HU204348B

HU204348B - Electric discharge tube with double phosphorus layer

Info

Publication number: HU204348B
Application number: HU906535A
Authority: HU
Inventors: Jon Bennett Jansma
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1989-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1991-12-30
Also published as: DE69010306T2; US5045752A; EP0425830A1; JPH03184253A; HUT55567A; JP2983607B2; HU906535D0; DE69010306D1; EP0425830B1

Description

A jelen találmány tárgya fénycső kettős fényporréteggel, amelynek elektródokat tartalmazó, üvegből készült hermetikusanlezárt burája van, aholabura belső terében higanyt és ionizálható semleges gázt tartalmazó töltet, valamint belső f elületén például kalcíum-halofoszfát lumineszcens anyag és alumínium-trioxid keverékéből létrehozott első fényporréteg van, amelyen az első rétegben levő lumineszcens anyagnál kisebb szemcsézettségű, célszerűen vörös, kék és zöld fényben emittáló és három összetevőjű lumineszcens anyagból álló második fényporréteg van kialakítva. A találmány szerinti fénycső fényporrétegei révén megakadályozza a töltetben levő higanynak a fénycső üvegbúrájára való, a fénycső esztétikus megjelenését lerontó lerakódását.

A szakirodalomból jól ismertek azok a kisnyomású gázkisülési fényforrások, vagyis fénycsövek, amelyekben az üvegből készült, hermetikusan lezárt bura belső felületén kettős fényporréteg van kialakítva, amelyben az első a bura anyagát borítja, míga másodikf ényporréteg legalább részben az elsőt fedi. Akétfényporrétegre mindenek előtt azért van szükség, mert segítségükkel a fényporréteg összetevőinek kihasználása növekszik, a fénycső fényének színvisszaadása javul, az előállítás költségei pedig csökkennek. A különösen jó színvisszaadása fénycsövek esetében a leginkább azok a változatok terjedtek el, amelyeknél az első fényporréteget viszonylag kis bekerülési költségű, fehér fényt generáló anyaggal, például kalcium-halofoszfáttal alakítják ld - ezt például antimonnal vagy mangánnallehetkialakítaní -, mígamásodikfényporréteg azelsőt fedi, ebbekerülnekanagyszínvisszaadású vörös, kék és zöld fényben emittáló költséges lumineszcens anyagok. így többek között az US-A4,088,923 lsz. és az US-A-4,806,824 lsz. US szabadal- mi leírások olyan kettős fényporréteggel kialakított fénycsövet ismertetnek, ahol az első fényporréteg a fénycsövekben hagyományosan alkalmazott, erre a célra jól ismert kalcium-halofoszfátot tartalmazza, ennek felületére kerül a vörös, kék és zöld fényben * emittáló lumineszcens anyagokból álló három összetevőjűfényporréteg.Azutóbbi összetételére vonatkozóan például az US-A-3,937,998 lsz. US szabadalmi leírás tartalmaz kitanítást, amikor a kék, zöld és vörös fényben amittáló lumineszcens anyagokat ismerteti. ^íHasonló kitanítás található azUS-A-4,431,941 lsz. US szabadalmi leírásban.

Az ismertetett fénycsövek közös jellemzője, hogy az első fényporrétegben, vagyis a bura belső felületére kerülő rétegben a lumineszcens anyag átlagos szem- ö csézettsége nagyobb, mint a második fényporrétegben, ehát afénycső belső tere felé eső felületetmeghatározó fényporrétegben alkalmazott lumineszcens anyag(ok) átlagos szemcsézettsége.

A vizsgálatok szerint az átlagos szemcsézettségnek 5 az említett arányát fenntartva az ismert megoldásoknál az a probléma lép fel, hogy a féncső töltetében jelen levő higany a két fényporrétegen áthaladva eljut a bura belső felületéig, az üvegen cseppek, szilárd anyaggal kialakuló agglomerátumok és hasonló kép- &

zó'dmények formájában lerakódik. Bár a lerakódó higany a megvilágítási jellemzőket, illetve a fénycső teljesítménymutatóit károsan nem befolyásolja, a felszínen megjelenő ezüstös réteget a felhasználók közöl so5 kan kifogásolják és így igény van olyan megoldás kidolgozására, amelynél a higanynak a burabelső felületén bekövetkező lerakódása csak lassú ütemben vagy egyáltalában nem történikmeg.

