!HU000003937T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 003 937
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA H01J 61/44
(21) Magyar ügyszám: E 03 027497 (22) A bejelentés napja: 2003. 12. 01. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20030027497 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1441383 A1 2004. 07. 28. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1441383 B1 2008. 05. 28.
(51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: 20030348468 2003. 01. 21.
(73) Jogosult: OSRAM SYLVANIA INC., Danvers, (US)
US
(72) Feltalálók: Dutta, Arunava, Winchester (US); Tetreault, Anne, Quebec J2C 2Z1 (CA); Dullea, Leonard V., Peabody (US); Horion, Pascal, Quebec Canada (CA) (54)
C09K 11/08 H01J 61/00
(2006.01) (2006.01) (2006.01)
(74) Képviselõ: Sári Tamás Gusztáv, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
UV-kibocsátó fényporkeverék és azt tartalmazó barnítólámpa
(57) Kivonat
HU 003 937 T2
UV-kibocsátó fényporkeverék, amely tartalmazza SrB4O7:Eu, YPO4:Ce és BaSi2O5:Pb közül kiválasztott legalább két UVA-kibocsátó fénypor keverékét, amelynél a keverékben lévõ fényporok tömegszázalékának összege egyenlõ 100%-kal. A fényporkeverék emellett SrCe0,08MgAl11O18 bizonyos mennyiségét tartalmazhatja a keverék 0–12 t%¹a közötti mennyiségben. Az e fényporkeverékeket magukban foglaló barnítólámpák megnövekedett kezdeti UVA-intenzitást és UVA-stabilitást mutatnak.
2. ábra
A leírás terjedelme 12 oldal (ezen belül 5 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 003 937 T2
Mûszaki terület Jelen találmány ultraibolya sugárzást kibocsátó fényporokra és fényporkeverékekre vonatkozik. Továbbá a jelen találmány különösen a barnítólámpák UVAintenzitásával (UVA output) és stabilitásával (maintenance) kapcsolatos. A találmány háttere A barnítólámpák felépítésükben hasonlítanak a hagyományos higanygõz fénycsövekhez (fluoreszcens lámpákhoz), leszámítva, hogy egy vagy több olyan fényport tartalmaznak, amelyek az elektromágneses spektrum ultraibolya (UV) tartományában bocsátanak ki sugárzást, abból a célból, hogy barnító hatást idézzenek elõ az emberi bõrön. A barnítólámpák UV¹kibocsátását két tartományba lehet besorolni, az UVA és az UVB tartományba. Az Egyesült Államok Élelmiszerés Gyógyszer-engedélyezési Hivatala (Food and Drog Administration, FDA) az UVA tartományt 320–400 nm között definiálja, míg az UVB tartományt 260–320 nm között. (Lásd Performance Standards for Light-Emitting Products: Sunlamp Products and Ultraviolet Lamps intended for use in Sunlamp Products, 21 C. F. R. 1040.20). A barnítólámpákban az UV fényáram nagy része az UVA tartományban kerül kibocsátásra az UVB tartományban történõ kiegyensúlyozással. Ez általánosan utánozni szándékozik az UVA és az UVB viszonylagos arányát a természetes napfényben. Mind az UVA-nak, mind az UVB-nek van szerepe a barnulási folyamatban. Amikor az emberi bõr ki van téve az UV fénynek, a melanociták a bõr külsõ hámrétegében többlet melanint, vagyis a barnulásért felelõs fehérje pigmentet bocsátanak ki. Míg az UVB sugárzás hatékonyabb az UVA-nál a melanintermelés serkentésében, az UVA sokkal hatékonyabb a melanin oxidálásában a barna szín kialakításának érdekében, amely a napbarnított bõr jellemzõje. A barnítólámpákban alkalmazott jellemzõ UV¹kibocsátó fénypor egykomponensû, ólommal aktivált bárium-diszilikát, BaSi2O5:Pb. A BaSi2O5:Pb fénypor intrinsic módon alacsony stabilitással rendelkezik, köszönhetõen a higanyhoz való affinitásának. Ezért amikor ezt a fényport használják higanygõz fénycsövekben, a fénypor felszíne általában – jellemzõen alumínium-oxid – bevonattal van védve, amint az a 4,585,673; 4,710,674; 4,82,124 és 5,523,018 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban leírásra került. Az alumínium-oxid bevonat záróréteget képez a fénypor és a higanygõz között, és hosszú távú UV stabilitást biztosít. A barnító reflektorlámpák (Reflector Tanning Lamp, RTL) egy sajátos csoportját képezik a barnítólámpáknak, amelyekben az UV fényáram egy reflektor által van fokuszálva, amelynek köszönhetõen a fényáram a kerület egy szûkebb, például 140°¹os szegmensében kerül kibocsátásra, ahelyett, hogy ez a lámpa teljes, 360°¹os kerületén keresztül történne. A barnítólámpák, különösen az RTL¹ek teljesítményének két kulcsjellemzõje a lámpa kezdeti UVA-intenzitása és az UVA-stabilitás. A lámpa kezdeti UVA-intenzitására (0 óra) az
