Применение газообразного триоксида алюминия в энергосберегающих лампах 

В последние годы энергосберегающим люминесцентным лампам для освещения уделяется большое внимание в контексте достижения устойчивого развития с низким уровнем выбросов углерода и повышения энергоэффективности. Правительства во всем мире прилагают значительные усилия для продвижения их использования, поощряя разработку люминесцентных ламп с более высокой светоотдачей и увеличенным сроком службы. Оксид алюминия, полученный методом паровой фазы, отличается мелким размером частиц, высокой чистотой, отличной диспергируемостью и положительно заряженными поверхностями, что делает его широко применимым в таких областях, как энергосберегающие люминесцентные лампы.
В традиционных люминесцентных лампах с прямой трубкой и компактных люминесцентных лампах со стеклянными изгибами адгезия между люминофорами, а также между люминофорами и стеклянной поверхностью часто бывает плохой, что приводит к отслоению порошка. В результате для усиления прочности в смесь люминофоров обычно добавляют наноразмерные частицы высокой чистоты. Учитывая высокую чистоту парофазного оксида алюминия и его минимальное поглощение ультрафиолетового и видимого света, его добавление не ухудшает излучение видимого света трубки лампы. Следовательно, порошок нано-оксида алюминия, полученный парофазным методом, находит широкое применение в армировании люминофоров для освещения. Средний размер частиц пиролитического оксида алюминия составляет от 0,1 до 0,2 мкм, что делает его подходящим в качестве мелкого наполнителя для люминофоров с размером частиц около 6–10 мкм. Таким образом, добавление 2–5 % пиролитического оксида алюминия в суспензию люминофора в качестве неорганического связующего вещества, поверхность которого несет положительный заряд, тогда как люминофор и стекло несут отрицательный заряд. Это значительно повышает прочность связи между частицами люминофора, а также между люминофором и трубкой лампы, предотвращая отслоение люминофора. Кроме того, этот VAP-оксид алюминия заполняет пустоты в люминофорном покрытии, делая слой люминофора гладким и ровным, и обеспечивает равномерное свечение. Он также частично препятствует проникновению ртути в стекло и тепловой диффузии натрия от внутренней поверхности стекла к слою люминофора. Это замедляет процесс почернения стеклянной трубки и образование черной амальгамы натрия и ртути на слое люминофора, тем самым снижая потерю яркости лампы.

Кроме того, порошок оксида алюминия, полученный в паровой фазе, имеет белый непрозрачный вид, а при освещении его поверхности происходит рассеяние света. Свойства рассеяния света в сочетании с размером первичных частиц и агрегатной структурой делают оксид алюминия, полученный в паровой фазе, практически идеальной оптической средой, способной функционировать в качестве ультрафиолетового отражателя, селективного по длине волны. Коэффициент рассеяния парофазного оксида алюминия мало изменяется в видимом спектре, но резко возрастает в ультрафиолетовом диапазоне. Имеющиеся данные показывают, что в одинаковых условиях интенсивность рассеяния света при 254 нм в шестнадцать раз выше, чем при 500 нм (зеленый свет), и в тридцать раз выше, чем при 800 нм (красный свет). Следовательно, защитное покрытие из оксида алюминия на внутренней поверхности люминесцентных трубок остается практически прозрачным для видимого света, одновременно отражая ультрафиолетовый свет, проходящий через слой люминофора. Это отраженное ультрафиолетовое излучение продолжает возбуждать люминофор для свечения, тем самым повышая светоотдачу люминесцентной лампы.

В лампах без нано-алюминиевого покрытия ртуть постоянно диффундирует через слой люминофора в стеклянную трубку, образуя амальгаму натрия и ртути. Со временем это приводит к постепенному потемнению трубки. Этот эффект имеет два негативных последствия: во-первых, потеря ультрафиолетовой ртути, а во-вторых, потемневшая трубка поглощает больше видимого света, преобразуя его в тепло и тем самым снижая светоотдачу. Для компенсации этих потерь требуется увеличение количества ртути и повышение энергопотребления. Однако это приводит к нагреванию трубок, что еще больше ускоряет диффузию ртути и создает проблемы для окружающей среды. Покрытие внутренней поверхности трубки оксидом алюминия в качестве эффективного барьерного слоя для ртути может значительно снизить необходимое количество токсичных тяжелых металлов. Одновременно это повышает светоотдачу и световой поток люминесцентной лампы, продлевая срок ее службы. На международном уровне несколько известных производителей люминесцентных ламп приняли эту конструкцию для производства высококачественных люминесцентных ламп.