專(zhuān)利名稱：低壓汞蒸氣放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓汞蒸氣放電燈。
本發(fā)明還涉及緊湊型熒光燈。
在汞蒸氣放電燈中，汞構(gòu)成用于(有效)產(chǎn)生紫外(UV)光的主要成分。包括發(fā)光材料的發(fā)光層存在于放電管內(nèi)壁上，把UV轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌ㄩL(zhǎng)，例如，用于曬黑用途(太陽(yáng)壁燈)的UV-B和UV-A或用于普通照明用途的可見(jiàn)光輻射。這些放電燈因此也稱為熒光燈。可選地，產(chǎn)生的紫外光可以用作制造殺菌燈(UV-C)。低壓汞蒸氣放電燈的放電管通常為環(huán)形并包括伸長(zhǎng)和緊湊的實(shí)施例。通常地，緊湊型熒光燈的管狀放電管包括具有相對(duì)小的直徑的相對(duì)短的直的部分的集合，那些直的部分通過(guò)橋部分或通過(guò)彎曲部分連接在一起。緊湊型熒光燈通常配備(集成的)燈頭。一般地，用于維持在放電空間內(nèi)放電的裝置為布置在放電空間內(nèi)的電極。在可選的實(shí)施例中，低壓汞蒸氣放電燈包括所謂的無(wú)電極低壓汞蒸氣放電燈。
在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，名稱“額定工作”用來(lái)指這樣的工作條件，其中汞蒸氣壓力為使得燈的輻射輸出為當(dāng)光輸出最大時(shí)的至少80％，也就是在汞蒸氣壓力是最佳的工作條件下。另外，在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，“初始輻射輸出”定義為在接通放電燈后1秒放電燈的輻射輸出，并且“起動(dòng)時(shí)間”定義為放電燈達(dá)到在最佳工作期間輻射輸出的80％的輻射輸出所需要的時(shí)間。
已知低壓汞蒸氣放電燈包括汞合金。這些放電燈在室溫下具有相當(dāng)?shù)偷墓魵鈮?。結(jié)果，包含汞合金的放電燈具有當(dāng)通常的電源用來(lái)開(kāi)動(dòng)所述燈時(shí)初始輻射輸出也相當(dāng)?shù)偷娜秉c(diǎn)。另外，起動(dòng)時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，因?yàn)楣魵鈮涸诮油艉髢H緩慢增加。除包含汞合金的放電燈之外，也已知包括(主要)汞合金和所謂的輔助汞合金的低壓汞蒸氣放電燈。如果輔助汞合金包括足夠的汞，則燈具有相對(duì)短的起動(dòng)時(shí)間。在緊接著接通燈后，即在預(yù)熱電極期間，輔助汞合金由電極加熱使得其相對(duì)迅速地分配其包含的大部分汞。在這方面，希望在燈接通之前，燈已經(jīng)空閑足夠長(zhǎng)的時(shí)間以允許輔助汞合金吸收足夠的汞。如果燈空閑相當(dāng)短的一段時(shí)間，起動(dòng)時(shí)間的縮短是很小的。另外，在那樣的情況下，初始輻射輸出比僅包含主要汞合金的燈(更)低，其可歸因于相當(dāng)?shù)偷墓魵鈮涸诜烹娍臻g內(nèi)由輔助汞合金調(diào)整的事實(shí)。相當(dāng)長(zhǎng)的燈遇到的另一個(gè)問(wèn)題在于由輔助汞合金釋放的汞散布整個(gè)放電管占用相當(dāng)多的時(shí)間，使得在接通這樣的燈后，其顯示接近輔助汞合金的相當(dāng)明亮的區(qū)域和在距輔助汞合金較遠(yuǎn)距離的相當(dāng)黑暗的區(qū)域，這些區(qū)域幾分鐘后消失。