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 2
2
alábbiakban mint 0h UVA-intenzitás hivatkozunk. Az UVA-stabilitás a lámpa azon képességét méri, hogy mennyire tudja fenntartani a kezdeti UVA-intenzitását egy adott idõintervallumon belül, amely általában a mûködés elsõ 100 óráját jelenti, és amely a kezdeti intenzitás százalékában van megadva. Ahogy azt itt használjuk, a 100h UVA-stabilitás a lámpa száz órányi mûködés utáni UVA-intenzitásának a kezdeti UVA-intenzitáshoz viszonyított arányaként van definiálva 100%-kal szorozva [(100h UVA-intenzitás/0 UVA-intenzitás)×100%]. Kereskedelmi alkalmazáskor rendkívül kívánatos, ha mind a 0h UVA-intenzitás, mind a 100h UVA-stabilitás magas. Sajnos, jelenleg a kereskedelmi RTL¹ek vagy magas 0h UVA-intenzitással rendelkeznek (³8600 mW/cm2), vagy magas 100h UVA-stabilitással (³87%), de sosem egyszerre a két jellemzõvel. Más szóval, azon RTL¹ek, amelyek magas 100h UVAstabilitással rendelkeznek (³87%), olyan 0h UVA-intenzitással rendelkeznek, amely sokkal kisebb, mint a 8600 mW/cm2. Fordítva, azon RTL¹ek, amelyek magas 0h UVA-intenzitással rendelkeznek (³8600 mW/cm2), olyan 100h UVA-stabilitással rendelkeznek, amely sokkal kisebb, mint 87%. A 0h UVA-intenzitás és a 100h UVA-stabilitás közötti fordított arányosság az 1. ábrán látható. Ezért tehát elõnyös lenne a technika jelenlegi állásához képest olyan barnítólámpákkal, különösen RTLekkel, rendelkezni, amelyek magasabb 0h UVA-intenzitást mutatnak magas 100h UVA-stabilitás mellett. UV-kibocsátó fényporokat tartalmazó lámpák más célokra is használhatók. Az US 4,859,903 irat egy, a polimerek gyorsított vizsgálatra használt ultraibolya lámpát tár fel. Erre a célra szükséges, hogy a lámpa a napfényhez hasonló spektrumeloszlással rendelkezzen. Egy kiviteli alaknál ultraibolya sugárzást átbocsátó üvegbõl készült burában alkalmazzák LaPO4:Ce¹t, SrB4O7:Eu¹t és BaSi2O5:Pb¹t tartalmazó UV¹kibocsátó fényporok keverékét. A találmány összefoglalása Célunk a találmánnyal, hogy elkerüljük a technika állásából származó hátrányokat. Másik célunk a találmánnyal, hogy olyan barnítólámpákat biztosítsunk, amelyek magasabb 0h UVA-intenzitással rendelkeznek magas 100h UVA-stabilitás mellett. A találmány egyik aspektusa szerint adott egy olyan UV¹kibocsátó fényporkeverék, amely legalább két olyan UVA-kibocsátó fénypor keverékét tartalmazza, amelyek az SrB4O7:Eu, az YPO4:Ce és a BaSi2O5:Pb közül vannak kiválasztva, amelynél a keverékben a fényporok tömegszázalékának az összege 100%-kal egyenlõ. A fényporkeverék emellett SrCe0,08MgAl11O18 tetszõleges mennyiségét foglalja magában, amely a keverék 0–12 t%¹át teszi ki. A találmány egy másik aspektusa szerint adott egy bura és egy fényporbevonat a bura egy belsõ falán. A fényporbevonat olyan UV¹kibocsátó fényporkeveréket foglal magában, amely legalább két olyan UVA-kibocsátó fénypor keverékét tartalmazza, amelyek az
1
HU 003 937 T2
SrB 4 O 7 :Eu, az YPO 4 :Ce és a BaSi 2 O 5 :Pb közül vannak kiválasztva. A fényporkeverék emellett SrCe0,08MgAl11O18 tetszõleges mennyiségét foglalja magában, amely a keverék 0–12 t%¹át teszi ki. A találmány további aspektusa szerint adott egy barnító fénycsõ (fluoreszcens barnítólámpa), amely csõ alakú, UV¹t átbocsátó burával, reflektáló réteggel és UV¹kibocsátó fényporréteggel rendelkezik. A reflektáló réteg a bura kerületének 220°¹os szegmensére kiterjedõen húzódik, és a bura és a fényporréteg között helyezkedik el. A fényporréteg a bura teljes kerületére kiterjedõen húzódik, és a lámpa legalább 8800 mW/cm2 0h UVA-intenzitással rendelkezik és legalább mintegy 87%¹os 100h UVA-stabilitással.
