DE69712281T2

DE69712281T2 - Fluoreszenzlampe mit reflektierender Schicht

Info

Publication number: DE69712281T2
Application number: DE69712281T
Authority: DE
Inventors: Jon Bennett Jansma; Thomas Frederick Soules
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1997-08-15
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2017-08-16
Also published as: DE69712281D1; EP0825635A2; JPH10199483A; JP3827417B2; US5726528A; EP0825635A3; CN1176484A; EP0825635B1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Leuchtstofflampen und insbesondere auf eine Leuchtstofflampe mit einer verbesserten reflektierenden Schicht.
Es gibt verschiedene Typen von Reflektor-Leuchtstofflampen einschließlich elektrodenlosen Reflektor-Leuchtstofflampen und Leuchtstofflampen mit gerichteten Bündeln. Reflektor- Leuchtstofflampen verwenden einen feinpulvrigen reflektierenden Überzug über einem Teil der Innenseite der Glasfläche, die bereits mit leitfähigen Überzügen oder Vorüberzügen überzogen bzw. beschichtet sein können. Dieser reflektierende Überzug wird dann mit einem lumineszierenden Leuchtstoffüberzug überdeckt. Der reflektierende Überzug dient dazu, sichtbares Licht, das durch den Leuchtstoff- Überzug erzeugt ist, durch die Leuchtstoffschicht hindurch zur Innenseite der Lampe zu reflektieren. Licht kann aus der Lampe nur von der Fläche austreten, die nicht mit der reflektierenden Schicht überzogen ist. Somit richten Reflektor-Leuchtstofflampen auf effiziente Art und Weise das erzeugte Licht.
Der allgemein verwendete bekannte Reflektorüberzug für Leuchtstofflampen ist eine relativ dicke Schicht aus fein verteiltem Titanoxid. Dieser Überzug aus Titanoxid ist ein sehr effektiver Streuer oder Reflektor von sichtbarem Licht. Jedoch wird ultraviolette Strahlung aus der Entladung auf der Innenseite der Leuchtstofflampe, die nicht durch den Leuchtstoffüberzug über dem Titanoxid absorbiert wird, durch das Titanoxid absorbiert und ist verloren. Dies kann durch Verwendung einer dicken Leuchtstoffschicht vermieden werden, aber dies ist teuer. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, gewisse Aluminiumoxid-Pulverüberzüge anstatt von Titanoxid-Pulverüberzügen zu verwenden (EP-A-0 385275). Überzüge aus Aluminiumoxidpulver haben dahingehend einen Vorteil gegenüber Überzügen aus Titanoxidpulver, dass Überzüge aus Aluminiumoxidpulver sowohl sichtbare als auch ultraviolette Strahlung reflektieren. Jedoch litten die Aluminiumoxid-Pulverüberzüge, die vorgeschlagen worden sind, unter verschiedenen Nachteilen, einschließlich eines unzureichenden Reflexionsvermögens.
Demzufolge besteht ein Bedürfnis für eine reflektierende Schicht für Reflektor-Leuchtstofflampen, die effizienter und effektiver sichtbares Licht und ultraviolette Strahlung durch die Leuchtstoffschicht hindurch zurück zum Inneren der Lampe reflektieren, so dass die ultraviolette Strahlung durch den Leuchtstoffüberzug in sichtbares Licht umgewandelt werden kann und so dass das sichtbare Licht die Lampe in der gewünschten Richtung verlassen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Leuchtstofflampe gemäß den Merkmalen geschaffen, die in Anspruch 1 angegeben sind.
Es werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt von einer elektrodenlosen Leuchtstofflampe ist, die die vorliegende Erfindung verwendet.