A találmány feladata a felmerült igényt kielégítő fénycső kidolgozása, tehát olyan fénycső létrehozása, amelynél a higany lerakodási üteme az ismertekhez képest lassú.

A találmány alapja az a felismerés, hogy az első fényporréteget úgy kell kialakítani, hogy a benne a Iu' 5 mineszcens anyaggal együtt használt alumínium-trioxid finom szemcsézettségű legyen.

A kitűzött feladat megoldásaként olyan kettős fényporréteggel ellátott fénycsövet hoztunk létre, amelynek elektródokat tartalmazó, üvegből készült 10 hérmetikusanlezártburájavan, aholabura belső terében higannyal és ionizálható semleges gázzal kialakított töltet van, valamint a bura belső felületét lumineszcens anyag és alumínium-trioxid keverékével készített első fényporréteg borítja, amelyen az első ré5 tegben levő lumineszcens anyagnál kisebb szemcsézettségülumineszcens anyagbólállómásodikfényporréteg van kialakítva, és lényege, hogy az első fényporrétegben az alumínium-trioxid Összetevő mintegy 0,5 pm-nél nagyobb és az ehhez a fényporréteghez tartozó, előnyösen mintegy 7 pjm és mintegy 15 pm közötti átlagos szemcsemézetű lumineszcens anyag átlagos szemcsézettségénél kisebb, célszerűen mintegy 0,5 pm és mintegy 6 pm közötti átlagos szemcsézettséggel a töltetben levő higanynak a bura felületére j való lerakódását akadályozó átlagos szemcseméretű részecskék formájában van jelen. Az alumínium-trioxid átiagos szemcsézettsége különösen előnyösen a mintegy 0,5 pm és mintegy 3 pm, még előnyösebben a mintegy 1 pm és mintegy 2 pm közötti értéktarto) Hiányba esik.

Célszerűen a találmány szerinti fénycsőben az első fényporrétegben az alumínium-trioxid mintegy 5 tömegé és mintegy 40 tömeg% közöttirészarányt képvisel, a fennmaradó részt a lumineszcens anyag alkotja, i továbbá előnyösen olyan alumínium-trioxidot használunk, amely lényegében alkálifémtől, vastól és szilí. ciumtól mentes és mintegy 99,9 tömeg%, még célszerűbbenmintegy99,99 tömeg% tisztaságú.

A leginkább elterjedt fénycsőtípusoknál és hasonló kisnyomású gázkisülési fényforrásoknál a higanykicsapódás mértékének jelentős csökkenését biztosítjaa találmány szerinti fénycsőnek az a kialakítása, amelynek csőszerű, beforrasztott árambevzetőkhöz csatlakoztatott elektródákat tartalmazó, üvegből készült hérmetikusanlezártburájavan, ahola bura belső terében higannyal és ionizálható semleges gázzal létrehozott töltet van, valamint belső felületét kalcium-halofoszfát lumineszcens anyag és alumínium-trioxid keverékével készített első fényporréteg borítja, amelyen az első réteghez használt lumineszcens anyagnál ki2

Ηϋ 204348 Β sebb szemcsézettségű, vörös, kék és zöld fényben emittáló, három összetevőjű lumineszcens anyagból álló második fényporréteg van kialakítva, és a találmány értelmében az első fényporréteg van kialakítva, és a találmány értelmében az első fényporrétegben az alumínium-trioxid összetevő mintegy 0,5 pm-nél nagyobb és az ehhez a fényporréteghez tartozó, előnyösen mintegy 7 pm és mintegy 15 pm közötti átlagos szemcsézettségénél kisebb, célszerűen mintegy 0,5 pm és mintegy 6 pm közötti átlagos szemcsézettséggel a töltetben levő higanynak a bura felületére való lerakódását akadályozó átlagos szemcseméretű részecskékf ormájában van jelen.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alak alapján, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjükrészletesen. Arajzon az

1. ábra: kis nyomású higantöltésű, kettős fényporréteggel kialakított gázkisülő lámpa (fénycső) oldalnézete részbeni kitöréssel.

