(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＳ分離板型遠心沈降機により測定して０．３μｍ≦ｄ５０（１）≦０．５μｍの粒径ｄ５０（１）を有する酸化アルミニウム粒子からなる第一の混合成分と、
ＴＥＭにより測定してｄ５０（２）≦０．０５μｍの極めて微細な一次粒径ｄ５０（２）を有し、かつＣＰＳ分離板型遠心沈降機により測定してｄ５０，ａｇｇ（２）≦０．１５μｍの粒径を有する酸化アルミニウム粒子からなる第二の混合成分
とを含有し、その際、第一の混合成分がｍ（１）≧８６質量％の相対割合ｍ（１）を有し、かつ第二の混合成分が０質量％＜ｍ（２）＜４質量％の相対割合ｍ（２）を有する酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項２】
第一の混合成分の粒径に関して：ｄ５０（１）≧０．３２μｍが該当する、請求項１記載の酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項３】
第一の混合成分の粒径に関して：ｄ５０（１）≦０．４７μｍが該当する、請求項１または２記載の酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項４】
第二の混合成分の一次粒径に関して：ｄ５０（２）≦０．０３５μｍが該当する、請求項１から３までのいずれか１項記載の酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項５】
第二の混合成分の一次粒径に関して：ｄ５０（２）≧０．００５μｍが該当する、請求項１から４までのいずれか１項記載の酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項６】
第二の混合成分の相対割合に関して：ｍ（２）≧０．５質量％が該当する、請求項１から５までのいずれか１項記載の酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項７】
第二の混合成分の相対割合に関して：ｍ（２）≦３．５質量％が該当する、請求項１から６までのいずれか１項記載の酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項８】
第一および第二の混合成分以外に、もっぱらｍ（３）≦１０質量％の相対割合ｍ（３）を有する酸化アルミニウム粒子の混合成分が含有されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項９】
ＣＰＳ分離板型遠心沈降機により測定して、第一および第二の混合成分以外の、ｍ（３）≦１０質量％の相対割合ｍ（３）を有する酸化アルミニウム粒子の粒径ｄ５０，Ｒｅｓｔに関してｄ５０，Ｒｅｓｔ≦０．３μｍが該当する、請求項８記載の酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項１０】
３ｍ２／ｇ＜ＢＥＴ＜７ｍ２／ｇの比ＢＥＴ表面積を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項１１】
混合物の比ＢＥＴ表面積と、ＣＰＳ分離板型遠心沈降機により測定した粒径ｄ５０との積に関して：０．０００９ｍ３／ｋｇ≦ＢＥＴ＊ｄ５０≦０．００３５ｍ３／ｋｇが該当する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の酸化アルミニウム粒子の混合物。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の酸化アルミニウム粒子の混合物からなる反射層を有する放電ランプ。
【請求項１３】
反射層がＳＧ≧５ｍｇ／ｃｍ２の層質量ＳＧを有する、請求項１２記載の放電ランプ。
【請求項１４】
反射層がＳＧ≦３０ｍｇ／ｃｍ２の層質量ＳＧを有する、請求項１２または１３記載の放電ランプ。
【請求項１５】
誘電バリア放電のための請求項１２から１４までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項１６】
請求項１２から１５までのいずれか１項記載の放電ランプのための反射層としての請求項１から１１までのいずれか１項記載の酸化アルミニウム粒子の混合物の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電ランプにおける反射層のために使用することができる酸化アルミニウム粒子の混合物に関する。
【０００２】