另外，已知沒(méi)有配備汞合金且僅包含自由汞的低壓汞蒸氣放電燈。這些燈，也稱為汞放電燈，具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在室溫下的汞蒸氣壓和因此的初始輻射輸出與包含汞合金的放電燈比較及與包含(主要)汞合金和輔助汞合金的放電燈比較相對(duì)高。另外，起動(dòng)時(shí)間相當(dāng)短。在接通后，這種類(lèi)型相當(dāng)長(zhǎng)的燈在大致整個(gè)長(zhǎng)度上也顯示大致恒定的亮度，這可歸因于蒸氣壓(在室溫下)在接通這些燈的時(shí)間充分高的事實(shí)。
US-B 6456004批露了用于改進(jìn)低壓汞蒸氣放電燈性能的器具。燈包括封閉容藏在容器內(nèi)的汞合金的外殼。容器維持在燈工作期間汞蒸氣的平衡并防止在燈關(guān)閉期間汞的擴(kuò)散。容器配備在打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間可選擇地調(diào)整的開(kāi)口。當(dāng)放電燈工作時(shí)，容器在打開(kāi)位置，使汞合金能夠維持汞蒸氣壓平衡。當(dāng)放電燈關(guān)閉時(shí)，容器關(guān)閉，防止汞擴(kuò)散進(jìn)入汞合金。
已知的低壓汞蒸氣壓放電燈的缺點(diǎn)在于當(dāng)它們?cè)诤懿畹耐L(fēng)光源中工作時(shí)，或當(dāng)放電燈經(jīng)受高負(fù)載時(shí)汞壓變得太高。因?yàn)轱柡驼魵鈮弘S溫度按指數(shù)規(guī)律增加，相當(dāng)高的環(huán)境溫度導(dǎo)致輻射輸出的減小。
本發(fā)明的目的為完全或部分消除上面的缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，為了這個(gè)目的在開(kāi)頭段中提及的這類(lèi)低壓汞蒸氣放電燈包括以氣密的方式封閉配備汞和稀有氣體填充物的放電空間的透光的放電管，該放電管包括用于維持在放電空間內(nèi)放電的放電裝置，該放電管配備包括汞合金的容器，該容器配備用于控制汞蒸氣從汞合金釋放的釋放裝置，該釋放裝置在燈工作期間打開(kāi)，該釋放裝置當(dāng)在燈工作期間汞合金的溫度變得高于預(yù)定溫度時(shí)大致關(guān)閉。
在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，名稱“大致關(guān)閉”用來(lái)指低壓汞蒸氣放電燈內(nèi)的工作條件，其中釋放裝置不完全關(guān)閉，同時(shí)汞合金容器和放電空間之間的相對(duì)小的通道保持打開(kāi)。
當(dāng)放電燈工作時(shí)，在熒光燈內(nèi)維持汞蒸氣壓的平衡對(duì)在延長(zhǎng)期內(nèi)維持最佳的流明輸出是必要的。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)汞合金的溫度變得高于預(yù)定溫度時(shí)釋放裝置大致關(guān)閉。當(dāng)汞合金的溫度變得高于預(yù)定溫度時(shí)，汞合金和放電空間之間的連通阻塞，意味著放電燈內(nèi)的汞壓不能隨增加的(環(huán)境)溫度進(jìn)一步升高。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈在相對(duì)恒定的流明輸出下工作，即使環(huán)境溫度變得高于預(yù)定溫度。如果環(huán)境溫度在釋放裝置關(guān)閉后升高，容器內(nèi)汞合金上面的蒸氣壓增加，但這對(duì)放電空間內(nèi)的汞壓沒(méi)有影響，因?yàn)樾纬稍谌萜鲀?nèi)的汞合金上面的蒸氣不能到達(dá)放電空間。根據(jù)本發(fā)明的措施，低壓汞蒸氣放電燈的額定工作即使在相對(duì)高的環(huán)境燈溫度下也能達(dá)到。即使在很差的通風(fēng)光源中或當(dāng)燈經(jīng)受高的負(fù)荷時(shí)，低壓汞蒸氣放電燈獲得最佳的減小輻射輸出的途徑，并具有最佳的輻射輸出。