5
10
15 A rajz rövid leírása Az 1. ábra a 0h UVA-intenzitás és a 100h UVA-stabilitás közötti viszony grafikonja a kereskedelmi forgalomban lévõ barnító reflektorlámpáknál. Az 2. ábra különbözõ UV¹kibocsátó fényporkeverékeket tartalmazó barnítólámpák néhány csoportja 0h UVA-intenzitásának nívóvonalas diagramja. Az 3. ábra különbözõ UV¹kibocsátó fényporkeverékeket tartalmazó barnítólámpák néhány csoportja 100h UVA-stabilitásának nívóvonalas diagramja. Az 4. ábra a jelen találmány szerinti elõnyös UV¹kibocsátó fényporkeverékek összetételének grafikus szemléltetése. Az 5. ábra egy barnító reflektorlámpa keresztmetszeti illusztrációja. A találmány részletes leírása A jelen találmány jobb megértése érdekében, együtt annak minden más és további céljával, elõnyeivel és alkalmasságával, hivatkozunk az alábbi feltárásra és a mellékelt igénypontokra – együttesen a fent leírt rajzzal. Úgy találtuk, hogy lehetséges egyidejûleg elérni magas 0h UVA-intenzitást és magas 100h UVA-stabilitást olyan fényporkeverék alkalmazásával, amely legalább két olyan UV¹kibocsátó fényport tartalmaz, amelyek az alábbiakat tartalmazó csoportból vannak kiválasztva: SrB4O7:Eu, YPO4:Ce és BaSi2O5:Pb. A csoport mindhárom fénypora az UVA tartományban bocsát ki sugárzást. Az elsõ fénypor, az SrB4O7:Eu, olyan emissziós spektrummal rendelkezik, amely 368 nm¹nél tetõzik. A második fénypor, az YPO4:Ce kétmaximumú emissziós spektrummal rendelkezik helyi csúcsértékekkel 338 és 356 nm¹nél. A harmadik fénypor, a BaSi 2O5:Pb, olyan emissziós spektrummal rendelkezik, amely 351 nm¹nél tetõzik. Ahogy azt korábban leírtuk, a BaSi2O5:Pb fénypor a technika jelenlegi állása szerinti RTL alkalmazásoknál választott fénypor. Például az 1. ábrán bemutatott összes lámpa 100%-ban ezt a fényport alkalmazza. Habár ehhez a találmányhoz nem feltétlenül szükséges, mégis elõnyös alumínium-oxid bevonat felvitele a BaSi2O5:Pb fényporra.
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
2
Az UV¹kibocsátó fényporkeverék emellett SrCe0,08MgAl11O18 bizonyos mennyiségét tartalmazhatja, egy olyan fényporét, amely az UVB tartományban sugároz 310,5 nm¹nél. Ennek a fénypornak a mennyisége 0–12 tömegszázalék (t%) között mozoghat a fényporkeverékben jelen lévõ, UVA-kibocsátó fényporok összesített tömegére viszonyítva. Egy elsõ alternatív kiviteli alaknál a jelen találmány UV¹kibocsátó fényporkeveréke BaSi2O5:Pb és legalább egy, SrB4O7:Eu és YPO4:Ce közül kiválasztott fénypor keverékét tartalmazza. A fényporok egymáshoz viszonyított aránya a keverékben 0–50 t% SrB4O7:Eu, 0–40 t% YPO4:Ce és 30–70 t% BaSi2O5:Pb, amelynél a tömegszázalékok összege egyenlõ 100%-kal. Elõnyösen a fényporok egymáshoz viszonyított aránya a keverékben 30–40 t% SrB4O7:Eu, 30–40 t% YPO4:Ce és 30–40 t% BaSi2O5:Pb. Még elõnyösebben az arányok: 30–35 t% SrB4O7:Eu, 30–35 t% YPO4:Ce és 30–35 t% BaSi2O5:Pb. És legelõnyösebben a keverék arányai: mintegy 33,3 t% SrB4O7:Eu, mintegy 33,3 t% YPO4:Ce és mintegy 33,3 t% BaSi2O5:Pb. A fenti esetek bármelyikében az UV¹kibocsátó fényporkeverék emellett az UVB-kibocsátó SrCe0,08MgAl11O18 fénypor tetszõleges mennyiségét foglalhatja magában, amely mennyiség az UVA-kibocsátó fényporok keverékének 0–12 t%¹át teszi ki. Egy második alternatív kiviteli alaknál az UV¹kibocsátó fényporkeverék BaSi2O5:Pb és legalább egy, SrB4O7:Eu és YPO4:Ce közül kiválasztott fénypor keverékét tartalmazza, amelynél a keverék egymáshoz viszonyított arányai: 0–20 t% SrB4O7:Eu, 0–20 t% YPO4:Ce és 50–70 t% BaSi2O5:Pb, és a fényporok tömegszázalékának összege egyenlõ 100%-kal. Elõnyösen az UVA-kibocsátó fényporok egymáshoz viszonyított