In Fig. 1 ist eine repräsentative elektrodenlose Leuchtstofflampe 8 gezeigt. Elektrodenlose Leuchtstofflampen sind in der Technik allgemein bekannt. Die Lampe 8 enthält einen abgedichteten lichtdurchlässigen Kolben oder einen gläsernen Kolben 10, wie beispielsweise Natronkalk-Silikatglas, der hermetisch gekapselt ist und der einen Metalldampf oder Metall, wie beispielsweise Quecksilber, und ein Inertgas, wie beispielsweise Argon, enthält. Der Kolben 10 ist mit einer äußeren Kammer 12 zur Aufnahme einer elektrischen Anregungsspule 24 geformt. Die Spule 24 ist so gezeigt, dass sie Spulenwindungen 24A hat, deren Querschnitte in der Größe übertrieben sind. Die Spule 24 hat eine zylindrische Form und einen hohlen Innenraum, durch den hindurch sich ein Steg 18 des Glaskolbens 10 erstreckt. Die Spule 24 ist elektrisch mit einer Energieversorgungs- oder Vorschaltanordnung 28 über Leiter 30 gekoppelt, von denen nur ein Teil gezeigt ist; die Vorschaltanordnung 28 ist in schematischer Form nur als ein Block gezeigt. Die Vorschaltanordnung 28 ist ihrerseits so verbunden, dass sie Wechselstromenergie aus einer elektrischen Versorgung über einen Schraubsockel 32 empfängt. Somit hat die Lampe ein Mittel, um für eine Entladung zu sorgen. Wenn die Lampe eine mit Elektroden versehene Leuchtstofflampe wäre, enthält das Mittel zur Ausbildung einer Entladung zwei im Abstand angeordnete Elektroden und damit in Verbindung stehende Elemente, wie es in der Technik bekannt ist.
Die äußere Kammer 12 bildet eine mittlere Säule 14 des Kolbens 10. Die mittlere Säule 14 hat eine Außenwand 16; der Steg 18 hängt von dem Oberteil der Säule 14 herab. Ein Kunststoffkragen 34 hilft, den Glaskolben 10 zu schützen und ihn in seiner Lage zu halten. Der Glaskolben 10 hat einen ovalen Abschnitt 11, eine zentrale Säule 14 und einen Steg 18. Innere leitfähige Überzüge, äußere leitfähige Überzüge und andere derartige Überzüge oder Vorüberzüge, wie sie in der Technik bekannt sind, können auf den Glaskolben 10 aufgebracht sein.
Wie in Figur gezeigt ist, ist ein reflektierender Überzug oder eine Schicht 20 gemäß der vorliegenden Erfindung neben der äußeren Wand 16 der mittleren Säule 14, leicht nach unten in den Steg 18 hinein, und neben der Innenfläche von der unteren Hälfte des ovalen Abschnittes 11 des Kolbens 10 nach oben bis zu dem breitesten Abschnitt des Ovals aufgebracht. Ein Leuchtstoffüberzug oder eine Schicht 22, wie sie in der Technik bekannt ist, ist über die reflektierende Schicht 20 und auch neben der innenseitigen Oberfläche der oberen Hälfte des ovalen Abschnittes 11 aufgebracht. Es sei darauf hingewiesen, dass die reflektierende Schicht 20 nicht auf die obere Hälfte des ovalen Abschnittes 11 des Kolbens 10 aufgebracht ist, so dass sichtbares Licht hierdurch austreten kann. Die allgemeine Konstruktion und die Arbeitsweise von elektrodenlosen Leuchtstofflampen ist in der Technik bekannt und beispielsweise in den US-Patentschriften 5,412,280 und 5,461,284 beschrieben. Die reflektierende Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch in einer mit Elektroden versehenen oder elektrodenlosen Leuchtstofflampe verwendet werden, wie beispielsweise einer Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe, die ein Paar von im Abstand angeordnete Elektroden hat, wie beispielsweise einer mit einem gerichteten Lichtbündel, wie beispielsweise einer mit Elektroden versehenen Leuchtstoffröhre mit einem Schlitz, wie sie in dem US-Patent 4,924,141 offenbart ist, oder in anderen Reflektor-Leuchtstofflampen.
