen
Original assignee: Flowil International Lighting Holding BV
Current assignee: Flowil International Lighting Holding BV
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1997-10-09
Anticipated expiration: 2013-12-30
Also published as: CA2112320C; EP0605250B1; CA2112320A1; EP0605250A2; US5362524A; EP0605250A3; DE69309023D1

Description

Diese Erfindung betrifft Lampen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Lampenglases mit Leuchtstoff.
Elektrostatisches Beschichten von Glassubstraten mit Leuchtstoffen zum Zweck der Lampenherstellung wird in der Patentliteratur diskutiert. Sowohl kugelförmige als auch geradlinige Glasformen wurden nach diesem Verfahren beschichtet Elektrostatische Beschichtungsverfahren umfassen gewöhnlich die nachstehenden Grundschritte: (1) Zuführen von Pulver zu einem Trägergasstrom; (2) Transportieren des mit Pulver beladenen Gases zu einer Hochspannungssonde; (3) Aufladen des Pulvers in der die Sonde umgebenden Corona; (4) Verbringen der aufgeladenen Pulverteilchen in dem Trägergasstrom in die Nähe eines Substrats, das auf einer geeigneten Temperatur, vorzugsweise oberhalb Umgebungstemperatur, und auf einem elektrischen Potential gehalten wird, das zweckmäßigerweise vom Sondenpotential verschieden ist, dadurch Erzeugen eines elektrischen Feldes, derart, daß die geladenen Teilchen unter der Wirkung dieses elektrischen Feldes in Richtung auf das Substrat wandern können; (5) Abscheiden der geladenen Teilchen auf dem Substrat; (6) Wärmebehandeln des beschichteten Substrats, um die Beschichtung an das Substrat zu binden.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere den Schritt (4), nämlich die Wanderung der geladenen Pulverteilchen.
Die Konfiguration des elektrischen Feldes rund um ein Glassubstrat steuert die Verteilung der Beschichtung und das Gesamtausmaß der überdeckung der Substratoberfläche Die elektrische Feldstärke beeinflußt das Zeitmaß der radialen Bewegung der geladenen Teilchen zum Substrat relativ zum Zeitmaß der konvektiven, axialen Bewegung der Teilchen aufgrund der von dem Trägergas ausgeübten Antriebskraft. Je kleiner das radiale Zeitmaß zum axialen Zeitmaß ist, desto kürzer ist die axiale Strecke, die von den geladenen Teilchen nach Verlassen der Sonde zurückgelegt wird, bevor sie auf dem Substrat abgeschieden werden. Dies fördert eine schnelle Abscheidung der geladenen phosphoreszierenden Teilchen, bald nachdem sie den Coronabereich verlassen.
Außerdem zeigt die veröffentlichte Literatur, daß q/m oder das Verhältnis von Ladung zu Masse eines Teilchens eine Funktion der elektrischen Feldstärke ist, der das Teilchen unterworfen wird. Insbesondere ist qim proportional zur elektrischen Feldstärke E, wie in der Pauthenier-Gleichung bewiesen (siehe "Powder Coating Technology" von J. F. Hughes in Journal of Electrostatics, 23, 3 (1989)). Die veröffentlichte Literatur (ebenda) gibt ferner an, daß qim einer der wichtigsten Parameter ist, die die Qualität der elektrostatischen Beschichtung bestimmen. Ein geringer Wert von qim impliziert eine geringe Aufladung des Pulvers mit folglich schlechter Adhäsion und einem Materialverlust aufgrund von zuviel gesprühter Menge. Die Bedeutung der elektrischen Feldstärke kann deshalb nicht überbewertet werden.
Die Temperatur des Glassubstrats beeinflußt dessen elektrische Leitfähigkeit. Je höher insbesondere die Temperatur des Glases ist, desto höher ist dessen Leitfähigkeit. Es lohnt sich anzumerken, daß die Änderung der Leitfähigkeit mit der Temperatur nicht linear ist. Es ist erforderlich, daß das Glassubstrat ausreichend leitfähig ist, so daß die in dessen Richtung wandernden geladenen Teilchen auf der nahen Oberfläche des Glases eine Spiegelladung mit entgegengesetzter Polarität induzieren können. Diese Spiegelladung ist für die anfängliche Adhäsion der Beschichtung erforderlich.
Eine zu hohe Glasleitfähigkeit ist jedoch nicht wünschenswert. Die elektrische Leitfähigkeit der meisten Gläser ist in ihrer Art ionisch, wobei das Natriumion für den Hauptanteil des Stroms verantwortlich ist. Bei hohen Temperaturen neigen große Mengen an Natrium dazu, aus dem Glas in die Beschichtung zu diffundieren. Die Anwesenheit von Natrium ist für Leuchtstoffe schädlich insofern, als es in der fertiggestellten Lampe mit der Zeit zu Lumenverlusten führt. Es gibt deshalb für jede Art Glassubstrat einen optimalen Temperaturbereich. Von der Art her beziehen wir uns hier auf die chemische Zusammensetzung des Glases. Gläser, die einen höheren Natriumgehalt aufweisen, neigen eher zu diesem Diffusionsproblem als Gläser mit geringeren Alkalianteilen. Für eine große Vielfalt von Gläsern ändert sich der Logarithmus des spezifischen elektrischen Widerstandes linear mit dem reziproken Wert der absoluten Temperatur. Dieses Verhältnis für übliches Leuchtstofflampenglas kann durch folgende Beziehung angenähert werden: log p = -2,1 + 4,44*(1000/T), wobei p = spezifischer elektrischer Widerstand (X.cm) und T die absolute Temperatur ist.
Während sich p zwischen 150ºC und 200ºC mit einem Faktor von etwa dreizehn ändert, erfolgt die Änderung zwischen 200ºC und 250ºC mit einem Faktor von etwa acht. Die mathematische Beziehung zwischen p und T wurde durch lineare Regression von Daten gewonnen, die im Glass Engineering Handbook, 3. Ausgabe, George W. McLellan und E.B. Shand, Mcgraw Hill, 1984, zur Verfügung gestellt werden.
