DE60025153T2

DE60025153T2 - Elektrische lampe

Info

Publication number: DE60025153T2
Application number: DE60025153T
Authority: DE
Inventors: R. Marcel BOHMER; J. Ingrid SNIJKERS-HENDRICKX; M. Paulina NEILEN-TEN WOLDE; A. Theodora KEURSTEN; C. Remy BROERSMA
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: WO2001020641A1; CN100383910C; EP1129470B1; KR100703248B1; EP1757565A2; KR20010080983A; CN1321329A; EP1129470A1; EP1757565A3; JP2003509825A; DE60025153D1; US6819049B1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Lampe mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß, in dem eine Lichtquelle untergebracht ist,
wobei zumindest ein Teil des Lampengefäßes mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung versehen ist,
wobei die lichtabsorbierende Beschichtung ein Pigment enthält, das einen Teil des sichtbaren Lichtes absorbiert.
Derartige elektrische Lampen werden vorwiegend als Anzeigelampen in Fahrzeugen verwendet, z.B. als gelbfarbige Lichtquelle in Richtungsanzeigern oder als rotfarbige Lichtquelle in Bremsleuchten von Autos. Alternative Ausführungsformen solcher Lampen, wobei die Farbtemperatur mit Hilfe einer lichtabsorbierenden Beschichtung erhöht worden ist, können auch als Fahrzeugscheinwerfer verwendet werden. Die genannten lichtabsorbierende Beschichtungen werden auch als Farbschicht auf (Glüh-)Lampen für allgemeine Beleuchtungszwecke verwendet. Die genannten elektrischen Lampen können auch in Verkehrsampeln verwendet werden.
Eine elektrische Lampe der eingangs erwähnten Art ist aus CA-A 0 766 196 bekannt. Im Fall der bekannten elektrischen Lampe wird eine Beschichtung auf dem Lampengefäß angebracht, wobei die Beschichtung eine Substanz umfasst, die sichtbares Licht absorbiert, beispielsweise ein Farbstoff und/oder ein Pigment.
Zum Anbringen der genannten Beschichtungen werden im Allgemeinen organische Lacke verwendet. Der organische Lack bildet eine Art Trägermatrix, die das Pigment oder den Farbstoff enthält. Der genannte organische Lack ermöglicht unter anderem, eine gute Haftung der Beschichtung am Lampengefäß zu erhalten. Bei der bekannten Lampe wird ein Polymethylmethacrylatpolymer eingesetzt, das mit Hilfe von Tauchbeschichtung an dem Lampengefäß angebracht wird. Bei einer alternativen Ausführungsform wird ein Lack aus einem Polyestersilikon an dem Lampengefäß mit Hilfe eines Sprühprozesses angebracht. Außerdem werden häufig organische Farbstoffe, wie z.B. ein Zapon 157 genannter Farbstoff verwendet. Solche Farbstoffe werden der Lackschicht hinzugefügt, um den gewünschten Farbort zu erhalten.
Ein Nachteil der bekannten elektrischen Lampe mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung auf Basis eines organisches Lacks ist, dass bei Temperaturen oberhalb von ungefähr 220 °C die Haftung der Beschichtung am Lampengefäß sich wesentlich verschlechtert und/oder der organische Farbstoff abbaut. Bei Temperaturen nahe der oder höher als die genannte Temperatur besteht eine erhöhte Gefahr, dass die Beschichtung springt und/oder sich vom Lampengefäß löst. Da die Abmessungen der Leuchten, in denen sich die elektrische Lampe befindet, ständig abnehmen, ebenso wie die Abmessungen der elektrischen Lampe selbst, erreicht die Temperatur des mit der Beschichtung versehenen Lampengefäßes derzeit einen Wert von 250 °C. Zudem besteht ein Trend zu weiterer Miniaturisierung, sodass das mit der lichtabsorbierenden Beschichtung versehene Lampengefäß Temperaturen von ungefähr 325 °C erreicht.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine elektrische Lampe der eingangs erwähnten Art zu verschaffen, bei der die oben genannten Nachteile vermieden werden.
Gemäß der Erfindung ist die elektrische Lampe der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass
die lichtabsorbierende Beschichtung ein Netzwerk umfasst, das durch Konversion von organisch modifiziertem Silan mit Hilfe eines Sol-Gel-Prozesses erhalten werden kann,
wobei das organisch modifizierte Silan aus der durch Verbindungen mit der Strukturformel R^ISi(OR^II)₃ gebildeten Gruppe ausgewählt ist,
wobei R^I eine Alkylgruppe oder eine Arylgruppe umfasst,
und wobei R^II eine Alkylgruppe umfasst.