Die Leuchtstoffschicht 22 ist vorzugsweise eine Seltenerd- Leuchtstoffschicht, wie beispielsweise eine Seltenerd-Trileuchtstoffschicht, aber sie kann auch irgendeine andere Leuchtstoffschicht sein, wie sie in der Technik bekannt ist. Vielfach-Leuchtstoffschichten können ebenfalls vorgesehen sein.
Die reflektierende Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung reflektiert in vorteilhafter Weise ultraviolettes Licht zurück in die Leuchtstoffschicht oder Schichten, wo es genutzt werden kann, und führt zu einer verbesserten Leuchtstoff-Ausnutzung und einer effizienteren Erzeugung von sichtbarem Licht. Die reflektierende Schicht reflektiert auch sichtbares Licht zurück in die Lampe, wo es in der gewünschten Richtung austreten kann.
Die reflektierende Schicht 20 ist oder enthält eine Mischung von Gamma-Aluminiumoxidteilchen und Alpha-Aluminiumoxidteilchen. Die Gamma-Aluminiumoxidteilchen haben eine Oberfläche von 30-140, mehr bevorzugt 50-120, mehr bevorzugt 80-100, mehr bevorzugt 90-100 m²/gm und eine Teilchengröße (Durchmesser) von vorzugsweise 10-500, mehr bevorzugt 30-200, mehr bevorzugt 50-100, nm. Die Alpha-Aluminiumoxidteilchen haben eine Oberfläche von 0,5-15, mehr bevorzugt 3-8, mehr bevorzugt 4-6, mehr bevorzugt etwa 5, m²/gm und eine Teilchengröße (Durchmesser) von vorzugsweise 50- 5000, mehr bevorzugt 100-2000, mehr bevorzugt 500-1000, mehr bevorzugt etwa 700, nm.
Die Aluminiumoxid-Teilchenmischung in der reflektierenden Schicht 20 ist 7-80, mehr bevorzugt 10-65, mehr bevorzugt 20-50, mehr bevorzugt 30-40, mehr bevorzugt etwa 35, Gewichtsprozent Gamma-Aluminiumoxid und 20-93, mehr bevorzugt 35-90, mehr bevorzugt 50-80, mehr bevorzugt 60-70, mehr bevorzugt etwa 65, Gewichtsprozent Alpha-Aluminiumoxid. Bevorzugte Mischungen enthalten 40% Gamma/60% Alpha und 30% Gamma/70% Alpha.
Die reflektierende Schicht 20 ist wie folgt auf der Lampe vorgesehen. Die Gamma-Aluminiumoxid- und Alpha-Aluminiumoxidteilchen werden nach Gewicht gemischt. Die Teilchen sollten im Wesentlichen rein sein oder von hoher Reinheit im Wesentlichen ohne lichtabsorbierende Verunreinigungen oder mit einem Minimum an lichtabsorbierenden Verunreinigungen. Das Aluminiumoxid wird dann in einem Wasser-Vehikel mit einen Verteilungsmittel verteilt, wie beispielsweise Amonium-Polyacrylat und optional anderen bekannten Mitteln. Die Suspension wird dann als ein Überzug auf die gewünschte Oberfläche, wie sie als Beispiel in Fig. 1 gezeigt ist, aufgebracht und erwärmt, was in der Technik bekannt ist. In der Erwärmungsstufe werden die Nicht-Aluminiumoxid-Komponenten ausgetrieben, wodurch nur das Aluminiumoxid zurückgelassen wird. Die reflektierende Schicht 20 wird so aufgebracht, dass das Gewicht des Aluminiumoxids in der reflektierenden Schicht (das "Überzugsgewicht") wenigstens 5, mehr bevorzugt 5,5-10, mehr bevorzugt 6-8, mehr bevorzugt etwa 7, mg Aluminiumoxid pro cm² beträgt.
Die folgenden Beispiele stellen weiter verschiedene Aspekte der Erfindung dar. Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozente, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Es wurde ein Test unter Verwendung von elektrodenlosen Leuchtstofflampen ähnlich derjenigen, die in Fig. 1 dargestellt ist, durchgeführt. Die Lumen (Lichtströme) wurden bei 100 Stunden (n = 4) gemessen. Nr. 1 hatte eine reflektierende Titanoxidschicht (8 mg/cm²), und es wurden 1068 Lumen gemessen. Nr. 2 hatte eine reflektierende Schicht aus einer Mischung von 60% Alpha-Aluminiumoxid und 40% Gamma-Aluminiumoxid (Überzugsgewicht von 8 mg/cm²) und es wurden 1125 Lumen gemessen, eine überraschende Verbesserung von 5,3%.

