DE69112508T2

DE69112508T2 - Phosphore mit verbesserter lichtausbeute und daraus hergestellte lampen.

Info

Publication number: DE69112508T2
Application number: DE69112508T
Authority: DE
Inventors: Keith Klinedinst; A Sigai
Original assignee: GTE Products Corp
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1991-01-15
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2011-01-16
Also published as: AU642967B2; CA2034423C; US5309069A; US5051277A; DE69112508D1; WO1991010715A1; FI98925B; JP3001630B2; FI98925C; JPH04504441A; MX171701B; BR9104189A; CA2034423A1; EP0464179A1; FI914434A0; EP0464179B1; AU7145291A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte, mit Mangan aktivierte Zinksilicat-Leuchtstoffe. Genauer gesagt beinhaltet die vorliegende Erfindung das Beschichten eines Willemit-Leuchtstoffs mit einer Silicaschicht und dann ein Beschichten mit Aluminium. Der erhaltene "zweischichtige" Leuchtstoff zeigt verbesserte Leuchteigenschaften und ist besonders nützlich bei Leuchtstofflampen.
Während gewisser Leuchtstoffsynthese- und Lampenherstellungsschritte können die fein unterteilten Leuchtstoffmaterialien oxidierenden (sauerstoffreichen) Atmosphären bei erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden. Ein Beispiel ist das sogenannte "lehring" Verfahren, das verwendet wird, eine organische, wäßrige Lampenbeschichtungsdispersion abzubrennen. Es ist gut bekannt, daß die Helligkeit einer fertiggestellten Leuchtstofflampe beträchtlich als ein Ergebnis des lehring Vorgangs verringert werden kann (der sogenannte "Lehrverlust"). Diese Helligkeitsverringerung kann sich aus einer Teiloxidation von reaktiven Ionen mit niederer Valenz ergeben, die in dem Leuchtstoffgitter vorhanden sind.
Ein etwas bedeutenderes Beispiel betrifft das Verfahren in US-Patent 4,585,673, in dem die Bildung von Schutzbeschichtungen (typischerweise Aluminiumbeschichtungen) auf den Oberflächen von fein unterteilten Leuchtstoffteilchen durch chemische Dampfabscheidung geoffenbart ist, wobei ein organometallischer Vorläufer in einem Gaswirbelbett verwendet wird. Wenn mit Mangan dotiertes Zinksilicat durch das in dem '673 Patent beschriebene Verfahren mit Aluminium beschichtet wird, und wenn Leuchtstofflampen aus dem dadurch hergestellten, beschichteten Leuchtstoff hergestellt werden, zeigen diese Lampen eine viel bessere Lumenstandleistung als ähnliche Lampen, die unbehandelten (unbeschichteten) Zinksilicat-Leuchtstoff verwenden. Während der Herstellung solcher Lampen werden die Leuchtstoffteilchen typischerweise in einem wäßrigen Medium dispergiert. Unglücklicherweise gehen, wenn die Suspension auf Wassergrundlage während mehrerer Tage vor der Verwendung (eine typische Situation) aufbewahrt wird, die vorteilhaften Wirkungen verloren, die mit der '673 Beschichtung verbunden sind.
Diese "Aufbewahrungs"-Problem kann jedoch überwunden werden, indem der aluminiumbeschichtete Leuchtstoff in Luft bei einer Temperatur zwischen ungefähr 700ºC und ungefähr 850ºC während einer Zeitdauer geglüht wird, die von ungefähr 15 Minuten bis ungefähr 20 Stunden dauert, wie es in dem US- Patent 4,803,400 beschrieben ist. Unglücklicherweise bewirkt, während dieses Glühverfahren für den beschichteten Leuchtstoff das Aufbewahrungsproblem löst, daß auch der Zinksilicat-Leuchtstoff mit der Aluminiumbeschichtung reagiert. Zink und Mangan diffundieren in die Aluminiumbeschichtung, wobei wahrscheinlich eine Mischung aus Zink- und Mangan-Aluminaten gebildet wird. Der beschichtete Leuchtstoff entwickelt eine "Körperfarbe" und leidet an einer Verringerung bei der sichtbaren Lichtemission, wenn einer ultravioletten Lichtquelle ausgesetzt wird. Ferner werden sehr ähnliche Phänomene ebenfalls beobachtet, wenn der unbehandelte (unbeschichtete) Leuchtstoff dem Glühverfahren unterzogen wird. Es wird angenommen, daß die erhöhte Körperfarbe und die verringerte Helligkeit, die sich aus dem Glühen des unbeschichteten und des beschichteten Zinksilicat-Leuchtstoffs des '673 ergeben, teilweise von der Oxidation einiger zweiwertiger Manganionen herkommen, die sich auf der Oberfläche der unbeschichteten Leuchtstoffteilchen oder in und auf der Oberfläche der reaktiven Aluminiumbeschichtung befinden.
Vor der vorliegenden Erfindung war kein Mittel bekannt, diese schädlichen Wechselwirkungen zwischen dem Leuchtstoff und der sauerstoffreichen Atmosphäre innerhalb des Glühofens zu verhindern. Mittels des unten beschriebenen Verfahrens werden diese schädlichen Wechselwirkungen nahezu vollständig ausgeschlossen, wodurch ein Leuchtstoff ermöglicht wird, der mit dem in dem '673 Patent geoffenbarten Verfahren beschichtet ist und gründlich ohne an einem Reflexionsvermögen oder Helligkeitsverlusten zu leiden, geglüht wird.
Ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umschließt die Verwendung von Zinksilicat-Leuchtstoffen großer Helligkeit als Bestandteile von Drei-Komponenten-Leuchtstoffen. Wie es vorhergehend erörtert worden ist, sind beschichtete Zinksilicat-Leuchtstoffe in dem Suspensionssystem auf Wasserbasis instabil, das verwendet wird, Leuchtstofflampen herzustellen. Die Zinksilicat-Leuchtstoffe müssen geglüht werden, um den beschichteten Leuchtstoff zu stabilisieren. Jedoch leidet die Leistung eines Zinksilicat-Leuchtstoffes nach dem Glühen bei den Werten des Helligkeitsausgangs und der Lumenstandleistung. Versuche, die Leistung des Grundleuchtstoffes vor dem Glühen zu verbessern, schließen das erneute Mahlen und erneute Brennen (RMF) des Leuchtstoffes ein. Ein solcher mit Aluminium beschichteter "RMF" Leuchtstoff zeigt verbesserte Lumenstandeigenschaften, wenn er als ein Bestandteil in der Dreikomponenten-Schicht mit farbstarker Wiedergabe verwendet wird. Jedoch ergibt das Verfahren mit erneutem Mahlen und erneutem Brennen einen großen Verlust des Ausgangsmaterials, so daß die Kosten des Leuchtstoffes erhöht werden. Die vorliegende Erfindung löst diese Schwierigkeiten in einer neuartigen und wirtschaftlichen Weise.
Bei einer verwandten Anmeldung kann eine verbesserte, kompakte Leuchtstofflampe hergestellt werden, indem ein beschichteter Willemit-Leuchtstoff als die grün emittierende Komponente verwendet wird. Kompakte Leuchtstoffröhren von der Art mit Zwillingsröhre und doppelter Zwillingsröhre sind zur Energieeinsparung in den letzten Jahren bedeutend geworden, da sie Wirkungsgrade haben, die weit jene der herkömmlichen Glühfadenlampen überschreiten. Während diese Lampen sehr kosteneffektiv mit sehr kurzen Ausgleichszeiten sind, weisen sie nichtsdestotrotz hohe Anfangskosten auf, die den Anwendungsbereich begrenzt haben, in dem sie ausgenutzt worden sind. Deshalb ist es wünschenswert, die Kosten dieser Lampen durch die Verwendung von weniger teuren, keine Seltenerden enthaltenden Ersatzstoffen zu verringern.
Die kompakten Leuchtstofflampen verwenden gegenwärtig zwei Leuchtstoffe auf der Grundlage von Seltenerden. Diese sind Y&sub2;O&sub3;: Eu (Sylvania Type 2342) für die rote Emission und Ce, Tb Mg Aluminat: Ce, Tb (Sylvania Type 2293) für die grüne Emission. Es wird kein blau emittierender Leuchtstoff verlangt, da die blauen Anteile der Quecksilberentladung verwendet werden, die richtige Farbtemperatur des emittierten "weißen" Lichts zu erhalten. Kürzlich ist LaPO&sub4;: Ce, Tb, das von der Nichia Corporation hergestellt wird, als ein Ersatz für den Typ 2293 betrachtet worden. Da diese Materialien teurere Seltenerden als die Aktivatoren enthalten, sind sie einige der teuersten, gewerblich verwendeten Leuchtstoffe.
Wie es vorhergehend erwähnt worden ist, kann ein grün emittierender Zink-Orthosilicat-Leuchtstoff, der mit Mangan aktiviert ist und auch unter dem Mineralnamen Willemit bekannt ist, durch Anwendung einer zweischichtungen Beschichtung vor dein Glühen verbessert werden. Die Doppelschicht besteht aus einer dünnen Beschichtung Silica, das zwischen den Grundleuchtstoff und einer konformen Aluminiumbeschichtung aufgebracht wird, die der Quecksilberentladung ausgesetzt ist. Der Grundlleuchtstoff ist ein Zinksilicat-Leuchtstoff, der mit Mangan und Wolfram dotiert ist. Dieser Leuchtstoff kann mit einer Ausrüstung im Produktionsinaßstab hergestellt werden, wobei ein Brennverfahren mit einem einzigen Schritt verwendet wird, das eine sehr hohe Ausbeute liefert (typischerweise 90%). Diese hohe Ausbeute und Wirkungsgrade des Maßstabs liefern beträchtliche Kosteneinsparungen bei dem Leuchtstoff, die bei weitem die Kosten dafür aufheben, daß die Silicatzwischenschicht aufgebracht wird.
Schließlich kann der Willemit-Leuchtstoff, der mit Silica und dann mit Aluminium beschichtet worden ist, als die grün emittierende Komponente der Leuchtstoffarbe mit farbstarker Wiedergabe verwendet werden.
Ein Verfahren zum Bilden einer durchgehenden Schicht aus Silica auf den Leuchtstoffteilchen ist geoffenbart. Das Verfahren umfaßt das Verdampfen eines Silicium enthaltenden Vorläufers, wie Tetramethyloxysilan (TMOS) oder Tetraethyloxyorthosilan (TEOS), in einem inerten Trägergas, und ein Leuchtstoffpulver mit diesem TMOS oder TEOS enthaltenen Gas zu durchströmen, in dem die Leuchtstoffteilchen in dem TMOS oder TEOS bei einer Temperatur von höher als 400ºC umhüllt werden. Ein oxidierendes Gas wird in das Leuchtstoffpulver eingebracht, das mit dem TMOS oder TEOS reagiert, um eine durchgehende Beschichtung aus Silica auf den Leuchtstoffteilchen zu bilden. Der sich ergebende, mit Silica beschichtete Leuchtstoff kann dann weiter mit Aluminium beschichtet werden.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung werden Leuchtstofflampen, die den doppelbeschichteten, zweischichtigen Leuchtstoff verwenden, hergestellt. Die sich ergebenden Lampen zeigen verbessertes Lumen und Standleistung.
Gemäß einem noch anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann der doppelbeschichtete Leuchtstoff in Leuchtstofflampen mit farbstarker Wiedergabe verwendet werden. Der zweischichtige Leuchtstoff ersetzt die grün emittierenden Seltenerden-Leuchtstoffe, die gegenwärtig in diesen Lampen verwendet werden. Der zweischichtige Leuchtstoff ergibt eine weniger kostspielige Lampe, da der teure, grün emittierende Leuchtstoff ersetzt wird, während die Lampen nahezu keinen Verlust beim Lumenausgang erleiden.
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung ist, die zum Beschichten der Leuchtstoffteilchen geeignet ist.
Fig. 2 eine Kurve der Bettemperatur als Funktion der Zeit für einen TMOS/O&sub2; Beschichtungslauf ist, wobei mit Mangan aktivierter Zinksilicat-Leuchtstoff verwendet wird.
Fig. 3 den Gewichtsprozentanteil von Silica auf Leuchtstoffpulver als eine Funktion der Beschichtungszeit zeigt.
Fig. 4 die relative Flächenhelligkeit als Funktion der Gewichtsprozente der Silicabeschichtung auf einem Zinksilicat-Leuchtstoff zeigt.
Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Leuchtstoffteilchens zeigt, das mit einer Schicht aus Silica beschichtet ist, die mit einer Schicht aus Aluminium beschichtet ist.
Fig. 6 eine Seitenansicht einer doppelbeschichteten Leuchtstofflampe zeigt.
Fig. 7 eine Querschnittsansicht der Lampe der Fig. 6 zeigt.
Fig. 8 die Farbpunkte zeigt, die an drei Stellen einer doppelbeschichteten Lampe genommen wurden, die Leuchtstoff vom Typ 2293 verwendet.
Fig. 9 die Farbpunkte zeigt, die an drei Stellen einer doppelbeschichteten Lampe genommen wurden, die einen "RMF" Leuchtstoff verwendet.
Fig. 10 die Farbpunkte zeigt, die an Stellen einer doppelbeschichteten Lampe genommen wurden, wobei der Leuchtstoff der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Bildung einer kontinuierlichen und konformen Beschichtung von Silica auf der Oberfläche von Zinksilicat oder von abgekühlten weißen Leuchtstoffteilchen mittels chemischer Dampfabscheidung (CVD), während die Leuchtstoffteilchen in einem isothermen Gaswirbelbett suspendiert sind. Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung werden Silicabeschichtungen verwendet, um eine Verringerung bei der Helligkeit und die Entwicklung der Körperfarbe zu verhindern, wenn mit Mangan aktivierte Zinksilicat (Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn) Leuchtstoffe in Luft bei Temperaturen oberhalb von ungefähr 600ºC erwärmt werden. Diese Silicabeschichtungen wirken auch als Diffusionssperren, verhindern die Wanderung von Zink und Mangan von der Oberfläche des Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn-Leuchtstoffs durch die Silicabeschichtung und deshalb auch durch die kontinuierlich und konforme Aluminiumbeschichtung, die auf der Oberfläche der mit Silica beschichteten Leuchtstoffteilchen gebildet werden.
Eine schematische Darstellung des Wirbelbettreaktors, der verwendet wird, die Leuchtstoffteilchen mit Silica zu beschichten, ist in Fig. 1 gezeigt. In Fig. 1 führt eine Zuführleitung 111 das inerte Rührergas durch das Ventil 54 in einen rostfreien Rührer 12, der einen Silicium enthaltenden Vorläufer, wie Tetramethoxysilan (TMOS) oder Tetraethyloxyorthosilan (TEOS) enthält. In dem Rührer 12 wird der Beschichtungsvorläufer TMOS oder TEOS in das Rührergas verdampft. Der Rührer wird durch eine Heizeinrichtung erwärmt, wie ein Heizband (nicht gezeigt). Das Rührergas, das TMOS oder TEOS enthält, kann durch das Trägergas verdünnt werden, um die geeignete Konzentration der Reaktionsmittel vorzusehen. Das Rührergas, das verdampftes TMOS oder TEOS enthält, wird durch die Verbindungsleitung 13 geführt und durch das Trägergas bei dein Ventil 55 verdünnt, das durch die Leitung 111 transportiert wird. Die Leitungen 13 und 111 verbinden sich, und die sich ergebende Leitung wird durch das Heizband 30 oder eine andere Einrichtung erwärmt. Das Rührer- und Trägergas mit dem TMOS geht durch eine rostfreie Stahlkammer 40 hindurch, die auf einer Temperatur von ungefähr 32ºC gehalten ist. Das Trägergas fließt dann zusammen mit dem verdampften TMOS oder TEOS durch einen porösen, rostfreien Gasverteiler 14 aus Stahl hindurch. Das Gas fließt dann in ein Reaktionsrohr 15 aus Quarzglas. In dem Reaktionsrohr 15 ist eine Vibrationsmischvorrichtung 17. Umfangsmäßig befinden sich auf dem Schaft der Vibrationsmischvorrichtung 17 und nahe der Vibrationsscheibe 19 eine Reihe von Löchern 18, durch die das oxidierende Gas mit oder ohne einem inerten, verdünnenden Gas in das Reaktionsrohr 15 eintritt. Sauerstoff wird dem Reaktionsrohr durch die Leitung 21 zugeführt. Für den Sauerstoff ist in Fig. 1 keine Verdünnungsgaseinrichtung vorgesehen. Das Reaktionsrohr aus Quarzglas ist von einem Ofen 20 umgeben.