Indem in der bekannten elektrischen Lampe der organische Lack in der lichtabsorbierenden Schicht durch ein Netzwerk mit einem organisch modifizierten Silan als Ausgangsmaterial ersetzt wird, wird eine optisch transparente, nicht streuende, lichtabsorbierende Beschichtung erhalten, die gegen so hohe Temperaturen wie 400 °C beständig ist. Indem bei der Herstellung des Netzwerkes ein organisch modifiziertes Silan verwendet wird, bleibt ein Teil der R^I-Gruppen, d.h. die Alkyl- oder Arylgruppen, als Endgruppe in dem Netzwerk vorhanden. Daher hat das erfindungsgemäße Netzwerk statt vier Netzweerkbindungen pro Si-Atom weniger als vier Netzwerkbindungen pro Si-Atom. Dies führt beispielsweise zu einem Netzwerk mit im Mittel ungefähr drei Netzwerkbindungen pro Si- Atom. Trotz der Tatsache, dass das Netzwerk teilweise aus den genannten Alkyl- oder Arylgruppen zusammengesetzt ist, wird ein Netzwerk erhalten, dessen Dichte zumindest nahezu gleich der des üblichen Silica-Netzwerkes ist. Im Gegensatz zu dem üblicherweise verwendeten Silica-Netzwerk weist ein Netzwerk, das teilweise aus den genannten Alkyl- oder Arylgruppen zusammengesetzt ist, eine größere Elastizität und Flexibilität auf. Dies macht es möglich, relativ dicke lichtabsorbierende Beschichtungen herzustellen.
Vorzugsweise umfasst die R^I-Gruppe CH₃ oder C₆H₅. Diese Substanzen haben eine relativ gute thermische Stabilität. Ein Netzwerk mit Methyl- oder Phenylgruppen ermöglicht es, dickere Beschichtungen zu erhalten. Experimente haben weiterhin ergeben, dass Beschichtungen, in denen Methyl- oder Phenyl-Gruppen in einem Netzwerk eingebaut sind, bis zu einer Temperatur von zumindest 350 °C stabil sind. Die genannten Gruppen sind Endgruppen in dem Netzwerk und bleiben bei den genannten höheren Temperaturen ein Teil des Netzwerkes. Bei einer solchen relativ hohen Temperaturbelastung auf der lichtabsorbierenden Beschichtung tritt während der Nutzlebensdauer der elektrischen Lampe keine merkliche Degradation des Netzwerkes auf.
Vorzugsweise umfasst die R^II-Gruppe CH₃ oder C₂H₅. Methyl- und Ethylgruppen sind besonders geeignet, weil in dem Hydrolyseprozess Methanol und Ethanol gebildet werden, wobei diese Substanzen mit der Pigmentdispersion verträglich sind und relativ leicht verdampfen. Im Allgemeinen reagieren die Methoxy-Gruppen (-OCH₃) schneller als die Ethoxy-Gruppen (-OC₂H₅), die ihrerseits schneller reagieren als die (Iso-) Propoxy-Gruppen (-OC₃H₇). Für einen glatten Verlauf des Hydrolyseprozesses werden vorteilhaft R^II-Gruppen eingesetzt, die nicht sehr lang sind.
Sehr geeignete Ausgangsmaterialien für die Herstellung des erfindungsgemäßen Netzwerkes sind
Methyltrimethoxysilan (MTMS), mit R^I = R^II = CH₃,
Methyltriethoxysilan (MTES), mit R^I = CH₃ und R^II = C₂H₅,
Phenyltrimethoxysilan (PTMS), mit R^I = C₆H₅ und R^II = CH₃, und
Phenyltriethoxysilan (PTES), mit R^I = C₆H₅ und R^II = C₂H₅. Derartige Ausgangsmaterialien sind an sich bekannt und im Handel erhältlich.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Lampe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke t_c der lichtabsorbierenden Beschichtung t_c ≥ 1 μm beträgt. Wenn ein Netzwerk verwendet wird, das sich aus Silica zusammensetzt, das vier Netzwerkbindungen pro Si-Atom umfasst, ist die Dicke der Beschichtung, unter atmosphä rischen Bedingungen, auf ungefähr höchstens 0,5 μm begrenzt. In solchen Silica-Schichten, deren Dicke die genannte Dicke übersteigt, führt mechanische Spannung in der Schicht leicht zu Rissen und/oder löst sich die Beschichtung leicht vom Lampengefäß. Durch Verwendung eines Netzwerks mit weniger als vier Netzwerkbindungen pro Si-Atom, kann eine viel dickere Schichtdicke erhalten werden. Vorzugsweise ist t_c ≥ 2 μm. In dickeren, lichtabsorbierenden Beschichtungen kann mehr Pigment oder Farbstoff eingebaut werden, wodurch die Farbwirkung der Beschichtung erhöht wird.