優(yōu)選地，預(yù)定溫度相應(yīng)于汞合金上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)的溫度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，低壓汞蒸氣放電燈的額定工作即使在高的燈溫度下也能達(dá)到，因?yàn)榉烹娍臻g包含(剛好)足夠的汞，以在工作溫度下產(chǎn)生接近最佳汞蒸氣壓的汞蒸氣壓。在放電燈的使用壽命期間，當(dāng)因?yàn)楣兊谜辰Y(jié)到，例如，放電管壁和/或發(fā)射器材料上使汞損耗時(shí)，當(dāng)點(diǎn)燃放電燈時(shí)，關(guān)閉裝置將長(zhǎng)期保持打開(kāi)。在這種方式下，低壓汞蒸氣放電燈的發(fā)光條件在所有環(huán)境下及放電燈使用壽命的每個(gè)時(shí)刻中相對(duì)最佳。汞合金上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍相應(yīng)于所謂的汞合金穩(wěn)定狀態(tài)的溫度范圍。
根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的優(yōu)選的實(shí)施例，其特征在于預(yù)定溫度相應(yīng)于汞合金上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍的最低溫度的75-110％。
優(yōu)選地，釋放裝置在燈關(guān)閉期間打開(kāi)。當(dāng)燈關(guān)閉時(shí)，溫度的降低引起汞蒸氣通過(guò)并擴(kuò)散進(jìn)入汞合金中?？偟膩?lái)說(shuō)，當(dāng)在放電燈工作期間溫度下降到預(yù)定溫度以下時(shí)釋放裝置將再次打開(kāi)。
根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的優(yōu)選的實(shí)施例，其特征在于釋放裝置包括由形狀記憶合金制成的能回復(fù)原狀的裝置，形狀記憶合金的相變溫度選擇為大致相應(yīng)于預(yù)定溫度，當(dāng)形狀記憶合金到達(dá)形狀記憶合金的相變溫度時(shí)，能回復(fù)原狀的裝置大致關(guān)閉。選擇形狀記憶合金的特點(diǎn)使得相變溫度相應(yīng)于預(yù)定溫度。
根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的優(yōu)選的實(shí)施例，其特征在于汞壓PHg和放電管的內(nèi)徑Din的乘積在0.13≤PHg×Din≤8Pa.cm的范圍內(nèi)。具有在所述范圍內(nèi)的汞壓(以Pa表示)和放電管內(nèi)徑(以mm表示)的乘積的低壓汞蒸氣放電燈的放電管包含相對(duì)低的數(shù)量的汞。汞含量比一般在已知的低壓汞蒸氣放電燈內(nèi)配備的含量低很多。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的低壓汞蒸氣放電燈作為所謂的“不飽和”汞蒸氣放電燈工作。
優(yōu)選地，汞壓PHg和放電管的內(nèi)徑Din的乘積在0.13≤PHg×Din≤4Pa.cm的范圍內(nèi)。在PHg×Din這個(gè)優(yōu)選的條件下，放電燈內(nèi)的汞含量進(jìn)一步降低。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈作為不飽和汞蒸氣放電燈工作。