Gegenwartige Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung von Glassubstraten mit Leuchtstoffen konzentrieren sich auf kugelförmiges Glas, das typischerweise für Glühlampen und für Entladungslampen hoher Intensität, und auf zylinderförmiges Glas, das für große geradlinige Leuchtstofflampen verwendet wird. Beispiele für aktuelle Patente auf diesem Gebiet sind US-A-S 032 420 über Cd-f reie, gelbe Wagenglühlampen und US-A-4 914 723 über eine geradlinige Leuchtstofflampe. Es wird angemerkt, daß sowohl kugelförmiges Glas für Glühlampen als auch zylindrisches Glas für geradlinige Leuchtstofflampen symmetrische Formen aufweisen, die leicht um ihre Achse gedreht werden können. Dies ermöglicht es, diese Formen ohne die nachteilige Möglichkeit des Erweichens mit einer Flamme aufzuheizen, da die gleichmäßige Rotation des Glases örtliches Überhitzen verhindert. Flammen sind deshalb das derzeit beliebteste Verfahren bei der elektrostatischen Beschichtung solcher symmetrischer Glasformen. Ein U-förmiges Glasstück ist wie ein Glas einer kompakten Leuchtstofflampe jedoch asymmetrisch. Dies macht es sehr schwierig, diese Form rotieren zu lassen, und infolgedessen ist das Verfahren des Flammerhitzens für Glas von kompakten Leuchtstofflampen ziemlich unpraktisch.
Aus der US-A-4 597 984 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Auftragen von Leuchtstoffbeschichtungen auf die Innenflächen einer U-förmigen Leuchtstofflampe bekannt, bei welchen zwischen den Elektrodenspitzen einer innerhalb der Glasröhre angeordneten ersten Elektrode und einer außerhalb der Glasröhre angeordneten zweiten Elektrode ein Feld erzeugt wird. Die Glasröhre ist vom elektrischen System und vom Erdboden isoliert und besitzt eine positive Ladung.
Eine Flamme enthält immer geladene Stoffe, und die Verwendung einer Flamme bei der elektrostatischen Beschichtung von symmetrischen Glasformen sorgt auch für annähernd ein Nullpotential des Glases. Für alle praktischen Zwecke befindet sich das Substrat deshalb auf dem Erdpotential im Gegensatz zum höheren (in der Größenordnung) Potential, das der Ladungssonde zugeordnet ist. Dies erzeugt das elektrische Feld für die Wanderung der geladenen phosphoreszierenden Teilchen zum Substrat. Bei der elektrostatischen Beschichtung von symmetrischen Glasformen dient das Flammverfahren deshalb sowohl zum Aufheizen des Glases als auch zur Unterstützung bei der Bereitstellung des elektrischen Feldes. Die Fähigkeit, die elektrische Feldstärke unter Verwendung des Flammverfahrens zu steuern, ist minimal. Wenn die Flamme das Glas nicht gleichmäßig drapiert, besteht außerdem eine Möglichkeit, daß die Steuerung der Konfiguration des elektrischen Feldes ebenfalls mangelhaft sein kann. Da die Anwendung von Flammen auf asymmetrische Glasformen ein Problem darstellt, ist für asymmetrische Glasformen weder das Aufheizen noch das Erzeugen eines elektrischen Feldes unter Verwendung des Flammverfahrens zweckmäßig.
Bei einem alternativen Lösungsweg, der bei der elektrostatischen Beschichtung von symmetrischen Glasformen mit Leuchtstoffen ausgewählt wurde, wird das Glas durch einige geeignete Vorrichtungen vorgeheizt und um seine Symmetrieachse gedreht, während ein elektrisch leitendes Material das Äußere des Glases berührt. Häufig wird eine Metallbürste verwendet, die als Weg zum Erdboden für die von den Leuchtstoffteilchen auf das Glassubstrat übertragene Ladung dient. Während diese Technik ein elektrisches Feld vorsieht, ist keine Steuerung der Substrattemperatur vorhanden und die Glastemperatur ändert sich wahrscheinlich im Verlauf des Beschichtungszyklus. Außerdem ist die Steuerung der Konfiguration und der Stärke des elektrischen Feldes kaum zufriedenstellend.
Es ist deshalb offensichtlich, daß vorhandene Vorrichtungen zur Erzeugung und Steuerung der elektrischen Feldstärke, der Konfiguration des elektrischen Feldes und zum Erhitzen des Substrats unzureichend sein würden, wenn sie zur elektrostatischen Beschichtung von asymmetrischen Glassubstraten angewendet werden würden.
Unter einem Aspekt wird ein Verfahren zur Beschichtung der Innenfläche einer sich auf höherer Temperatur befindenden Glashülle mit geladenen phosphoreszierenden Teilchen geschaffen, bei welchem die geladenen Teilchen in einem Trägergasstrom in die Hülle verbracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein aufgeheiztes, elektrisch leitendes, ladunghaltendes Element in Kontakt mit einer Außenfläche der Hülle gebracht wird, um eine Temperatursteuerung der Hülle zu schaffen und die Anziehung der geladenen phosphoreszierenden Teilchen auf die Innenfläche zu unterstützen, und zwar in Übereinstimmung mit dem von dem genannten leitenden Element in Abhängigkeit von der von den geladenen Teilchen und den freien Ionen auf das genannte Element übertragenen Ladung erreichten Potential.
Unter einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Beschichtung einer Innenfläche einer Glashülle, die sich auf erhöhter Temperatur befindet, mit geladenen phosphoreszierenden Teilchen bereitgestellt, bei der die geladenen Teilchen in einem Trägergasstrom in die Hülle verbracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein elektrisch leitendes Element aufweist, das eine Mehrzahl von Abschnitten besitzt, um die Außenfläche der Hülle im wesentlichen einzuschließen und zu berühren, wobei Einrichtungen für das Aufheizen der Abschnitte des Elements vorhanden sind, sowie Isolierelemente zur elektrischen Isolierung der Abschnitte, derart, daß sich während der elektrostatischen Beschichtung eine Ladung auf ihnen ansammeln kann, wobei Einrichtungen zur Erdung der Abschnitte vorgesehen sind, um die Ladung nach der Beschichtung abzuleiten.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun lediglich beispielsweise und anhand der beigefügten Zeichnungen erörtert, in denen folgendes dargestellt ist:
FIG. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Doppelglasröhre, die zur Herstellung von kompakten Leuchtstofflampen verwendet wird;
FIG. 2 zeigt eine Seitenansicht der Röhre von FIG. 1;
FIG. 3 zeigt einen bevorzugten Heiz- und Greiferblock der vorliegenden Erfindung in einer geschlossenen Stellung.
FIG. 4 zeigt den in Fig. 3 dargestellten Heiz- und Greiferblock in einer offenen Stellung.
Figuren 1 und 2 zeigen ein Beispiel einer Leuchtstoffglashülle. Die Leuchtstoffglashülle 11 ist asymmetrisch und umfaßt vorzugsweise eine U-förmige Doppelröhre mit Stegabschnitten 13 und 15, die über einen Brückenabschnitt 17 miteinander verbunden sind. Die Glashülle 11 in Form einer Doppelröhre weist typischerweise einen engen Abstand 19 zwischen den Stegabschnitten auf. Nachstehend kann auf die Glashülle 11 als eine Doppelröhre 11 bezuggenommen werden.