In der lichtabsorbierenden Beschichtung können anorganische Füllstoffe eingebaut sein. Hierzu sind bei einer günstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Lampe Silicateilchen, die einen Durchmesser d ≤ 50 nm haben, in das Netzwerk eingebaut. Einbau dieser sogenannten nanogroßen Silicateilchen vermindert das Schrumpfen der Schicht während deren Herstellung. Zudem macht der Einbau der nanogroßen Silicateilchen es möglich, noch dickere Beschichtungen zu erhalten, die gut am Lampengefäß haften. Durch Zufügen von nanogroßen Silicateilchen zu einem Netzwerk, in dem Alkyl- oder Arylgruppen, die die R^I-Gruppen bilden, als Endgruppe vorhanden sind, können 20 μm dicke Schichten mit günstigen Hafteigenschaften erhalten werden. Solche dicken Schichten können erhebliche Mengen eines Pigments oder eines Farbstoffs enthalten, um den gewünschten Farbort der lichtabsorbierenden Beschichtung zu erhalten. Durch Einbau der genannten Silicateilchen wird es möglich, lichtabsorbierende Beschichtungen mit größerer Dicke herzustellen. Die Brechzahl einer solchen Beschichtung wird von der Brechzahl des Pigments weniger beeinflusst, wenn die gleiche Menge Pigment in einer dickeren Beschichtung eingebaut ist. Die Verwendung der genannten Silicateilchen gibt dann ein gewisses Maß an Freiheit, um die Brechzahl der lichtabsorbierenden Beschichtung auf einen gewünschten Wert zu bringen und die Brechzahl auf diesem Wert zu halten.
Um lichtabsorbierende Beschichtungen mit den gewünschten optischen Eigenschaften herzustellen, wobei diese Beschichtungen während der Nutzlebensdauer der elektrischen Lampe die gewünschte thermische Stabilität haben, werden vorzugsweise anorganische Pigmente eingesetzt. Bei einer günstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Lampe ist das Pigment aus der von Eisenoxid, mit Phosphor dotiertem Eisenoxid, Zink-Eisenoxid, Cobaltaluminat, Neodymoxid, Bismutvanadat, Zirconiumpraseodymsilicat oder Mischungen davon gebildeten Gruppe ausgewählt. Eisenoxid (Fe₂O₃) ist ein orangefarbenes Pigment und P-dotiertes Fe₂O₃ ist ein orange-rotes Pigment. Zink-Eisenoxid, beispielsweise ZnFe₂O₄ oder ZnO. ZnFe₂O₄ sind gelbe Pigmente. Das Mischen von (P-dotiertem) Fe₂O₃ mit ZnFe₂O₄ ergibt ein Pigment mit tieforangener Farbe. Cobaltaluminat (CoAl₂O₄) und Neodymoxid (Nd₂O₅) sind blaue Pigmente. Bismutvanadat (BiVO₄), auch als Pucherit bezeichnet, ist ein gelb-grünes Pigment. Zirconiumpraseodymsilicat ist ein gelbes Pigment. Experimente haben ergeben, dass ein Netzwerk, das diese anorganischen Pigmente enthält, sich während der Nutzlebensdauer und bei der relativ hohen Temperaturbelastung auf der lichtabsorbierenden Beschichtung nicht merklich verschlechtert.
Bei einer alternativen Ausführungsform werden lichtabsorbierende Beschichtungen erhalten, in denen organische Pigmente verwendet werden. Speziell geeignete Pigmente sind das sogenannte Red 177 (Anthraquinon) oder Chromophthal Yellow (2RLP) von "Ciba". Weitere geeignete Pigmente sind Red 149 (Perylen), Red 122 (Quinacridon), Red 257 (Ni-Isoindolin), Violet 19 (Quinacridon), Blue 15:1 (Cu-phthalocyanin), Green 7 (hal. Cu-phthalocyanin) oder Yellow 83 (Dyaryl) von "Clariant". Auch Mischungen aus anorganischen und organischen Pigmenten sind geeignet, beispielsweise eine Mischung aus Chromophthal Yellow und (Zink)Eisenoxid.