根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的優(yōu)選的實(shí)施例，其特征在于放電管包含小于近似0.1mg的汞。在規(guī)定存在于低壓汞蒸氣放電燈內(nèi)的最大數(shù)量的汞的政府規(guī)章中，有如果放電燈包括小于所述規(guī)定數(shù)量，允許用戶不受環(huán)境約束處理燈的趨勢(shì)。如果汞放電燈包含小于0.2mg的汞，這種要求可大量地履行。優(yōu)選地，放電管包含小于或等于近似0.05mg的汞。
在不飽和汞條件下開(kāi)動(dòng)低壓汞蒸氣放電燈并同時(shí)實(shí)現(xiàn)放電燈相對(duì)長(zhǎng)的壽命不是容易的任務(wù)。已知在低壓汞蒸氣放電燈內(nèi)采取的減小在放電燈壽命期間的汞數(shù)量的措施不再能對(duì)放電管內(nèi)的放電空間內(nèi)的活性氣氛有作用。由于汞和燈內(nèi)存在的材料(諸如玻璃，涂層，電極)的交互作用，汞損失且放電管的部分內(nèi)壁變黑。特別地，因?yàn)樽兒诓灰?guī)則地發(fā)生，例如，以黑瑕疵或點(diǎn)的形式，壁的變黑不僅導(dǎo)致較低的光輸出并且還給燈缺少美感的外觀。
本發(fā)明的這些和其它方面參考此后描述的實(shí)施例是令人明白的，并且參考實(shí)施例加以闡述。
圖中

圖1A為根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的實(shí)施例在縱向截面的截面視圖1B示出了圖1A的細(xì)節(jié)，其部分以透視畫(huà)出；圖2A為根據(jù)本發(fā)明的包括低壓汞蒸氣放電燈的緊湊型熒光燈的實(shí)施例的截面視圖；圖2B為圖2A所示的緊湊型熒光燈的放電管的截面視圖；圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的處于打開(kāi)狀態(tài)的釋放裝置的實(shí)施例；圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的處于關(guān)閉狀態(tài)的釋放裝置的實(shí)施例，及圖4示出了汞壓為溫度的函數(shù)。
附圖純粹是概略的并且沒(méi)有畫(huà)成比例。值得注意地，為了清楚，一些尺寸強(qiáng)烈擴(kuò)大顯示。圖中相似的部件盡可能用相同的標(biāo)記數(shù)字指示。
圖1A示出了包括玻璃放電管的低壓汞蒸氣放電燈，放電管具有圍繞縱向軸線2的管狀部分11，該放電管發(fā)射放電管10內(nèi)產(chǎn)生的輻射并分別配備第一和第二端部部分12a；12b。在本例中，管狀部分11具有120cm的長(zhǎng)度Ldv和24mm的內(nèi)徑Din。放電管10以氣密的方式封閉放電空間13，放電空間包含汞和包括例如氬的惰性氣體混合物的填充物。面向放電空間13的管狀部分11的側(cè)面配備保護(hù)層17。在熒光放電燈中，面向放電空間13的管狀部分11的側(cè)面另外涂有包括發(fā)光材料(例如熒光粉)的發(fā)光層16，其把激發(fā)的汞的回落產(chǎn)生的紫外(UV)光轉(zhuǎn)變?yōu)?主要為)可見(jiàn)光。
在圖1A的例子中，用于維持放電空間13內(nèi)的放電的放電裝置為布置在放電空間13內(nèi)的電極20a；20b，所述電極20a；20b由端部部分12a；12b支撐。電極20a；20b為覆蓋電子發(fā)射物質(zhì)，在本例中為氧化鋇，氧化鈣和氧化鍶的混合物的鎢繞組。電極20a；20b的供電導(dǎo)體30a，30a’；30b，30b’分別穿過(guò)端部部分12a；12b并從放電管10露出到外部。供電導(dǎo)體30a，30a’；30b，30b’連接到固定到燈頭32a，32b的接觸針31a，31a’；31b，31b’?？偟膩?lái)說(shuō)，電極環(huán)圍繞每個(gè)電極20a；20b布置(沒(méi)有顯示在圖1A中)，在電極環(huán)上夾緊用于均衡汞的玻璃囊。