A találmány szerint olyan 1 fénycsövet (1. ábra) hozunk létre, amelynek hosszúkás, csőszerű 2 burája van. Ez üvegből készült és hermetikusan van lezárva. Mindkét végénél a belső térben egy-egy 3 elektród van beépítve. A 2 bura belső terében higany és gáztöltet van, az utóbbi ionizálható nemesgázból (semleges gázból) áll. A 3 elektródok 4 és 5 árambevzetőkkel kapcsolódnak, amelynek a 2 bura két végénél kialakított 7 dómszerű részekben, azok 6 üveg anyagában vannak átvezetve, mégpedig hermetikus lezárást biztosító módon. A 7 dómszerű részen átvezetett, abba beforrasztott 4 és 5 árambevezetők 8 fejben 11 és 12 érintkezőkhöz vannak kapcsolva, amelyeken át az 1 fénycső mindkét vége külső tápellátáshoz, általában gyújtó egységhez csatlakoztatható. A 4 és 5 árambevezetők a külső tápforrásról a 3 elektródok részére biztosítják a tápellátást. A semleges gáztöltet általában argonból vagy argon és kripton keverékéből áll, mennyiségét úgy állítjuk be, hogy a 2 burában a belső nyomás mintegy 130 Pa és mintegy 540 Pa között legyen. A semleges gáz puffer szerepet lát el, biztosítja a gázkisülés folyamatában kialakuló elektromos áram korlátozását. A 2 bura belső felületét 9 első fényporréteg borítja, amelyen 10 második fényporréteg helyezkedik el. A 9 első fényporréteget lumineszcens anyag és alumínium-trioxid szemcséiből álló keverék alkotja. A 9 első fényporrétegben a lumineszcens anyag részecskéit általában mintegy 7 pm és mintegy 15 pm közötti átlagos szemcsézettségűre készítjük elő, célszerűen mintegy 8 pm és mintegy 12 pm közötti átlagos szemcsézettséget biztosítunk.

A 9 első fényporrétegben alkalmazott alumíniumtrioxidot a lumineszcens anyagnál kisebb átlagos szemcsézettséggel készítjük elő. Ez annyit jelent, hogy a 9 első fényporréteg keverékében az alumínium-trioxid összetevő mintegy 0,5 pm-nél nagyobb, általában legfeljebb nagyjából 6 pm-t elérő nagyságú szemcsék formájában van jelen, létrehozásához célszerűen a mintegy 0,5 pm és mintegy 3 pm, még célszerűbben a~ mintegy 1 pm és mintegy 2 pm közötti értéktartományba eső nagyságú szemcséket hasznosítjuk. A megoldás hatékonyságát növeli, ha az alumínium-trioxid olyan nagy tisztaságú anyag, amelyben legalább mintegy 99,9 tömeg%-nyi részarányt az alumíniumtrioxid képvisel. A vizsgálatok értelmében igen előnyös az alkálifémektől, vastól és szilíciumtól lényegében mentes, általában legfeljebb 20 ppm nátriumot, legfeljebb 50 ppm szilíciumot tartalmazó alumíniumtrioxid, amelynek tisztasága 9,99 töemg%-os.

Ugyancsak előnyös, de nem kizárólagos lehetőség az, hogy a 9 első fényporréteget lumineszcens anyagként kalcium-halofoszfáttal hozzuk létre, például a már említett US-A-3,109,819 lsz. vagy az US-A4,806,824 lsz. US szabadalmi leírásokban meghatározott Összetételű komponensekkel. A10 második fényporréteg célszerűen bármely ismert módon kialakítható, például három összetevőjű fényporrétegként, amely vörös, zöld és kék fényben emittáló összetevőket tartalmaz. A vörös fényben emittáló lumineszcens anyag példájaként a három vegyértékű európaimmal aktivált ittrium-trioxid szolgálhat, míg a zöld fényben emittáló anyagra a három vegyértékű terbiummal aktivált cérium-magnézium-aluminát, a kék fényben emittáló anyagra pedig a két vegyértékű európaimmal aktivált bárium-magnézium-aluminát lehet példa. Ezeket egyebek között US-A-4,088,923 lsz. US szabadalmi leírás is bemutatja. A US-A-4,423,349 lsz. US szabadalmi leírás tanúsága szerint zöld fényben emittáló lumineszcens anyagként a terbiummal aktivált lantán-cérium-ortofoszfát ugyancsak hasznosítható. Az európiummal aktivált bárium-magnézium-aluminátból álló lumineszcens anyag helyettesíthető európiummal aktivált stroncium-klór-apatittal is, amely a kékfényben emittáló lumineszcens anyagok jól ismert példája, különösen alkalmas a három összetevőjű keverékek létrehozására.