Vorzugsweise ist ein mittlerer Durchmesser d_p der Pigmentteilchen d_p ≤ 100 nm. Durch Verwendung von Pigmenten mit solch relativ kleinen Abmessungen werden optisch transparente Beschichtungen erhalten, die relativ wenig Lichtstreuung aufweisen. Da die erfindungsgemäße elektrische Lampe häufig in speziell entworfenen Reflektoren eingesetzt wird, in denen die Lichtquelle als punktförmig aufgefasst wird, ist Lichtstreuung an den lichtabsorbierenden Beschichtungen eine unerwünschte Eigenschaft. Der Effekt einer Lichtstreuung wird zumindest nahezu verhindert, wenn der mittlere Durchmesser der Pigmentteilchen d_p ≤ 50 nm ist.
In der Literatur werden Netzwerke, die durch Konversion eines organisch modifizierten Silans erhalten worden sind, gewöhnlich zur Herstellung von lichtstreuenden Beschichtungen verwendet. In dieser Erfindung wird das Netzwerk insbesondere zur Herstellung von transparenten Beschichtungen eingesetzt, die relativ wenig Lichtstreuung aufweisen.
Besonders geeignete elektrische Lampen werden erhalten, indem ein Pigment in einer lichtabsorbierenden Beschichtung angewendet wird, das aus einer Mischung aus Eisenoxid und Bismutvanadat oder einer Mischung aus mit Phosphor dotiertem Eisenoxid und Bismutvanadat zusammengesetzt ist. Da Bismutvanadat häufig nur in einer Teilchengröße d_p mit d_p > 100 nm verfügbar ist, weist eine lichtabsorbierende Beschichtung mit einem solchen Pigment häufig ein störendes Ausmaß an Lichtstreuung auf. Die Erfinder haben experimentell herausgefunden, dass die Verwendung einer Kombination aus (P-dotiertem) Eisenoxid und Bismutvanadat als Pigment dafür sorgt, dass die Lichtstreuung der erhaltenen Beschichtung erheblich reduziert wird, als ob der Durchmesser der Bismutvanadatteilchen viel kleiner als 100 nm ist. Ohne eine theoretische Erklärung geben zu müssen, wird die Abnahme der Lichtstreuung einer solchen Beschichtung einer Zunahme der Brechzahl des Netzwerkes infolge der Anwesenheit der Eisenoxidteilchen zugeschrieben.
Es hat sich gezeigt, dass eine elektrische Lampe mit einem Lampengefäß, die erfindungsgemäß mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung beschichtet ist, die ein durch Konversion eines organisch modifizierten Silans mit Hilfe eines Sol-Gel-Prozesses erhaltenes Netzwerk umfasst, ihre anfänglichen Eigenschaften während der Nutzlebensdauer der elektrischen Lampe in wesentlichem Maße beibehält.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht, teilweise aufgeschnitten und teilweise im Querschnitt, einer bei der Erfindung verwendeten elektrischen Lampe mit einem Lampensockel;
2 eine mit einem Reflektor und einem Adapter versehene elektrische Lampe;
3, in einem Teil einer Farbdreieckdarstellung nach IEC 1931, die Farbkoordinaten einer elektrischen Lampe mit einer Beschichtung gemäß der Erfindung.
Die Zeichnung ist rein schematisch und nicht maßstabsgetreu. Insbesondere sind der Deutlichkeit halber einige Abmessungen stark übertrieben. Wo möglich, haben in der Zeichnung gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.
1 zeigt eine bei der Erfindung verwendete elektrische Lampe, von der ein Teil in Seitenansicht, teilweise aufgeschnitten, dargestellt wird und ein anderer Teil im Querschnitt. Die elektrische Lampe umfasst ein gasdicht verschlossenes, lichtdurchlässiges Lampengefäß 1, beispielsweise aus Glas, in dem ein elektrisches Element 2, das in der Figur ein (spiralförmiger) Wolfram-Glühkörper mit einem Zentrum 4 ist, axial auf einer Achse 5 positioniert ist und mit den Stromleitern 6 verbunden ist, die aus dem Lampengefäß nach außen treten. Die dargestellte Lampe hat eine Füllung aus einem Inertgas, beispielsweise einer Ar/Ne-Mischung, mit einem Fülldruck etwas oberhalb von 5 bar.
