EP1160834B1 - Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe mit Aussenkolben - Google Patents

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EP1160834B1
EP1160834B1 EP01000191A EP01000191A EP1160834B1 EP 1160834 B1 EP1160834 B1 EP 1160834B1 EP 01000191 A EP01000191 A EP 01000191A EP 01000191 A EP01000191 A EP 01000191A EP 1160834 B1 EP1160834 B1 EP 1160834B1
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EP
European Patent Office
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low
pressure mercury
gas discharge
bulb
phosphor
Prior art date
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EP01000191A
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EP1160834A3 (de
EP1160834A2 (de
Inventor
Thomas Dr. Philips Corporate Intellectual Jüstel
Cornelis Dr. Philips Corporate Intellectual Ronda
Hans Dr. Philips Corporate Intellectual Nikol
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication date
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Publication of EP1160834A3 publication Critical patent/EP1160834A3/de
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    • H01J61/44—Devices characterised by the luminescent material

Definitions

  • the invention relates to a low-pressure mercury discharge lamp, in particular a compact fluorescent lamp, which is provided with an inner bulb, which forms a gas discharge vessel and the wall of a material which is permeable to electromagnetic radiation and coated with a phosphor, with an outer bulb, the inner bulb surrounds, and whose wall contains a phosphor, and is equipped with means for generating and maintaining a low-pressure mercury gas discharge.
  • a conventional compact fluorescent lamp usually consists of a thin, single or multi-folded tubular gas discharge vessel, at the ends of which electrodes, e.g. Wire spirals of tungsten, are located.
  • the discharge vessel contains in addition to a noble gas filling a small amount of mercury and is mounted together with ballast and starter on a pedestal.
  • a low-pressure mercury gas discharge generates UV radiation, which is converted into visible light by one or more UV phosphors, with which the inside of the gas discharge vessel is coated.
  • the glass type of the gas discharge vessel is generally chosen to be suitable for mass production with short cycle times. These types of glass are transparent to visible light and UV-A light with a wavelength up to 300 nm, but impermeable to UV with a wavelength ⁇ 300 nm.
  • a protective outer bulb can also be placed over it.
  • these outer bulbs are given the appearance of conventional pear-shaped incandescent bulbs to provide the consumer with the accustomed appearance of lights.
  • a low pressure gas discharge lamp in which the discharge vessel forms an electromagnetic radiation permeable inner bulb, which is surrounded by an outer bulb, and the outside of the inner bulb and / or the inside of the outer bulb is provided with a phosphor layer and the inner bulb contains mercury vapor and / or metal vapor-generating compounds and / or contains noble gases and is permeable to the electromagnetic radiation at the excitation of the respective gases to fluorescence arise.
  • these are inner bulb made of quartz or UV-permeable Spezialglassorten.
  • One object of the present invention is, inter alia, to provide a low-cost fluorescent lamp with an outer bulb which has an improved luminous efficacy.
  • a low-pressure mercury gas discharge lamp which is equipped with an inner bulb, which forms a gas discharge vessel, and an outer bulb, which surrounds the inner bulb, and means for generating and maintaining a low-pressure mercury gas discharge, wherein the Wall of the inner piston is made of a material which is transparent to the UV-A radiation and coated with a UV phosphor, characterized in that the outer bulb contains a UV-A absorbing phosphor.
  • Such a low-pressure mercury gas discharge lamp can be produced from inexpensive types of glass. Their light output is improved despite absorption losses in the UV-A absorbing phosphor layer in the area of high sensitivity to the eye, because in addition UV-A radiation is converted into visible light.
  • the low-pressure mercury discharge lamp according to the invention does not emit UV-A radiation to the outside.
  • the damaging, photoionizing effect of this radiation on the human skin, colors, plastics and rubber products is thus avoided. Therefore, the low-pressure mercury discharge lamps according to the invention are particularly suitable for the illumination of offices, museums and laboratories.
  • the wall of the outer bulb may comprise a coating containing the UV-A absorbing phosphor.