Wie in FIG. 3 und FIG. 4 dargestellt, umfaßt die Haltevorrichtung 21 für die Glashülle 11 ein Paar elektrisch leitende, ladunghaltende Elemente 23 und 25, die vorzugsweise aus einem Eisenmaterial bestehen. Jedes der ladunghaltenden Elemente 23 und 25 besitzt eine entsprechende Oberflächenvertiefung 27 bzw. 29, die sich im wesentlichen an die Gestalt der Glashülle 11 anpassen, um die Glashülle 11 im wesentlichen einzuschließen. Wie in FIG. 4 gezeigt, sind die Oberflächenvertiefungen 27 und 29 nach innen in Richtung des axialen Zentrums der Haltevorrichtung gerichtet.
Die abgestimmten Oberflächenvertiefungen 27 und 29 sind so angepaßt, daß sie die Glashülle 11 während des Einschlusses berühren, so daß die elektrische Ladung auf der Glashülle 11 während des elektrostatischen Beschichtungsverfahrens auf die Elemente 23 und 25 abgeleitet wird. Ansonsten sind die Elemente 23 und 25 während des Beschichtungsverfahrens elektrisch isoliert. Wie in FIG. 4 dargestellt, besitzen die Elemente 23 und 25 einen erhöhten Abschnitt 39, der in den engen Zwischenraum 19 zwischen den Stegabschnitten 13 und 15 paßt, um die Außenseite des unteren Abschnitts der gebogenen Fläche oder des Brückenabschnitts 17 der Glashülle 11 zu berühren. Der elektrische Kontakt an der gebogenen Fläche gewährleistet eine einwandfreie Ableitung der Ladung von den phosphoreszierenden Teilchen, wenn das Innere der Glashülle 11 beschichtet wird. Der physische Kontakt zwischen dem Glas und der unmittelbaren Nähe der direkt an die Glashülle angrenzenden Elemente 23 und 25 hilft, die Aufrechterhaltung eines erwünschten elektrischen Feldes zu gewährleisten.
Während des Beschichtungsvorgangs kann eine unerwünschte Erdung der Elemente 23 und 25 zu einem übermäßigen elektrischen Stromfluß entlang eines Weges durch die Hochspannungsbeschichtungssonde, die Glashülle 11 und die Elemente 23 und 25 zum Erdboden führen. Eine solche Überlastung mit elektrischem Strom kann für die Ausrüstung schädlich sein und stellt eine Gefahrenquelle dar. Deshalb ist die elektrische Isolierung der Elemente 23 und 25 während des laufenden Beschichtungsvorgangs wünschenswert. Man sollte erkennen, daß komplexe asymmetrische Glashüllen zahlreiche Beschichtungsschritte erfordern können. In diesem Fall zieht man in Erwägung, daß zunächst ein Teil der Hülle elektrostatisch beschichtet wird, die Hochspannungsbeschichtungssonde zurückgezogen wird und die Ladung auf den Elementen 23 und 25 durch Erden abgeleitet wird. Ein weiterer Teil der Hülle kann anschließend durch dieselben Schritte beschichtet werden.
Durch die Verwendung der ladunghaltenden Elemente 23 und 25 wird ein elektrisches Feld mit einer erwünschten Konfiguration und Stärke für die elektrostatische Beschichtung der Innenfläche einer Leuchtstoffglashülle 11 mit Leuchtstoff erzeugt. Während des elektrostatischen Beschichtungsvorgangs werden hochgeladene phosphoreszierende Teilchen, die aus einer Hochspannungssonde austreten, welche in das Innere der Glashülle 11 eingefügt wird, zur Innenfläche der Glashülle 11 gezogen, die ein elektrisches Potential aufweist, das in der Größenordnung geringer ist als jenes der Sonde. Um eine anhaftende Leuchtstoffbeschichtung zu erzielen, wird das elektrische Potential zwischen der Glashülle 11 und der Hochspannungssonde bei einem ausreichend hohen Differential gehalten, so daß das Verhältnis von Ladung zu Masse der phosphoreszierenden Teilchen auf einem wünschenswert hohen Niveau liegt. Aufgrund der Anwesenheit von Kontaktstellen zwischen den Elementen 23 und 25 und der Glashülle 11 wird jegliche Tendenz einer elektrostatischen Ladung, sich im Inneren des Glases aufzubauen, auf die Elemente 23 und 25 abgeleitet, so daß das elektrische Potential des Glases auf einem ausreichend niedrigen Niveau gehalten wird, das für die Herstellung einer anhaftenden Leuchtstoffbeschichtung förderlich ist.
Während des laufenden elektrostatischen Beschichtungsverfahrens sind die Elemente 23 und 25, bis auf den Kontakt mit der Glashülle 11, im wesentlichen elektrisch isoliert, so daß die von der Glashülle 11 abgeleitete Ladung sich auf den Elementen 23 und 25 ansammelt. Die Elemente 23 und 25 sind wünschenswerterweise ausreichend leitfähig und besitzen eine ausreichende Kapazität, so daß das elektrische Potential, das der auf den Elementen 23 und 25 angesammelten Ladung zugeordnet ist, eine zweckmäßige obere Grenze nicht überschreitet. Nach einem Beschichtungsvorgang und vor einem weiteren Beschichtungsvorgang wird die auf den Elementen 23 und 25 angesammelte elektrostatische Ladung durch Erden der Elemente 23 und 25 abgeleitet. Um das erwünschte elektrische Feld, das für eine anhaftende und gleichmäßige Beschichtung dienlich ist, zu erzielen, ist es wünschenswert, daß die Elemente 23 und 25 eine anfängliche geringe elektrische Ladung aufweisen, während des Beschichtungsvorgangs Ladung ansammeln und die angesammelte Ladung vor dem nächsten Beschichtungsvorgang ableiten.
Um für die zweckmäßige Temperatursteuerung der Glashülle 11 zu sorgen, wird in jedes der elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 eine Mehrzahl von Widerstandsheizelementen 31 eingebettet. Die Heizkapazität ist vorzugsweise ausreichend, um die elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 in Gegenwart von Kühlung aufgrund natürlicher Konvektion auf eine maximale Temperatur von etwa 350ºC bis 400ºC aufzuheizen.
Die Haltevorrichtung 21 umfaßt einen Greifer 41, der pneumatisch betätigt werden kann, um die elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 um die Glashülle 11, wie in FIG. 3 gezeigt, zu schließen. Der Greifer 41 umfaßt sich nach außen erstreckende Elemente oder Finger 33 und 35, die mit den elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elementen 23 und 25 verbunden sind. Vorzugsweise sind die Finger 33 und 35 aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt mit einer Durchschlagfestigkeit von mindestens 300 V/mm Vimil, einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 7 x 10&supmin;&sup5;/K und weisen eine maximale Verwendungstemperatur von mindestens 250ºC auf.