Ein Lampensockel 10 ist mit dem Lampengefäß 1 fest verbunden. Der Lampensockel 10 hat ein Kunststoffgehäuse 11. Das Gehäuse 11 umfasst einen flachen Basisabschnitt 7, der nahezu senkrecht zur Achse 5 steht. Das Lampengefäß 1 ist mit Hilfe einer Platte 8 aus Isoliermaterial gasdicht verschlossen, wobei die Platte in einer Ebene liegt, die zumindest nahezu senkrecht zur Achse 5 steht. Das elektrische Element 2 wird während der Herstellung der Lampe in einer relativ zur Platte 8 zuvor festgelegten Position montiert. Die Platte 8 des Lampengefäßes 1 wird mit Hilfe von Verriegelungsmitteln 9, beispielsweise Rippen, gegen den Basisabschnitt gedrückt, sodass das elektrische Element 2 relativ zu den Bezugsmitteln 12, beispielsweise Noppen, eine zuvor festgelegte Position einnimmt. Die Noppen 12 sind Teil des Lampensockels und sind so entworfen, dass sie gegen einen Träger 30 stoßen, beispielsweise einen Reflektor, wie in 2 erkennbar ist.
Der Lampensockel umfasst auch Kontaktglieder 14, die mit einer Abschirmung 13 versehen sind und mit der die Stromleiter 6 des Lampengefäßes 1 verbunden sind. Ein federnder Zwischenabschnitt 15, der mit Kopplungmitteln 17 versehen ist, in der Figur federnde Laschen, die zum Koppeln des Reflektors mit dem Lampensockel bestimmt sind, bildet mit dem Gehäuse 11 ein einziges Ganzes. Die federnde Wirkung des Zwischenabschnitts wird dadurch erhalten, dass der Zwischenabschnitt hohl ausgebildet wird, sodass nur noch eine Wandung als Zwischenabschnitt übrigbleibt, woraufhin ein Großteil der Wandung mit Hilfe von zwei senkrecht zur Achse 5 verlaufenden Nuten 18 entfernt wird. Der verbleibende Abschnitt der Wandung bildet eine Brücke 19, die nahe der folgenden Nut um einen Winkel von beispielsweise 180° um die Achse 5 gedreht ist.
Das Lampengefäß 1 der elektrischen Lampe hat eine relativ kleine axiale Abmessung von ungefähr 22 mm und ist zur Aufnahme einer relativ hohen Leistung von beispielsweise 5 bis 25 W geeignet. Die elektrische Lampe hat in diesem Fall eine Nutzlebensdauer von ungefähr 6000 Stunden.
Erfindungsgemäß ist zumindest ein Teil des Lampengefäßes 1 mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung 3 bedeckt, die eine mittlere Dicke von 2–3 μm hat.
2 zeigt die elektrische Lampe, versehen mit einem Träger 30, der in der Zeichnung ein Reflektor mit einer transparenten Platte 33 ist, sowie mit einem Adapter 25. Bei dieser Konfiguration einer Lampe mit einem Adapter und einem Reflektor, bei der der Reflektor mit einem in einer Nut 32 gehaltenen Gummiring 31 versehen ist, dichtet der Gummiring die Öffnung 26 zwischen dem Lampensockel und dem Reflektor gasdicht ab. Der Adapter ist mit standardisierten Kontaktpunkten 27 versehen, die gasdicht durch die Bodenplatte 28 des Adapters geführt sind und mit Kontaktgliedern 14 des Lampensockels 10 verbunden sind.
In der Zeichnung ist zu erkennen, dass der Lampensockel 10 nahezu vollständig innerhalb eines Kegels 36 liegt, dessen Spitze 35 sich in der Mitte 4 des elektrischen Elementes 2 befindet und der einen halben Scheitelwinkel α von 25° hat. Das aus dem elektrischen Element 2 kommende Licht kann die reflektierende Oberfläche 34 nahezu ungehindert erreichen und wird dort zumindest im Wesentlichen axial in Richtung der transparenten Platte 33 reflektiert.
Beispiel 1
Eine Menge von 10 g ZnFe₂O₄ (Teilchengröße 70 nm) wird in einer 50/50%-Wasser/Ethanol-Mischung unter Verwendung von "Disperbyk-190" als Dispergator dispergiert. Das Gesamtgewicht der Mischung beträgt 30 g. Mit Hilfe von Nass-Kugelmahlung unter Verwendung von 2 mm Zirconiumoxidkörnern wird eine optisch klare Flüssigkeit erhalten.
