202333. lajstromszámú szabadalom • Kisnyomású higanygőz kisülő fényforrás, elsősorban fénycső, inaktív alkotót is tartalmazó luminescens réteggel és luminescens kompozíció higanygőz kisülő fényforráshoz
1 HU 202 333 B 2 A találmány inaktív alkotót is tartalmazó luminescens anyaggal rendelkező kisnyomású kisülő fényforrásra, elsősorban fénycsőre, előnyösen nagy falterhelésű (kompakt) fénycsőre vonatkozik, továbbá a fényforráshoz használható luminescens anyagot tartalmazó kompozícióra is. A luminescens anyaggal, azaz más néven fényporral ellátott ksinyomású kisülő fényforrások - elsősorban fénycsövek -, által kibocsátott fényáram üzemelési idejük előrehaladtával általában csökken. A csökkenés mértéke a fényforrás, ezen belül az alkalmazott fénypor típusától is függ. A csökkenés lassítására, ill. megakadályozására sokféle módszert dolgoztak ki. A módszerek azért eltérőek, mivel a csökkenést kiváltó okok is eltérőek. Mint ez például a GB 1 343 250 lajstromszámú szabadalmi leírás bevezető részében is olvasható. Az egyik ilyen ok a fénypor elektromosan nem teljesen semleges volta. Ugyanis a kisnyomású kisülő fényforrás - elsősorban fénycső - gyártásához alkalmazott fénypor előállítása során a fényport alkotó alapkristály rácsába be kell építeni az aktivátor ionokat, mivel azok jelenléte biztosítja, hogy a fénypor a kisülésben létrejövő sugárzás hatására a kívánt hullámhosszúságú fénynyel világít. Legtöbbször a higanykisülés keltette ultraibolya sugárzás gerjeszti a fényport és az a látható fény tartományában világít. Az aktivátor ionok rácsba való beépítése azonban nem könnyű és többnyire csak akkor valósítható meg, ha anion felesleg van a kristályban. Ekkor lesz stabil a fénypor. A stabil fénypor viszont a szötchiometrikus arányokhoz képest feleslegben lévő aniontartalom miatt negatív töltésű. A negatív töltésű fénypor a kisülőtérben levő pozitív töltésű higanyionokat vonzza. A higany a fénypor felületén adszorbeálódik és ezáltal a fénypor szürkül, esetleg abszorbeálódik és a fényporban lévő, nála nagyobb elektronegativitású kationt kiszorítja a helyéből (lásd pl. HU 189 411 lajstromszámú szabadalmi leírást). Mindez odavezet, hogy a fényforrás nem képes ugyanolyan fényárammal világítani bizonyos idő után, mint kezdetben, azaz mint amit maga a fénypor fizikai tulajdonságai biztosítanának az alkalmazott, egyéb, elsősorban villamos paraméterekkel együtt. Ezt a jelenséget leírták többek között a GB 1 229 038 lajstromszámú szabadalmi leírásban szilikát típusú fényporokkal kapcsolatban. Ott is utaltak rá, hogy a higanyadszorpció csökkentésére célszerű a fényporban a szilícium-dioxid felesleget csökkenteni. Ennek érdekében speciális összetételű, cinkoxid felesleget tartalmazó cink-borátot kevertek a fényporhoz és együtt hőkezelték a keveréket, és így magának a fénypomak a szerkezetét, összetételét változtatták meg. Ez meglehetősen komplikált és igen pontosan betartandó paraméterek alkalmazásával valósítható meg és a cink jelenléte is előnytelen, amint ez olvasható a HU 189 411 lajstromszámú szabadalmi leírásban. Kalcium-halofoszfát fénypor tulajdonságainak nevezetesen fényáramcsökkcnésének mérséklésére ajánlották az US 3 887 725 lajstromszámú szabadalmi leírásban a fénypor szemcsék felületének bevonását cink-orto-foszfáttal vagy cink-boráttal oly módon, hogy a fényporszuszpenzióhoz keverték a bevonó alkotót. Ez azonban szintén előnytelen, amint az olvasható a már említett HU 189 411 lajstromszámú