BEISPIEL 1

Aluminiumoxid C (0,1%) wurde mit jedem Leuchtstoff als eine Fluidisierungshilfe vermischt. Die Temperatur des Wirbelbettreaktors wurde zwischen 450ºC und 460ºC während des Beschichtungsverfahrens beibehalten. Ferner blieb wegen der Feuchtigkeit, die in dem Wirbelbett hoher Temperatur als ein Nebenprodukt der TMOS Oxidationsreaktion erzeugt wird, das Wirbelbett nahezu vollständig isothermisch vom Anfang bis zum Ende jeden Beschichtungsverfahrenslaufes. Eine typische Kurve der Bettemperatur als Funktion der Zeit für einen Beschichtungslauf mit TMOS/O&sub2; ist in Fig. 2 gezeigt. Bei einem typischen Lauf werden 400 mg des Leuchtstoffs beschichtet, wobei eine Rührertemperatur von 32ºC verwendet wird und 0,5 l/min. Stickstoffgas (das Fluidisierungsgasmedium) durch den TMOS Rührer fließen, und 0,6 l/min. Sauerstoffgas, in das fluidisierte Pulverbett (durch die hohle Rührerstange) an einer Stelle einige Zentimeter oberhalb der Höhe der porösen Verteilerplatte eintreten.
Die Beschichtungsreaktionen wurden bei Zeiten ausgeführt, die zwischen 2,5 Stunden und 7,5 Stunden liegen. Nachfolgend wurden die Mengen von abgeschiedenem Silica analytisch für mehrere der beschichteten Leuchtstoffe bestimmt. Die Ergebnisse dieser Bestimmungen sind in Tabelle 1 aufgelistet. Diese Daten sind als Funktion der Beschichtungszeit in Fig. 3 aufgetragen. Wie es gezeigt ist, nimmt die Menge an abgeschiedenem Silica als Funktion TMOS/O&sub2; Beschichtungsreaktion linear mit zunehmender Beschichtungszeit zu. TABELLE 1 Ergebnisse der chemischen Analyse von Silica- Beschichtungen auf TMOS/O&sub2;-beschichteten Zn&sub2;SiO&sub4; und abgekühlten, weißen Leuchtstoffen* Leuchtstoff Beschichtungszeit (Std.) Gewichtsprozent SiO&sub2; abgekühlt weiß
*400 g Leuchtstoffe; 0,5 l/min. Rührerströmungsgeschwindigkeit; 32ºC Rührertemperatur; 0,6 l/min. O&sub2; Strömungsgeschwindigkeit; inertes Trägergas für TMOS: N&sub2;
Die mit Silica beschichteten und die unbeschichteten Zinksilicat- und abgekühlten, weißen Leuchtstoffe wurden auch mittels eines Elektronenabtastmikroskops hoher Auflösung untersucht. Fotoaufnahmen wurden bei 20.000- und 50.000- facher Vergrößerung erhalten. Es wurden keine Merkmale in den Mikrofotographien beobachtet, die mit mit Silica beschichteten Materialien erhalten worden sind, die nicht in Mikrofotographien beobachtet wurden, die mit den entsprechenden unbeschichteten Leuchtstoffen erhalten worden sind. Somit erscheinen die Silicabeschichtungen, die mittels der TMOS/O&sub2; Reaktion erzeugt worden sind, gleichförmig und konform mit den Oberflächen der darunterliegenden Leuchtstoffteilchen.
Die Durchgängigkeit der Silicabeschichtungen, die auf ZnSiO&sub4;:Mn und abgekühlt-weißen Leuchtstoffen gebildet worden Sind- wurden unter Verwendung einer Röntgen-Fotoelektronenspektrometrie untersucht. Typische, normalisierte Daten der relativen Atomkonzentration, die mit einem unbeschichteten und einem mit Silica beschichteten ZnSiO&sub4;:Mn Leuchtstoff erhalten worden sind, sind in Tabelle 2 verglichen. Typische Daten, die mit einem unbeschichteten und einem mit Silica beschichteten abgekühlt-weißen Leuchtstoff erhalten worden sind, sind ähnlich in Tabelle 3 verglichen. Wie es in Tabelle 2 gezeigt ist, fehlen Signale, die Zink und Mangan entsprechen, vollständig im Röntgenfotoelektronenspektrum, das mit dem TMOS/O&sub2;-beschichteten Leuchtstoff aus Zinksilicat erhalten wurde. Ähnlich enthalten mit Ausnahme eines sehr kleinen Kalziumsignals die Röntgenfotoelektronenspektren, die mit dem TMOS/O&sub2;-beschichteten abgekühlt-weißen Leuchtstoff erhalten worden sind, kein Anzeichen des darunterliegenden Leuchtstoffs. Somit scheinen die Silicabeschichtungen, die auf den Oberflächen der Leuchtstoffteilchen gebildet sind, kontinuierlich sowie konform zu sein. TABELLE 2 Relative Atomkonzentrationen der Oberflächenelemente aus Röntgenfotoelektronenspektralanalysen des unbeschichteten und mit Silica beschichteten Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn Beschichtung Keine 2 Gew.-% SiO&sub2; (aus TMOS/O&sub2; Reaktion) TABELLE 3 Relative Atomkonzentrationen der Oberflächenelemente aus Röntgenfotoelektronenspektralanalysen des unbeschichteten und des mit Silica beschichteten abgekühlt-weißen Leuchtstoffs Beschichtung Keine 2 Gew.-% SiO&sub2; (aus TMOS/O&sub2; Reaktion)