arányai: 15–20 t% SrB4O7:Eu, 15–20 t% YPO4:Ce és 65–70 t% BaSi2O5:Pb. Még elõnyösebben az arányok: mintegy 16,7 t% SrB4O7:Eu, mintegy 16,7 t% YPO4:Ce és mintegy 66,6 t% BaSi2O5:Pb. Bármelyik esetben ismét az UV¹kibocsátó fényporkeverék emellett SrCe0,08MgAl11O18¹at foglalhat magában olyan mennyiségben, amely az UVA-kibocsátó fényporok keverékének 0–12 t%¹át teszi ki. Egy harmadik alternatív kiviteli alaknál az UV¹kibocsátó fényporkeverék BaSi2O5:Pb és SrB4O7:Eu keverékét tartalmazza, amelynél a fényporok egymáshoz viszonyított aránya: 40–60 t% SrB4O7:Eu és 40–60 t% BaSi2O5:Pb, és a tömegszázalékuk összege egyenlõ 100%-kal. Elõnyösen az egymáshoz viszonyított arányok: 45–55 t% SrB4O7:Eu és 45–55 t% BaSi2O5:Pb. Még elõnyösebben a keverék mintegy 50 t% SrB4O7:Eu¹t és mintegy 50 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. Mint a fentieknél, a fényporkeverék emellett SrCe 0,08 MgAl 11 O 18 ¹at foglalhat magában olyan mennyiségben, amely az UVA-kibocsátó fényporok keverékének 0–12 t%¹át teszi ki. Egy negyedik alternatív kiviteli alaknál az UV¹kibocsátó fényporkeverék YPO4:Ce és SrB4O7:Eu keverékét tartalmazza, amelynél a fényporok egymáshoz viszonyított aránya: 40–60 t% SrB4O7:Eu és 40–60 t% YPO4:Ce, és a tömegszázalékuk összege egyenlõ
1
HU 003 937 T2
100%-kal. Elõnyösen ez a keverék 45–55 t% SrB4O7:Eu¹t és 45–55 t% YPO4:Ce¹t tartalmaz. Még elõnyösebben a keverék mintegy 50 t% SrB4O7:Eu¹t és mintegy 50 t% YPO4:Ce¹t tartalmaz. Mint a fentieknél, a fényporkeverék emellett SrCe0,08MgAl11O18¹at foglalhat magában olyan mennyiségben, amely az UVA-kibocsátó fényporok keverékének 0–12 t%¹át teszi ki. A következõkben néhány, nem korlátozó példa kerül bemutatásra.
Keverék/ csoport
5
10 Példák Készítettünk számos olyan reflektoros barnítólámpát, amelyek különféle kombinációban tartalmazták a jelen találmány UV¹kibocsátó fényporkeverékeiben használt négy UV¹kibocsátó fényport. Mind a négy UV¹kibocsátó fényport az OSRAM SYLVANIA Products Inc. (Towanda, Pennsylvania) gyártotta. Az SrB4O7:Eu OSRAM SYLVANIA 2052¹es típusként van jelölve, a BaSi2O5:Pb (Al2O3 bevonattal) OSRAM SYLVANIA GS2016¹os típusként, az YPO4:Ce OSRAM SYLVANIA 2040¹es típusként és az SrCe0,08MgAl11O18 OSRAM SYLVANIA 2096¹os típusként. A fényporok fizikai tulajdonságai az 1. táblázatban láthatók. A részecskeméret-eloszlást Coulter LS130¹as lézerdiffrakciós rendszer segítségével mértük.
BET felszín (m2/g)
Sûrûség (g/cm3)
9,9
0,61
3,4
YPO4:Ce
13,5
0,69
4,24
BaSi2O5:Pb
11,2
0,65
3,9
SrCe0,08MgAl11O18
12,9
0,91
3,5
Fénypor
50% méret (mm)
SrB4O7:Eu
15
20
25
1. táblázat
30
A fényporkeverék összetételének hatása a lámpák 0h UVA-intenzitására és 100h UVA-stabilitására Simplex–Centroid konstrukcióval mutatható be. Pontosabban, a fényporkeverék összetétele úgy lett változtatva, hogy a három UVA-kibocsátó fénypor, az SrB4O7:Eu, az YPO4:Ce és a BaSi2O5:Pb, résztömegének összege egységnyi. A Simplex–Centroid konstrukció a három UVA-kibocsátó fényporral összességében tíz fényporkeveréket eredményez, amelyeknél az egyes fényporok egymáshoz viszonyított mennyisége a 2. táblázatban látható. E tíz fényporkeverék mindegyike ugyancsak magában foglalt rögzített mennyiségû UVBkibocsátó fényport, SrCe0,08MgAl11O18¹at, amely az UVA-kibocsátó fényporok keverékének 4 t%¹át tette ki. A 11. fényporkeverék különálló kontrollként lett felhasználva, és csak BaSi2O5:Pb fényport foglalt magában.
35
45
50
55 SrB4O7:Eu
YPO4:Ce
BaSi2O5:Pb
1.
1
0
0
2.
0
1
0
SrB4O7:Eu
YPO4:Ce
BaSi2O5:Pb
3.
0
0
1
4.
0,5
0,5
0
5.
0,5
0
0,5
6.
0
0,5
0,5
7.
0,3333
0,3333
0,3333
8.
0,6667
0,1667
0,1667
9.
0,1667
0,6667
0,1667
10.