放電ランプではガス放電によりいわゆるＵＶＵ領域（２００ｎｍ以下の波長を有する）を含むＵＶ領域の放射束が生じ、該放射束は照明に適用するためのランプの場合、蛍光体または蛍光体混合物により可視光領域の放射束へと変換される。しかしまた、特定の技術的な使用目的の場合にはＵＶ線自体も適用される。
【背景技術】
【０００３】
放電ランプにおいて蛍光体層に加えて、生じたＵＶ線または蛍光体から生じた可視光線を特定の所望の光取り出し面または蛍光体表面へと、もしくはその他の面へと反射する反射層も使用すること自体は公知である。たとえば無電極放電ランプは、誘導点火および放電の維持のための装置が設置された放電容器中にバルブを有している。このようなバルブにおいて従来技術ですでに酸化アルミニウム粒子からなる反射層が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って本発明の課題は、放電ランプにおける反射層で適用するために適切でかり、かつ従来技術に対して改善された酸化アルミニウム粒子の混合物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は本発明により、
ＣＰＳ分離板型遠心沈降機により測定して０．３μｍ≦ｄ５０（１）≦０．５μｍの粒径ｄ５０（１）を有する酸化アルミニウム粒子からなる第一の混合成分と、
ＴＥＭにより測定してｄ５０（２）≦０．０５μｍの極めて微細な一次粒径ｄ５０（２）を有し、かつＣＰＳ分離板型遠心沈降機により測定してｄ５０，ａｇｇ（２）≦０．１５μｍの粒径を有する酸化アルミニウム粒子からなる第二の混合成分
とを含有し、その際、第一の混合成分がｍ（１）≧８６質量％の相対割合ｍ（１）を有し、かつ第二の混合成分が０質量％＜ｍ（２）＜４質量％の相対割合ｍ（２）を有する酸化アルミニウム粒子の混合物により解決される。
【０００６】
本発明はさらに、相応して施与された反射層を有する放電ランプおよびこのような目的のための上記の酸化アルミニウム粒子の混合物の使用に関する。
【０００７】
本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されており、これを以下で詳細に説明する。ここで開示される特徴はそれぞれ酸化アルミニウム粒子の混合物自体に関し、ならびに相応する反射層ならびに放電ランプにも関し、および最終的に酸化アルミニウム粒子の混合物の使用にも関すると理解される。
【０００８】
本発明は基本的に、少なくとも２つの混合成分が存在し、そのうちの第一の成分は比較的粗大な酸化アルミニウム粒子を含有していることを出発点とする。従来技術では、できる限り気孔を有さず、良好な付着力を有する層を得るために、反射層のためにはむしろできる限り微粒子状の酸化アルミニウムが使用される。しかし発明者らは意外なことに、微粒子状の材料によってたしかにわずかな層厚さで、粗粒状の材料を用いるよりも高い反射率を得ることができるが、しかしこの関係はより厚い層の場合に逆転することを確認することができた。特に粗粒状の材料により層の質量が増大する場合により高い反射率の飽和度が達成される。
【０００９】
さらに、材料である酸化アルミニウムの一般的な欠点、つまり光の波長への反射率の依存性（スペクトル反射の勾配）が微粒子状の材料の場合に、粗粒状の材料の場合よりも顕著であることが判明した。つまり微粒子状の材料は短波の光において長波の光の場合よりも高い反射率を示すので、蛍光ランプ中で色軌跡のシフト(color locus shifts)につながる。この問題は本発明により低減され、かつ場合によっては排除される場合もある。
【００１０】
残念ながら文献中に記載されている酸化アルミニウムの反射層における粒径は、種々の測定技術的な条件に基づいている。コストの理由からほぼレーザー散乱測定のみが使用されており、これは一方では酸化アルミニウム粒子の凝集傾向により、および他方では異なった装置タイプによりあまり再現性のない結果が生じる。発明者らは、分離板型遠心沈降機による沈降の測定によって粒径を最も良好に測定することができるとの見解であり、この場合、試料の良好な前分散および安定化に注意しなくてはならない。
【００１１】