Afenti példák csak a találmány megvalósítási lehetőségeinek illusztrációjára szolgálnak, egyáltalán nem jelentik azt, hogy a találmány az itt felsorolt bármely lumineszcens anyagra korlátozható lenne.

Az 1. ábrán bemutatott 1 fénycső átlalában a 40T12 típus j el alatt gyártott változat. Ez például 40 W teljesítmény esetén nagyjából

1,2 m hosszú, és mintegy 38,1 mm átmérőjű, a benne alkalmazott töltetet argon és higany alkotja. Agyártási folyamat során először az üvegbura belső felületén a , 9 első fényporrétegethozzuklétre, például kálcium-halofoszfátból, mint lumineszcens anyagból, amelyhez legfeljebb mintegy 20 tömeg%-nyi mennyiségben mintegy 99,99 tömeg% tisztaságú, alfamódosulatú alumínium-trioxidot keverünk. Ez a nagy tisztaságú kerámia jellegű anyag a Baikalox International Corporation (Charlotte, North Carolina) cég^:terméke. A 10 második fényporréteg rendre 55 tömeg%, 35 tömeg% és 10 tömeg% mennyiségben vörös fényben) emittáló, ittrium-európium-oxid, zöld fényben emittáló lantánortofoszfát és

HU 204348 Β kékfényben emittáló európiummal aktivált stroncium-klór-apatit lumineszcens anyagból állt. Ez utóbbiban az átlagos szemcsézettségre a mintegy 4 pm és mintegy 6 pm közötti értéktartomány 5 volt jellemző'. A 9 elsó' fényporréteget nagy tisztaságú alumínium-trioxiddal, valamint az említett US-A-3,109,819 sé az US-A-4,806,824 lsz. US szabadalmi leírásokban bemutatott antimonnal és 10 mangánnal aktivált kálcium-balofoszfát lumineszcens anyaggal hoztuklétre, ahol az alumínium-trioxid részaránya legfeljebb mintegy 20 tömeg% volt. A lumineszcens anyag kalcium-halofoszfát ré- 15 szecskéinek átlagos szemcsenagysága a mintegy 10 pm és mintegy 12 pm tartományba esett. A 9 első' fényporrétegben a lumineszcens anyag általában mintegy

5,5 g és mintegy 6 g közötti mennyiségben volt jelen, ennek belső felületére lényegében mintegy 1,5 g és mintegy 2 g közötti mennyiségű, három összetevős fényporkerölt, amely a lOmásodikfényporréteget alkotta.

Az említett rétegekkel létrehozott fénycsöveket üzemeltetési vizsgálatoknak vetettük alá, mégpedig hatos csoportokban. A higany lerakódását minőségi mutatók alapján, szemrevételezéssel észleltük. A jő eredményt az jelentette, amikor a bura belső felületén a higany lerakódása szemmel nem volt észrevezető. A rossz eredményt az mutatta, hogy a higany a lámpa hosszának legalább egyhaimadán kisebb vagy nagyobb (mintegy 100 pmnagyságú) cseppekéstömörítvényekformájábanlerakódott.

