DE69837338T2

DE69837338T2 - Amber fahrzeuglampe

Info

Publication number: DE69837338T2
Application number: DE69837338T
Authority: DE
Inventors: Paul A. Merrimack YOUNG; Mitchell R. Manchester GAGNON; William H. Derry LYNCH
Original assignee: Osram Sylvania Inc
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2018-07-02
Also published as: EP1010191B1; WO2000002224A1; EP1010191A1; KR100531045B1; DE69837338D1; EP1010191A4; JP2002520771A; CA2302363C; KR20010023532A; CA2302363A1

Description

1. Technisches Sachgebiet
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Lampen, und insbesondere auf elektrische Lampen, die in Fahrzeugen verwendet werden. Genauer gesagt befasst sich die Erfindung mit einer Polymerbeschichtung für eine Fahrzeug-Anzeigelampe.
2. Hintergrund
Gelbe Fahrzeugglühbirnen bzw. -lampen werden üblicherweise als Signallampen in Motorfahrzeugen verwendet. Aus historischer Sicht wurden gelbe Glühbirnen aus einem mit Kadmium dotierten Glas gebildet, um die gelbe Farbe zu erzeugen. Aus Umweltgründen ist Kadmium ein nicht akzeptierbares Material geworden. Es ist heutzutage ein Erfordernis auf dem Markt nach einer umweltfreundlichen Alternative vorhanden. Verschiedene mit Farbe beschichtete Lampen sind entwickelt worden und deren Grundfarbe kann akzeptierbar sein. Unter der Vorgabe der spezifizierten, erwarteten Umgebungsbetriebsbedingungen eines Fahrzeugs kann die Oberfläche des Lampenkolbens eine Temperatur haben, die von –40 bis 350 Grad Celsius reicht, so dass es schwierig ist, eine Haltbarkeit zu erreichen. Tatsächlich sind die Farbe oder das Anhaften der vorhandenen Beschichtungen oder beide, nicht besonders gut über die Zeit gewesen. Die Betriebsdauer einer Fahrzeugsignallampe kann relativ lang sein, während in der Tat die tatsächliche "Einschalt"-Zeit relativ kurz sein kann. Eine Signallampe kann für nur Minuten über den Tag eines Fahrzeugsbetriebs eingeschaltet sein, so dass die ersichtliche Lebensdauer der Lampe als nur ein Jahr oder mehr erscheinen kann, während in der Tat die Lampe kumulativ für nur einige zehn oder sogar mehrere hundert Stunden, usw., eingeschaltet gewesen sein kann. Bei längerer Benutzung ist festgestellt worden, dass sich bekannte Beschichtungen ablösen, oder zu Staub verfallen, der von dem Kolben abfällt. In ähnlicher Weise kann die Farbe verblassen. Die Lampenfarbe weicht dann von der geforderten Spezifikation ab. Es ist ein Bedarf nach einem gelben Lampenbeschichtungsmaterial vorhanden, das standardmäßige Farbspezifikationen erfüllt und eine lange Lebensdauer besitzt.
Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 09124976 offenbart ein Farbbeschichtungsmittel für Blinkleuchten von Kraftfahrzeugen, in dem eine Pigment-Mischung aus rotem Eisenoxidpigment (Hämatit), das einen Teilchendurchmesser geringer als 0,1 mm besitzt, und einem gelben Pigment, das aus einem oder mehreren der Indolinonen-, Quinacvidonen- und Metall-Komplex-Azo-Pigmenten gebildet ist.
Offenbarung der Erfindung
Eine haltbare, gelb gefärbte Lampe kann aus einer Glühlampe, die eine Beschichtung besitzt, die entsprechend Anspruch 1 gebildet ist, hergestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine spezifische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer gelben Fahrzeuglampe dar.
2 stellt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten, alternativen Ausführungsform einer gelben Fahrzeuglampe dar.
3 stellt eine perspektivische Ansicht einer anderen bevorzugten, alternativen Ausführungsform einer gelben Fahrzeuglampe dar.
4 stellt eine Querschnittsansicht einer beschichteten Lampenhülle, teilweise aufgebrochen, dar.