BEISPIEL 2

Diese drei unterschiedlichen Lose von Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn Leuchtstoff wurden mit Silica gemäß dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren beschichtet. Proben von jedem Leuchtstoff vor und nach der Silicabeschichtung wurden in Luft während 4 Stunden bei 750ºC geglüht. Zusätzliche Proben wurden ebenso in Luft während 1 Stunde bei 800ºC geglüht. Teile von jedem geglühtem Material wurden zu sogenannten Platten gepreßt (das heißt sie wurden in Formen so gepreßt, daß gleichförmige, flache, horizontale Oberflächen erhalten wurden). Ein Meßgerät für die Punkthelligkeit, das mit einem grünen fotooptischen Filter ausgerüstet war, wurde zusammen mit einer ungefilterten ultravioletten Lichtquelle von Quecksilberplasma verwendet, um eine sogenannte Plattenhelligkeit für jede Probe zu messen, die in bezug auf diejenige einer Probe von dem jeweiligen unbeschichteten und ungeglühten Leuchtstoff ausgedrückt wurde. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in Tabelle 4 aufgeführt. Die relativen Plattenhelligkeiten, die bei dem Leuchtstoff Los Nr. 1 gemessen worden sind, sind auch als Funktion von Gew.-% Silica in Fig. 4 aufgetragen, das während des TMOS/O&sub2;-Beschichtungsverfahrens hinzugefügt worden ist. TABELLE 4 Relative Plattenhelligkeit von TMOS/O&sub2;-beschichtetem Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn* Leuchttenstoff Los Gew.-% SiO&sub2; Glüh-Bedingungen Relative Plathelligkeit (%) keine
* Rührertemperatur = 33-33ºC; Rührerströmungsgeschwindigkeit = 0,5 l/min.; O&sub2; Strömungsmenge = 0,6 l/min.; Pulvergewicht = 400 gm; Beschichtungstemperatur = 450-460ºC.
Wie es gezeigt ist, wird die Helligkeit des unbeschichteten Leuchtstoffe um mindestens 4% verringert, wenn er in der Luft bei 750ºC oder 800ºC geglüht wird. Eine Körperfarbe (entsprechend einer Verringerung bei dem reflektierten, sichtbaren Licht) entwickelt sich auch während des Glühens des unbeschichteten Leuchtstoffs. Andererseits werden merkliche Verringerungen der Helligkeit auch bei ungeglühten, mit Silica beschichteten Leuchtstoffen beobachtet. Ferner ist, je dicker die Silicabeschichtung ist, umso kleiner die gemessene Plattenhelligkeit. Beispielsweise ist die gemessene Plattenhelligkeit bei einem Zinksilicat-Leuchtstoff, der mit 1,20 Gew.-% Silica (über die TMOS/O&sub2; Reaktion) beschichtet ist, nur ungefähr 80% derjenigen, die bei dem unbeschichteten Leuchtstoff gemessen worden ist.
Im Gegensatz dazu werden Plattenhelligkeiten nahezu gleich denjenigen oder sie überschreitend, die bei unbeschichtetem und ungeglühten Leuchtstoff gemessen worden sind, mit mit Silica beschichteten Leuchtstoffen erhalten, die in Luft bei Temperaturen zwischen 750ºC und 800ºC geglüht worden sind. Solche mit Silica beschichteten und geglühten Materialien sind auch im Hinblick auf ein Fehlen der Körperfarbe erwähnenswürdig, die sich während des Glühens von unbeschichtetem Leuchtstoff entwickelt. Deshalb nimmt, während der unbeschichtete Leuchtstoff in Luft nicht geglüht werden kann, ohne eine 4%-5% Verringerung bei der Plattenhelligkeit sowie eine Verringerung bei dem reflektierten, sichtbaren Licht zu erleiden, die Helligkeit von mit Silica beschichtetem Leuchtstoff tatsächlich mit zunehmender Glühtemperatur auf einen Wert zu, der den, der bei dem unbeschichteten und ungeglühten Leuchtstoff gemessen worden ist, selbst überschreitet.

BEISPIEL 3

Die Folgerung der beim Beispiel 2 gezeigten Daten ist, daß schädliche Wechselwirkungen, die normalerweise zwischen dem Leuchtstoff und der Luft während des Glühschritts auftreten, verhindert werden, wenn der Leuchtstoff mit einer dünnen Schicht aus Silica beschichtet ist. Die Körperfarbe, die sich während des Glühens des unbeschichteten Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn Leuchtstoffs entwickelt, legt nahe, daß die Mn²&spplus; Ionen, die sich auf oder nahe der Oberfläche des Leuchtstoffteilchens befinden, während des Glühens oxidiert werden. Jedoch ist es möglich, daß der Körperfarbe oxidiertes Wolfram an der Oberfläche des Leuchtstoffteilchens zugrundeliegt. Das Fehlen dieser unerwünschten Körperfarbe, die nicht verringerten Helligkeiten, die mit geglühten, mit Silica beschichteten Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn Leuchtstoffen erhalten werden, und die beobachtete Durchgängigkeit und Konformität der Silicabeschichtungen selbst zeigen an, daß die Leuchtstoffoberfläche durch das Vorhandensein der Beschichtung stabilisiert ist, wodurch verhindert wird, daß das Oberflächenmangan mit der oxidierenden Atmosphäre in dem Glühofen wechselwirkt.
Daß die Leuchtstoffoberfläche durch das Vorhandensein der Silicabeschichtung stabilisiert ist, kann auch dadurch gezeigt werden, daß der beschichtete Leuchtstoff unter Verwendung einer Röntgenfotoelektronenspektrometrie untersucht wird. In Tabelle 5 sind die normalisierten, relativen Atomkonzentrationen von Al, Zn, Si und Mn aufgeführt, die bei mehreren Proben der gemessenen Signalintensitäten bei der Röntgenfotoelektronenspektrometrie erhalten worden sind, die Al(2p), Zn(3p), Si(2p) bzw. Mn(2p) Elektronen entsprechen. Die Probe 1 ist ein Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn Leuchtstoff, der mit Aluminium beschichtet ist, wobei Aluminiumisopropoxid (AIP) als der organometallische Beschichtungsvorläufer verwendet wurde. Das AIP wird in ein inertes Trägergas verdampft und wird durch eine Mischung des Leuchtstoffpulvers und bis zu 1 Prozent einer Fluidisierungshilfe geleitet, um ein isothermes Wirbelbett aus verdampften AIP und Leuchtstoffteilchen bei einer Temperatur von 300ºC oder höher zu bilden. Sauerstoff fließt durch das Wirbelbett zu und reagiert mit dem verdampften AIP um Aluminium auf der äußeren Oberfläche der Leuchtstoffteilchen zu bilden. Die Probe 3 wurde erhalten, indem der gleiche Leuchtstoff mit Silica beschichtet worden ist, wie es beim Beispiel 1 beschrieben wurde (wobei TMOS als der Beschichtungsvorläufer verwendet wurde). Die Proben 2 und 4 wurden erhalten, indem jeweils die Probe 1 und 3 in Luft während 4 Stunden bei 750ºC geglüht wurden. TABELLE 5 Relative Atomkonzentration bei Röntgenfotoelektronenspektrometrieanalyse AIP/O&sub2;-beschichtetes, TMOS/O&sub2;-beschichtetes und TMOS/O&sub2; AIP/O&sub2;- beschichtetes Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn Proben Nr. Material beschichtetes geglüht Beschichtung a 2% Al&sub2;O&sub3; Beschichtung b 2% SiO&sub2; Beschichtung
Wie es in Tabelle 5 gezeigt ist werden keine der in Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn Leuchtstoff vorhandenen Kationen bei dem mit Aluminium beschichteten Leuchtstoff erhaltenen Röntgenfotoelektronenspektren erfaßt. Dies zeigt an, daß die AIP/O&sub2; Beschichtung durchgehend und ausreichend dick ist, um irgendwelche Zn(3p), Si(2p) oder Mn(2p) Elektronen zu filtern, die bei der Röntgenstrahlenbombardierung emittiert worden sein können. Im Gegensatz dazu werden relativ große Zn(3p) und Mn(2p) Signale erfaßt, nachdem der mit Aluminium beschichtete Leuchtstoff während 4 Stunden bei 750ºC (Probe 2) geglüht worden ist. Diese Ergebnisse werden dahingehend interpretiert, daß sie anzeigen, daß diese Kationen ausreichend beweglich sind, um durch die Aluminiumbeschichtung während des Glühens zu wandern. Im scharfen Gegensatz sind die Röntgenfotoelektronenspektrometrie-Daten, die mit TMO- S/O&sub2; beschichteten Proben erhalten worden sind. In diesem Fall ist Silicium die einzige kationische Substanz, die entweder vor oder nach dem Glühen während 4 Stunden bei 750ºC erfaßt worden ist, was anzeigt, daß die Zink- und Manganionen, die auf der Oberfläche des Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn Leuchtstoffs vorhanden sind, nicht durch die Silikabeschichtung während des Glühens hindurch wandern. Die Tatsache, daß der mit Aluminium beschichtete Leuchtstoff eine eigene Körperfarbe nach dem Glühen besitzt (man nimmt an, daß dies aufgrund von oxidiertem Mangan ist), wohingegen der geglühte mit Silica beschichtete Leuchtstoff keine solche Körperfarbe besitzt, kann aus diesen Daten verstanden werden.
Man betrachte schließlich die Ergebnisse, die erhalten worden sind, wobei Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn Leuchtstoff verwendet wurde, der mit Silica mittels der TMOS/O&sub2; Reaktion beschichtet und anschließend in Luft während 4 Stunden bei 750ºC geglüht worden ist (Probe 4). Eine Menge dieses mit Silica beschichteten und geglühten Leuchtstoffs wurde mit Aluminium über die AIP/O&sub2; Reaktion beschichtet, wie es vorhergehend beschrieben wurde. Wie es in Tabelle 5 gezeigt ist (Probe 5), ist Al die einzige kationische Substanz, die durch die Röntgenfotoelektronenspektralanalyse von diesem Material erfaßt worden ist, was anzeigt, daß die Aluminiumbeschichtung durchgehend und gleichförmig ausreichend dick ist, um das Erfassen von irgendwelchen Si(2p) Elektronen zu verhindern, die unter dem Röntgenstrahlenbeschuß erzeugt worden sind. Äußerst bedeutend ist die Tatsache, daß ein identisches Ergebnis nach dem Glühen des doppelbeschichteten Leuchtstoffs während 4 Stunden bei 750ºC erhalten wird. Im Gegensatz zu den Ergebnissen, die mit der Probe 2 (beim Fehlen der Silicadiffusionssperre) erhalten worden sind, zeigt das Fehlen von Röntgenfotoelektronenspektral-Signalen, die das Vorhandensein von Zn, Si oder Mn nahe der Oberfläche des geglühten, doppelbeschichteten Materials anzeigen, und das vollständige Fehlen irgendeiner erfaßbaren Körperfarbe an, daß die Silicabeschichtung die Wechselwirkung zwischen dem Leuchtstoff und der Aluminiumbeschichtung verhindert, die sonst auftreten würde.
Diese Folgerung wird durch die Daten der relativen Plattenhelligkeit unterstützt, die in Tabelle 6 aufgeführt sind. Gezeigt sind die gemessenen Helligkeiten (relativ zu der des unbeschichteten und ungeglühten Leuchtstoffs) von AIP/O&sub2;-beschichtetem Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn vor und nach einem Glühen von 4 Stunden bei 750ºC, beides mit und ohne TMOS/O&sub2; (Silica) Diffusionssperre. Wie es in der Tabelle angegeben ist, ist die Verringerung der Helligkeit, die bei dem ungeglühten Leuchtstoff beim Fehlen der Diffusionssperre beobachtet worden ist, mehr als das Zweifache derjenigen, die mit doppeltbeschichtetem Leuchtstoff erhalten worden ist. Bemerkenswerter ist, daß die Verringerung der Helligkeit, die bei geglühtem, mit Aluminium beschichteten Leuchtstoff beim Fehlen der Diffusionssperre beobachtet worden ist, eine Größenordnung größer als diejenige ist, die erhalten wurde, wenn die Aluminiumbeschichtung über der Diffusionssperre aufgebracht worden ist. Somit war die Plattenhelligkeit, die bei dem doppelbeschichteten und geglühten Leuchtstoff gemessen worden ist, nur ungefähr 1% unter derjenigen, die mit unbehandeltem Leuchtstoff gemessen worden ist. TABELLE 6 Relative Plattenhelligkeiten von AIP/O&sub2;- beschichtetem Zn&sub2;SiO&sub4;:Mn mit und ohne darunterliegender SiO&sub2; Diffusionssperre¹ Gew.-% SiO&sub2; Beschichtung² Glühbedingungen Plattenhelligkeit in bezug auf die von unbeschichtetem Leuchtstoff³ keine
¹ Ungefähr 2 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; Beschichtung
² SiO&sub2;-beschichteter Leuchtstoff wurde während 4 Stunden bei 750ºC vor dem Beschichten mit Aluminium geglüht
³ Plattenhelligkeiten in bezug auf diejenige, die bei unbeschichtetem Leuchtstoff gemessen worden sind.
Aufgrund der aus den Beispielen 1-3 erhaltenen Ergebnissen wurde davon ausgegangen, daß die Ergebnisse der verbesserten Plattenhelligkeit und Lumenverringerung auf Leuchtstofflampen ausgedehnt werden könnten. Es ist jedoch bekannt, daß die Korrelation zwischen einer Handlampen-Plattenhelligkeit und der Glühlampenleistung für einen gegebenen Leuchtstoff häufig nicht existiert. Dies ergibt sich aus einer Vielzahl von Faktoren, die Änderungen bei dem Leuchtstoff einschließen, die während des Lampenbrennens, der Lampenherstellung und der Berührung des Leuchtstoffs mit der Quecksilberentladung auftreten. Ferner enthält die Quecksilberentladung innerhalb einer Leuchtstofflampe ungefähr 15% ihrer Emission bei 185 nm. Diese kurzwellige Emission kann zu einer verstärkten Helligkeit und/oder Beschädigung des Leuchtstoffes führen, was die beobachtete Anfangshelligkeit und Verringerung beeinflussen kann.
Insbesondere besitzen in dem Fall von mit Aluminium beschichtetem und geglühtem Willemit Leuchtstoff die Leuchtstofflampen, die die höchste Lumenleistung aufweisen, eine Plattenhelligkeit von 92% des unbehandelten Leuchtstoffs. Jedoch kann die entsprechende Leistung der Leuchtstofflampe nur einige wenige Prozent niedriger sein. Während die Fotolumineszenz-Leistung der Handlampe mit einem mit Silica beschichteten und geglühten Leuchtstoff verbessert wird, zeigt dieses Material einen beträchtlichen Verlust an Helligkeit und einen katastrophalen Verringerungsverlust innerhalb einer Leuchtstofflampe. Dieses Verhalten ist wahrscheinlich mit der Reaktion des Leuchtstoffs mit der Quecksilberentladung innerhalb der Leuchtstofflampe verbunden.
In Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines mit einer Zweifachschicht beschichteten Leuchtstoffteilchens gezeigt. Das Leuchtstoffkorn ist mit einer Silicaschicht beschichtet, die die Diffusion von dem Leuchtstoffkorn zu der Oberflächenbeschichtung aus Aluminium verhindert. Man nimmt auch an, daß die Silicaschicht die Diffusion der Aluminiumschicht in das Leuchtstoffkorn verhindert. Mögliche Verwendungen des in Fig. 5 gezeigten Leuchtstoffs werden unten erörtert.
Es ist historisch bekannt, daß Silicaleuchtstoffe und Silica enthaltende Leuchtstoffe, die innerhalb von Leuchtstofflampen verwendet werden, einen bemerklichen Verringerungsverlust veranlassen, wobei das unbeschichtete Willemit tatsächlich das Hauptbeispiel davon ist. Deshalb kann von irgendeiner Verbesserung aufgrund einer Schutzschicht über einer Silicabeschichtung erwartet werden, daß sie stark von der Qualität und Konformität dieser Schicht sowie dem ureigenen Widerstand des spezifischen Leuchtstoffs gegenüber einer Verschlechterung in einer Leuchtstofflampe abhängt.