Vor dem Beschichtungsprozeß werden sowohl die Glashülle 11 als auch die elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 vorgeheizt. Eine gewünschte Vorheiztemperatur der Elemente 23 und 25 kann durch Einstellen der Spannung an den Heizelementen 31 erreicht werden. Die Glashülle 11 kann durch jegliches geeignetes Verfahren vorgeheizt werden. Vorzugsweise wird die gewünschte Temperatur der Glashülle 11 während des elektrostatischen Beschichtungsvorgangs durch Einstellen der Vorheiztemperatur der elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 und des Ausmaßes der Vorheizung der Glashülle 11 aufrechterhalten.
Die elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 werden vor dem Einschließen der Glashülle 11 elektrisch isoliert. Während des elektrostatischen Leuchtstoffbeschichtungsverfahrens sammeln die elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 elektrische Ladung von den phosphoreszierenden Teilchen an, die an der Glashülle 11 abgeschieden werden. Sobald das elektrostatische Beschichtungsverfahren durchgeführt ist, werden die elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 in eine offene Stellung gebracht und die auf den elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elementen 23 und 25 angesammelte Ladung wird entladen.
Während des Beschichtungsverfahrens läuft eine Hochspannungsbeschichtungssonde im Inneren der Glashülle 11 auf und ab und verteilt die geladenen phosphoreszierenden Teilchen. Die Ladung auf den phosphoreszierenden Teilchen wird auf die Glashülle 11 und die angrenzenden Oberflächen der elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 übertragen. Die elektrische Feldstärke wird durch Verändern des Potentials der Beschichtungssonde und durch Steuern der Temperatur der elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 gesteuert. Letzteres wird durch Verändern der Spannung an den Heizelementen 31, die in die elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 eingebettet sind, durchgeführt. Die elektrische Feldstärke wird ebenfalls gesteuert durch Optimieren der Masse der elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25. Die Masse der elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 wird durch Entfernen oder Hinzufügen von Material verändert. Die Konfiguration des elektrischen Feldes wird durch die Gestaltung der inneren Geometrie der elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 gesteuert.
Eine Optimierung der inneren Geometrie der elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente 23 und 25 umfaßt die Anwesenheit eines erhöhten Abschnitts 39, der in den engen Zwischenraum zwischen die Stege 13 und 15 der Doppelröhre 11 paßt und auch die Außenseite des unteren Abschnitts der gebogenen Fläche der Doppelröhre 11 berührt.

BEISPIEL

Ein Beispiel der Leuchtstofflampenröhre ist jenes einer 13 W TT (twin tube) kompakten Leuchtstofflampe. Es ist wichtig anzumerken, daß die vorliegende Erfindung auch auf beliebige andere Größen und Formen kompakten Leuchtstoffglases anwendbar ist.
FIG. 1 und FIG. 2 zeigen ein typisches 13W TT-Glas. Das TT-Glas weist einen ziemlich engen Durchmesser auf. Der Innendurchmesser (ID) von 9,52 mm (0,375 Zoll) dieses Glases beträgt nur etwa 25% bis 37,5% von jenem eines typischen symmetrischen, geradlinigen Leuchtstofflampenglases, dessen ID von etwa 25,4 mm (1 Zoll) bis 38,1 mm (1,5 Zoll) variiert. Im Gegensatz zu den letzteren Glasformen, bei denen der mittlere Abstand zwischen den Ladungselektroden auf der Sonde und dem Glas viel größer ist, beträgt der entsprechende Abstand für den Fall der 13W TT nur etwa 4,76 mm (0,1875 Zoll) oder etwa die Hälfte des ID des Glases. Die Axialität der Beschichtungssonde innerhalb des Glases, um Verkratzen der Beschichtung durch die Sonde zu verhindern, wird für das TT-Glas mit dem engen ID viel entscheidender als für das größere Glas.
FIG. 3 und FIG. 4 zeigen die Hauptmerkmale der bevorzugten Ausführungsformen Die elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elemente oder Blöcke 23 und 25 sind vorzugsweise ein Spiegelbildpaar von Gußeisenblöcken mit parallelen Rillen an der Innenseite, um das 13 W TT-Glas aufzunehmen. Jede Rille weist einen erhöhten Abschnitt 39 oder eine Leiste auf, die in den engen Zwischenraum zwischen den zwei Stegen der TT 11 paßt. Der obere Teil der Leiste 39 berührt auch die Außenseite des unteren Abschnitts der gebogenen Fläche 17 des Glases 11. Die Gesamtabmessungen jedes Blocks sind etwa 150 mm (5,875 Zoll) x 45,3 mm (1,785 Zoll) x 23,9 mm (0,94 Zoll). Die Rille beginnt bei etwa 5,46 mm (0,215 Zoll) vom oberen Ende jedes Blocks. Vorzugsweise weist jeder der Blöcke 23 und 25 fünf in ihn hineingebohrte Löcher auf, um fünf zylindrische Widerstandsheizelemente aufzunehmen, von denen jedes ein Maximum von 120 W bei 115 V erzeugen kann. Die maximale Blocktemperatur, die durch die Heizelemente in Begleitung einer Kühlung aufgrund natürlicher Konvektion erreicht werden kann, beträgt etwa 350ºC bis 400ºC. Die Heizelemente weisen einen Durchmesser von etwa 6,35 mm (0,25 Zoll) auf und erstrecken sich über 38,1 mm (1,5 Zoll) der Breite der Blöcke.
Die Blöcke 23 und 25 sind über Finger 33 und 35 mit einem pneumatisch betätigten Greifer 41 verbunden, der, wenn er aktiviert ist, die Blöcke um das TT-Glas 11 schließt. Das TT- Glas wird in einer geeigneten Haltevorrichtung angeordnet, um es aufrecht zu halten und die Bewegung der Blöcke 23 und 25 um das Glas 11 zu erleichtern. Die offene Stellung des Greifers ist in FIG. 4 dargestellt. Die geschlossene Stellung ist in FIG. 3 dargestellt. Wenn die Blöcke um das TT-Glas 11 geschlossen sind, stehen etwa 12,7 mm (0,5 Zoll) der Glaslänge aus dem Boden der Blöcke 23 und 25 hervor.
Die Finger 33 und 35 sind aus einem Material mit geeigneten thermischen und elektrischen Eigenschaften hergestellt. Insbesondere wird die formgepreßte Verbindung Ryton IPC-171E verwendet. Dies ist ein Polyphenylensulfid-Harz, das mit Glasfaser und anderen Modifizierungsmitteln imprägniert ist. Dieses besondere Material wurde wegen seiner ausgezeichneten elektrischen und thermischen Eigenschaften ausgewählt. Es zeigt auch eine sehr gute maschinelle Bearbeitbarkeit. Es weist eine Durchschlagfestigkeit von 490 V/mm, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 5,4 x 10&supmin;&sup5;/K und eine Hochtemperatur-Verwendungsgrenze von etwa 315ºC auf.