この前提条件の下で第一の混合成分の粒径は本発明によれば、通常ｄ５０で示される値により特徴付けられ、これは粒径分布において５０％が、記載されたｄ５０値以上であり、かつ残りの５０％がそれ以下であることを示すものである。この場合、パーセントの記載はここで質量パーセント（質量％）として理解すべきである。ここではＣＰＳ分離板型遠心沈降機のタイプＤＣ１８０００を用いて測定した。これにより第一の混合成分ｄ５０値は０．３μｍ〜０．５μｍであることが判明した。記載された範囲の下限として０．３２μｍ、０．３５μｍおよび０．３８μｍの値がこの順序で一層有利である。上限として反対に０．４７μｍ、０．４５μｍおよび０．４２μｍの値がこの順序で一層有利である。従って発明者らの観点から有利な範囲は０．３８μｍ≦ｄ５０（１）≦０．４２μｍである（この場合、ｄ５０の後ろの数字の１は第一の混合成分を表す）。
【００１２】
しかし本発明によればさらに、第二の混合成分もまた特に微細な粒子を有しており、該粒子の課題は十分な層の付着をもたらすことである。従って第一の混合成分は実質的に所望の反射特性により測定されたパラメータを有し、他方、第二の混合成分は、粗粒状の材料の場合に特定の問題となりうる層内での十分な結合をもたらす。しかし層の付着に対する要求を誇張すべきではなく、かつ特に第二の混合成分の微粒子状材料が反射特性において妨げとなるほど顕著となることは回避すべきである。
【００１３】
従って第二の混合成分は混合物中で４質量％を下回る相対割合を有する。第二の混合成分のこのｍ（２）により記載される相対割合に関して有利な値は、ｍ（２）≦３．５質量％、もしくは有利にはｍ（２）≦３．０質量％および好ましい場合ではｍ（２）≦２．５質量％である。層の付着に対して極めて高い要求が設定されていない場合には、第二の混合成分は、前記のとおり、相対的に少量で存在していてもよい。しかし有利には第二の混合成分ｍ（２）の相対割合は≧０．５質量％、もしくは有利には≧１．０質量％であり、かつ好ましい場合には≧１．５質量％である。このことによりますます良好な付着特性を達成することができる。
【００１４】
ところでここでｍ（１）により示される第一の混合成分の相対割合は少なくとも８６質量％である。
【００１５】
この場合、本発明は第二の混合成分のｄ５０値（ｄ５０（２））が最大で０．０５μｍであることを考慮に入れている。このことは、この材料の一次粒径は、このサイズ範囲ではたとえば沈降測定によるよりもＴＥＭ測定（透過型電子顕微鏡）により容易に測定されることを意味する。第二の混合成分の一次粒径ｄ５０（２）のために有利な値は最大で０．０３５μｍであり、かつ特に有利には最大で０．０２μｍである。他方、これらの成分の有利な一次粒径値は少なくとも０．００５μｍである。このような微細な酸化アルミニウム材料は著しい凝集傾向を示し、かつ反射層中でも少なくとも部分的に凝集体として存在することを付言しておかなくてはならない。本発明によれば凝集粒子に関するｄ５０値は、ここではｄ５０，ａｇｇ（２）と呼ばれるが、最大で０．１５μｍであるべきである。この値はまだ沈降測定により得られる範囲であり、従ってここでは沈降測定もまた基本とされる。
【００１６】
ところで本発明の範囲では、両方の記載された混合成分以外に、混合物の別の成分もまた可能であり、その際、この成分は有利には同様に酸化アルミニウム粒子である。別の混合成分の相対割合はできる限り１０質量％を超えるべきではなく、有利には５質量％もしくは２質量％を超えないほうがよい。特に両方の記載された混合成分の間の粒径を有する酸化アルミニウム粒子が問題となる。第一の混合成分よりも著しく粗粒状の材料は、いずれにしても顕著な量で存在する場合には、層の付着を妨げるであろう。他方、第二の混合成分は、特に微粒子状の酸化アルミニウム粒子が、それも５ｎｍ以下の範囲までで存在し、さらにより微粒子状の材料が基本的に考慮されないように選択された。しかしたとえばｄ５０，Ｒｅｓｔ≦０．３μｍ、有利には０．２μｍの一次粒径を有する酸化アルミニウム材料が存在していてもよい。
【００１７】
本発明の別の有利な実施態様によれば、全混合物はいわゆるＢＥＴ表面積により特徴付けられ、これは有利には３ｍ２／ｇ〜７ｍ２／ｇおよび好ましくは３．５ｍ２／ｇ〜６．５ｍ２／ｇならびに特に有利には４ｍ２／ｇ〜６ｍ２／ｇであり、その際、より狭い範囲もまた相互に無関係に有利である。
【００１８】
文献には場合により一次粒径に関して、この比ＢＥＴ表面積とｄ５０値との積により酸化アルミニウム粒子の混合物を特徴付けることも見られる。この積ＢＥＴ＊ｄ５０に関して本発明は有利には次のものを考慮に入れている：０．０００９ｍ３／ｋｇ≦ＢＥＴ＊ｄ５０≦０．００３５ｍ３／ｋｇ、有利には０．００１２ｍ３／ｋｇ≦ＢＥＴ＊ｄ５０≦０．００３１ｍ３／ｋｇ、特に有利には０．００１５ｍ３／ｋｇ≦ＢＥＴ＊ｄ５０≦０．００２７ｍ３／ｋｇ。この場合、ふたたびより狭い範囲もまた相互に無関係に有利である。
【００１９】