BEISPIEL 4

Silicabeschichtungen wurden auf die Oberflächen von Zinksilicat-Leuchtstoffen durch chemische Dampfabscheidung in einem Wirbelbett aufgebracht, wie es in Beispiel 1 beschrieben worden ist. Jedoch wurden die Untersuchungen durchgeführt, wobei typischerweise 1500 g Leuchtstoff in einem Quarzrohr mit 80 mm Innendurchmesser verwendet wurden, das eine Quarzfritte als Verteilungsmittel verwendete. Aluminiumoxid C wurde mit dem Leuchtstoff bei einer Konzentration von 0,1 Gewichtsprozent vermischt und der Wirbelbettreaktor wurde zwischen 450 und 460ºC während des Beschichtungsverfahrens aufrechterhalten. Diese Temperatur wurde durch ein Thermoelement überwacht, das innerhalb des Bettes an einer Stelle bei der mittleren Betthöhe angeordnet worden ist. Bei einem typischen Laufließ man 2 Liter pro Minute durch einen Rührer fließen, der eine Tetramethyloxyorthosilicat (TMOS) Flüssigkeit enthielt, die bei 32ºC gehalten wurde, und 3 Liter pro Minute unverdünnten Sauerstoff, der in das Bett durch eine hohle Rührerstange eintrat, die sich einige wenige Zentimeter oberhalb der Ebene der porösen Verteilerplatte befand. Die Beschichtungsreaktionen wurden zwischen 1,5 Std. und 5 Std. ausgeführt, um die Abscheidung vorbestimmter Mengen an Silicabeschichtung auszuführen. Tabelle 7 faßt die Pulvereigenschaften der unbehandelten Leuchtstoffe zusammen, die bei den folgenden Beispielen verwendet wurden. TABELLE 7 Teilcheneigenschaften von unbehandelten Zinksilicat-Leuchtstoffen, die bei den genannten Beispielen verwendet wurden Los Nr. Oberfläche (m&sub2;/g)¹ FSS (Fisher Siebgröße, Mikron) Coulter-Zähler Teilchengröße (Schall)² O.D.³
¹ Bestimmt durch Einzelpunkt-BET-Messungen, wobei ein Quantachrome Monosorb Oberflächenbereichsinstrument verwendet wurde.
² Auf Volumengrundlage.
³ Q.D. ist als (d75%-d25%)/(d75%+25%) definiert und ist eine relative Messung der Breite bei der Teilchenverteilung.
Nach dem Beschichten wurden die Leuchtstoffe in Quarzschiffchen während ungefähr 4 Stunden bei einer Glühtemperatur von ungefähr 760ºC geglüht. An diesem Punkt wurden die Leuchtstoffe mit Aluminium beschichtet, wie es unten beschrieben wird.
Die Beschichtungen durch chemische Dampfabscheidung wurden auf den geglühten Leuchtstoffen, die oben beschrieben worden sind, in einem Wirbelbett ausgeführt, wobei Trimethylaluminium (TMA) und Sauerstoff als Vorläufer verwendet wurden. Die Ausrüstung und Verfahren zur Wirbelbettbeschichtung von Willemit -Leuchtstoffen sind im einzelnen in US- Patent Nr. 4,950,948 beschrieben. Kurz gesagt wurde eine Mischung aus ungefähr 1000 bis 1300 g und 0,1 Gew.-% Aluminiumoxid C an Leuchtstoff in eine Quarzwirbelbandsäule geladen, die ein Quarzrohr mit einem Innendurchmesser von 80 mm umfaßt, das eine an dem Boden geschmolzene Glasfritte aufweist, die als die Verteilerplatte wirkte. Eine 65 mm Aufrührscheibe aus rostfreiem Stahl war an einem Vibrationsmisch-Rührer befestigt. Ungefähr 5 cm von der Basis war ein rostfreies Stahlfilterelement von 2 Mikron in Reihe geschweißt und arbeitete als ein Diffuser für die Sauerstoffmischung. Die Aufrührscheibe selbst war ungefähr 25 mm oberhalb des Quarzverteilers angeordnet. Ein Thermoelement, das sich auf halber Betthöhe in dem Wirbelbett befand, wurde verwendet, um die Temperatur des Bettes zu überwachen, die zwischen ungefähr 420 und 450ºC gehalten wurde.
Die zum Durchführen der Beschichtungsreaktion verwendete Vorrichtung ist mit einigen geringen Abänderungen in Fig. 1 gezeigt. Bei einem typischen Lauf, der zwischen 3 und 5 Stunden dauerte, ließ man 150 cm³ pro Minute Stickstoff durch einen Rührer 12 fließen, der eine Trimethylaluminium (TMA) Flüssigkeit enthielt, die auf 30ºC gehalten wurde. Weitere 1250 cm³ pro Minute Stickstoffträgergas wurden verwendet, den Fluß durch die Leitung 111 zu verdünnen. Die kombinierte Strömung wurde verwendet, die Leuchtstoffteilchen in dem Reaktionsbehälter 15 zu fluidieren. Der Sauerstoff wurde als eine Sauerstoff/Inertgas-Mischung durch die Leitung 21 mit 2500 cm³ pro Minute Sauerstoff und 50 cm³ pro Minute Stickstoff in das Wirbelbett durch das früher beschriebene Filterelement von 2 Mikron eingebracht. Die Tabelle 8 faßt die spezifischen Beschichtungsparameter zusammen, die bei den genannten Beispielen verwendet wurden. TABELLE 8 Beschichtungsparameter, die verwendet wurden, Al&sub2;O&sub3; und SiD&sub2; Schichten auf die in dieser Offenbarung beschriebenen Zinksilicat-Leuchtstoffe aufzubringen Proben Nr. Lauf Nr. Bettbeschickung Rührer Beschichtungszeit Träger Dicke* kein Silica
+ Dieser Lauf wurde in einer Quarzsäule mit 40 mm Innendurchmesser ausgeführt; frühere Daten haben eine Äquivalenz zwischen den Läufen mit der kleinen (40 mm) und der großen (80 mm) Säule gezeigt. Auch wurden keine Leistungsunterschiede zwischen 100-300Å Al&sub2;O&sub3; - nur beschichteten Willemit - Leuchtstoffen erkannt.
* Die Werte für die Dicke wurden aus den Gewichtsprozent des abgeschiedenen SiO&sub2; oder Al&sub2;O&sub3; bzw. einer angenommenen Dichte von 2,3 g/cm³ bzw. 3,97 g/cm³ abgeleitet.
Sobald die Leuchtstoffteilchen beschichtet worden waren, wurden sie in Quarzschiffchen überführt und bei ungefähr 760ºC während 4 Stunden geglüht.