0,1667
0,1667
0,6667
0
0
1
11. (kontroll)
Ezek a fényporkeverékek a háromszög alakú összetétel-diagramokban vannak ábrázolva az 2–4. ábrán. Az 1–3. fényporkeverékek (Gr 1–3) a ternáris diagram csúcsait foglalják el. A 4–6. fényporkeverékek (Gr 4–6) a háromszög három oldalának középpontját foglalják el. Például az 5. fényporkeverék 50–50%¹os keverékét tartalmazza az SrB4O7:Eu-nak és a BaSi2O5:Pb-nek, és pontosan félúton helyezkedik el az SrB4O7:Eu¹t és a BaSi2O5:Pb¹t jelölõ csúcsok között. A 7–10. fényporkeverékek (Gr 7–10) az SrB4O7:Eu, az YPO4:Ce és a BaSi2O5:Pb keverékeit tartalmazzák. Konkrétan, a 7. fényporkeverék a súlypont, amely a háromszög középvonalainak metszéspontjánál található. A súlypontnál mindhárom fénypor a keverék harmadát teszi ki. A 8–10. fényporkeverékeket tengelypontoknak nevezzük, és a háromszög középvonalain találhatók, és az összetevõk egyike a keverék 2/3¹a, míg a másik két összetevõk mindegyike 1/6¹a. Fontos figyelembe venni, hogy a tíz fényporkeverék mindegyike magában foglal 41% SrCe 0,08 MgAl 11O18¹at, amely esetében a tömegszázalék az UVA-kibocsátó fényporok keverékének az összesített tömegét alapul véve lett kiszámolva.
40
2. táblázat Keverék/ csoport
2
60 4
Bevonószuszpenzió és burabevonat Szerves alapú bevonószuszpenziókat állítottunk elõ hagyományos szuszpenziókomponensek használatával. Ezek magukban foglalnak a fényporkeverék mellett oldószereket, polimer kötõanyagot, diszpergálószert, plasztifikátort és tapadást segítõ szert. Egy elõnyös szuszpenzió xilolt tartalmaz oldószerként, etil-cellulózt kötõanyagként, benzoesavat és Armeen CD¹t – egy, az Akzo Nobel Chemicals által gyártott primer amint – diszpergálószerként. Emellett a dibutil-ftalát egy általános plasztifikátor, és a finoman eloszlatott alumínium-oxid (Aluminum Oxide C a Degussa AG¹tõl) jó tapadást segítõ szerként szolgál. Standard hat láb méretû T12 (1,5 hüvelyk külsõ átmérõjû) burákat használtunk elõre bevonatolt alumínium-oxid reflektorral, amely a kerület mintegy 220°¹os szegmensét fedi le. A fényporszuszpenziót kézzel hordtuk fel a belsõ felületre tengelyirányú és forgó mozdulatok kombinációjának alkalmazásával. A bevont burát ezután hagytuk lecsöpögni és száradni meg-
1
HU 003 937 T2
port stabilitását 85%¹ra, amely jellemzõ ennél a lámpánál. A csoportok átlagos 0h UVA-intenzitása és 100h UVA-stabilitása a 3. táblázatban látható.
közelítõleg 30 percig, elérve így, hogy a fényporbevonat mintegy 8,5 g fényporral rendelkezzen. A lámpa kikészítése A lámpákat azután beraktuk a szárítóberendezésbe, ahol a bevonatban lévõ visszamaradó szerves összetevõket kiégettük levegõ jelenlétében. A kiszárított bura mindkét végénél elektródaállványt forrasztottuk a burába. A lámpákat azután elõhevítettük, és az elektródaállványokban levõ leszívócsöveken keresztül leszívtuk. Higanyt és töltõgázt vezettünk a lámpákba, és a leszívócsöveket lehegesztettük. A töltõnyomás 1,8 torr volt a tíz tesztcsoportban, és 2,7 torr volt a kontrollcsoportban. A töltõgáz minden esetben 70/30 arányú neon-argon keverék volt. A higanyadag 18 mg volt. Hagyományos lámpafejeket rögzítettünk ekkor a lámpákra. A tesztcsoportok teljesítménye az alacsonynak számító 167,3 W és a magasnak számító 170,2 W érték között mozgott, míg a kontrollcsoport teljesítménye 170,9 W volt. Egy kikészített reflektorlámpa keresztmetszeti illusztrációját mutatja be az 5. ábra. A lámpa UV¹t átbocsátó 3 burája részleges alumínium-oxid 5 reflektáló bevonattal rendelkezik, amely a kerület mintegy 220°¹os részén húzódik. A 7 fényporbevonat az 5 reflektáló bevonat tetején helyezkedik el, és a 3 bura kerületének teljes egészére kiterjed, beleértve azt a 140°¹os 9 szegmenst, ahol nincs reflektáló bevonat. Minden egyes fényporkeverékkel készítettünk néhány lámpát. A tesztlámpák minden egyes csoportjának UV¹intenzitása esetében korrigáltuk a teljesítménykülönbséget a tesztcsoport