  • the wall of the outer bulb is made of a material containing a polymeric plastic and the UV-A absorbing phosphor. This embodiment, in which the UV-A absorbing phosphor is embedded in the polymer plastic, is particularly suitable for hydrolysis-sensitive phosphors.
  • the UV-A absorbing phosphor is selected from the group ZnS: Ag, YVO 4 : Eu, Y (V, P) O 4 : Eu, Y 2 O 2 S: Eu, CaSiO 3 : Ce, Mn, CaSO 4 : Ce, Mn, Y 2 SiO 5 : Ce, Mn, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn and (Ba, Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, Mn.
  • These UV-A absorbing phosphors are characterized by a high reflectance in the visible range of 400 to 780 nm.
  • the UV-A absorbing phosphor is selected from the group ZnS: Cu, Au; CaS: Eu; SrGa 2 S 4 : Eu, and Mg 4 GeO 5.5 F: Mn. These UV-A absorbing phosphors have a body color that can be used to create decorative effects.
  • the inner bulb is tubular and folded or tubular and coiled, so that it can be enveloped by a pear-shaped outer bulb.
  • Fig. 1 schematically shows a cross section through a low-pressure mercury discharge lamp according to the invention.
  • an inner bulb 1 which forms the gas discharge vessel for the low-pressure mercury gas discharge. At both ends of the inner bulb electrodes are melted, ignited by the gas discharge can be.
  • the inner bulb is filled with mercury vapor of a few hundredths of a Torr and argon.
  • the wall of the inner bulb is made of a material that is transparent to UV-A radiation with a wavelength between 320 to 400 nm, and is lined on the inside with a phosphor layer.
  • the inner piston 1 is tubular and folded in a U-shape and enveloped by a pear-shaped outer bulb 2.
  • the low pressure mercury discharge lamp further comprises means for generating and maintaining a low pressure mercury gas discharge, such as e.g. Throttle and starter.
  • the inner piston may also be a multi-folded or coiled tube.
  • inner piston and outer piston coaxial tubes in rod, ring or U-shape.
  • the inner bulb is preferably made of a type of glass, as is commonly used for the production of incandescent lamps and fluorescent tubes, for example from a sodium lime silicate glass with a content of 69 to 73% SiO 2 , 1 to 2% Al 2 O 3 , 3 bis 4% MgO, 15 to 17% Na 2 O, 4.2 to 4.6 CaO, 0.1 to 2% BaO and 0.4 to 1.6% K 2 O.
  • a sodium lime silicate glass with a content of 69 to 73% SiO 2 , 1 to 2% Al 2 O 3 , 3 bis 4% MgO, 15 to 17% Na 2 O, 4.2 to 4.6 CaO, 0.1 to 2% BaO and 0.4 to 1.6% K 2 O.
  • other types of glass that allow UV-A radiation to pass through to 300 nm can also be used as piston material for the inner bulb.
  • the inner bulb is coated on its inner bulb wall with one or more UV phosphors which absorb the UV light generated by the low pressure mercury gas discharge and convert it to visible light.
  • Each phosphor has its characteristic absorption and emission spectrum. Since in the low-pressure mercury discharge, by far the largest part of the energy is emitted in the resonance lines at 185.0 and 253.7 nm, the absorption coefficient of the phosphor for the inner bulb in this area must also be high.
  • CeMgAl 11 O 19 Eu 2+ and terbium activated cerium magnesium aluminate CeMgAl 11 O 19 : Gd, Tb or LaPO 4: Ce, Tb used together with Y 2 O 3 : Eu as a triband phosphor mixture.
  • the optimum thickness of the phosphor layer on the inner bulb is 30 to 50 nm. Because on the one hand, the layer may only be so thin that enough UV radiation is absorbed, but also so thick that not too much of the visible radiation in the inside grains of the phosphor layer is formed, is absorbed. Therefore, the phosphor layer on the inner bulb can not be applied so thick that all UV radiation is absorbed Since lamp glass as well as the common types of glass is permeable to UV-A radiation, this can therefore leave the inner bulb.