在圖1A所示的例子中，電極20a；20b由電極護(hù)罩22a；22b包圍，電極護(hù)罩優(yōu)選地由陶瓷材料制成。優(yōu)選地，電極護(hù)罩22a；22b由包括氧化鋁的陶瓷材料制成。尤其合適的電極護(hù)罩由所謂的致密燒結(jié)Al2O3，也稱為DGA制造。
低壓汞蒸氣放電燈的可選的實(shí)施例包括所謂的無(wú)電極放電燈，其中用于維持放電的放電裝置位于由放電管包圍的放電空間的外面。通常所述的裝置由配備電導(dǎo)體繞組的線圈制成，并且高頻電壓，例如具有近似3MHz的頻率，在工作中供應(yīng)到所述線圈?？偟膩?lái)說(shuō)，所述線圈包圍軟磁材料的芯。
根據(jù)本發(fā)明，放電管10配備容器(容器沒(méi)有顯示在圖1A中；更多的細(xì)節(jié)參看圖3A)，容器配備汞合金2。容器配備用于控制汞蒸氣從汞合金2釋放的釋放裝置4。在燈工作期間，釋放裝置4正常打開(kāi)。然而，當(dāng)在燈工作期間，汞合金2的溫度變得高于預(yù)定溫度時(shí)，釋放裝置4大致關(guān)閉。在圖1A的例子中，包括汞合金2的釋放裝置4接附到供電導(dǎo)體30a’。
圖1B為圖1A所示的細(xì)節(jié)的部分透視圖，端部部分12a通過(guò)供電導(dǎo)體30a，30a’支撐電極20a。用于控制汞蒸氣從汞合金2釋放的釋放裝置4連接到供電導(dǎo)體30a’。在燈工作期間，釋放裝置4打開(kāi)。然而，當(dāng)在燈工作期間，汞合金2的溫度變得高于預(yù)定溫度時(shí)，釋放裝置4大致關(guān)閉。在圖1B的例子中，包括汞合金2的釋放裝置4接附到供電導(dǎo)體30a’。在可選的實(shí)施例中，包括汞合金的釋放裝置連接到端部部分12a的排氣管19或電極護(hù)罩22a。
圖2A示出了包括低壓汞蒸氣放電燈的緊湊型熒光燈。圖2B示出了如圖2A所示的緊湊型熒光燈的放電管的截面視圖。圖2A和2B中相似的部件盡可能地用如圖1A和1B中相同的標(biāo)記數(shù)字指示。在本例中的低壓汞蒸氣放電燈配備輻射發(fā)射放電管10，放電管具有管狀部分11，管狀部分以氣密的方式封閉具有近似25cm3體積的放電空間13。放電管10為玻璃管，其在橫截面至少為大致的圓形，并且其(有效的)內(nèi)徑Din為近似10mm。在本例中，管狀部分11具有40cm的總長(zhǎng)度Ldv(沒(méi)有顯示在圖2A中)。管以所謂的鉤狀形式彎曲，且在本實(shí)施例中，管具有許多直的部分，其中的兩個(gè)標(biāo)記為31，33，示于圖2A中。放電管還包括許多彎曲或弧形部分，其中的兩個(gè)，標(biāo)記為32，34，示于圖2A中。在可選的實(shí)施例中，放電管包括許多橋部分。面向放電空間13的管狀部分11的側(cè)面配備保護(hù)層17和發(fā)光層16。在可選的實(shí)施例中，省略了發(fā)光層。如圖2A所示的放電管10為殼體70，其還支撐配備電和機(jī)械觸點(diǎn)73a，73b的燈頭71，這本來(lái)是已知的。另外，放電管10由接附到燈殼體70的透光的外殼60包圍。透光的外殼60通常具有無(wú)光澤的外觀。用于控制汞蒸氣從汞合金釋放的釋放裝置沒(méi)有示于圖2A。
圖2B示出了如圖2A所示的緊湊型熒光燈的放電管的截面視圖。緊湊型熒光燈包括至少兩個(gè)雙重形狀的燈部分35；36；37。每個(gè)雙重形狀的燈部分35；36；37包括第一管41；45；49和第二管43；47；51。在圖2B的例子中，緊湊型熒光燈包括三個(gè)雙重形狀的燈部分，標(biāo)記為35；36；37。在每個(gè)管41，43；45，47；49，51的第一端部部分41a，43a；45a，47a；49a，51a處的第一管41；45；49和第二管43；47；51通過(guò)管互連裝置42；46；50相互連接。在圖2B的例子中，管互連裝置42；46；50包括所謂的彎曲部分。在可選的實(shí)施例中，管互連裝置包括所謂的橋部分。