Lampenprüfung

Nach dem obenbeschriebenen Glühschritt wurden 20 WT12 oder 30 WT12 Leuchtstofflampen mit Leuchtstoffen beschichtet, wobei herkömmliche Suspensionssysteme auf Wassergrundlage verwendet wurden. Die derart beschichteten Lampen wurden zu fertigen Leuchtstofflampen verarbeitet und fotometrisch bestimmt. Die Daten wurden dann in entsprechende 40 WT12 Daten umgewandelt, wobei festgelegte Korrekturfaktoren verwendet wurden.
Bei den unten genannten Untersuchungen wurden die zweischichtig beschichteten und geglühten Leuchtstoffe gegenüber Sylvania Typ 2293 untersucht, was ein Ce, Tb, Mg Aluminat Leuchtstoff ist, der als die grünemittierende Komponente in Lampen farbstarker Wiedergabe verwendet wird. Zusätzlich wurden der unbeschichtete, unbehandelte Leuchtstoff und der einfach beschichtete und geglühte (das heißt nur Aluminium) Leuchtstoff ebenfalls bei der Untersuchung bestimmt.
Tabelle 9 führt die Lebensdauerergebnisse der Leuchtstoffe auf. Es ist klar offensichtlich, daß die zweischichtige Beschichtung 0 Std. Helligkeitswerte liefert, die entweder denjenigen des Loses von unbehandeltem Leuchtstoff äquivalent sind oder sie überschreitet. Auch der einzeln und zweischichtig beschichtete Leuchtstoff besitzt eine Verringerung, die den unbehandelten Leuchtstoff merklich überschreitet. Jedoch überschreitet der zweischichtige (Al&sub2;O&sub3;/SiO&sub2;) geglühte Leuchtstoff beträchtlich die Helligkeit des ausschließlichen Al&sub2;O&sub3; Leuchtstoffs um 8% für den "RMF" Leuchtstoff (66 RMF) und bis zu 17% für die einfach gebrannten Willemit-Leuchtstoffe (TK1-2M und TK2-U Lose). Man beachte, daß die bei den Losen von nur mit Aluminium beschichteten und geglühten, einfach gebrannten Willemit- Leuchtstoffen beobachtete Helligkeit so niedrig ist, daß ihre Betrachtung für eine gewerbliche Verwendung in herkömmlichen Lampen mit farbstarker Wiedergabe ausgeschlossen ist, wohingegen die beträchtlich höhere Helligkeit von mit Al&sub2;O&sub3;/SiO&sub2; beschichtetem, einfach gebranntem Leuchtstoff seine Verwendung in Lampen mit dreifacher Mischung erlaubt. Die Dicke der Silicabeschichtungen wird aus den in Tabelle 8 gezeigten Informationen abgeleitet. TABELLE 9 Lebensdauerdaten für verschiedene Willemit-Leuchtstoffe Los Unbehandelt Typ Unterbrochen
+ Diese Probe wurde bei einer getrennten Untersuchung gegenüber dem Typ 2293 Los FHX343 durchgeführt. In dieser Untersuchung ergab FHX343 0 Std. = 4903 l, 100 Std. = 4736 l, (0-100%M=96,6%). Deshalb werden die angegebenen Hauptschlußfolgerungen nicht beeinflußt. Los Unbehandelt Typ
Man beachte, daß die angegebenen Werte für entsprechende 20WTL2 und 30WT12 bis 40WT12 Leuchtstofflampendaten korrigiert wurden, wobei bewährte Korrekturfaktoren verwendet wurden. Die Untersuchungsproben für die Lose 66RMF und TK2-U wurden in 20WT12 Lampen bestimmt; das Los TK1-2M wurde in 30WT12 Lampen bestimmt.
Wie es früher erwähnt worden ist, kann der einfach gebrannte Leuchtstoff im Produktionsmaßstab mit viel höherer Ausbeute hergestellt werden, als bei der Verwendung der "RMF" Synthese erhalten wird.
Die viel größeren Massenausbeuten und Wirkungsgrade begünstigen beträchtlich Kosteneinsparungen.
Es ist von Bedeutung, anzumerken, das das Hinzufügen einer Silicagrenzfläche eine Hauptverbesserung bei der 100 Std. Helligkeit sowie gegenüber alleinigen Aluminiumbeschichtungen liefert. Wie die Daten in Tabelle 9 zeigen, hat die Probe Nr. 479 eine 100 Std. Helligkeit von 5193 Lumen ergeben. Dies entspricht dem höchsten Wert, der überhaupt für einen Willemit-Leuchtstoff nach 100 Std. Brenndauer erhalten worden ist, der auf das Äquivalent der Leistung der 40WT12 Leuchtstofflampe korrigiert worden ist. Dies hat bedeutende, gewerbliche Folgen, da veröffentlichte Werte der "Anfangshelligkeit" tatsächlich jene sind, die nach 100 Std. Lampenbetrieb bestimmt werden.
Wenn drei komponentige Mischungssuspensionen verwendet werden, die aus Y&sub2;O&sub3;:Eu für die rote Emission, Ba, Mg Aluminat:Eu für die blaue Emission und dem "RMF" beschichteten und geglühten Leuchtstoff bestehen, der in dem US Patent Nr. 4,925,703 für die Grünemission beschrieben worden ist, wird eine Farbänderung bei dem von der Leuchtstofflampe emittierten Licht über ihre Länge beobachtet, die sich durch eine geringfügige Rotfärbung an dem eher dünn beschichteten Ende der Lampe und einer geringfügigen Grünfärbung an dem eher dick beschichteten Ende der Leuchtstofflampe zeigt. Von dieser Farbänderung von einem Ende zum anderen wird angenommen, daß sie teilweise aufgrund der Ungleichheit der Teilchengröße zwischen dem roten und grünen Leuchtstoff in der Suspension ist, die zum Herstellen der beschichteten Lampen verwendet wird. Tatsächlich zeigte bei der Lampenherstellung, wobei die Probe Nr. 443 verwendet wurde, ein zweischichtig beschichtetes und geglühtes TK2-U Los kleinerer Teilchengröße als der "RMF" Leuchtstoff, eine merkliche Verringerung der Farbungleichförmigkeit verglichen mit einem beschichteten und geglühten 66RMF Leuchtstofflauf (Probe Nr. 441) in der gleichen Untersuchung. Somit ermöglicht die zweischichtige Beschichtung eine Teilchengrößenverringerung, während eine ausgezeichnete Helligkeit für Dreimischungs- Anwendungen mit farbstarker Wiedergabe beibehalten wurde.
Die Tabelle 10 führt die Analysen der Röntgenfotoelektronenspektroskopie (XPS) der Oberflächen nach jeder Verfahrensstufen auf, die zu dem nur mit Aluminium und dem mit Aluminium/Silica-beschichteten und geglühten Leuchtstoff führen. Die Daten zeigen klar, daß die Silicaschicht entweder die Wanderung von Zn und Mn durch die Aluminiumbeschichtung ausschließt oder beträchtlich verringert. Es wird auch erwartet, daß, obgleich experimentell nicht bestätigt, die Silicagrenzschicht auf die Wanderung von Al Ionen von der Aluminiumbeschichtung in den Zinksilicat- Leuchtstoff verhindert. Beide Faktoren tragen zum Ausschließen der unerwünschten, lichtabsorbierenden Körperfarbe des geglühten Leuchtstoffs und der Störung von Unreinigkeiten bei, die zu dem Verlust beim Erzeugen einer wirksamen Lumineszenz führen. TABELLE 10 Analyse der Röntgenfotoelektronenspektroskopie von beschichteten Willemit Leuchtstoffen Probenbezeichnung Atomprozent unbehandeltes Pulver beschichtet geglüht Silica Unbehandelter Leuchtstoff
Lampentests, die unter Verwendung von einfach mit Aluminium beschichtetem "RMF" Zinksilicat-Leuchtstoff ausgeführt worden sind, der von Chemical and Metallurgical Division of GTE Products Corporation, Towanda, PA hergestellt worden ist, zeigten einen niedrigeren Helligkeitswert bei dreikomponentigen Leuchtstoffmischungen verglichen mit dem Lauf mit Seltenerden enthaltenden Mischungen bei demselben Test (vergleiche Tabelle 11). Zweischichtig (Al&sub2;O&sub3;/SiO&sub2;) beschichteter Willemit, der beschrieben worden ist, wobei ein mit einem einzigen Schritt gebranntes Willemit Basismaterial in 40WT12 Leuchtstofflampen (Probe Nr. 541) verwendet worden ist, hat eine Leistung von 5280 Lumen bei 0 Std. Lampenbetrieb und 5144 Lumen bei 100 Std. mit einer Verringerung von 97,4% ergeben diejenige des Typs 2293 um nahezu 1% überschreitet. Diese Leistung überschreitet wesentlich diejenige, die mit den besten bisher verfügbaren mit Aluminium beschichteten "RMF" Materialien erhalten worden sind. (Vergleiche Tabelle 11 für einkomponentige Lebensdauer- Testdaten). Somit ist es wahrscheinlich, daß dieser wesentlich weniger teuere mit Silica/Aluminium beschichtete, mit einem einzigen Schritt gebrannte Willemit-Leuchtstoff als eine einzige Komponete und als Komponenten von Mischungen in doppelten Zwillingsrohr-Lampen zweckmäßig ist. Dieser Leuchtstoff kann teuereren Sylvania Typ 2293 und die Nichia LAPO&sub4;:Ce, Tb Leuchtstoffe ersetzen, die gegenwärtig verwendet werden. Weitere Verwendungen von mit Silica/Aluminium beschichteten Leuchtstoffen werden unten erörtert. TABELLE 11 Lebensdauerdten für Lampen, die mit Aluminium beschichteten "RMF" Willemit und Seltenerden-grün Drei-Leuchtstoff-Mischungen enthalten.* Einfach beschichtete Lampen: 20WT12. 3500ºK Lumen Grün-Test Probe Vergleich (Willemit) Delta Lumen Delta Prozent Zweifach beschichtete Lampen: 20WT12. D35 (Designer. 3500ºK) Zweite Beschichtung Lumen Vergleich * Lebensdauerdaten für einzelne Komponenten in 40WT12 Leuchtstofflampen sind: Unbehandelt 60RMF (unbeschichtet)
Bezug nehmend auf die Fig. 6 und 7 ist in Fig. 6 eine Bogenentladungslampe vom Leuchtstofftyp gezeigt. Die Lampe 10 besteht aus einem länglichen Glasrohr 12 mit einem kreisförmigen Querschnitt. Sie hat die üblichen Elektroden 14 und 16 an jedem Ende, die von Anschlußdrähten 18, 20 bzw. 22, 24 gehalten werden, die sich durch die Glaspreßteile 26, 28 in den Befestigungssockeln 30, 32 zu den Kontakten an der Basis 34, 36 erstrecken, die an den Enden der Lampe angebracht sind.
Das abgedichtete Rohr ist mit einem Inertgas, wie Argon oder einer Mischung aus Argon und Krypton bei niedrigem Druck, beispielsweise 2 Torr gefüllt, und einer geringen Menge an Quecksilber, mindestens ausreichend, um einen niedrigen Dampfdruck während des Betriebs zu liefern.
Das Innere des Rohrs 12 ist mit einer ersten Schicht aus Leuchtstoff 38, wie beispielsweise ein Calciumhaloleuchtstoff beschichtet, der mit Antimon und Mangan aktiviert ist.
Eine Leuchtstoffbeschichtungssuspension wurde hergestellt, indem die Leuchtstoffteilchen in einem System auf Wassergrundlage dispergiert wurden, wobei Polyethylenoxid und Hydroxyethylcellulose als Bindemittel mit Wasser als Lösungsmittel verwendet wurden.
Die Leuchtstoffsuspension wurde in der üblichen Weise aufgebracht, wobei man die Suspension auf der inneren Oberfläche herunterfließen und das Wasser verdampfen ließ, wobei das Bindemittel und die Leuchtstoffteilchen an der Lampenwand anhaftend zurückgelassen wurden.
Die erste Schicht 38 wurde dann getrocknet, bevor sie mit einer zweiten Leuchtstoffschicht 40 überzogen wurde, die aus schmalbandigen, rot- und blauemittierenden Leuchtstoffen und einem breitbandigen, grünemittierenden Leuchtstoff bestand. Diese zwei schmalbandigen Leuchtstoffe können beispielsweise ein Yttriumoxid, das mit einem dreiwertigen Europium aktiviert ist und eine Spitzenemission bei 611 nm hat; und ein Bariummagnesiumaluminat sein, das mit zweiwertigem Europium aktiviert ist und eine Spitzenemission bei 455 nm hat. Der breitbandigerere Leuchtstoff war mit Aluminium/Silica beschichtetes Zinksilicat, das durch Mangan aktiviert ist und eine Spitzenemission bei 528 nm hat.
Die zweite Leuchtstoffschicht, die den durch chemische Dampfabscheidung beschichteten Leuchtstoff enthält, wurde aus einer Suspension auf Wassergrundlage aufgebracht, indem man die Beschichtung über die erste Leuchtstoffschicht 38 herunterfließen ließ, bis die Leuchtstoffbeschichtung von dem Ende der Lampe abfloß, was anzeigt, daß die Bedeckung der Leuchtstoffschicht 38 vollständig war. Lampen, die mit diesem Verfahren hergestellt worden sind, zeigen üblicherweise die dünnste Beschichtungsdicke an dem oberen Ende der Lampe und die größte Dicke an dem Bodenende, wo die Suspension abfließen durfte. Die doppelbeschichteten Lampen wurden dann gebrannt und mit herkömmlichen Techniken zu Leuchtstofflampen verarbeitet.
In dem Fall, wo eine Lampe mit einer einzigen Schicht hergestellt wurde, waren die Verfahren im wesentlichen die gleichen, wie sie hier beschrieben worden sind, mit der Ausnahme, daß die Halophosphatschicht nicht aufgebracht worden ist.
Vergleichslampen wurden durch identische Techniken, wie sie oben beschrieben worden sind, hergestellt, hatten aber einen schmalbandigen grünemittierenden Magnesiumaluminatleuchtstoff, der durch Cerium und Terbium in der zweiten Leuchtstoffschicht aktiviert ist und eine Spitzenemission bei 545 nm hat. Dieser Leuchtstoff wird im allgemeinen in der Drei-Leuchtstoff-Mischung verwendet, wurde aber durch den durch chemische Dampfabscheidung mit grün beschichteten Willemit-Leuchtstoff in dieser Erfindung ersetzt.
Lampen, die einen repräsentativen, nur mit Aluminium beschichteten und geglühten "RMF" Willemit-Leuchtstoff verwenden, der von Chemical an Metallurgical Division von PMG, Towanda, PA, hergestellt wird, wurden auch hergestellt und in den Test einbezogen.
Lebensdauerdaten und Teilchengrößeninformationen für die einkomponentigen Willemit-Leuchtstoffe, die für Lampen mit einer Drei-Leuchtstoff-Mischung verwendet wurden, sind in der Tabelle 12 bzw. 13 angegeben. Diese Werte sind korrigiert worden, um die Leistungswerte zu erhalten, die bei 40T12 Leuchtstofflampen beobachtet wurden, wobei bewährte Korrekturfaktoren verwendet wurden. TABELLE 12 Lebensdauerdaten für einkomponentige Leuchtstofflampen die beschichtete Willemit-Leuchtstoffe (auf 40WT12 korrigiert) enthalten Typ 2293 (Vergleich)
+ Leuchtstoffkörner, die nur mit einer einzigen Beschichttung aus Aluminium beschichtet sind, (Probe G103 wurde von Chem. and Met. Div. PMG, Towanda, PA) hergestellt.
++ Leuchtstoffkörner, sowohl mit Silicium als auch Alumini um beschichtet. TABELLE 13 Teilcheneigenschaften von unbehandelten Zink-Silicat- Leuchtstoffen, die bei den genannten Beispielen verwendet wurden Coulter-Zähler Teilchengröße (Schall) Los Nr. FSS (Fisher Siebgröße, Mikron) einfach Gebrannt
Zum Bestimmen der Dreifachmischung, die in dem mit Aluminium/Silica beschichteten Willemit-Leuchtstoff enthalten ist, wurden zwei unterschiedliche Lampenarten verwendet und mit Vergleichen verglichen, die diesen Leuchtstoff in ihrer Mischung nicht aufwiesen. Die Lampen wurden durch Fotometrieren des Lichtausgangs in einer üblichen fotometrischen Kugel untersucht, nämlich anfangs und zu bestimmten Zeiten. In den folgenden Tabellen sind die Lichtausgänge in Lumen ausgedrückt. Die Farbwerte der Lampen wurde spektrale Leistungsverteilungsmessungen erhalten.