  • the outer bulb can also be made of a conventional type of lamp glass. If the outer bulb is made of glass, it is preferred that the UV-A phosphor is applied in the form of a coating.
  • the wall of the outer bulb is made of a material comprising a polymeric plastic and a UV-A absorbing phosphor.
  • a polymeric plastic is polymethylmethacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (THV), fluoroethylene propylene (FEP) or polyvinyl difluoride (PVDF).
  • the UV-A absorbing phosphor for the outer bulb is a phosphor whose absorption maximum in the UV-A range is between 320 and 400 nm and which emits in the visible range.
  • Suitable UV-A-absorbing phosphors are, for example, phosphors which, in addition to an activator, also contain a sensitizer which absorbs the UV-A radiation and transfers it to the activator.
  • Ce (III) and Eu (II) ions are suitable sensitizers, as described, for example, in CaSiO 3 : Ce, Mn, CaSO 4 : Ce, Mn, Y 2 SiO 5 : Ce, Mn , BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn and (Ba, Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, Mn are included.
  • Eu (III) -containing phosphors may contain vanadate ions VO 4 3- as a sensitizer, as it is contained, for example, in the phosphors YVO 4 : Eu and Y (V, P) O 4 : Eu.
  • Other suitable UVA absorbing phosphors contain host lattices with a narrow bandgap with a bandwidth between 3.0 and 4.0 eV. The illumination mechanism is such that the host lattice absorbs the UV-A radiation and transfers it to the activator. Examples of this type of UV-A absorbing phosphors are ZnS: Ag and Y 2 O 2 S: Eu.
  • UV-A absorbing phosphors are used with a body color, such.
  • UV-A absorbing phosphors can be produced in an optimal particle size distribution with an average particle size of 0.5 to 1 ⁇ m. It is determined by the properties of the phosphor to absorb UV radiation and both absorb and scatter visible radiation, but also by the need to form a phosphor layer firmly adhered to the glass wall. The latter requirement is met only by very small grains whose luminous efficacy is lower than the slightly larger grains.
  • the phosphor powder is preferably mixed with plastic pellets and then extruded and rolled into a film. The film can then be formed into an outer bulb.
  • UV-absorbing phosphor is to be applied in a coating on the outer bulb, so both dry coating methods, such as. As electrostatic deposition or electrostatically assisted dusting, as well as a wet coating method such. As diving or spraying into consideration.
  • the phosphors must be dispersed in water, an organic solvent optionally together with a dispersing agent, a surfactant and an anti-foaming agent, or a binder preparation.
  • Suitable binder formulations for a luminaire according to the invention are organic or inorganic binders having an operating temperature of 250 ° C without decomposition, embrittlement or discoloration survive.
  • the solvent for the phosphor preparation is water to which a thickener such as polymethacrylic acid or polypropylene oxide is added. Usually you use more additives such. As dispersants, defoamers and powder conditioners such as alumina, aluminum oxynitride or boric acid.
  • the phosphor preparation is poured, rinsed or sprayed onto the inside of the outer bulb. The coating is then dried with hot air.
  • the layers generally have a layer thickness of 1 to 50 microns.
  • the electrons emitted from the electrodes excite the mercury atoms of the gas filling to emit UV radiation of the wavelength and visible radiation.
  • the UV radiation is incident on the phosphor coating of the inner bulb and stimulates it to emit visible radiation and UV-A radiation.
  • the visible radiation passes through the outer bulb unhindered.
  • the UV-A radiation which leaves the inner bulb, excites the UV-A absorbing phosphor in the outer bulb to emit additional visible light.
  • a dispersion of 15.0% by weight of Y 2 SiO 5 : Ce, Mn, 0.75% by weight of sodium polyacrylate as dispersant and 0-075% by weight of polyethylene propylene oxide as antifoam agent is wet-ground with water in a stirred mill, until the agglomerated phosphor is dispersed.
  • the cleaned and baked lamp flask are immersed in this dispersion and then baked at 480 ° C.
  • the applied phosphor amount is 5.0 g.
  • the coated outer bulb is mounted in a conventional manner together with the inner piston, ballast and starter on a common base.