szabadalmi leírásban is, mivel a cink rontja a fénypor stabilitását a pozitív töltésű nagy energiájú higany ionokkal szemben. így például kompakt fénycsövekhez kerülni kell a cink tartalmú fényporokat. A fényáram csökkenésének mérséklésére javasolták tovább a GB 1 191 974 lajstromszámú szabadalmi leírásban a kalcium-halofoszfát felületének bevonását kémiai úton „in situ” előállított foszfátrétcggel. Ugyanúgy a GB 1 343 250 lajstromszámú szabadalmi leírásban is kémiai úton leválasztott foszfátréteget javasoltak szilikát típusú fényporhoz. Ezekkel a bevonási módszerekkel több-kevesebb sikert értek el. Arra azonban egyik módszernél sem törekedtek, hogy olyan kezelési eljárást dolgozzanak ki, amelynek révén a fénypor felületének eredetileg negatív töltése kompenzálódjon, sőt a fénypomak pozitív töltést kölcsönözzön. Mi viszont felismertük, hogy a higany adszorpciót akkor kerülhetjük el a legmegbízhatóbban, ha a fénypor felületét pozitív töltésű stabil anyaggal telítjük. így elzárjuk a lehetőségét annak, hogy a kisülő fényforrás bórájának belső felületén lévő és a kisülőtérrel érintkező fénypor vonzza a pozitív töltésű, nagy energiájú higanyionokat. Ilyen módon elérhető, hogy azon kisülő fényforrás fényárama ne csökkenjen, vagy csökkenésének mértéke kisebb legyen, amely az általunk javasolt összetett fényport tartalmazza. A fénypor felületének pozitív töltéssel való ellátásra a fényporhoz nagyon finomra őrölt, aktivátormentes, a sztöchiometrikus mennyiséghez képest kis kationtöbblettel rendelkező anyagot keverünk. A kisülő fényforrást, elsősorban fénycsövet, előnyösen nagy falterhelésű fénycsövet ezzel a kevert anyaggal látjuk el kisülőbúrájának belső felületén. Önmagában a fénypor összekeverése inaktív, nem világító anyaggal ismert az adott szakterületen. Ezek az anyagok vagy a fényporréteg és a búra belső felülete közötti megbízható kapcsolatot vannak hivatva biztosítani - mintegy ragasztóanyagként viselkednek -, vagy ultraibolya sugarakat szűrő - azt abszorbeáló szerepük van, vagy éppen ultraibolya sugarakat visszaverő hatásuk van. Ezekről olvasható ismertetés a már említett leírásokon kívül az US 3 310 418, US 3 886 396 és a GB 1 496 438, GB 2 082 618 továbbá a JP 49-18092B, valamint a JP 53-69483B sz. szabadalmi leírásokban. Az említett helyeken inaktív anyagként ismertetik többek közt a magnézium-oxidot, alumínium-oxidot, szilícium-dioxidot és a kalcium-difoszfátot. Természetesen ezek az anyagok mindig fehérek, mivel azok csökkentik a legkevésbé a fényforrás fényét. Azonban a szakirodalomban egyszer sem ajánlották, hogy a fényporhoz keverhető inaktív anyag a szötchiometrikushoz képest kevés kation felesleggel kell rendelkezzen, hogy magában a fényporban lévő anionfelesleg negatív töltését ellensúlyozza. Tudomásunk szerint ez a mi felismerésünk. Az általunk ajánlott kationfelesleget tartalmazó inaktív anyag töltése természetesen pozitív lesz, így ha azt a negatív töltésű luminescens anyaggal keverjük, akkor az a negatív töltésű gócokhoz kötődik, és így azokat elzárja a kisülőtérben lévő higanyion elől. Védi tehát a fényport a higany becsapódásától. Ennek különösen a kompakt fénycsövekben való alkalmazásakor van jelentősége, mivel ott a fenti jelenségek szerepe jelentős a kisülőedényben. Ilyen pozitív töltésű aktivátormentes anyagként előnyösnek találtuk az alkáliföldfém-difoszfátot és -tetraborátot egyenként, vagy együtt. 5 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