Die Länge der Finger 33 und 35 ist ein wichtiger Parameter für die Gesamtgestaltung, da es notwendig ist, eine Entladung zwischen den Blöcken 23 und 25 und dem Greifer 41 zu verhindern, wenn die Hochspannungssonde in das von den Blöcken 23 und 25 eingeschlossene TT-Glas 11 eintritt. Eine hohe Durchschlagfestigkeit des Fingermaterials ermöglicht die Verwendung eines kürzeren Fingers, was die Konstruktion viel kompakter macht. Außerdem erfordert die Nähe der Finger 33 und 35 zu den Blöcken 23 und 25, daß die Finger eine beträchtliche Temperatur aushalten können. Ferner ist es hilfreich, wenn die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Blockmaterials und des Fingers nicht allzu unterschiedlich sind. Ryton IPC-171E ist nicht das einzige Material, das für die Konstruktion des Fingers verwendet werden kann. Jegliches andere Material mit einer Durchschlagfestigkeit von mindestens 300 V/mm, einem Ausdehnungskoeffizienten von vorzugsweise weniger als 7 x 10&supmin;&sup5;/K und einer maximalen Verwendungstemperatur von 250ºC oder höher kann verwendet werden.
Es folgt nun ein bevorzugtes Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung des 13 W TT-Glases 11 mit Leuchtstoff unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die vorstehend dargelegt wurde:
Eine auf etwa 200ºC vorgeheizte TT 11 wird durch eine geeignete Vorrichtung zu einer Beschichtungsstation gebracht. Die Gußeisenblöcke 23 und 25 werden durch Einstellen der Spannung an den Heizelementen auf etwa 28 V auf etwa 50ºC vorgeheizt. Die Spannung an den Heizelementen in dem Block wird dann durch einige geeignete Vorrichtungen unterbrochen, gefolgt davon, daß der pneumatische Greifer 41 betätigt wird, um die Blöcke 23 und 25 zu veranlassen, das vorgeheizte TT-Glas 11 einzuschließen. Die wärmeübertragung zwischen den Blöcken 23 und 25 und dem TT- Glas 11 ist derart, daß die Temperatur des TT-Glases 11 während des elektrostatischen Beschichtungszyklus auf einem optimalen Niveau gehalten wird. Der optimale Temperaturbereich für das Glas 11 liegt zwischen 150ºC und 200ºC.
Ein einzelner Leuchtstoff oder ein Leuchtstoffgemisch wird in einem Luftstrom durch ein Plastikrohr zu einer kommerziellen Hochspannungs -Elektronenkanone mit einer geeigneten Beschichtungssonde gebracht, welche durch einige geeignete Vorrichtungen in und aus einem ausgewählten ersten Steg des TT- Glases 11 bewegt wird. Wenn die Sonde in den TT-Steg eintritt, beträgt die Spannung an den Spitzen der Ladungselektroden auf der Beschichtungssonde etwa 60 bis 65 kV. Die Blöcke 23 und 25 laden in Gegenwart der Sonde bis auf etwa 40 bis 45 kV auf. Dies verursacht eine verbleibende Antriebskraft von etwa 20 bis 25 kV, die für den Aufbau eines elektrischen Feldes verantwortlich ist. Die Leuchtstoffteilchen, die in der Corona rund um die Sondenspitzen aufgeladen wurden, wandern in diesem elektrischen Feld in Richtung des Glassubstrats. Dies führt zu einer Beschichtung mit Leuchtstoff im ersten Steg der TT 11 und in einem Abschnitt der gebogenen Fläche 17.
Nachdem der erste Steg beschichtet worden ist, wird der pneumatische Greifer 41 deaktiviert, so daß die Blöcke 23 und 25 veranlaßt werden, das teilweise beschichtete TT-Glas 11 freizugeben. Die Blöcke 23 und 25 werden nun durch Inkontaktbringen derselben mit einem Kupferstreifen auf Erdpotential geerdet. Dies leitet die auf ihnen während der Beschichtung des ersten Steges des TT-Glases 11 angesammelte Ladung ab. Gleichzeitig wird das TT-Glas 11 mittels geeigneter Vorrichtungen derart repositioniert, daß die Beschichtungssonde nun in den zweiten Steg des Glases 11 eintreten kann. Das Blockpaar 23 und 25 wird repositioniert und der Greifer 41 aktiviert, so daß die TT 11 wiederum in den Rillen der Blöcke 23 und 25 gehalten wird. Schließlich bewegt sich die Beschichtungssonde im zweiten Steg der TT 11 auf und ab, was zu einer Leuchtstoffbeschichtung in diesem Steg und dem restlichen Abschnitt der gebogenen Fläche 17 führt.
Nachdem die Beschichtungssonde aus dem zweiten Steg der TT 11 herausgetreten ist, wird der Greifer 41 deaktiviert und dadurch die vollständig beschichtete TT von den Blöcken 23 und 25 freigegeben. Die beschichtete TT wird zu einer Wärmebehandlungsstation gebracht, wo die beschichtete TT durch eine geeignete Vorrichtung bis auf etwa 400ºC bis 450ºC erhitzt wird, um die Bindung zwischen dem Leuchtstoff und dem Glas zu verstärken.
Leuchtstoffe, die durch dieses elektrostatische Verfahren auf dem TT-Glas 11 abgeschieden werden, können eine oder mehrere der nachstehenden Arten einschließen: kaltes Weiß, Yttriumoxid, dotiert mit Europium; Zeraluminat, dotiert mit Zer und Terbium; Bariummagnesiumaluminat, dotiert mit Europium, Lanthanphosphat, dotiert mit Zer, Terbium; Zinksilikat, dotiert mit Mangan; die Strontiumphosphat-Familie der Leuchtstoffe und beliebige davon oder weitere Leuchtstoffe mit Oberflächenbehandlungen.
Es wurde vorher festgestellt, daß die Blöcke 23 und 25 während des Beschichtungsschritts auf ein bestimmtes Potential aufgeladen werden. Eine bestimmte Menge an elektrischer Ladung, die sich während des Beschichtungszeitraums auf den Blöcken 23 und 25 ansammelt, ist diesem Potential zugeordnet. Diese Menge an angesammelter Ladung wird durch Erden der Blöcke 23 und 25 am Ende der Beschichtung jedes Steges der TT entladen. Es wird nun eine Abschätzung der theoretischen maximalen Ladung, die von den Blöcken 23 und 25 angesammelt werden kann, durchgeführt.