  • Y 2 O 2 S Eu and 25 g of polyethylene terephthalate are dissolved in 100 g of an acetone / toluene mixture. With 10 g of this solution, the inside of a lamp envelope is sprayed. Subsequently, the coating is dried in a stream of air.
  • the coated outer bulb is mounted in a conventional manner together with the inner piston, ballast and starter on a common base.
  • a mixture of 90 parts of polymethylmethacrylate pellets are mixed with 10 parts of CaS: Eu and extruded into a film at 295 ° C and formed into a pear-shaped flask.
  • the outer bulb is mounted in a conventional manner together with the inner piston, ballast and starter on a common base.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe, insbesondere eine Kompaktleuchtstofflampe, die mit einem Innenkolben, der ein Gasentladungsgefäß bildet und dessen Wand aus einem Material besteht, das für elektromagnetische Strahlung durchlässig und mit einem Leuchtstoff beschichtet ist, mit einem Außenkolben, der den Innenkolben umgibt, und dessen Wand einen Leuchtstoff enthält, und mit Mitteln zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung ausgerüstet ist.
  • Eine konventionelle Kompaktleuchtstofflampe besteht üblicherweise aus einem dünnen, ein- oder mehrfach gefalteten rohrförmigen Gasentladungsgefäß, an dessen Enden sich innen Elektroden, z.B. Drahtwendeln aus Wolfram, befinden. Das Entladungsgefäß enthält neben einer Edelgasfüllung eine geringe Menge Quecksilber und ist zusammen mit Ballast und Starter auf einem Sockel montiert. In dem Gasentladungsgefäß erzeugt eine Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung UV-Strahlung, die durch einen oder mehrere UV-Leuchtstoffe, mit denen die Innenseite des Gasentladungsgefäßes beschichtet ist, in sichtbares Licht konvertiert.
  • Die Glassorte des Gasentladungsgefäßes wird im allgemeinen so gewählt, dass sie für eine Massenproduktion mit kurzen Durchlaufzeiten geeignet ist. Diese Glassorten sind durchlässig für sichtbares Licht und UV-A-Licht mit einer Wellenlänge bis 300 nm, aber undurchlässig für UV mit einer Wellenlänge < 300 nm.
  • Um das dünne Gasentladungsgefäß vor Beschädigung zu schützen, kann darüber noch ein schützender Außenkolben gesetzt werden. Vorzugsweise gibt man diesen Außenkolben das Aussehen herkömmlicher birnenförmiger Glühlampen, um für den Verbraucher das gewohnte Aussehen von Leuchten zu erhalten.
  • Aus DE 197 37 920 A1 ist eine Niederdruck-Gasentladungslampe bekannt, bei der das Entladungsgefäß einen für elektromagnetische Strahlung durchlässigen Innenkolben bildet, der von einem Außenkolben umgeben ist, und die Außenseite des Innenkolbens und/oder die Innenseite des Außenkolbens mit einer Leuchtstoffschicht versehen ist und der Innenkolben Quecksilberdampf und/oder Metalldampf erzeugende Verbindungen enthält und/oder Edelgase enthält und für die elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, die bei der Anregung der jeweiligen Gase zur Fluoreszenz entstehen. Insbesondere sind dies Innenkolben aus Quarz oder UV-durchlässigen Spezialglassorten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es unter anderen, eine kostengünstige Leuchtstofflampe mit einem Außenkolben zur Verfügung zu stellen, die eine verbesserte Lichtausbeute hat.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe, die mit einem Innenkolben, der ein Gasentladungsgefäß bildet, und einem Außenkolben, der den Innenkolben umgibt, und mit Mitteln zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung ausgerüstet ist, wobei die Wand des Innenkolbens aus einem Material besteht, das für die UV-A-Strahlung durchlässig und mit einem UV-Leuchtstoff beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkolben einen UV-A-absorbierenden Leuchtstoff enthält.