és a kontrollcsoport között. Ezt úgy tettük, hogy (1) kiszámoltuk a wattonkénti UV¹intenzitást minden egyes tesztcsoportnál, (2) megszoroztuk ezt az értéket minden egyes tesztcsoport és a 11. kontrollcsoport közötti teljesítménykülönbséggel, és (3) hozzáadtuk az eredményt a tesztcsoport eredeti UV fényáram értékéhez. Ezután egy második korrekciós faktort alkalmaztunk, hogy figyelembe vegyük az ezeknél a lámpáknál használt kísérleti mérõelrendezés és a kereskedelmi forgalomban lévõ lámpákhoz használt jellemzõ mérõelrendezés közötti különbségeket. Az eltérõ kísérleti elrendezés használatának egyik oka, hogy néhány lámpa esetében az UV¹intenzitás túl magas volt ahhoz, hogy lehetõvé tegye, hogy a mérést a lámpa tengelyétõl a megszokott 10 cm¹es távolságban végezzük. A második ok az volt, hogy eltérõ lámpastabilizációs módszert alkalmaztunk ezekhez a vizsgálatokhoz, ami emelte a fotometrikus mérés jelzaj viszonyát. A kezdeti UVA-intenzitás meghatározása után csoportonként öt lámpát használtunk 100 órán keresztül, és azután ismét megmértük az UVA-intenzitást. Ezután kiszámoltuk a 100h UVA-stabilitást minden csoport minden egyes lámpájára. Amint azt korábban leírtuk, a 100h UVA-stabilitást úgy definiáljuk, mint a 100h UVAintenzitásnak a 0h UVA-intenzitáshoz viszonyított arányát 100-zal szorozva, hogy százalékban legyen kifejezve. Minden egyes csoport 100h stabilitását ezután beállítottuk azáltal, hogy normalizáltuk a kontrollcso-
2
3. táblázat
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 5
Csoport/keverék
Korrigált 0h UVAintenzitás (mW/cm2)
Normalizált 100h UVA-stabilitás (%)
1.
7364
93,3
2.
7816
87,1
3.
8641
84,7
4.
7887
92,3
5.
9099
89,6
6.
8790
84,5
7.
8816
90,5
8.
8409
89,7
9.
8525
87,8
10.
8896
87,2
11. (kontroll)
8388
85,0
A 3. táblázatban szereplõ adatok alapján lehetõség van nívóvonalas diagramok megszerkesztésére a háromszög alakú összetételtérben. Utalva a 2. ábrára, ott a 0h UVA-intenzitás nívóvonal-grafikonja látható. Mindegyik nívóvonal azokat az összetételeket köti össze, amelyek ugyanolyan 0h UVA-intenzitással rendelkeznek. Az egyes nívóvonalakhoz kapcsolódó 0h UVA-intenzitás mW/cm2-ben van megadva. Látható, hogy a magasabb 0h UVA-intenzitásnak kedveznek azok az összetételek, amelyek közelebb helyezkednek el az SrB4O7:Eu-BaSi2O5:Pb bináris vonalhoz. A Simplex–Centroid konstrukció három legmagasabb 0h UVA-intenzitással rendelkezõ fényporkeveréke az 5., a 10. és a 7. fényporkeverék rendre 9100, 8896 és 8816 mW/cm2 0h UVA-intenzitással. Ezek az intenzitások meghaladják a 11. kontrollcsoport 0h UVA-intenzitását rendre 8,5%-kal, 6%¹kal és 5,1%-kal. Ezek a többletek nagyobbak, mint a megközelítõleg 3%¹os többlet, amely a tesztlámpák alacsonyabb töltõnyomásának tulajdonítható. Az alacsonyabb töltõnyomásnak köszönhetõ 0h UVA-intenzitásnövekedés önmagában a 3. és 11. csoportok 0h UVA-intenzitásának összehasonlításából látható. Az 5. fényporkeverék nem tartalmaz YPO4:Ce¹t, és a 0h UVA-intenzitása jelentõsen meghaladja az 1. és a 3. fényporkeverékek átlag 0h UVA-intenzitását, amelyek az 5. fényporkeverékben lévõ egyes fényporok egykomponensû keverékeit jelentik. Ez azt mutatja, hogy az SrB4O7:Eu és a BaSi2O5:Pb komponensek között olyan szinergizmus lép fel, amely nem tulajdonítható a teljesítménnyel vagy a por tömegével kapcsolatos kérdésnek. Habár nem kívánjuk magunkat az elmélethez kötni, az SrB4O7:Eu és a BaSi2O5:Pb fényporok közötti szinergia lehetséges magyarázata levezethetõ a BaSi2O5:Pb fénypor emissziós spektruma és az SrB4O7:Eu fénypor gerjesztési spektruma között megfi-
1
HU 003 937 T2