Eine Menge von 3 g Fe₂O₃ (Teilchengröße 40 nm) wird in entsprechender Weise dispergiert.
Eine Hydrolysemischung von 40 g Methyltrimethoxysilan (MTMS), 0,6 g Tetraethylorthosilicat (TEOS), 32 g Wasser, 4 g Ethanol und 0,15 g Eisessig wird 48 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt und danach in einem Kühlschrank aufbewahrt.
Eine Beschichtungsflüssigkeit wird bereitet, indem 10 g der genannten ZnFe₂O₄-Dispersion, 6 g der Fe₂O₃-Dispersion und 10 g der MTMS/TEOS-Hydrolysemischung mit 4 g Methoxypropanol gemischt werden, wobei die Beschichtungsflüssigkeit anschließend auf die Außenfläche des größten Teils eines Lampengefäßes aufgesprüht wird. Die Beschichtung 10 Minuten lang bei einer Temperatur von 250 °C ausgehärtet. Auf diese Weise wird auf einem Lampengefäß aus Glas eine lichtabsorbierende Beschichtung in einer Dicke bis zu 3 μm erhalten, ohne dass beim Trocknen und Aushärten Rissbildung auftritt.
Eine elektrische Lampe, die in dieser Ausführungsform mit einer wie oben beschrieben hergestellten lichtabsorbierenden Beschichtung versehen ist, ist bernsteinfarbig, transparent und frei von Lichtstreuung.
Für eine so bereitete lichtabsorbierende Beschichtung ist die Farbkoordinate (x; y) entsprechend der Definition der Farbdreieckdarstellung nach IEC 1931 (0,589; 0,405) bei einer Gesamtdurchlässigkeit von 52%, nachdem die elektrische Lampe 1 Stunde lang bei 350 °C gebrannt hat. Der Farbort der Beschichtung ist während der Nutzlebensdauer der elektrischen Lampe stabil.
Die entsprechend der Rezeptur erhaltene Beschichtung hat eine Dicke von 2,7 μm. Der Gewichtsanteil der Bestandteile in dieser Beschichtung beträgt 52% ZnFe₂O₄ und Fe₂O₃, 18% "Disperbyk-190" und 30% MTMS.
3 zeigt, in einem Teil einer Farbdreieckdarstellung nach IEC 1931, die Farbkoordinaten (x; y) einer elektrischen Lampe mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung mit der oben beschriebenen Mischung aus ZnFe₂O₄ und Fe₂O₃ (in 3 mit Hilfe von Kreisen angedeutet). Der Kreis mit der niedrigsten x-Koordinate entspricht einer Schichtdicke der ZnFe₂O₄/Fe₂O₃-Beschichtung von ungefähr 2 μm. Der Kreis mit der höchsten x-Koordinate entspricht einer Schichtdicke der ZnFe₂O₄/Fe₂O₃-Beschichtung von ungefähr 3 μm. Zum Vergleich wird der Farbort einer Beschichtung mit nur Fe₂O₃ für einen Bereich von Schichtdicken angegeben (Dreiecke: Dickenverlauf von 1,5 bis 3 μm in der schraffierten Fläche). 3 zeigt auch zwei spezifizierte Flächen in dem Farbdreieck, in denen der Farbort einer als gelbfarbiger Richtungsanzeiger für ein Auto verwendeten elektrischen Lampe liegen sollte. Die mit S1 bezeichnete schraffierte Fläche entspricht der europäischen ECE-Norm für einen gelbfarbigen Richtungsanzeiger und die mit S2 bezeichnete Fläche entspricht der amerikanischen SAE-Norm für einen gelbfarbigen Richtungsanzeiger, welche Normen dem Fachmann beide bekannt sind. Die erhaltene lichtabsorbierende Beschichtung kann, an einer elektrischen Lampe angebracht, gut als gelbfarbiger Richtungsanzeiger verwendet werden und besteht den dem Fachkundigen bekannten Fakra-Test.
Beispiel 2
Eine Menge von 3 g BiVO₄ wird in einer 50/50%-Wasser/Ethanol-Mischung unter Verwendung von "Solspers 41090" als Dispergator dispergiert. Das Gesamtgewicht der Mischung beträgt 23 g. Mit Hilfe von Nass-Kugelmahlung unter Verwendung von 2 mm großen Zirconiumoxidkörnern wird eine stabile Dispersion erhalten.