  • Eine derartige Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe lässt sich aus kostengünstigen Glassorten herstellen. Ihre Lichtausbeute ist trotz Absorptionsverlusten in der UV-A-absorbierenden Leuchtstoffschicht im Bereich der hohen Augenempfindlichkeit verbessert, weil zusätzlich UV-A-Strahlung in sichtbares Licht umgewandelt wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es, dass die erfindungsgemäße Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe keine UV-A-Strahlung nach außen abgibt. Die schädigende, photoionisierende Wirkung dieser Strahlung auf die menschliche Haut, Farben, Kunststoffe und Kautschukprodukte wird somit vermieden. Deshalb sind die erfindungsgemäßen Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampen besonders für die Beleuchtung von Büroräumen, Museen und Laboratorien geeignet.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Wand des Außenkolben eine Beschichtung umfassen, die den UV-A-absorbierenden Leuchtstoff enthält.
    Nach einer anderen Ausführungsform besteht die Wand des Außenkolben aus einem Material, das einen polymeren Kunststoff und den UV-A-absorbierenden Leuchtstoff enthält.
    Diese Ausführungsform, bei dem der UV-A-absorbierende Leuchtstoff in dem polymeren Kunststoff eingebettet ist, ist besonders für hydrolyseempfindliche Leuchtstoffe geeignet.
  • Es ist bevorzugt, dass der UV-A-absorbierende Leuchtstoff ausgewählt ist aus der Gruppe ZnS:Ag, YVO4:Eu, Y(V,P)O4:Eu, Y2O2S:Eu, CaSiO3:Ce,Mn, CaSO4:Ce,Mn, Y2SiO5:Ce,Mn, BaMgAl10O17:Eu,Mn und (Ba,Sr,Ca)5(PO4)3Cl:Eu,Mn. Diese UV-A-absorbierenden Leuchtstoffe zeichnen sich durch eine hohe Reflektanz im sichtbaren Bereich von 400 bis 780 nm aus.
  • Es kann auch bevorzugt sein, dass der UV-A-absorbierende Leuchtstoff ausgewählt ist aus der Gruppe ZnS:Cu,Au; CaS:Eu; SrGa2S4:Eu,und Mg4GeO5.5F:Mn. Diese UV-A-absorbierenden Leuchtstoffe haben eine Körperfarbe, mit der sich zusätzlich dekorative Effekte erzielen lassen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es besonders bevorzugt, dass der Innenkolben rohrförmig und gefaltet oder rohrförmig und gewendelt ist, so dass er von einem birnenförmigen Außenkolben umhüllt werden kann.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Figur weiter erläutert.
    Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe.
  • In dieser Ausführungsform ist sie ausgerüstet mit einem Innenkolben 1, der das Gasentladungsgefäß für die Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung bildet. An beiden Enden des Innenkolbens sind Elektroden eingeschmolzen, über die die Gasentladung gezündet werden kann. Der Innenkolben ist mit Quecksilberdampf von einigen Hundertstel Torr sowie Argon gefüllt.
  • Die Wand des Innenkolbens besteht aus einem Material, das für UV-A-Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 320 bis 400 nm durchlässig ist, und ist an der Innenseite mit einer Leuchtstoffschicht ausgekleidet.
  • In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist der Innenkolben 1 rohrförmig und in U-Form gefaltet und von einem birnenförmigen Außenkolben 2 umhüllt.
  • Die Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe umfasst weiterhin Mittel zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung, wie z.B. Drossel und Starter.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Innenkolben auch ein mehrfach gefaltetes oder gewendeltes Rohr sein.
  • Für den Außenkolben können alle Formen gewählt werden, wie sie von Glühlampen her bekannt sind, z.B. Kugelform, Kerzenform oder Tropfenform.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Innenkolben und Außenkolben koaxiale Rohre in Stab-, Ring- oder U-Form.
  • Der Innenkolben besteht bevorzugt aus einer Glassorte, wie sie üblicherweise zur Herstellung von Glühlampen und Leuchtstoffröhren verwendet wird, z.B. aus einem Natriumkalk-Silikat-Glas mit einem Gehalt von 69 bis 73 % SiO2, 1 bis 2 % Al2O3, 3 bis 4 % MgO, 15 bis 17% Na2O, 4.2 bis 4.6 CaO, 0.1 bis 2 % BaO und 0.4 bis 1.6 % K2O.