gyelhetõ átfedésbõl. Az SrB4O7:Eu gerjesztési spektruma mintegy 360 nm¹ig terjed, és a BaSi2O5:Pb széles emissziója mintegy 350 nm¹nél éri el tetõpontját. Ez azt jelenti, hogy a BaSi 2 O 5 :Pb fényporból származó emisszió egy része gerjeszti az SrB4O7:Eu fényport, amely ezután a jellemzõ emissziós spektrumának megfelelõen – amely 368 nm¹nél éri el a tetõpontját – újra kisugároz. Az egyes fényporkomponensek kvantumhasznosítási tényezõje révén egymáshoz kapcsolt gerjesztési és emissziós spektrum közötti átfedés magyarázhatja az SrB4O7:Eu-BaSi2O5:Pb rendszerben azonosított jelentõs szinergiát. Hasonló nívóvonalas diagramot szerkesztettünk a 100h UVA-stabilitásra. Utalva a 3. ábrára, a nívóvonalak azonos 100h UVA-stabilitásértékkel rendelkezõ összetétel-tartományt határoznak meg. Az egyes nívóvonalakhoz társított stabilitásértékek %¹ban vannak megadva. A diagram szerint a magasabb 100h UVAstabilitásértéknek azok a fényporkeverék-összetételek kedveznek, amelyek közelebb helyezkednek el az SrB4O7:Eu–YPO4:Ce összetétel vonalához. A legmagasabb 100h UVA-stabilitás a 4. fényporkeveréknél figyelhetõ meg, amely egyenlõ mennyiségben foglal magában SrB4O7:Eu¹t és YPO4:Ce¹t. A diagram szerint továbbá a BaSi2O5:Pb fénypor mennyiségének növelése a fényporkeverékben csökkenti a 100h UVA-stabilitást. A 2. és a 3. ábra alapján egyértelmû, hogy az a fényporkeverék-összetételtér, amely kedvez a magas 0h UVA-intenzitásnak, különbözik attól a tértõl, amely optimális a magas 100h UVA-stabilitáshoz. Ezért szükséges a két válasz közös optimalizálása. Ezt a 4. ábrán látható átfedõ nívóvonal-diagram segítségével végeztük el, amelyen a 0h UVA válasz alsó határa mintegy 8800 mW/cm2-nél lett meghatározva, és a 100h UVAstabilitás válasz alsó határa mintegy 87%-nál lett meghatározva. A keresztvonalkázott tartomány a 4. ábrán az, ahol a két válasz átfedi egymást. Ez a tartomány képviseli azokat a fényporkeverék-összetételeket, amelyek egyszerre eredményeznek magas 0h UVA-intenzitásértéket és 100h UVA-stabilitást. Látható, hogy az 5., 7. és a 10. fényporkeverékek beleesnek ebbe a tartományba. Ennek a három fényporkeveréknek a teljesítõképessége kellõ megvilágításba helyezhetõ, amikor a technika jelen állását képviselõ 11. kontrollcsoporttal kerülnek összehasonlításra. A kontrollcsoport lámpái 8388 mW/cm2 0h UVA-intenzitást mutatnak és 85%¹os 100h UVA-stabilitást. Az 5. csoport lámpái 9099 mW/cm 2 0h UVA-intenzitást mutatnak és 89,6%¹os 100h UVA-stabilitást. Ez 8,5%¹os nyereséget jelent a 0h UVA-intenzitásnál, és egy majdnem 5 százalékos növekedést a 100h UVA-stabilitásnál. Hasonlóan, a 7. és a 10. csoport lámpái mintegy 5–6%¹os nyereséget mutatnak a 0h UVA-intenzitásnál, és mintegy 2¹tõl több mint 4 százalékos növekedést a 100h UVA-stabilitásnál. Amint azt korábban tárgyaltuk, ezek a nyereségek nagyobbak, mint az a 3%¹os növekedés, amely a tesztlámpák alacsonyabb töltõnyomásnak tulajdonítható. Így a jelen találmány UV¹kibocsátó fényporkeverékeirõl megmutattuk, hogy magasabb 0h
5
10
15
20
25
2
UVA-intenzitásokat mutatnak magas 100h UVA-stabilitás értéknél. Szintén érdemes megjegyezni ezen a ponton, hogy a 4. fényporkeverék, amely ugyan alacsonyabb 0h UVA-intenzitással rendelkezik, mint a kontrollcsoport, mindazonáltal kereskedelmi szempontból fontos a nagyon magas 100h UVA-stabilitásának köszönhetõen. Habár a 4. fényporkeverék 0h UVA-intenzitása 7887 mW/cm 2 összehasonlítva a kontrollcsoport 8388 mW/cm2-ével, a sokkal magasabb, 92,3%¹os 100h UVA-stabilitás a 4. fényporkeveréknél azt jelenti, hogy a 4. fényporkeverék UVA-intenzitása 100 óránál (7280 mW/cm 2 ) meghaladja a kontrollcsoportét (7130 mW/cm2). Ezért a 4. fényporkeverék nagyon kívánatos lehet olyan alkalmazásoknál, amelyeknél magas stabilitás szükséges. Az 1., 2., 3. és 6. fényporkeverékek nem képezik részét az igényelt találmánynak, és összehasonlító példaként kell tekinteni õket. Miközben a találmány jelenleg elõnyösnek ítélt kiviteli alakjait mutattuk be, és írtuk le, egyértelmû lesz a szakember számára, hogy különbözõ változtatások és módosítások vihetõek végbe anélkül, hogy eltávolodnánk a találmánynak a csatolt igénypontok által meghatározott oltalmi körétõl.