BEISPIEL 5

Diese Beispiel vergleicht den Lichtausgang und die Erhaltung bzw. Standleistung von mit Aluminium/Silica beschichteten und geglühten Willemit-Leuchtstoffen in den Drei- Leuchtstoff-Mischungen für zweischichtige 244 cm (96 Zoll) Desginer 300ºK Super Saver Leuchtstofflampen mit großem Ausgang. Diese Lampenart hat in der zweiten Schicht ein Drei-Leuchtstoffgewicht von ungefähr 15% des gesamten Leuchtstoffs in den zwei Schichten. Die Lampen wurden durch Einstellen der Drei-Leuchtstoffmischungszusammensetzung hergestellt, um dieselben x und y Farbkoordinaten für den Test und den Vergleich zu erhalten. Die Lampenprüfergebnisse sind in Tabelle 14 aufgeführt. Wie diese Prüfdaten zeigen, sind die Lumina und die Lumen-standleistung der Testgruppe dem Vergleich vom Seltenerden enthaltenden Typ 2293 äquivalent. Dies ist im Gegensatz zu früheren Ergebnissen, die nur mit Aluminium (einfach beschichtet und geglüht) "RMF" Leuchtstoff erhalten worden sind, wo die Designer Lampenhelligkeitswerte typischerweise 3% bis 4% niedriger als diejenigen waren, die mit der üblichen Drei-Leuchtstoffmischung (siehe Tabelle 11 zum Vergleich) erhalten worden sind. TABELLE 14 Lebensdauerdaten für zweifach beschichtete, wobei die Drei-Mischungen grünemittierenden Seltenerden-Leuchtstoff und zwei mit Al&sub2;O&sub3;/SiO&sub2; beschichtete Willemit-Leuchtstoffe enthalten. Lampentyp: 96T12/D30(HO/SS (Designer, 3000ºK, hohe Ausgangsleistung, besonders sparsam) Zusammensetzung-Zweite Schicht Dreifach-Leuchtstoff (Gew.-%)&spplus;(1) Farbkoordinaten Grünkomponente-Test Probe Leuchtstoff Rot Blau Grün Vergleich gebrannt + Die erste Schicht ist ein Halophosphat-Leuchtstoff vom Sylvania Typ 4300 mit Farbkoordinaten bei der fertiggestellten Lampe von X=0,440, Y=0,405; das Gewicht der ersten Schicht = 11-12 g. * Mit Aluminium/Silica beschichtet Photometrische Ergebnisse Lumen Lumen-Stand % (1) Die rote Komponente ist Sylvania Typ 2345 (Y&sub2;O&sub3;:Eu); die blaue Komponente ist Sylvania Typ 246 (Ba,MgA10:Eu)

BEISPIEL 6

Wie es früher beschrieben worden ist, treten Farbungleichförmigkeiten bei den Leuchtstofflampen auf, die "RMF" beschichteten und geglühten Leuchtstoff enthalten, und werden schwerwiegender, wenn die Lampenlänge zunimmt. Die 244 cm (96 Zoll) Lampen haben die stärksten Änderungen gezeigt. Farbungleichförmigkeiten beeinflussen stark die Annahme der Lampen durch den Verbraucher, da sie ein kostspieliges Produkt sind, das zur Verwendung bei Anwendungen mit farbstarker Wiedergabe entworfen ist.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen die Farbpunkte, die an dem stärker beschichteten Ende (HE), in der Mitte (M) und an dem weniger beschichteten Ende (LE) der Leuchtstofflampen genommen worden sind, die Seltenerden-Grün, zweifach beschichteten "RMF" Leuchtstoff (Nr. 441) bzw. zweifach beschichteten, einmal gebrannten Willemit-Leuchtstoff (Nr. 443) enthalten. Es sind auch die zwei- und drei-stufigen Macadam Ellipsen gezeigt. Die Macadam Ellipse ist eine Möglichkeit, Unterschiede bei der sichtbaren Farbwahrnehmung festzustellen. Bei annehmbaren Lampen ist es wünschenswert, daß alle Punkte gut innerhalb der zwei-stufigen Ellipse liegen. Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, ist die Farbänderung von Ende zu Ende in dem Fall des Seltenerden-Grün vom Typ 2293 ausgezeichnet. Jedoch zeigt der Leuchtstoff auf "RMF" Grundlage eine Rot- und Grünänderung über die Länge der Lampe, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Im Gegensatz dazu, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, zeigt der einfach gebrannte Leuchtstoff (Probe Nr. 443) eine beträchtliche Verbesserung der Farbgleichförmigkeit gegenüber dem "RMF" Leuchtstoff, gut innerhalb annehmbarer Grenzen. Man geht davon aus, daß die Farbungleichförmigkeit von einer Verschiedenheit der Teilchengröße zwischen dem roten und grünen Leuchtstoff ausgeht, die die Dispersion bilden, von der die Lampen hergestellt werden. Somit ermöglicht die zweischichtige Beschichtung eine Teilchengrößenverringerung der grünen Komponente, während eine ausgezeichnete Helligkeit für Anwendungen mit farbstarker Wiedergabe beibehalten wird. (Wie es in Tabelle 12 gezeigt ist, ist die Helligkeit der Leuchtstofflampen, die mit dem mit Aluminium/Silica beschichteten, kleinteiligem Leuchtstoff (Probe Nr. 443) erhalten wird, wesentlich besser als die, die mit demselben Grundleuchtstoff erhalten wird, der nur mit Aluminium beschichtet ist (Probe Nr. 425).