放電ランプにおける反射層としての適用において、さらに有利には比較的大きな層厚が考慮され、その際、いわゆる層質量ＳＧ、つまり質量の面積密度はできる限り少なくとも５ｍｇ／ｃｍ２、有利には少なくとも６．５ｍｇ／ｃｍ２および特に有利には少なくとも７．５ｍｇ／ｃｍ２であるべきである。厚い層は、冒頭ですでに記載したように、比較的高いレベルへの反射率の飽和につながるが、しかしその際、特定の範囲から実質的な改善はもはや達成されなくなる。従って本発明による反射層はできる限り３０ｍｇ／ｃｍ２を超えず、有利には２０ｍｇ／ｃｍ２を超えず、特に有利には１５ｍｇ／ｃｍ２を超えず、かつ最終的にとりわけ有利には１２．５ｍｇ／ｃｍ２を超えない方がよい。
【００２０】
重要かつ有利な適用は誘電バリア放電のための、いわゆる無音放電ランプである。特にキセノン・エキシマランプが適切である。この場合、近年はこのようなランプの魅力的な適用につながる重要な技術的進歩が生じている。たとえばオフィス・オートメーション装置、たとえばスキャナ、コピー機などのための棒状の放電ランプ（直線ランプ(linear radiators)）、または室内照明のため、および特にモニター、ディスプレイおよび類似の表示装置のバックライトのための平面な板状の放電ランプ（平面ランプ(areal radiators)）が考えられる。これらの放電ランプの場合、通常、光が特定の方向で、たとえば直線ランプの場合、長さ方向に沿ったスリットにより（いわゆるアパーチャランプ）、および平面ランプの場合、両方の平面の一方に向かって現れることが所望される。つまりこの場合には反射層が特に重要である。
【実施例】
【００２１】
以下では実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、その際、開示された個々の特徴はその他の組合せにおいても発明にとって重要なものであり得る。
【００２２】
本発明の有利な実施態様
図１は誘電バリア放電のための平面ランプの部分１を略図により示している。放電容器は上部のガラスプレート２および下部のガラスプレート３を有し、これらは側方のガラスフレーム４により結合されている。上部のガラスプレート２は、図１に記載されている矢印が示しているように光取り出し面として役立つ。この光取り出し面はたとえばＬＣＤディスプレイのバックライトのために使用される。
【００２３】
このような平面ランプの構造的な詳細は自体公知であり、かつここで繰り返す必要はない。図１はこのような詳細を出発点とはしていない。特に実際の放電容器は場合により、若干より複雑に形成されている。さらに図１は電極、電極上の誘電層およびその他の実質的な部分は示していない。電極は放電容器の外部に存在していてもよく、その際、放電容器の部分は誘電バリア層として役立つ。
【００２４】
放電容器の内部には一方では下側のガラスプレート３の上およびフレーム４に反射層５が、およびさらに放電容器の全内面を覆う蛍光体層６が設置されている。蛍光体層６はキセノン・エキシマ放電において生じるＶＵＶ光を可視光へと変換するために役立つ。反射層５は生じた可視光を放電容器の内部へ、および上部のガラスプレート２へと反射するために役立つ。本発明による適用の場合、反射層５のＵＶ反射は重要ではない。というのは、ＶＵＶ範囲ではいずれにしても酸化アルミニウム粒子層中にわずかな反射が存在するにすぎず、かつ平均的な波長のＵＶ線は誘電バリアキセノン・エキシマ放電の場合には生じないからである。しかしこのことはその他の放電ランプのタイプの場合、異なっていることもある。
【００２５】
図２は直線ランプ７の断面図により第二の例を示している。放電容器は円筒形のガラス管８を有しており、これはここで上部に配置された、ガラス管８の長軸に対して約９０゜の開口部（アパーチャ）以外は、ガラス管８の内面に存在する反射層９および反射層９の上に存在する蛍光体層１０により被覆されている。
【００２６】
ここでも技術的な構造は若干簡易化されており、特に電気的な部分は示されていない。
【００２７】
反射層５および９は本発明により２種類の混合成分からなる酸化アルミニウム粒子の混合物により製造される。第一の混合成分は、型名ＣＲ１を有する製造元Ｂａｉｋｏｗｓｋｉの比較的粗大な酸化アルミニウム材料である。第二の混合成分は酸化アルミニウムＣの名称を有する製造元Ｄｅｇｕｓｓａの極めて微粒子状の酸化アルミニウム粉末である。ＣＲ１はα−酸化アルミニウムであり、その一方で酸化アルミニウムＣはγ−酸化アルミニウムである。
【００２８】
図３はすでに記載した分離板型遠心沈降機ＣＰＳ  ＤＣ１８０００による測定を示しており、この場合、横軸は粒径を対数によりμｍで記載しており、かつ縦軸は曲線の一部に関して質量％を記載している。