5 stellt ein Diagramm der Effekte eines Verblassens mit der Zeit auf den Farbkoordinaten dar.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
1 stellt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer gelben Fahrzeuglampe dar. Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen ähnliche oder entsprechende Teile durch die Zeichnungen und die Beschreibung hinweg. Die gelbe Fahrzeuglampe 10 ist aus einem Lampenkolben mit einer Beschichtung 12, die ein klares Sili konpolyesterharz, rotes Eisenoxid und ein gelbes Anthrachinon aufweist, aufgebaut. Ein Silanhaftmittel kann optional in dem Polyesterharz eingeschlossen sein. 2 stellt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten, alternativen Ausführungsform einer gelben Fahrzeuglampe dar. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen bevorzugten, alternativen Ausführungsform einer gelben Fahrzeuglampe. 4 stellt eine Querschnittsansicht einer beschichteten Lampenhülle, die teilweise aufgebrochen ist, dar. Die gelbe Beschichtung 12 deckt im Wesentlichen den gesamten Licht übertragenden Bereich des Glases 14 des Kolben ab.
Die bevorzugte Glühbirne bzw. -lampe ist eine sphärische Lampe mit einer Pressdichtung, die allgemein in der Industrie bekannt ist, wie beispielsweise eine S-8. Der Kolben besitzt einen Durchmesser von ungefähr 1 Inch und ist aus einem Glas vom Typ SG10 gebildet, allerdings können andere Gläser, einschließlich bleiloser Gläser, verwendet werden. Der Glühfaden wird mit Elektrizität über zwei Leitungen, die durch die Pressdichtung abgedichtet sind, versorgt. Ähnlich sind auch Kolben mit zwei Glühfäden, vier Leitungen herkömmlich aufgebaut und können in ähnlicher Weise beschichtet sein. Eine Basis ist an dem Pressdichtungsbereich befestigt, um eine passende mechanische Verbindung und elektrische Verbindung für den Kolben zu erreichen. Mehrere Grund-Designgestaltungen sind bekannt. Die besondere Auswahl des Grund-Designs ist nur eine Frage der Auswahl.
Auf der Außenseite des Kolbens ist eine gelb gefärbte Beschichtung 12 beschichtet, die, abgesehen von der gelben Farbe, im Wesentlichen transparent ist. Die gelb gefärbte Beschichtung umfasst ein klares Silikonpolyester-Polymer und eine Farbenzusammensetzung, die rotes Eisenoxid und ein gelbes Anthrachinon umfasst. Die bevorzugte Beschichtung besitzt eine Gewichtsverhältniszusammensetzung von 5,0 Prozent an gelbem Eisenoxid, 5,0 Prozent an gelbem Anthrachinon, wobei der Rest das Silikon-Polyester-Harz ist. Optional kann ein Silanhaftmittel mit 0,5 Gewichtsprozent an Silan in dem Silikon-Polyester enthalten sein.
Das bevorzugte, klare Harz ist ein Polymer mit hohem Silikon-Gehalt, und insbesondere ein Polymerharz vom Silikonpolyester-Typ mit hohem Silikon-Anteil. Die Anmelder verwenden ein Polymer mit hohem Silikon-Gehalt, das von Silikoftal HTT, Tego Chemie Service GmbH, erhältlich ist.
Das bevorzugte Silan-Material (optional) umfasst Silikon-Polyester-Vernetzungen. Die Anmelder haben ein bekanntes Silan mit Polyester-Vernetzungen verwendet, das ein Gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan ist, das als Z-6030 von der Dow Corning Corporation erhältlich ist. Das Silan-Material kann getrennt aufgebracht werden oder kann mit dem Silikonpolyesterharz gemischt werden. Ein kürzlicher Testvorgang zeigt an, dass, während die Beschichtungszusammensetzung, die das Silan-Material enthält, eine vorhandene Spezifikation erreichen kann, wobei dieselbe Zusammensetzung ohne das Silan zu einer größeren Haltbarkeit führt. Die Zusammensetzung mit dem Silan, das enthalten ist, wird nun als eine weniger bevorzugte Alternative angesehen.