Eine Menge von 3 g Fe₂O₃ (Teilchengröße 40 nm) wird in entsprechender Weise dispergiert.
Eine Hydrolysemischung von 40 g Methyltrimethoxysilan (MTMS), 0,6 g Tetraethylorthosilicat (TEOS), 32 g Wasser, 4 g Ethanol und 0,15 g Eisessig wird 48 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt und danach in einem Kühlschrank aufbewahrt.
Eine Beschichtungsflüssigkeit wird bereitet, indem 10 g der genannten BiVO₄-Dispersion, 6 g der Fe₂O₃-Dispersion und 10 g der MTMS/TEOS-Hydrolysemischung mit 4 g Methoxypropanol gemischt werden, woraufhin die Beschichtungsflüssigkeit auf die Außenfläche des größten Teils eines Lampengefäßes aufgesprüht wird. Die Beschichtung wird 20 Minuten lang bei einer Temperatur von 160 °C getrocknet. Auf diese Weise wird auf einem Lampengefäß aus Glas eine lichtabsorbierende Beschichtung in einer Dicke bis zu 3 μm gebildet, ohne dass beim Trocknen und Aushärten Rissbildung auftritt.
Eine elektrische Lampe, die mit einer gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform hergestellten lichtabsorbierenden Beschichtung versehen ist, ist bernsteinfarbig und relativ frei von Lichtstreuung, obwohl der Durchmesser der Bismuthvanadatteilchen 100 nm übersteigt.
Nachdem die elektrische Lampe eine Stunde lang gebrannt hat, beträgt die Farbkoordinate (x; y) für eine so bereitete lichtabsorbierende Beschichtung (0,592; 0,101), gemäß der Definition des Farbdreieckdarstellung nach IEC 1931, bei einer Gesamtdurchlässigkeit von 50%. Der Farbort der Beschichtung bleibt während der Nutzlebensdauer der elektrischen Lampe stabil.
Die gemäß der Rezeptur erhaltene Beschichtung hat eine Dicke von zumindest nahezu 3 μm. Der Gewichtsanteil der Bestandteile in dieser Beschichtung beträgt 21% Fe₂O₃, 21% BiVO₄, 17% Solspers und 41% MTMS.
3 zeigt die Farbkoordinaten (x; y) einer elektrischen Lampe mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung, die die oben beschriebene Mischung von BiVO₄ und Fe₂O₃ umfasst (in 3 mit Hilfe der Quadrate angedeutet). Das Quadrat mit der niedrigsten x-Koordinate entspricht einer Schichtdicke der BiVO₄/Fe₂O₃-Beschichtung von ungefähr 2 μm. Das Quadrat mit der höchsten x-Koordinate entspricht einer Schichtdicke der BiVO₄/Fe₂O₃ Beschichtung von ungefähr 3 μm.
Beispiel 3
Eine Menge von 6 g P-dotiertem Fe₂O₃ wird in einer 50/50%-Wasser/Ethanol-Mischung unter Verwendung von "Disperbyk-190" als Dispergator dispergiert. Das Gesamtgewicht der Mischung beträgt 32 g.
Eine Hydrolysemischung von 40 g Methyltrimethoxysilan (MTMS), 0,6 g Tetraethylorthosilicat (TEOS), 32 g Wasser, 4 g Ethanol und 0,15 g Eisessig wird 48 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt und danach in einem Kühlschrank aufbewahrt.
Eine Beschichtungsflüssigkeit wird bereitet, indem 20 g der P-dotierten Fe₂O₃-Dispersion und 7 g der MTMS/TEOS-Hydrolysemischung mit 8 g Methoxypropanol gemischt werden, und die genannte Beschichtungsflüssigkeit anschließend auf die Außenfläche des größten Teils eines Lampengefäßes aufgesprüht wird. Die Beschichtung wird 20 Minuten lang bei einer Temperatur von 160 °C getrocknet. Auf diese Weise wird auf einem Lampengefäß aus Glas eine lichtabsorbierende Beschichtung in einer Dicke bis zu 6 μm gebildet, ohne dass beim Trocknen und Aushärten Rissbildung auftritt. Die Realisierung einer solchen relativ großen Schichtdicke ist möglich, weil eine relativ hohe Konzentration von Pigment bei einer relativ niedrigen Konzentration von MTMS verwendet wird.