【００２９】
図３では個々の曲線がそれぞれ二重にプロットされており、その際、これは再現性を示すことを目的とした繰り返し測定である。以下では曲線の対はそのつど、両方の繰り返し測定の間の差異なしで対応する。曲線の対１１は材料ＣＲ１について、つまり第一の混合成分についての積分測定を示している。この場合、左から、より小さい測定粒径を有する粒子の質量％による割合が記載されている。従って材料ＣＲ１の約５０質量％が最大で０．４μｍの粒径を有し、かつ他方の５０質量％が少なくとも０．４μｍの粒径を有することがわかる。分布幅ｂ８０＝（ｄ９０−ｄ１０）／ｄ５０はここで２．０であり、その際、値ｄ９０およびｄ１０はふたたび、９０質量％もしくは１０質量％が比較的小さい一次粒径を示していることを意味する。曲線の対１２は曲線対１１に対する第一の導関数に相応し、かつ相応して約０．４μｍで頂点を示す。
【００３０】
曲線対１３は材料ＣＲ１と、第二の混合成分である酸化アルミニウムＣの本発明による混合物を示しており、その際、相対的な割合に関してｍ（１）＝９８質量％およびｍ（２）＝２質量％が該当する。第一の導関数は１４で記載されている。すでに曲線対１１および１３の比較において、およびさらに明らかには第一の導関数１２および１４の比較において、本発明による混合物は０．０４〜０．０５μｍのオーダーのｄ５０値を有する第二の割合を有することがわかる。これは酸化アルミニウムＣの割合である。図３とは無関係に付加的なＴＥＭ分析によれば酸化アルミニウムＣは１０ｎｍのオーダーの一次粒径である。独自の付加的なＲＥＭ分析によれば、約１００ｎｍの凝集体サイズが生じる。図３における測定は確実に凝集体の影響を示しており、かつおそらく沈降測定法および超音波を使用した関連する基本的な分散により、１００ｎｍの凝集体サイズよりも若干小さい値を示す。
【００３１】
材料ＣＲ１に関する０．４μｍの測定は一方では比較的大きな粒径およびわずかな凝集傾向に基づいて、および他方では前分散および測定前の安定化に基づいて実質的に一次粒径である。
【００３２】
別の混合成分はここでは使用しなかった。
【００３３】
反射層５および９の層質量はＳＧ＝１０ｍｇ／ｃｍ２である。この値から、スペクトル反射の反射勾配は試験において消滅し、かつ、光学的に密度の高い圧縮された酸化アルミニウム試料に対して測定して９８％の極めて高い反射率を達成することができた。勾配は３８０〜７８０ｎｍの可視光の波長に関して消滅した。
【００３４】
比較試験から、第二の混合成分である酸化アルミニウムＣを添加混合することにより反射特性に有利な影響を与えることはないが、しかし、層の付着は実質的に改善され、かつ（混合されていない）微粒子状の酸化アルミニウム粒子を使用して達成することができる範囲に到達することが明らかになった。
【００３５】
本発明による酸化アルミニウム粒子の混合物を使用して反射層を製造するために基本的に全ての公知の従来技術に通例の被覆法、たとえば静電粉末被覆、電気泳動被覆、噴霧被覆、懸濁法、浸漬法、ナイフ塗布などを適用することができる。たとえば懸濁法を使用する場合、酸化アルミニウム粒子の混合物を水または有機溶剤により、数質量％の適切な、そのつどの溶剤中で可溶性の高分子有機化合物、いわゆるバインダー、たとえばポリエチレンオキシドまたはニトロセルロースと一緒に分散させてスラリーに類似したペーストにし、かつ乾燥後に定義された層質量を有する均一な層が形成されるようにガラス表面上に施与し、その際、乾燥したバインダーは安定したフィルム状の構造を生じる。放電容器を組み立て、かつ密閉する直前に、ランプ中にはもっぱら本発明による酸化アルミニウム粒子の混合物からなる反射層が残留するように有機バインダーを一般に４００〜６００℃の温度で燃焼させる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】誘電バリア放電のための平面ランプの一部を断面した斜視図を示す。
【００３７】
【図２】誘電バリア放電のための直線ランプの断面図を示す。
【００３８】
【図３】粒径を測定する沈降測定の測定曲線を示す。
【符号の説明】
【００３９】
１  平面ランプ、  ２  ガラスプレート、  ３  ガラスプレート、  ４  フレーム、  ５  反射層、  ６  蛍光体層、  ７  直線ランプ、  ８  ガラス管、  ９  反射層、  １０  蛍光体層
【図１】
0004755404.tif 000002
【図２】
0004755404.tif 000003
【図３】
0004755404.tif 000004