Ein Lösungsmittel wird mit den Farbstoffen, Silan (optional) und Harz in einer ausreichenden Menge gemischt, um ein flüssiges Beschichtungsmaterial mit einer Viskosität zu bilden, die für die ausgewählte Art einer Aufbringung passend ist. Ein Eintauchen der Lampen ist ein passendes Verfahren, um die Beschichtung aufzubringen. Die Anmelder bevorzugen Aufsprühen, so dass die Mischung mit dem Lösungsmittel ausreichend verdünnt werden muss, um zu einem aufsprühbaren Fluid zu führen. Das bevorzugte Polymer-Lösungsmittel ist Azeton, allerdings können andere verwendet werden, wie beispielsweise Methoxypropylacetat.
Das bevorzugte Färbematerial ist eine Mischung aus einem gelben Eisenoxid und einem Anthrachinon. Das bevorzugte Anthrachinon ist Filester yellow RNB, erhältlich von Ciba Specialty Chemicals, und besitzt eine genau angegebene chemische Formel: 9,10-Anthracendion, 1,1'-{(6-Phenyl-1,3,5-triazin-2,4diyl)diimino}bis. Die Färbemittel sind bevorzugt so, dass sie Teilchengrößen von 0,01 μm oder geringer haben. Die sehr geringe Teilchengröße ergibt einen transparenten Kolben, der allerdings noch eine gelbe Farbe aufweist.
Das gelbe Eisenoxid-Färbemittel kann in einer Materialmühle dispergiert werden, die ein Lösungsmittel besitzt, und kann zu der kleinen Größe gemahlen werden. Das Anthrachinon kann getrennt dispergiert werden, wiederum unter Verwendung einer Materialmühle, und kann auf eine geringe Größe gemahlen werden (Teilchengröße von 0,01 μm oder geringer). Die zwei Färbemittel werden dann in der Mühle zusammen gebracht und dann zusammen gemahlen. Die zwei Färbemittel werden dann durchgemischt. Das Silan (opti onal) und das Silikon-Polyester-Harz werden dann unter Verwendung eines Planeten-Mischers hinzugefügt. Ein Lösungsmittel wird hinzugefügt, um die erwünschte Viskosität für die ausgewählte Art einer Aufbringung zu erreichen. Die erhaltene Mischung zeigt nicht, unmittelbar nach dem Mischen, notwendigerweise die geeignete, gelbliche Farbe. Allerdings ist die erhaltene Mischung für die Aufbringung auf die saubere Glaslampenfläche geeignet.
Die Anmelder beschichteten zuvor hergestellte, klare Lampenkolben. Der ausgewählte Kolben ist als ein 3157 S-8 wedge bekannt. Die Kolben werden durch deren Basisteile so gehalten, dass die Kolbenteile nach unten weisen, und die Basisteile und die elektrischen Verbindungen werden gegen jegliches Besprühen abgeschirmt. Dies belässt den lichtdurchlässigen Bereich des Kolbens freigelegt. Die freigelegten Glasbereiche des Kolbens werden dann, mit der Kolbenseite nach oben, mit der Beschichtungsmischung bei Umgebungstemperatur besprüht, was eine dünne Flüssigkeitsbeschichtung belässt. Alternativ können die freigelegten Glasbereiche in das Beschichtungsmaterial eingetaucht werden (mit dem Kolben nach unten) und irgendwelches überschüssiges Beschichtungsmaterial kann davon abtropfen. In jedem Fall ist die Viskosität dieses Beschichtungsmaterials derart, dass das Beschichtungsmaterial, wenn es aufgebracht ist, eine gleichförmige, dünne Schicht belässt, die ungefähr 0,0127 Millimeter (5,0·10^–4 Inch) sein kann. Gemessene Variationen betrugen ungefähr 0,0015 Millimeter (5,9·10^–5 Inch). Diese Dicke ist ausreichend, dass Licht mit einer gelben Farbe aus dem Kolben austritt, die die ECE Spezifikation für gelbe Fahrzeug-Signallampen erfüllt.