BEISPIEL 7

Dieses Beispiel vergleicht den Lichtausgang und die Erhaltung von mit Aluminium beschichteten und mit Aluminium/Silica beschichteten Willemit-Leuchtstoffen in 40WT12 4100ºK, einfach beschichteten Drei-Leuchtstoff-Lampen. Dieser Test ist ausgelegt, die Unterschiede bei der Leistung zwischen den Grünkomponenten zu übertreiben, die in den Dreifachmischungen verwendet werden, da die einzige Schicht hoher Farbtemperatur die größte Menge an grün verglichen mit irgendeiner anderen Lampe verlangt, die hergestellt wird. Das heißt, irgendwelche Unterschiede bei der Leistung verschwinden, wenn die Dicke der Dreifachmischungsschicht verringert wird (in zweischichtigen Lampen) und wenn die Farbtemperatur der Lamge verringert wird (da der Anteil der Grünkomponente in der Mischung abnimmt, wenn die Farbtemperatur verringert wird).
Wie die Daten in Tabelle 15 zeigen, ist die Erhaltung aller untersuchten Materialien vergleichbar. Ferner ist der Farbausbeuteindex, der nach 100 Std. Lampenbetrieb gemessen worden ist, ungefähr 3 Einheiten höher bei den Willemit enthaltenden Mischungen verglichen mit der Seltenerden enthaltenden Mischung, selbst in dieser einfach beschichteten Lampe, wobei CRI Werte über 85 erreicht werden. TABELLE 15 Lebensdauerdaten für Dreifachmischungen, die grünemittierenden, Seltenerdengrün Leuchtstoff, mit Aluminium beschichteten Willemit und mit Al&sub2;O&sub3;/SiO&sub2; beschichteten Willemit-Leuchtstoff enthalten. Lampentyp: 40T12/4100ºK/einfach beschichteter Dreifachleuchtstoff (keine Haloschicht) Zusammensetzung-Zweite Schicht Dreifach-Leuchtstoff (Gew.-%)&spplus;(1) Farbkoordinaten Grünkomponente-Test Probe Rot Blau Grün Vergleich einfach gebrannt * Die rote Komponente ist Sylvania Typ 2345 (Y&sub2;O&sub3;Eu); die blaue Komponente ist Sylvania Typ 246 Ba, ** Hergestellt von Chemical & Metallurgical, PMG, Towanda, PA (mit Aluminium beschichteter Willemit-Leuchtstoff) *** Mit Aluminium/Silica beschichteter Willemit-Leuchtstoff. Photometrische Ergebnisse Lumen Lumen-Erhaltung %
Im Hinblick auf die Helligkeit ist der zweischichtig beschichtete "RMF" Leuchtstoff (Nr. 441) offensichtlich dem repräsentativen einfach beschichteten "RMF" Leuchtstoff (G103) überlegen. Die Helligkeitsleistung des zweischichtig beschichteten, einfach gebrannten Zinksilicats (Nr. 443) ist, obgleich sie diejenige des mit Aluminium beschichteten "RMF" Leuchtstoffs (G103) überschreitet, ungefähr 2% niedriger als der Vergleich vom Seltenerden Typ 2293 bei 1000 Std. Lampenbetrieb. Jedoch ist beispielsweise ein einfach gebrannter (kleinere Teilchen) Willemit-Leuchtstoff mit nur der Aluminiumbeschichtung (das heißt ohne die Zwischenschicht aus Silica) zur Verwendung bei Anwendungen mit Dreifachmischung vollständig ungeeignet, da seine Helligkeit ungefähr 10% unterhalb derjenigen des entsprechenden mit Aluminium/Silica beschichteten Leuchtstoffs ist (das heißt weniger als 4500 Lumen Anfangshelligkeit in einer 40WTL2 Leuchtstofflampe), wie es in Tabelle 12 gezeigt ist.
Die Verwendung des zweifach beschichteten Leuchtstoffs liefert beträchtliche Kosteneinsparungen gegenüber den Seltenerdenmischungen in den oben genannten Beispielen, da die Drei-Leuchtstoff-Mischung die Hauptkosten der Lampen darstellt, und, wie es Tabelle 14 zeigt, die Grünkomponente über 30% der Drei-Leuchstoff-Mischung umfaßt.
Ferner liefert die Verwendung des einfach gebrannten, zweischichtig beschichteten Leuchtstoffs sogar weitere Kosteneinsparungen, da das großteilige "RMF" Material mit enger Teilchengrößenverteilung zwei Brennvorgänge bei seiner Synthese mit mehreren Dekantierungen verlangt, um den "feinsten" Anteil zu entfernen. Dies ergibt notwendigerweise geringe Ausbeutungen (typischerweise 60%). Jedoch kann das kleinteiligere Material hergestellt werden, wobei ein einstufiges Brennen verwendet wird, dem ein Waschvorgang folgt, der eine viel höhere Ausbeute (typischerweise 90%) liefert. Auch kann das kleinteiligere Material ohne weiteres mit Produktionsmaßstabsausrüstung hergestellt werden. Die viel größeren Ausbeuten und Wirkungsgrade im großen Maßstab unterstützen alle wesentliche Kosteneinsparungen, die bei weitem die Kosten ausgleichen, die Zwischenschicht aus Silica aufzubringen.
Es ist offensichtlich, daß die Leuchtstofflampen stark von der Verwendung von zweischichtig beschichtetem und geglühtem, einfach gebranntem Willemit-Leuchtstoff profitieren, indem ein niedrigerer Lampenpreis ermöglicht wird, der eine größere Annahme auf dem Markt findet.
Schließlich kann, während das, was hier beschrieben worden ist, Leuchtstofflampen sind, die durch chemische Dampfabscheidung beschichtete Leuchtstoffe in einfach und doppelt beschichteten Ausgestaltungen verwenden, der Bereich dieser Offenbarung Lampen einschließen, die mehrere Schichten aus Leuchtstoffbeschichtungen bei der Herstellung der Lampe verwenden, die mehrere Komponenten der Mischung zusätzlich zu oder sonst unterschiedlich von der hier beschriebenen Drei-Leuchtstoff-Mischungsformel verwenden, die hier beschrieben worden ist, solange sie den zweischichtig beschichteten Willemit als eine der Komponenten enthalten, und die Verwendung von nicht durch chemisches Dampfabscheiden beschichteten Aluminium/Silica-beschichteten und geglühten Willemit-Leuchtstoff.
Während hier gezeigt und beschrieben worden ist, was gegenwärtig als die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung betrachtet werden, ist es für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Teilchen eines feinverteilten Leuchtstofflampen-Leuchtstoffs mit einer Zweifachbeschichtung, die eine Beschichtung aus Aluminiumoxid umfaßt, die eine Beschichtung aus Siliciumoxid umgibt, die das Teilchen umgibt.

2. Teilchen gemäß Anspruch 1, wobei der Leuchtstoff ein Zinksilicat-Leuchtstoff ist.

3. Teilchen nach Anspruch 1, wobei der Leuchtstoff ein Calciumhalogenphosphat-Leuchtstoff ist.

4. Teilchen nach Anspruch 1, wobei die Zweifachbeschichtung eine Dicke aufweist, die größer ist als oder gleich ungefähr 100 Ångström.

5. Verfahren zum Herstellen einer durchgehenden Beschichtung auf Leuchtstoffteilchen in einem feinen Leuchtstoffpulver, das umfaßt:

a) Verdampfen eines Silicium enthaltenden Vorläufermaterials, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tetramethyloxysilan und Tetraethyloxysilan besteht, in ein inertes Trägergas, um ein Trägergas herzustellen, das verdampften Silicium-Vorläufer enthält,

b) Leiten des Trägergases, das Silicium-Vorläufer enthält, durch ein Gemisch aus Leuchtstoffpulver und bis zu 1 Masseprozent Fluidisierungshilfsstoff, um ein Fließbett herzustellen, in dem die Teilchen in dem Trägergas suspendiert sind, und die fluidisierten Teilchen mit Dampf des Silicium-Vorläufers zu umhüllen, wobei das Fließbett in nahezu isothermischem Zustand und auf einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur des Silicium enthaltenden Vorläufers gehalten wird;

c) Leiten eines oxidierenden Gases in das Fließbett getrennt von dem Trägergas, das verdampften Silicium- Vorläufer enthält, und Reaktion des oxidierenden Gases mit dem verdampften Silicium-Vorläufer auf den Teilchen des Leuchtstoffpulvers, um eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid vorgegebener Dicke auf den Leuchtstoffteilchen herzustellen;

d) Glühen der Teilchen des Leuchtstoffs, die in Schritt (c) hergestellt wurden;

e) Verdampfen eines Aluminium enthaltenden Vorläufermaterials, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Aluminiumisopropoxid und Trimethylaluminium besteht, in ein inertes Trägergas, um ein Trägergas herzustellen, das verdampftes Aluminium enthaltendes Vorläufermaterial enthält;

f) Leiten des Trägergases, das verdampftes Aluminium-Vorläufermaterial enthält, durch das Leuchtstoffpulver, das eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweist, die mit Schritt (c) hergestellt wurde, um ein Fließbett herzustellen, in dem Teilchen in dem Trägergas suspendiert sind, das verdampftes Aluminium- Vorläufermaterial enthält, und die fluidisierten Teilchen mit Dampf Aluminium enthaltenden Vorläufermaterials zu umhüllen, wobei das Fließbett in nahezu isothermischem Zustand und auf einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur des Aluminium enthaltenden Vorläufers gehalten wird;

g) Leiten eines oxidierenden Gases in das Fließbett aus Schritt (f) getrennt von dem Trägergas, das verdampftes Aluminium enthaltendes Vorläufermaterial enthält, und Reaktion des oxidierenden Gases mit dem verdampften Alumium enthaltenden Vorläufermaterial auf den Teilchen des Leuchtstoffpulvers, die eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweisen, um eine durchgehende Beschichtung aus Aluminiumoxid vorgegebener Dicke auf den Leuchtstoffteilchen herzustellen, die eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, das des weiteren umfaßt:

h) Glühen der Teilchen des Leuchtstoffs, die in Schritt (g) hergestellt wurden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Leuchtstoffteilchen einen manganaktivierten Zinksilicat-Leuchtstoff enthalten.

8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Leuchtstoffteilchen einen Calciumhalogenphosphat-Leuchtstoff enthalten.