在圖2B所示的緊湊型熒光燈中，通過(guò)第一電極20a和第二電極20b之間的管41，43；45，47；49，51形成放電路徑。
第一電極20a配備在標(biāo)記為41的管的標(biāo)記為41b的第二端部部分上。第二電極20b配備在標(biāo)記為51的管的標(biāo)記為51b的第二端部部分上。第二端部部分41b；51b遠(yuǎn)離第一端部部分41a；51a。為了獲得相對(duì)長(zhǎng)的電極路徑，電極20a；20b布置在熒光燈的末端端部。
在圖2B的例子中，第一和第二電極20a；20b由各自的第二端部部分41b；51b支撐。電極20a；20b的供電導(dǎo)體30a，30a’；30b，30b’分別穿過(guò)第二端部部分41b；51b并從放電燈露出到外部。
面向放電空間的管41，43；45，47；49，51的側(cè)面最好配備保護(hù)層(沒(méi)有在圖2B中顯示)。面向放電空間的管41，43；45，47；49，51的側(cè)面另外涂有包括發(fā)光材料(例如熒光粉)的發(fā)光層(沒(méi)有在圖2B中顯示)，其把激發(fā)的汞的回落產(chǎn)生的紫外(UV)光轉(zhuǎn)變?yōu)?主要為)可見(jiàn)光。
除了配備電極20a；20b的第二端部部分41b；51b外，各個(gè)管43；45；47；49的另外的第二端部部分43b；45b；47b；49b配備密封的端部。用于相互連接鄰近的雙重形狀的燈部分35，36；36，37的管43，45；47，49的橋部分44；48配備在管43，45；47，49的第二端部部分43b，45b；47b，49b的附近。至少另外的第二端部部分45b中的一個(gè)配備包括汞合金2的容器3。
在圖2B的例子中，加熱裝置25配備在另外的第二端部部分45b處。加熱裝置45b用來(lái)在需要的時(shí)候把容器3內(nèi)的汞合金2加熱到需要的溫度。優(yōu)選地，加熱裝置25為鎢繞組并沒(méi)有覆蓋電子發(fā)射物質(zhì)。加熱裝置25可以覆蓋保護(hù)涂層。通過(guò)提供可以獨(dú)立于第一和第二電極20a；20b被加熱的汞合金，緊湊型熒光燈可以在所謂的不飽和條件下工作。僅當(dāng)汞含量低于某個(gè)預(yù)定水平時(shí)，加熱裝置25被加熱從而調(diào)節(jié)汞從容器3內(nèi)的汞合金2的釋放。優(yōu)選地，殼體70包含用于通過(guò)加熱裝置25調(diào)節(jié)容器3內(nèi)的汞合金2的溫度的調(diào)節(jié)裝置。調(diào)節(jié)裝置可以以軟件和/或硬件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)采用緊湊型熒光燈的“未使用”的第二端部部分之一，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的緊湊型實(shí)施例。
在不飽和汞的條件下開(kāi)動(dòng)汞蒸氣放電燈具有許多優(yōu)點(diǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，不飽和汞放電燈的性能(光輸出，效能，功率消耗，等等)獨(dú)立于環(huán)境溫度，只要汞壓力是不飽和的。這導(dǎo)致恒定的光輸出，其獨(dú)立于使放電燈發(fā)光的方式(基底向上與基底向下相對(duì)，水平與垂直相對(duì))。實(shí)際上，在應(yīng)用中可以獲得不飽和汞蒸氣放電燈的較高的光輸出。不飽和的燈把應(yīng)用中在升高的溫度下的較高的光輸出和改進(jìn)的效能與最小的汞含量結(jié)合。