Der beschichtete Kolben wird dann bei 250 bis 300 Grad Celsius für 15 Minuten in einer staubfreien Atmosphäre eingebrannt, um eine gelb gefärbte Polymerschicht zu bilden. Während des Einbrennvorgangs tritt eine Anzahl von Ereignissen auf. Die gefärbte Beschichtungsschicht wird an dem Glas angebondet. Das gelbe Eisenoxid ändert sich von FeOOH zu Fe₂O₃ und ergibt in Kombination mit dem gelben Anthrachinon-Pigment, die erwünschte gelbe Farbe. Das Silikon-Polyester-Polymer ist um die Farbstoffteilchen quer vernetzt, um sie in einem komplexen Netzwerk aus Harzmaterial einzuschließen. Das Einbrennen treibt auch irgendwelches verbleibendes Lösungsmittel aus.
Die erhaltenen, beschichteten Kolben wurden getestet und es wurde festgestellt, dass sie die folgenden Charakteristika besaßen: der Kolben besaß eine dünne, harte, transparente gelbe Beschichtung. Die gelbe Farbe erfüllt die SAE und ECE Farb-Koordinaten-Erfordernisse für gelbe Fahrzeugsignallampen. Sie erzeugt insbesondere dann, wenn die Lampe eingeschaltet ist, ein Licht in gelber Farbe mit Farb-Koordinaten (X, Y) innerhalb des Chromazitätsbereichs nach 1931 CIE, wobei a) 0,398 (die rote Grenze) gleich oder geringer als Y ist, b) Y auch gleich zu oder geringer als 0,429 ist (die grüne Grenze) und c) 0,993 – X gleich zu oder geringer als Y ist (die weiße Grenze). Beschichtete Lampen (mit Silan), die getestet wurden, wurden fortlaufend über 840 Stunden betrieben. Dies ist 70 Prozent der theoretischen Lebensdauer von 1200 Stunden für eine 3157 S-8 Glassockellampe (wedge bulb). Beschichtete Kolben (mit Silan) sind dahingehend befunden worden, dass sie ein Aussehen mit einer vollständigen Beschichtung und eine Farbbeibehaltung von 96 Prozent, gemessen durch sphärische Integrationsverfahren, haben. Von beschichteten Kolben (mit Silan) wird erwartet, dass sie eine Farbbeibehaltung von 94,3 Prozent bei 100 Prozent der theoretischen Lampenlebensdauer haben.
5 stellt ein Diagramm der Effekte, aufgetragen über die Zeit, eines Verblassens auf den Farbkoordinaten dar. In diesem Test wurden die Lampen einer normalen Betriebsumgebung von 90 Blitzen pro Sekunde für 1315 Stunden ausgesetzt. Die Anfangsfarbkoordinaten waren ungefähr (0,579, 0,415), und nach 1315 Stunden hatte sich die Farbe auf ungefähr (0,573, 0,422) verschoben. Sowohl die Anfangs- als auch die Endkoordinaten lagen innerhalb der in ECE (Bereich 16) und in SAE (Bereich 18) definierten Bereiche für gelb. Die beschichteten Lampen, mit Silan oder ohne Silan, wurden entsprechend einem Ablauf von 24 Stunden getestet, wobei die Lampe unter variierenden Bedingungen von Wärme und Luftfeuchtigkeit eingeschaltet wurden. Zusammengefasst wurde, während des Tests, die Temperatur von –40 bis 80 Grad Celsius variiert, wobei die Luftfeuchtigkeit bis zu 93 Prozent erreichte. Dabei wurden die Lampen entsprechend eines Ablaufs ein- und ausgeschaltet. Die beschichten Lampen waren so, dass sie einen B10 (90 Prozent Erfolg, 10 Prozent Ausfall) von 10 Zyklen (10 Tagen) erreichten. Die Kolben mit Silan erreichten B10 mit ungefähr 10 oder 12 Zyklen. Die Kolben ohne das Silan erreichten ein B10 mit 18 Zyklen. Es wurde bestätigt, dass der beschichtete Kolben eine bessere, gelbe Farbe und eine längere Farbbeibehaltung als irgendein anderes, beschichtetes Produkt, das den Anmeldern bekannt war, besaß. Die angegebenen Betriebsbedingungen, Dimensionen, Anordnungen und Ausführungsformen sind nur Beispiele, und andere geeignete Anordnungen und Beziehungen können verwendet werden, um die Erfindung auszuführen.