1. Táblázat

Ahiganylerakódása a vizsgáltfénycsövekbelső felületén

Fénycső csoport jele	Az alumínium-trioxid	A fénycső fényteljesítménye 0 100 750 őrás üzemeltetés után	Higany lerakódásának értékelése
aránya a 9 első fényporrétegben, tömeg%	átlagos szemcseméret pm
A	0	-	3474 3413 3238	rossz
B	20	0,5	3594 .3353 3163	jó
0 100 750

órás üzemeltetés

után
C	0	-	3627	3409	3312	rossz
D	10	1,5	3591	3332	3201	közepes
E	20	1,5	3516	3305	3194	jó
G	20	0,25	3596	3364	3229	jó
H	0	-	—	3331	—	rossz
I	10	1,5	-	3337	-	jó
J	5	1,5	-	3352	-	közepes

SZABADALMIIGÉNYPONTOK

Claims

1. Fénycső kettős fényporréteggel, amelynek elektródokat megfogó, üvegből készült hermetikusan lezárt burája van, ahol a bura belső terében higannyal és ionizálható semleges gázzal létrehozott töltet van, míg a bura belső felületét lumineszcens anyag és alumíniumtrioxid keverékéből álló elsőfényporrétegborítja, amelyen az első rétegben levő lumineszcens anyagnál kisebb szemcsézettségű lumineszcens anyagból álló második fényporréteg van kialakítva, azzal jellemezve, hogy az első fényporréteg (9) mintegy 0,5 ptn-nél nagyobb és a benne levő lumineszcens anyag átlagos szemcsézettségénél kisebb, a töltetben levő higanynak a bura (2) belső felületére való lerakódását akadályozó átlagos szemcseméretű alumínium-trioxid részecskékkel van kiképezve.

2. Az 1. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy az első fényporréteg (9) mintegy 0,5 pm és mintegy 6 pm közötti átlagos szemcseméretű aliunínium-trioxiddal van kiképezve.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti fénycső, azzal jel lemezve, hogy az első fényporrétegben (9) az alumínium-trioxid összetevő mintegy 5 tömeg% és mintegy 40 tömeg%-os részarányban van jelen, ahol a fennmaradó részt a lumineszcens anyagalkotja.

4. Az 1-3. igénypontokbármelyike szerintifénycső, azzal jellemezve, hogy az első fényporréteg (9) alumínium-trioxid összetevője alkálifémtől, vastól és szilíciumtól mentes alumínium-trioxiddal van kialakítva.

5. Az 1-4. igénypontok bánnelyike szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy az első fényporréteg (9) alumínium-trioxid összetevője mintegy 99,9 tömeg% tisztaságú alumíhium-trioxiddal van kiképezve.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerintifénycső, azzal jellemezve, hogy az első fényporréteg (9) átlagosan mintegy 7 pm és mintegy 15 pm közötti átlagos szemcseméretű lumineszcens anyaggal van kiképezve.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy az első fényporréteg (9) alunri4

HU 204348 Β nium-trioxid összetevője mintegy 0,5 pm es mintegy 3 pm közötti szemcsenagyságú aluminium-trioxiddal van kiképezve.

8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy az első fényporréteg (9) £dumínium-trio- δ xid összetevője mintegy 99,99 tömeg% tisztaságú alumínium-trioxiddal van kiképezve.

9. Az 1-8. igénypontokbármelyike szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy az első fényporréteg (9) alumínium-trioxid összetevője mintegy 1 pm és mintegy 2 10 pm közötti szemcsenagyságú aluminium-trioxiddal van kiképezve.

10. Fénycső kettős fényporréteggel, amelynek hermetikusan lezárt, két végénél beforrasztott árambevezetőkhöz csatlakoztatott elektródokat tartalmazó, 15 üvegből készült csőszerű burája van, ahol a bura belső terében higannyal és ionizálható semleges gázzal, különösen nemesgázzal létrehozott töltet van, míg a bura belső felületét lumineszcens anyag, előnyösen kalcium-halofoszfát és alumínium-trioxid keverékéből álló első fényporréteg borítja, amelyen az első rétegben levő lumineszcens anyagnál kisebb szemcsézettségű lumineszcens anyaggal, előnyösen három, kék és zöld fényben emittáló összetevővel kiképzett második fényporréteg van kialakítva, azzal jellemezve, hogy az első fényporréteg (9) mintegy 0,5 pm-nél nagyobb és a bennelevő lumineszcens anyag átlagos szemcsézettségénél kisebb, a töltetben levő higanynak a bura (2) belső felületére való lerakódását akadályozó átlagos szemcseméretű alumínium-trioxid részecskékkel van kiképezve.