= (q/m)max = 3&epsi;oBE) / (pr) (1)
Die Gleichung (1) gibt das maximale Verhältnis von Ladung zu Masse für ein isoliertes und elektrisch isolierendes Teilchen an. Dies nennt man die Pauthenier-Grenze und eine Quellenangabe für diese Beziehung kann man in Hughes, Journal of Electrostatics, 23, 3(1983), finden. In der Gleichung (1) ist EO die Dielektrizitätskonstante im Vakuum = 8,854 x 10&supmin;¹² F/m, E ist das elektrische Feld, p ist die Teilchendichte und r ist deren Radius. B ist eine Funktion der relativen Dielektrizitätskonstante &epsi;r des Teilchens und ist gegeben durch die Beziehung
B = 1 + 2 (&epsi;r - 1)/(&epsi;r + 1) (2) Aus Gleichung (2) ist ersichtlich, daß der maximale Wert von B 3 ist und dies ist der Fall, wenn &epsi;r signifikant größer als Eins ist.
Unter den Beschichtungsbedingungen, wie sie in dieser Erfindung erörtert werden, beträgt E etwa 20 kV/0,1875" oder 4,2 x 10&sup6; V/m. Für interessante kommerzielle Leuchtstoffe variiert &epsi;r von etwa 6 bis 10. Man wird einen Mittelwert von 8 verwenden, der mit Gleichung (2) für B einen Wert von 2,55 ergibt. Man wird eine Leuchtstoffdichte von 5,1 g/cm³, die für Yttriumoxid- Leuchtstoffe charakteristisch ist, und einen Leuchtstoffteilchenradius von 3 pm verwenden. Aus Gleichung (1) folgt, daß unter den Bedingungen dieses Versuchs (q/m)max etwa 19 µC/g beträgt. Ein typischer Wert für qim, der momentan durch Leuchtstoffe, die in Coronas aufgeladen werden, erreicht wird, variiert von etwa 1 bis 3 µC/g.
Die Durchschnittsmenge an Leuchtstoff pro Zeiteinheit, die der Beschichtungssonde zugeführt wird, beträgt etwa 0,04 gis. Dies impliziert, daß der maximale mögliche Betrag des Ladungstransfers (oder Stromflusses) zu den Blöcken 23 und 25 aufgrund der Abscheidung der geladenen Leuchtstoffteilchen auf dem Glas etwa 19 µC/g x 0,04 g/s oder 0,76 µA beträgt. Es ist gut fundiert (Hughes ebenda), daß in Corona-Ladungssystemen nur etwa 0,5% der verfügbaren Ionen sich an die Teilchen anhängen, während die restlichen 99,5% als freie Ionen verbleiben, die selbständig auf das Substrat auftreffen. Infolgedessen beträgt der maximale mögliche Betrag des gesamten Ladungstransfers zu den Blöcken 23 und 25 etwa 0,76 µA/0,005 oder 150 µA.
Die für die Leuchtstoffbeschichtung eines größeren TT-Glases 11 (das verwendet wird, um kompakte Leuchtstofflampen mit einer höheren Nennleistung herzustellen) erforderliche Masse wird größer sein als jene für den Fall der 13W TT. Es ist erforderlich, daß die elektrischen Eigenschaften der Blöcke 23 und 25 für Beschichtungen einer größeren TT derart sind, daß das von den Blöcken 23 und 25 während des Beschichtungszyklus erreichte Potential etwa 40 bis 45 kV nicht übersteigt für ein Potential der Beschichtungssonde von etwa 60 bis 65 kV. Dies gewährleistet, daß mindestens eine verbleibende Antriebskraft von 20 kV für ein elektrisches Feld vorhanden ist, in dem die geladenen phosphoreszierenden Teilchen zur Wand des TT-Glases 11 wandern können. Eine zu geringe elektrische Feldstärke wird, wie vorher erklärt, eine schlechte Beschichtungsqualität ergeben.
Das von den Blöcken 23 und 25 erreichte Potential hängt von der durch die Teilchen und die freien Ionen auf die Blöcke 23 und 25 übertragenen Ladung ab. Die schwerste Leuchtstoffbeschichtung, die in einer TT erwartet wird, wird etwa ein Gramm betragen. Aus den in einem vorstehenden Abschnitt erläuterten Berechnungen folgt, daß diese Pulvermenge eine maximale Ladung von etwa 19 µC aufweisen wird. Wenn man die Tatsache berücksichtigt, daß dies nur etwa 0,5% der gesamten auf die Blöcke 23 und 25 übertragenen Ladung ist, beträgt die maximal mögliche, auf die Blöcke 23 und 25 übertragene Ladung im Fall des größten TT-Glases 11 etwa 19/0,005 oder 3800 µC oder 3,8 µC. Mit anderen Worten, die elektrischen Eigenschaften des Blockpaars 23 und 25 für die elektrostatische Beschichtung des größten kommerziellen TT- Glases 11 sollten derart sein, daß das Potential der Blöcke 23 und 25 für eine maximale Ladungsansammlung von etwa 3,8 mC auf den Blöcken 23 und 25 40 bis 45 kV nicht übersteigt. Für die Beschichtung der 13 W TT beträgt die maximale mögliche Ladungsansammlung etwa 40% (da das Pulvergewicht etwa 0,4 g beträgt) von 3,8 mC oder 1,5 mC. Aus den in diesem Abschnitt dargelegten Gründen folgt, daß ein Blockpaar 23 und 25, das die charakteristischen Spannungs-Ladungs-Anforderungen für die größte TT erfüllt, auch für ein kleineres TT-Glas wirksam wäre.
Die Größenordnung des elektrischen Feldes für die Abscheidung der Leuchtstoffe auf dem TT-Glas 11 wird durch die verbleibende Antriebskraft bestimmt, die von der Potentialdifferenz zwischen den Blöcken 23 und 25 und der Beschichtungssonde abhängt. Während die Größenordnung des elektrischen Feldes durch Verändern des Potentials der Beschichtungssonde verändert werden kann, wird das ersterwähnte vorzugsweise durch Verändern des von den Blöcken 23 und 25 erreichten Potentials verändert. Dies ist entweder durch Verändern der Menge der elektrischen Ladung, die auf die Blöcke 23 und 25 übertragen wird, oder durch Verändern der Masse der Blöcke 23 und 25 (beispielsweise durch Abhobeln eines Abschnitts) möglich. Das ersterwähnte wird durch Verändern der Blocktemperatur erreicht, die die Temperatur des Glases und folglich dessen Ionenleitfähigkeit beeinflußt. Eine zu hohe Ionenleitfähigkeit kann den Ladungstransfer zu den Blöcken 23 und 25 verstärken, deren Potential erhöhen und das verbleibende elektrische Feld, das für die Leuchtstoffabscheidung vorhanden ist, vermindern. Hinsichtlich der Wahlmöglichkeit, die Masse der Blöcke 23 und 25 zu verändern, wird eine größere Blockmasse zu einem geringeren Blockpotential und einem stärkeren elektrischen Feld führen bei der gleichen Menge an Ladungsansammlung.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung machen es ebenfalls möglich, eine optimale Konfiguration des elektrischen Feldes für die Abscheidung von Leuchtstoff auf dem asymmetrischen TT-Glas 11 anzuwenden. Insbesondere ist es nicht möglich, eine Beschichtung mit guter Qualität auf dem unteren Teil der gebogenen Fläche 17 des TT-Glases 11 abzuscheiden, wenn die Blöcke 23 und 25 um das Glas nicht vorhanden sind. Im Fall der Abwesenheit der Blöcke 23 und 25 ist die Beschichtung auf dem unteren Teil der gebogenen Fläche 17 entweder sehr schwach oder durch Fehlstellen gekennzeichnet. Wenn die Blöcke 23 und 25 die TT einschließen, berührt die Leiste 39 an jedem der Gußeisenblöcke 23 und 25 die Außenseite des unteren Teils der gebogenen Fläche 17 und hilft, ein lokales elektrisches Feld für die Abscheidung der Teilchen in diesem Bereich zu schaffen.