Während dasjenige dargestellt und beschrieben worden ist, was derzeit als die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird, wird für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, das verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

Eine mit gelber Farbe beschichtete Glühbirne bzw. -lampe (incandescent light bulb) (10) umfassend: eine Glühbirne mit einer lichtdurchlässigen Glasumhüllung, wobei die Umhüllung mit einer gelben Farbbeschichtung (12) beschichtet ist, umfassend: ein durchsichtiges Silikon-Polyester Polymer; und Färbemittel einschließlich rotes Eisenoxid, dadurch gekennzeichnet, dass das Färbemittel des Weiteren gelbes Anthrachinon umfasst und das rote Eisenoxid eine Teilchengröße von weniger als 0,01 μm aufweist.
Glühbirne nach Anspruch 1, wobei die Farbe eine gelbe Farbe innerhalb des 1931 CIE Chromatizitätsbereichs aufweist, definiert durch 0,398 =< y =< 0,429 und 0,993 – x =< y.
Glühbirne nach Anspruch 1, wobei das Anthrachinon eine chemische Formel von 9,10-Anthracendion, 1,1'{(6-Phenyl-1,3,5-triazin-2,4diyl)diimino}bis- aufweist.
Glühbirne nach Anspruch 1, wobei das gelbe Anthrachinon eine Teilchengröße von weniger als 0,01 μm aufweist.
Glühbirne nach Anspruch 1, wobei das Silikon-Polyester Polymer ein durchsichtiges Polysiloxanpolyesterharz ist.
Verfahren zur Herstellung einer mit gelber Farbe beschichteten Glühbirne umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer Glühbirne mit einem zu beschichtenden Glasbereich; b) Bereitstellen einer Mischung aus gelben Eisenoxid und einem gelben Anthrachinon, wobei die Mischung eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 0,01 μm aufweist, um zu einer durchsichtigen, gefärbten Beschichtung zu führen; c) Mischen des gelben Eisenoxids und der gelben Anthrachinonmischung mit einem durchsichtigen Silikonpolyesterharz; d) des Weiteren Hinzufügen eines Polymerlösungsmittels in die Mischung in einer ausreichenden Menge, um ein flüssiges Beschichtungsmaterial mit einer für die Aufbringung geeigneten Viskosität zu bilden; e) Beschichten des zu beschichtenden Glasbereichs mit dem Beschichtungsmaterial mit einer Dicke, die ausreichend ist, um den Durchtritt von Licht aus der Glühbirne zu ermöglichen; und f) Erwärmen der beschichteten Lampe auf eine ausreichende Temperatur und für einen ausreichenden Zeitraum, um das Harz zu härten, um das Lösungsmittel im Wesentlichen zu entfernen und um eine gefärbte Polymerschicht auf der Lampe zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Silikonpolyesterharz Silikoftal HTT umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Silikonpolyesterharz Aceton als ein Lösungsmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Silikonpolyesterharz Methoxypropylacetat als ein Lösungsmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Polymerlösungsmittel Aceton in einer ausreichenden Menge umfasst, um ein flüssiges Beschichtungsmaterial mit einer geeigneten Viskosität zum Sprühen zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Beschichtungsmaterial auf den zu beschichtenden Glasbereich aufgesprüht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Beschichtungsmaterial mit einer gleichmäßigen Dicke von 0,0127 mm (0,0005 inch) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Lampe zwischen 250 bis 300°C für 15 Minuten in einer staubfreien Atmosphäre erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Mischung gleiche Gewichtsmengen an gelben Eisenoxid und einem gelben Anthrachinon umfasst, und das gelbe Anthrachinon eine chemische Formel von 9,10-Anthracendion, 1,1'-{(6-Phenyl-1,3,5-triazin-2,4diyl)diimino}bis- aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Mischung des gelben Eisenoxids, des gelben Anthrachinons und des durchsichtigen Silikonpolyesterharzes ein Silan umfasst, welches Gamma-Methacryloxypropyltrimetoxysilan ist, das Silikonpolyesterharz ist Gamma-Methacryloxypropyltrimeth ist, und das Beschichtungsmaterial eine Gewichtszusammensetzung aus 0,5% Silan, 5,0% gelbes Eisenoxid, 5,0% gelbes Anthrachinon aufweist und das restliche Gewicht Silikonpolyesterharz ist.