    Es können aber auch andere Glassorten, die UV-A-Strahlung bis 300 nm passieren lassen, als Kolbenmaterial für den Innenkolben verwendet werden.
  • Der Innenkolben ist an seiner inneren Kolbenwand mit einem oder mehreren UV-Leuchtstoffen beschichtet, die das von der Niederdruck-Quecksilber- Gasentladung erzeugte UV-Licht absorbieren und in sichtbares Licht umwandeln. Jeder Leuchtstoff hat sein charakteristisches Absorptions- und Emissionsspektrum. Da in der Quecksilber-Niederdruckentladung der weitaus größte Teil der Energie in den Resonanzlinien bei 185,0 und 253,7 nm emittiert wird, muss auch der Absorptionskoeffizient des Leuchtstoffs für den Innenkolben in diesem Gebiet hoch sein. Deshalb wird bevorzugt als Leuchtstoff für den Innenkolben Calciumhalogenphosphat Ca5(PO4)3(F,Cl):Sb3+,Mn2+, ein Aluminat-Leuchtstoff, z.B. mit Europium aktiviertes Barium-Magnesium-Aluminat Ba(Al,Mg)11O19:Eu2+ und Terbium aktiviertes Cer-Magnesium-Aluminat CeMgAl11O19:Gd,Tb oder LaPO4:Ce,Tb zusammen mit Y2O3:Eu als Dreibandenleuchtstoffgemisch verwendet.
  • Die optimale Dicke der Leuchtstoffschicht auf dem Innenkolben liegt bei 30 bis 50 nm. Denn einerseits darf die Schicht nur so dünn sein, dass noch genügend UV-Strahlung absorbiert wird, aber auch nur so dick, dass nicht zuviel der sichtbaren Strahlung, die in den innen liegenden Körnern der Leuchtstoffschicht entstanden ist, absorbiert wird. Deshalb kann die Leuchtstoffschicht auf dem Innenkolben nicht so dick aufgetragen werden, dass alle UV-Strahlung absorbiert wird Da Lampenglas ebenso wie die gängigen Glassorten durchlässig für UV-A-Strahlung ist, kann diese daher den Innenkolben verlassen.
  • Der Außenkolben kann ebenfalls aus einer herkömmlichen Lampenglassorte gefertigt werden. Wenn der Außenkolben aus Glas besteht, ist es bevorzugt, dass der UV-A-Leuchtstoff in Form einer Beschichtung aufgebracht wird.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Wand des Außenkolbens aus einem Material, das einen polymeren Kunststoff und einen ÜV-A-absorbierende Leuchtstoff umfasst.
    Besonders geeignete polymere Kunststoffe sind Polymethylmethacrylate (PMMA), Polyethylenterephtalate (THV), Fluorethylenpropylen (FEP) oder Polyvinyldifluoride (PVDF).
  • Der UV-A-absorbierende Leuchtstoff für den Außenkolben ist ein Leuchtstoff, dessen Absorptionsmaximum im UV-A-Bereich zwischen 320 und 400 nm liegt und der im sichtbaren Bereich emittiert. Geeignete UV-A-absorbierende Leuchtstoffe sind beispielsweise Leuchtstoffe, die neben einem Aktivator noch einen Sensibilisator enthalten, der die UV-A-Strahlung absorbiert und auf den Aktivator überträgt. Für Mn(II)-haltige Leuchtstoffe sind Ce(III)- und Eu(II)-Ionen geeignete Sensibilisatoren, wie sie z.B. in CaSiO3:Ce,Mn, CaSO4:Ce,Mn, Y2SiO5:Ce,Mn, BaMgAl10O17:Eu,Mn und (Ba,Sr,Ca)5(PO4)3Cl:Eu,Mn enthalten sind.