Die Temperatur der TT 11 während des Beschichtungszyklus wird auf einfache Weise mit signifikanter Flexibilität durch Verändern der Temperatur der Blöcke 23 und 25 bezüglich jener der vorgeheizten TT 11 gesteuert. Das Verändern der Blocktemperatur wird durch Verändern der an die Heizelemente 31 der Blöcke 23 und 25 angelegten Spannung durchgeführt. Da die gesamte effektive Oberfläche der TT 11 von den Blöcken 23 und 25 eingeschlossen ist, ist ein gleichmäßiges Erhitzen ebenfalls möglich, was zu einer ausgezeichneten Gleichmäßigkeit des Erhitzens der asymmetrischen TT führt.
Zusammengefaßt stellt die bevorzugte Ausführungsform eine optimale Konfiguration und Stärke des elektrischen Feldes für die elektrostatische Beschichtung mit Leuchtstoff von asymmetrischen Glassubstraten im allgemeinen und Glas von kompakten Leuchtstofflampen im besonderen bereit, während die Temperatur des Glassubstrats durch gleichmäßiges Erhitzen innerhalb eines optimalen Bereichs gehalten wird.
Gemäß dem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die erfindungsgemäße Kombination aus den elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elementen und dem Greifer wünschenswerterweise in dem in der EP-A-0 575 209 offenbarten Verfahren verwendet. Die Beschreibung dieser Anmeldung wird durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen. Gemäß EP-A-0 574 209 werden Leuchtstoffteilchen durch Abscheiden eines Polymers auf der Oberfläche des Leuchtstoffs und gegebenenfalls der Innenfläche des Glases vorbehandelt. Die Abscheidung von Polymer auf den Leuchtstoffteilchen verbessert das elektrostatische Beschichtungsverfahren durch Verbessern des Fließvermögens des Leuchtstoffs, Erhöhen der Adhäsion der Beschichtung, Erhöhen der oberen Grenze des Beschichtungsgewichts und Verbessern der kosmetischen Gegebenheiten der beschichteten Lampe.
Das Polymer ist von einer Sorte, die eine Zersetzungstemperatur aufweist und die von einem nichthaftenden Zustand in einen haftenden Zustand umwandelbar ist. Häufig liegen in Polymeren anorganische Additive vor. Im vorliegenden Fall sollten solche Additive die Lampenleistung nicht nachteilig beeinflussen. Beispielsweise ist bekannt, daß in Niederdruckentladungslampen Siliziumoxid nachteilig mit Quecksilber reagiert. Vorzugsweise sollte die Konzentration an Silikaten in der Beschichtung der fertiggestellten Lampe 500 ppm nicht übersteigen.
Dann werden die Polymer umfassenden Leuchtstoffteilchen auf dem Leuchtstofflampenglas abgeschieden. Während dieses Schritts befindet sich das Polymer in einem haf tenden Zustand zwecks Zurückhaltens der Leuchtstoffteilchen auf dem Leuchtstoffglas zur Bildung eines beschichteten Leuchtstoffglases.
Während der Abscheidung des Leuchtstoffs auf der Innenfläche des Glases wird das Glas auf einer geeigneten ersten Temperatur gehalten, beispielsweise unter Verwendung einer elektrisch erhitzen Form, während die Leuchtstoffteilchen die Innenfläche beschichten. Vorzugsweise wird die Form vorgeheizt, um zu gewährleisten, daß die anfängliche Abscheidung der Leuchtstoffteilchen bei korrekter Temperatur stattfindet.
Während des Zeitraums, in dem das Glas elektrostatisch beschichtet wird, bleibt die Form vorzugsweise elektrisch isoliert, um die Größenordnung des Ladungsflusses oder Stroms zum Erdboden zu reduzieren. Wenn der Sondenstrom einen bestimmten Wert übersteigt, wird der elektrische Sicherheitsstromkreis der Sonde stromführend und senkt die Sondenspannung, um den großen Strom zu kompensieren. Eine Verringerung der Sondenspannung ist nicht wünschenswert, da es die von der Sondencorona auf die Polymer umfassenden Leuchtstoffteilchen übertragene Ladung vermindert. Die Verminderung der Ladung der Teilchen beeinträchtigt die Qualität der Beschichtung. Jegliche auf der Beschichtung aufgebaute Ladung wird, nachdem die Polymer umfassenden Leuchtstoffteilchen auf dem Glas abgeschieden sind, durch Erden über einen leitenden Weg abgeleitet. Dies ist hilfreich, um die Porosität der Beschichtung durch Beseitigen von ladungsinduzierter Abstoßung der Teilchen untereinander zu reduzieren. Ein Aussetzen der Leuchtstoffbeschichtung auf dem Glas gegenüber einem leitenden Fluid, beispielsweise Dampf, um die elektrostatischen Ladungen abzuleiten, wird bevorzugt.
Um das Polymer zu entfernen, wird das beschichtete Leuchtstoffglas anschließend zur Bildung einer Beschichtung aus den Leuchtstoffteilchen auf dem Leuchtstofflampenglas, die frei ist von organischen Verbindungen, auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Polymers erhitzt. Das Erhitzen entfernt auch wünschenswerterweise jeglichen Wasserdampf, der für den Betrieb einer fertiggestellten Leuchtstofflampe schädlich sein kann.