Beispiel 2

Aluminiumoxidüberzüge wurden auf ebene Glas-Objektträger aufgebracht, und es wurde diffuses Reflexionsvermögen von 254 nm Ultravioletlicht unter Verwendung eines SPEX Doppelgitter-Abtast-Spektrofotometers gemessen. Das Überzugsgewicht ist in mg/cm². Die Reflexionswerte (in %) sind relativ zu einem Bariumsulfat-Standard bei 254 nm. Die Probe A ist 99% Alpha-Aluminiumoxid (4-6 m²/gm Oberfläche). Die Probe B ist 60& Alpha-Aluminiumoxid (4-6 m²/gm Oberfläche) und 40% Gamma-Aluminiumoxid (90-100 m²/gm Oberfläche).
Diffuse Reflexionswerte von 99% sind bevorzugt für die reflektierende Schicht, wie beispielsweise die reflektierende Schicht von einer elektrodenlosen Leuchtstofflampe des Reflektortyps, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Wie zu sehen ist, hat die Erfindung ein größeres Reflexionsvermögen. Dies war überraschend und unerwartet.

Claims

1. Leuchtstofflampe (8) enthaltend einen gekapselten, lichtdurchlässigen Kolben (10), der eine innere Oberfläche aufweist und Quecksilber und ein Inertgas enthält, Mittel (24, 28) zur Ausbildung einer Entladung, eine reflektierende Schicht (20) neben einem Teil der inneren Oberfläche des Kolbens und eine Leuchtstoffschicht (22) neben der reflektierenden Schicht, wobei die reflektierende Schicht zwischen dem Kolben und der Leuchtstoffschicht ist, die reflektierende Schicht ein Überzugsgewicht von wenigstens 5 mg/cm² hat, die reflektierende Schicht eine Mischung von Gamma-Aluminiumoxid und Alpha- Aluminiumoxid aufweist, wobei die Aluminiumoxidmischung 7-80 Gewichtsprozent Gamma-Aluminiumoxid und 20-93 Gewichtsprozent Alpha-Aluminiumoxid ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe eine elektrodenlose Leuchtstofflampe ist und der Kolben einen ovalen Abschnitt (11) aufweist, der eine untere Hälfte und eine obere Hälfte, eine mittlere Säule (14) mit einer äusseren Wand (16) und einen Steg (18) hat, wobei die reflektierende Schicht wenigstens neben (a) der äusseren Wand der mittleren Säule und (b) der unteren Hälfte des ovalen Abschnittes ist, wobei die Leuchtstoffschicht über der reflektierenden Schicht und auch neben der oberen Hälfte des ovalen Abschnittes angeordnet ist.

2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumoxidmischung 20-50 Gewichtsprozent Gamma-Aluminiumoxid und 50- 80 Gewichtsprozent Alpha-Aluminiumoxid ist.

3. Leuchtstofflampe nach Anspruch 2, wobei die Aluminiumoxidmischung 30-40 Gewichtsprozent Gamma-Aluminiumoxid und 60- 70 Gewichtsprozent Alpha-Aluminiumoxid ist.

4. Leuchtstofflampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die reflektierende Schicht ein Überzugsgewicht von 6-8 mg/cm² hat.

5. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, wobei die Leuchtstoffschicht eine Seltenen-Erden Leuchtstoffschicht ist.

6. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, wobei das Gamma- Aluminiumoxid eine Oberfläche von 80-100 m²/gm hat und das Alpha-Aluminiumoxid eine Oberfläche von 4-6 m²/gm hat.

7. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, wobei die reflektierende Schicht im wesentlichen aus einer Mischung von Gamma- Aluminiumoxid und Alpha-Aluminiumoxid besteht, wobei die Aluminiumoxidmischung 10-65 Gewichtsprozent Gamma-Aluminiumoxid und 35-90 Gewichtsprozent Alpha-Aluminiumoxid ist.