  • Eu(III)-haltige Leuchtstoffe können Vanadat-Ionen VO4 3- als Sensibilisator enthalten, wie es z.B. in den Leuchtstoffen YVO4:Eu und Y(V,P)O4:Eu enthalten ist.
    Andere geeignete UV-A-absorbierende Leuchtstoffe enthalten Wirtsgitter mit einer schmalen Bandlücke mit einer Bandbreite zwischen 3.0 und 4.0 eV. Der Leuchtmechanismus verläuft so, dass das Wirtsgitter die UV-A-Strahlung absorbiert und an den Aktivator transferiert. Beispiele für diese Art der UV-A-absorbierenden Leuchtstoffe sind ZnS:Ag und Y2O2S:Eu.
  • Es können auch UV-A-absorbierende Leuchtstoffe mit einer Körperfarbe verwendet werden, wie z. B. die gelben Leuchtstoffe ZnS:Cu,Au; SrGa2S4:Eu und Mg4GeO5.5F:Mn und das rote CaS:Eu.
    Man erhält so Lampen, die im gegezündeten Zustand wie konventionelle weiße Glühlampen aussehen, aber farbig erscheinen, wenn die Lampe nicht brennt.
  • Diese UV-A-absorbierenden Leuchtstoffe lassen sich in einer optimalen Korngrößenverteilung mit einer mittleren Korngröße von 0.5 bis 1 µm herstellen. Sie wird bestimmt durch die Eigenschaften des Leuchtstoffes, UV-Strahlung zu absorbieren und sichtbare Strahlung sowohl zu absorbieren als auch zu streuen, aber auch durch die Notwendigkeit, eine an der Glaswand fest haftende Leuchtstoffschicht zu bilden. Die letztgenannte Forderung wird nur von sehr kleinen Körnern erfüllt, deren Lichtausbeute geringer ist als die etwas größerer Körner.
  • Für einen Außenkolben aus einem polymeren Kunststoff, der den UV-A-absorbierenden Leuchtstoff enthält, wird das Leuchtstoffpulver bevorzugt mit Kunststoffpellets gemischt und anschließend extrudiert und zu einer Folie gewalzt. Die Folie kann dann zu einem Außenkolben geformt werden.
  • Soll der UV-A-absorbierende Leuchtstoff in einer Beschichtung auf den Außenkolben aufgebracht werden, so kommen sowohl Trockenbeschichtungsverfahren, wie z. B. elektrostatische Abscheidung oder elektrostatisch unterstütztes Bestäuben, als auch ein Nassbeschichtungsverfahren wie z. B. Tauchen oder Sprühen in Betracht.
  • Für Nassbeschichtungsverfahren müssen die Leuchtstoffe in Wasser, einem organischen Lösemittel, gegebenenfalls zusammen mit einem Dispergiermittel, einem Tensid und einem Antischaummittel, oder einer Bindemittelzubereitung dispergiert werden- Geeignet für Bindemittelzubereitungen für eine Leuchte nach der Erfindung sind organische oder anorganische Bindemittel, die einer Betriebstemperatur von 250°C ohne Zersetzung, Versprödung oder Verfärbung überstehen.
  • Als Lösungsmittel für die Leuchtstoffzubereitung ist Wasser bevorzugt, dem ein Verdicker wie Polymethacrylsäure oder Polypropylenoxid zugefügt wird. Üblicherweise verwendet man noch weitere Additive, wie z. B. Dispergiermittel, Entschäumer und Pulverkonditionierer, wie Aluminiumoxid, Aluminiumoxinitrid oder Borsäure. die Leuchtstoffzubereitung wird auf die Innenseite des Außenkolbens gegossen, gespült oder gesprüht. Die Beschichtung wird anschließend mit Heißluft getrocknet. Die Schichten haben im allgemeinen eine Schichtdicke von 1 bis 50 µm.