Das Verfahren wird verwendet, um eine einen zur Fluoreszenz anregbaren Leuchtstoff enthaltende Leuchtstofflampe herzustellen. Eine Leuchtstofflampe umfaßt eine röhrenförmige, hermetisch abgedichtete Glashülle. In den Enden der Hülle sind Elektroden eingesiegelt. Geeignete Anschlüsse sind an die jeweiligen Elektroden angeschlossen und stehen aus der Hülle hervor. Die Elektroden verlaufen in Haltestielen durch Glasquetschungen zu den Anschlüssen. Das Innere der Röhre ist mit einem Inertgas wie beispielsweise Argon oder einem Gemisch von Argon und Krypton unter einem geringen Druck gefüllt, beispielsweise 266 kPa (2 Torr), und mit einer kleinen Menge Quecksilber, zumindest genug, um während des Betriebes einen niedrigen Dampfdruck bereitzustellen. Ein Bogen erzeugendes und aufrechterhaltendes Medium, wie beispielsweise ein oder mehrere Inertgase und Quecksilber, ist innerhalb der Hülle eingeschlossen, so daß während des Lampenbetriebes im Inneren der Glashülle Ultraviolettstrahlung erzeugt wird. Eine Leuchtstoffbeschichtung auf der Innenfläche der Glashülle wandelt die emittierte Ultraviolettstrahlung in sichtbares, weißes Licht um.
Die vorliegende Darstellung beschreibt eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines elektrischen Feldes mit einer optimalen Konfiguration und Stärke für die elektrostatische Beschichtung von asymmetrischen Glassubstraten im allgemeinen und Glas von kompakten Leuchtstofflampen im besonderen mit Leuchtstoffen, während die Temperatur des Glassubstrats durch gleichmäßiges Erhitzen innerhalb eines optimalen Bereichs gehalten wird.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren geschaffen zur Beschichtung einer Innenfläche einer Leuchtstoffglashülle mit elektrisch geladenen Leuchtstoffteilchen durch Bereitstellen eines elektrischen Feldes mit einer wünschenswerten Konfiguration und Stärke, während der elektrische Strom begrenzt und die Temperatur der Glashülle auf einer Temperatur, die für die Beschichtung dienlich ist, gehalten wird, welches umfaßt ein Einschließen und Berühren mindestens eines Abschnitts einer Leuchtstoffglashülle mit mindestens einem elektrisch leitenden, ladunghaltenden Element, wobei das ladunghaltende Element auf einer für die Beschichtung geeigneten Temperatur gehalten wird, Einleiten eines Stroms von elektrisch geladenen Leuchtstoffteilchen in das Innere der Glashülle durch Transportieren der Leuchtstoffteilchen in einem Trägergasstrom durch eine von einer Hochspannungssonde erzeugte Corona, wobei das elektrisch leitende, ladunghaltende Element bei einem anderen elektrischen Potential als die Hochspannungssonde liegt, um die geladenen Leuchtstoffteilchen zur Innenfläche der Glashülle anzuziehen, Aufrechterhalten des Kontakts zwischen der Glashülle und dem elektrisch leitenden, ladunghaltenden Element zur Ableitung der elektrischen Ladung von den Leuchtstoffteilchen auf das ladunghaltende Element, Halten des elektrisch leitenden, ladunghaltenden Elements im wesentlichen elektrisch isoliert, wobei die elektrische Ladung in oder an dem Element während der elektrostatischen Beschichtung steigt, was das elektrische Potential des Elements veranlaßt zu steigen, wobei der mit der Hochspannungssonde verbundene elektrische Strom aufgrund des Ladungstransfers auf das ladunghaltende Element begrenzt wird, und Entladen der elektrischen Ladung von dem Element nach der Beschichtung.
In Ubereinstimmung mit den bevorzugten Eigenschaften umfaßt das ladunghaltende Element mindestens ein Paar ladunghaltende Elemente mit entgegengesetzten und zueinander gerichteten Oberflächen, um die Leuchtstoffglashülle im wesentlichen einzuschließen, und die Leuchtstoffglashülle weist eine asymmetrisch geformte Außenfläche auf, und jede der entgegengesetzten Oberflächen besitzt eine jeweilige Vertiefung, wobei jede Vertiefung im wesentlichen einem Abschnitt der asymmetrisch geformten Oberfläche entspricht, um die Leuchtstoffglashülle im wesentlichen vollständig einzuschließen, wobei die entgegengesetzten Oberflächen mindestens eine Stelle zum Berühren der Glashülle aufweisen.

Claims

1. Verfahren zur Beschichtung der Innenfläche einer sich auf höherer Temperatur befindenden Glashülle (11) mit geladenen phosphoreszierenden Teilchen, bei welchem die geladenen Teilchen in einem Trägergasstrom in die Hülle verbracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein aufgeheiztes, elektrisch leitendes, ladunghaltendes Element (23, 25) in physischen Kontakt mit einer Außenfläche der Hülle (11) gebracht wird, um eine Temperatursteuerung der Hülle zu schaffen und die Anziehung der geladenen phosphoreszierenden Teilchen auf die Innenfläche zu unterstützen, und zwar in Übereinstimmung mit dem von dem genannten leitenden Element (23, 25) in Abhängigkeit von der von den geladenen Teilchen und den freien Ionen auf das genannte Element (23, 25) übertragenen Ladung erreichten Potential

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Element (23, 25) vor dem Kontakt mit der Hülle (11) vorgeheizt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Element (23, 25) während des Kontakts mit der Hülle (11) aufgeheizt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle vor der Berührung durch das leitende Element (23, 25) vorgeheizt wird.

5. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Element (23, 25) während der Beschichtung der Hülle (11) elektrisch isoliert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Element (23, 25) nach der Beschichtung der Hülle (11) entladen wird.

7. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Element eine Mehrzahl von Abschnitten (23, 25) aufweist, welche die Außenfläche der Hülle (11) im wesentlichen einschließen.

8. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glashülle (11) U-förmig ist.

9. Leuchtstofflampe, die eine mit Leuchtstoff überzogene Glashülle (11) besitzt, die durch ein Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist.

10. Vorrichtung (21) zur Beschichtung einer Innenfläche einer Glashülle (11), die sich auf erhöhter Temperatur befindet, mit geladenen phosphoreszierenden Teilchen, bei der die geladenen Teilchen in einem Trägergasstrom in die Hülle verbracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (21) ein elektrisch leitendes Element aufweist, das eine Mehrzahl von Abschnitten (23, 25) besitzt, um die Außenfläche der Hülle (11) im wesentlichen einzuschließen und zu berühren, wobei eine Einrichtung (31) für das Aufheizen der Abschnitte des Elements vorhanden sind, sowie Isolierelemente (33, 35) zur elektrischen Isolierung der Abschnitte, derart, daß sich während der elektrostatischen Beschichtung eine Ladung auf ihnen ansammeln kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erdung der Abschnitte (23, 25) vorgesehen ist, um die Ladung nach der Beschichtung abzuleiten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Element in Form einer Klemme mit zwei Abschnitten (23, 25) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung zumindest ein elektrisches Heizelement (31) aufweist.