SZABADALMI IGÉNYPONTOK 30
35
40
45
50
55
60 6
1. UV¹kibocsátó fényporkeverék, amely tartalmazza UVA-kibocsátó fényporok keverékét, amelyek tartalmaznak 0–50 t% SrB4O7:Eu¹t, 0–40 t% YPO4:Ce¹t és 30–70 t% BaSi2O5:Pb¹t, amelynél a keverékben lévõ fényporok tömegszázalékának összege egyenlõ 100%-kal, és a fényporkeverék emellett tetszõleges mennyiségû SrCe0,08MgAl11O18¹at tartalmaz, amely a keverék 0–12 t%¹át teszi ki. 2. Az 1. igénypont szerinti fényporkeverék, amelynél az UVA-kibocsátó fényporok keveréke 30–40 t% SrB 4 O 7 :Eu¹t, 30–40 t% YPO 4 :Ce¹t és 30–40 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. 3. Az 1. igénypont szerinti fényporkeverék, amelynél az UVA-kibocsátó fényporok keveréke 30–35 t% SrB 4 O 7 :Eu¹t, 30–35 t% YPO 4 :Ce¹t és 30–35 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. 4. Az 1. igénypont szerinti fényporkeverék, amelynél az UVA-kibocsátó fényporok keveréke mintegy 33,3 t% SrB4O7:Eu¹t, mintegy 33,3 t% YPO4:Ce¹t és mintegy 33,3 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. 5. Az 1. igénypont szerinti fényporkeverék, amelynél az UVA-kibocsátó fényporok keveréke 0–20 t% SrB 4 O 7 :Eu¹t, 0–20 t% YPO 4 :Ce¹t és 50–70 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. 6. Az 1. igénypont szerinti fényporkeverék, amelynél az UVA-kibocsátó fényporok keveréke 15–20 t% SrB 4 O 7 :Eu¹t, 15–20 t% YPO 4 :Ce¹t és 65–70 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. 7. Az 1. igénypont szerinti fényporkeverék, amelynél az UVA-kibocsátó fényporok keveréke mintegy
1
HU 003 937 T2
16,7 t% SrB4O7:Eu¹t, mintegy 16,7 t% YPO4:Ce¹t és mintegy 66,6 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. 8. Az 1. igénypont szerinti fényporkeverék, amelynél az UVA-kibocsátó fényporok keveréke mintegy 50 t% SrB4O7:Eu¹t és mintegy 50 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. 9. Barnító fénycsõ, amely rendelkezik: UV¹t átbocsátó burával (3); és fényporbevonattal (7) a bura (3) egy belsõ falán, és a fényporbevonat (7) olyan UV¹kibocsátó fényporkeveréket foglal magában, amely tartalmaz: SrB4O7:Eu, YPO4:Ce és BaSi2O5:Pb közül kiválasztott legalább két UVA-kibocsátó fénypor keverékét, és a fényporkeverék emellett tetszõleges mennyiségû SrCe0,08MgAl11O18¹at foglal magában, amely a keverék 0–12 t%¹át teszi ki, továbbá a lámpa legalább 87%¹os 100h UVA-stabilitást mutat. 10. A 9. igénypont szerinti fénycsõ, amelynél a lámpa legalább 8800 mW/cm 2 0h UVA-intenzitást mutat.
2
11. A 9. igénypont szerinti fénycsõ, amelynél az UVA-kibocsátó fényporok keveréke 40–60 t% SrB4O7:Eu¹t és 40–60 t% YPO4:Ce¹t tartalmaz. 12. A 10. igénypont szerinti fénycsõ, amelynél az 5 UVA-kibocsátó fényporok keveréke 0–50 t% SrB 4 O 7 :Eu¹t, 0–40 t% YPO 4 :Ce¹t és 30–70 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. 13. A 10. igénypont szerinti fénycsõ, amelynél az UVA-kibocsátó fényporok keveréke 0–20 t% 10 SrB 4 O 7 :Eu¹t, 0–20 t% YPO 4 :Ce¹t és 50–70 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. 14. A 10. igénypont szerinti fénycsõ, amelynél az UVA-kibocsátó fényporok keveréke 40–60 t% SrB4O7:Eu¹t és 40–60 t% BaSi2O5:Pb¹t tartalmaz. 15. A 10. igénypont szerinti fénycsõ, amelynél a 15 bura (3) csõ alakú, továbbá magában foglal egy, a bura (3) kerületének 220°¹os szegmensére kiterjedõen húzódó reflektáló réteget (5), a reflektáló réteg (5) a bura (3) és a fényporréteg (7) között helyezkedik el, 20 a fényporréteg (7) a bura (3) teljes kerületére kiterjedõen húzódik.
7
HU 003 937 T2 Int. Cl.: H01J 61/44
8
HU 003 937 T2 Int. Cl.: H01J 61/44
9
HU 003 937 T2 Int. Cl.: H01J 61/44
10
HU 003 937 T2 Int. Cl.: H01J 61/44
11
HU 003 937 T2 Int. Cl.: H01J 61/44
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