  • Wenn die Lampe gezündet wird, regen die von den Elektroden emittierten Elektronen die Quecksilberatome der Gasfüllung zur Ausstrahlung von UV-Strahlung der Wellenlänge und sichtbarer Strahlung an. Die UV-Strahlung fällt auf die Leuchtstoffbeschichtung des Innenkolbens und regt diese zur Emission von sichtbarer Strahlung und UV-A-Strahlung an. Die sichtbare Strahlung passiert den Außenkolben ungehindert. Die UV-A-Strahlung, die den Innenkolben verläßt, regt den UV-A-absorbierenden Leuchtstoff im Außenkolben zur Emission von zusätzlichem sichtbarem Licht an.
    • Ausführungsbeispiel 1
  • Zur Herstellung der Außenkolbenbeschichtung wird zunächst eine Dispersion aus 15.0 Gew.-% Y2SiO5:Ce,Mn, 0.75 Gew.-% Natriumpolyacrylat als Dispergiermittel und 0-075 Gew.-% Polyethylenpropylenoxid als Antischaummittel mit Wasser in einer Rührwerksmühle nass gemahlen, solange bis der agglomerierte Leuchtstoff dispergiert ist. Die gereinigten und ausgeheizten Lampenkolben werden in diese Dispersion getaucht und anschließend bei 480°C eingebrannt. Die aufgetragene Leuchtstoffmenge beträgt 5,0 g. Der beschichtete Außenkolben wird in herkömmlicher Art und Weise zusammen mit dem Innenkolben, Ballast und Starter auf einem gemeinsamen Sockel montiert.
    • Ausführungsbeispiel 2
  • 3.5 g Y2O2S:Eu und 25 g Polyethylenterephtalat werden in 100 g eines Aceton/Toluol-Gemisches gelöst. Mit 10 g dieser Lösung wird die Innenseite eines Lampenkolbens besprüht. Anschließend wird die Beschichtung im Luftstrom getrocknet. Der beschichtete Außenkolben wird in herkömmlicher Art und Weise zusammen mit dem Innenkolben, Ballast und Starter auf einem gemeinsamen Sockel montiert.
    • Ausführungsbeispiel 3
  • Eine Mischung von 90 Teilen Polymethylmetacrylat-Pellets werden mit 10 Teilen CaS:Eu gemischt und bei 295°C zu einem Film extrudiert und zu einem birnenförmigen Kolben geformt. Der Außenkolben wird in herkömmlicher Art und Weise zusammen mit dem Innenkolben, Ballast und Starter auf einem gemeinsamen Sockel montiert.

Claims (8)

  1. Niederdruck-Quecksilber-Entladungslampe, die mit einem Innenkolben, der ein Gasentladungsgefäß bildet, und einem Außenkolben, der den Innenkolben umgibt, und mit Mitteln zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Niederdruck-Quecksilber-Gasentladung ausgerüstet ist, wobei die Wand des Innenkolbens aus einem Material besteht, das für die UV-A-Strahlung durchlässig und mit einem UV-Leuchtstoff beschichtet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkolben einen UV-A-absorbierenden Leuchtstoff enthält.
  2. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Außenkolbens den UV-A-absorbierenden Leuchtstoff enthält.
  3. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Außenkolbens eine Beschichtung umfasst, die den UV-A-absorbierenden Leuchtstoff enthält.
  4. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Außenkolbens aus einem Material besteht, das einen polymeren Kunststoff und den UV-A-absorbierenden Leuchtstoff enthält.
  5. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der UV-A-absorbierende Leuchtstoff ausgewählt ist aus der Gruppe ZnS:Ag YVO4:Eu, Y(V,P)O4:Eu, Y2O2S:Eu, CaSiO3:Ce,Mn, CaSO4:Ce,Mn, Y2SiO5:Ce,Mn, BaMgAl10O17:Eu,Mn und (Ba,Sr,Ca)5(PO4)3Cl:Eu,Mn.
  6. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der UVA-absorbierende Leuchtstoff ausgewählt ist aus der Gruppe ZnS:Cu,Au; CaS:Eu; SrGa2S4:Eu,und Mg4GeO5.5F:Mn.
  7. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkolben rohrförmig und gefaltet ist.
  8. Niederdruck-Quecksilber-Gasentladungslampe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkolben rohrförmig und gewendelt ist.
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