Eine elektrische Lampe, die mit einer gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform hergestellten lichtabsorbierenden Beschichtung versehen ist, ist rot, transparent und frei von Lichtstreuung.
Nachdem die elektrische Lampe eine Stunde lang gebrannt hat, beträgt die Farbkoordinate (x; y) für eine so bereitete lichtabsorbierende Beschichtung (0,665; 0,335), gemäß der Definition des Farbdreieckdarstellung nach IEC 1931, bei einer Gesamtdurchlässigkeit von ungefähr 20%. Der Farbort der Beschichtung bleibt während der Nutzlebensdauer der elektrischen Lampe stabil.
Die spezifizierten Farbkoordinaten, die den Farbort einer als rote Bremsleuchte für ein Auto verwendeten elektrischen Lampe einschließen, sind gemäß der dem Fachmann bekannten europäischen ECE-Norm: x = 0,665, y = 0,335; x = 0,657, y = 0,335; x = 0,7307; y = 02613, und gemäß der dem Fachmann bekannten amerikanischen NA-Norm: x = 0,67, y = 0,33; x = 0,65, y = 0,33; x = 0,71, y = 0.27. Der Farbort der elektrischen Lampe, die mit einer gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform hergestellten lichtabsorbierenden Beschichtung versehen ist, liegt innerhalb der für rotes Bremslicht spezifizierten Gebiete.
Es wird deutlich sein, dass im Rahmen der Erfindung für den Fachkundigen viele Varianten möglich sind. In dem Sol-Gel Prozess sind viele alternative Zubereitungsverfahren möglich. Als Säure für die Hydrolyse kann auch Maleinsäure eingesetzt werden. Weiterhin ist es auch möglich, Pigmentkombinationen zu verwenden, um den Farbort nach rot hin verschieben zu lassen. Daneben kann die Farbtemperatur des von der elektrischen Lampe auszusendenden Lichtes erhöht werden, während beispielsweise die Farbkoordinaten nahezu auf dem Planckschen Kurvenzug positioniert bleiben.
Der Schutzumfang der Erfindung ist nicht auf die hier gegebenen Beispiele beschränkt. Bezugszeichen in den Ansprüchen begrenzen deren Schutzumfang nicht. Die Verwendung des Begriffes "umfassen" (englisch: comprising) schließen das Vorhandensein von anderen Elementen als denen in den Ansprüchen genannten nicht aus. Die Verwendung des Wortes "ein" oder "eine" (englisch: a or an) vor einem Element schließt das Vorhandensein mehrerer solcher Elemente nicht aus.

Claims

Elektrische Lampe mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß (1), in dem eine Lichtquelle (2) untergebracht ist, wobei zumindest ein Teil des Lampengefäßes (2) mit einer lichtabsorbierenden äußeren Beschichtung (3) versehen ist, wobei die lichtabsorbierende Beschichtung (3) ein Pigment enthält, das einen Teil des sichtbaren Lichtes absorbiert, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtabsorbierende Beschichtung (3) ein Netzwerk aus einem einem Sol-Gel-Prozess unterworfenen, konvertierten, organisch modifizierten Silan umfasst, wobei das organisch modifizierte Silan aus der durch Verbindungen mit der Strukturformel R^ISi(OR^II)₃ gebildeten Gruppe ausgewählt ist, wobei R^I eine Alkylgruppe oder eine Arylgruppe umfasst, und wobei R^II eine Alkylgruppe umfasst.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die R^I-Gruppe CH₃ oder C₆H₅ umfasst.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die R^II-Gruppe CH₃ oder C₂H₅ umfasst.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Durchmesser d_p des Pigments d_p ≤ 100 nm beträgt.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke t_c der lichtabsorbierenden Beschichtung (3) t_c ≥ 1 μm beträgt.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Silicateilchen, die einen Durchmesser d ≤ 50 nm haben, in das Netzwerk eingebaut sind.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment ein anorganisches Pigment ist.
Elektrische Lampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment aus der von Eisenoxid, mit Phosphor dotiertem Eisenoxid, Zink-Eisenoxid, Cobaltaluminat, Neodymoxid, Bismutvanadat, Zirconiumpraseodymsilicat oder Mischungen davon gebildeten Gruppe ausgewählt ist.
Elektrische Lampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment durch eine Mischung aus Eisenoxid und Bismutvanadat oder durch eine Mischung aus mit Phosphor dotiertem Eisenoxid und Bismutvanadat gebildet ist.