9. Verfahren zum Herstellen einer durchgehenden Zweifachbeschichtung auf Leuchtstoffteilchen in einem Leuchtstoffpulver, das umfaßt:

a) Verdampfen eines Silicium enthaltenden Vorläufermaterials, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tetramethyloxysilan und Tetraethyloxysilan besteht, in ein inertes Trägergas, um ein Trägergas herzustellen, das verdampften Silicium enthaltenden Vorläufer enthält;

b) Leiten des Trägergases, das Silicium enthaltenden Vorläufer enthält, durch ein Gemisch aus Leuchtstoffpulver und bis zu 1 Masseprozent Fluidisierungshilfsstoff, um ein Fließbett herzustellen, in dem die Teilchen in dem Trägergas suspendiert sind, und die fluidisierten Teilchen mit Dampf Silicium enthaltenden Vorläufermaterials zu umhüllen, wobei das Fließbett in nahezu isothermischem Zustand und auf einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur des Silicium enthaltenden Vorläufermaterials gehalten wird;

c) Leiten eines oxidierenden Gases in das Fließbett getrennt von dem Trägergas, das verdampften Silicium enthaltenden Vorläufer enthält, und Reaktion des oxidierenden Gases mit dem verdampften Silicium enthaltenden Vorläufer auf den Teilchen des Leuchtstoffpulvers, um eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid vorgegebener Dicke auf den Leuchtstoffteilchen herzustellen;

d) Verdampfen eines Aluminium enthaltenden Vorläufermaterials, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Aluminiumisopropoxid und Trimethylaluminium besteht, in ein inertes Trägergas, um ein Trägergas herzustellen, das verdampftes Aluminium enthaltendes Vorläufermaterial enthält;

e) Leiten des Trägergases, das verdampftes Aluminium-Vorläufermaterial enthält, durch das Leuchtstoffpulver, das eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweist, die mit Schritt (c) hergestellt wurde, um ein Fließbett herzustellen, in dem Teilchen in dem Trägergas suspendiert sind, das verdampftes Aluminium- Vorläufermaterial enthält, und die fluidisierten Teilchen mit Dampf Aluminium enthaltenden Vorläufermaterials zu umhüllen, wobei das Fließbett in nahezu isothermischem Zustand und auf einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur des Aluminium enthaltenden Vorläufers gehalten wird; und

f) Leiten eines oxidierenden Gases in das Fließbett aus Schritt (e) getrennt von dem Trägergas, das verdampftes Aluminium enthaltendes Vorläufermaterial enthält, und Reaktion des oxidierenden Gases mit dem verdampften Aluminium enthaltenden Vorläufermaterial auf den Teilchen des Leuchtstoffpulvers, die eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweisen, um eine durchgehende Beschichtung aus Aluminiumoxid vorgegebener Dicke auf den Leuchtstoffteilchen herzustellen, die eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweisen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, das des weiteren umfaßt:

g) Glühen der Teilchen des Leuchtstoffs, die in Schritt (f) hergestellt wurden.

11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Leuchtstoff einen manganaktivierten Zinksilicat-Leuchtstoff umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Leuchtstoff einen Calciumhalogenphosphat-Leuchtstoff umfaßt.

13. Verfahren zum Herstellen einer durchgehenden Beschichtung auf Leuchtstoffteilchen in einem feinen Leuchtstoffpulver, das umfaßt:

a) Verdampfen eines Silicium enthaltenden Vorläufermaterials, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tetramethyloxysilan und Tetraethyloxysilan besteht, in ein intertes Trägergas, um ein Trägergas herzustellen, das verdampftes Silicium enthaltendes Vorläufermaterial enthält;

b) Leiten des Trägergases, das Silicium enthaltendes Vorläufermaterial enthält, durch ein Gemisch aus Leuchtstoffpulver und bis zu 1 Masseprozent Fluidisierungshilfsstoff, um ein Fließbett herzustellen, in dem die Teilchen in dem Trägergas suspendiert sind, und die fluidisierten Teilchen mit Dampf Silicium enthaltenden Vorläufermaterials zu umhüllen, wobei das Fließbett in nahezu isothermischem Zustand und auf einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur des Silicium enthaltenden Vorläufers gehalten wird;

c) Rühren der Teilchen mit einer Rühreinrichtung in dem Fließbett, während die Teilchen in dem Fließbett und dem Trägergas suspendiert sind; und

d) Leiten eines oxidierenden Gases in das Fließbett getrennt von dem Trägergas, das verdampften Silicium enthaltenden Vorläufer enthält, und Reaktion des oxidierenden Gases mit dem verdampften Silicium enthaltenden Vorläufer auf den Teilchen des Leuchtstoffpulvers, um eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid vorgegebener Dicke auf den Leuchtstoffteilchen herzustellen;

e) Glühen der Teilchen des Leuchtstoffs, die in Schritt (d) hergestellt wurden; und

f) Verdampfen eines Aluminium enthaltenden Vorläufermaterials, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Aluminiumisopropoxid und Trimethylaluminium besteht, in ein inertes Trägergas, um ein Trägergas herzustellen, das verdampftes Aluminium enthaltendes Vorläufermaterial enthält;

g) Leiten des Trägergases, das verdampftes Aluminium-Vorläufermaterial enthält, durch das Leuchtstoffpulver, das eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweist, die mit Schritt (d) hergestellt wurde, um ein Fließbett herzustellen, in dem Teilchen in dem Trägergas suspendiert sind, das verdampftes Aluminium- Vorläufermaterial enthält, wobei das Fließbett in nahezu isothermischem Zustand und auf einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur des Aluminium enthaltenden Vorläufers gehalten wird; und

h) Leiten eines oxidierenden Gases in das Fließbett aus Schritt (g) getrennt von dem Trägergas, das verdampftes Alumium enthaltendes Vorläufermaterial enthält, und Reaktion des oxidierenden Gases mit dem verdampften Aluminium enthaltenden Vorläufermaterial auf den Teilchen des Leuchtstoffpulvers, die eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweisen, um eine durchgehende Beschichtung aus Aluminiumoxid vorgegebener Dicke auf den Leuchtstoffteilchen herzustellen, die eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweisen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Leuchtstoff einen manganaktivierten Zinksilicat-Leuchtstoff umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Leuchtstoff einen Calciumhalogen-Leuchtstoff enthält,

16. Verfahren zum Herstellen einer durchgehenden Zweifachbeschichtung auf Leuchtstoffteilchen in einem Leuchtstoffpulver, das umfaßt:

a) Verdampfen eines Silicium enthaltenden Vorläufermaterials, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tetramethyloxysilan und Tetraethyloxysilan besteht, in ein inertes Trägergas, um ein Trägergas herzustellen, das verdampftes Silicium enthaltendes Vorläufermaterial enthält;

b) Leiten des Trägergases, das Silicium enthaltendes Vorläufermaterial enthält, durch ein Gemisch aus Leuchtstoffpulver und bis zu 1 Masseprozent Fluidisierungshilfsstoff, um ein Fließbett herzustellen, in dem die Teilchen in dem Trägergas suspendiert sind, und die fluidisierten Teilchen mit Dampf Silicium enthaltenden Vorläufermaterials zu umhüllen, wobei das Fließbett in nahezu isothermischem Zustand und auf einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur des Silicium enthaltenden Vorläufer gehalten wird;

c) Rühren der Teilchen mit einer Rühreinrichtung in dem Fließbett, während die Teilchen in dem Fließbett und dem Trägergas suspendiert sind;

d) Leiten eines oxidierenden Gases in das Fließbett, getrennt von dem Trägergas, das verdampftes Silicium enthaltendes Vorläufermaterial enthält, und Reaktion des oxidierenden Gases mit dem verdampften Silicium enthaltenden Vorläufermaterial auf den Teilchen des Leuchtstoffpulvers, um eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid vorgegebener Dicke auf den Leuchtstoffteilchen herzustellen;

f) Leiten des Trägergases, das verdampftes Aluminium-Vorläufermaterial enthält, durch das Leuchtstoffpulver, das eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweist, die mit Schritt (d) hergestellt wurde, um ein Fließbett herzustellen, in dem Teilchen in dem Trägergas suspendiert sind, das verdampftes Aluminium- Vorläufermaterial enthält, und die fluidisierten Teilchen mit Dampf Aluminium enthaltenden Vorläufermaterials zu umhüllen, wobei das Fließbett in nahezu isothermischem Zustand und auf einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur des Aluminium enthaltenden Vorläufers gehalten wird; und

g) Leiten eines oxidierenden Gases in das Fließbett aus Schritt (f) getrennt von dem Trägergas, das verdampftes Aluminium enthaltendes Vorläufermaterial enthält, und Reaktion des oxidierenden Gases mit dem verdampften Aluminium enthaltenden Vorläufermaterial auf den Teilchen des Leuchtstoffpulvers, die eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweisen, um eine durchgehende Beschichtung aus Aluminiumoxid vorgegebener Dicke auf den Leuchtstoffteilchen zu erzeugen, die eine durchgehende Beschichtung aus Siliciumoxid aufweisen.

17. Verfahren nach Anspruch 16, das des weiteren umfaßt:

18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Leuchtstoff einen manganaktivierten Zinksilicat-Leuchtstoff umfaßt.

19. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Leuchtstoff einen Calciumhalogenphosphat-Leuchtstoff umfaßt.

20. Leuchtstofflampe, die einen hermetisch verschlossenen röhrenförmigen Glaskolben umfaßt, der mit einem Leuchtstoff beschichtet ist, Sockel an jedem Ende des röhrenförmigen Glaskolbens, Elektroden, elektrische Trägeranschlußleitungen, die mit den Elektroden verbunden sind, wobei die Elektroden mit einem die Elektronenemission fördernden Material beschichtet sind, sowie ein Quecksilbertröpfchen in dem röhrenförmigen Glaskolben; wobei der Leuchtstoff eine Zweifachbeschichtung aufweist, die eine Beschichtung aus Aluminiumoxid umfaßt, die eine Beschichtung aus Siliciumoxid umgibt, die den Leuchtstoff umgibt.

21. Leuchtstofflampe nach Anspruch 20, wobei der Leuchtstoff ein manganaktivierter Zinksilicat-Leuchtstoff ist.

22. Leuchtstofflampe mit hoher Farbwiedergabe, die umfaßt:

einen lichtdurchlässigen Kolben mit zwei Enden;

Elektroden, die abdichtend in jedem Ende des Kolbens angebracht sind;

ein lichtbogenerzeugendes und -erhaltendes Medium, das Quecksilber enthält;

eine erste Schicht eines im wesentlichen breitbandemittierenden Leuchtstoffs mit dem die Innenfläche des lichtdurchlässigen Kolbens beschichtet ist; und

eine zweite Schicht aus Leuchtstoff, die über der ersten Schicht aus Leuchtstoff liegt, wobei die zweite Schicht aus Leuchtstoff ein Gemisch aus rot-, blau- und grün-emittierenden Leuchtstoffen umfaßt, wobei der grün-emittierende Leuchtstoff ein Beschichtung aus Aluminiumoxid und eine Beschichtung aus Siliciumoxid aufweist.

23. Leuchtstofflampe mit hoher Farbwiedergabe nach Anspruch 22, wobei der grün-emittierende Leuchtstoff ein manganaktivierter Zinksilicat-Leuchtstoff ist.

24. Leuchtstofflampe mit hoher Farbwiedergabe nach Anspruch 22, wobei der lichtdurchlässige Kolben ungefähr 244 cm (96 Inch) lang ist.