這導(dǎo)致安裝的容易及照明和光源設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)的自由。不飽和的汞放電燈給予與相對(duì)低的Hg含量結(jié)合的相對(duì)高的系統(tǒng)效能。另外，不飽和燈具有改進(jìn)的維護(hù)。因?yàn)槌M(jìn)一步小型化和朝著從一個(gè)光源更多的光輸出的趨勢(shì)將持續(xù)到即將到來(lái)的數(shù)年，可以預(yù)期在應(yīng)用中的溫度問(wèn)題將在將來(lái)更頻繁地發(fā)生。伴隨不飽和的汞蒸氣放電燈，這些問(wèn)題大大減少了。不飽和燈把最小的汞含量與升高的溫度下改進(jìn)的每瓦流明性能結(jié)合。
圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的處于打開(kāi)狀態(tài)的釋放裝置的實(shí)施例，圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的處于關(guān)閉狀態(tài)的釋放裝置的實(shí)施例。在圖3A的例子中，釋放裝置4包括在殼體1內(nèi)由形狀記憶合金制成的能回復(fù)原狀的裝置6。配備汞合金2的容器3和放電管10的放電空間13之間的連通通過(guò)釋放裝置4控制。釋放裝置4調(diào)節(jié)汞蒸氣從汞合金2到放電空間13的釋放。根據(jù)本發(fā)明，形狀記憶合金的相變溫度選擇為大致相應(yīng)于預(yù)定溫度。優(yōu)選地，預(yù)定溫度相應(yīng)于汞合金2上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)的溫度。具體地，預(yù)定溫度相應(yīng)于汞合金2上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)的最低溫度的75-110％。
當(dāng)形狀記憶到達(dá)形狀記憶合金的相變溫度時(shí)，能回復(fù)原狀的裝置6大致關(guān)閉(參看圖3B)。只要形狀記憶合金在形狀記憶合金的相變溫度以上，能回復(fù)原狀的裝置6保持大致關(guān)閉，并且切斷汞合金和放電空間之間的連通。
如圖3A和3B所示的釋放裝置4的結(jié)構(gòu)包括由形狀合金制成的能回復(fù)原狀的裝置6(彈簧)，關(guān)閉裝置8，附加的普通彈簧7和面向關(guān)閉裝置8的帶有張開(kāi)部分9’的套圈9。如圖3A和3B所示的釋放裝置4如下工作。在形狀記憶合金的轉(zhuǎn)變溫度T0以下的溫度，能回復(fù)原狀的裝置通過(guò)普通彈簧7變形，并且關(guān)閉裝置8在使容器3內(nèi)的汞合金2和放電空間13之間的連通成為可能的釋放裝置的近似中間(參看圖3A)。在形狀記憶合金的轉(zhuǎn)變溫度T0以上，能回復(fù)原狀的裝置恢復(fù)其原始形狀并朝著套圈9的張開(kāi)部分9’推動(dòng)關(guān)閉裝置8。最終關(guān)閉裝置與套圈9的張開(kāi)部分9’接合并關(guān)閉汞合金2和放電空間13之間的接觸(參看圖3B)。在圖3A和3B的例子中，使用成形為球的關(guān)閉裝置8。例如，球由金屬，玻璃或陶瓷材料制成。可選的幾何形狀是可能的。
根據(jù)本發(fā)明，形狀記憶合金的轉(zhuǎn)變或臨界溫度T0匹配汞合金的穩(wěn)定狀態(tài)的溫度。在釋放裝置4的部分與汞反應(yīng)的情況下，這些部分優(yōu)選地被涂覆。殼體1優(yōu)選地由玻璃制成。
低壓汞蒸氣放電燈的額定工作即使在高的燈溫度下也能達(dá)到，因?yàn)榉烹娍臻g包含(剛好)足夠的汞，以在工作溫度下產(chǎn)生接近最佳汞蒸氣壓的汞蒸氣壓。在放電燈的使用壽命期間，當(dāng)因?yàn)楣兊谜辰Y(jié)到，例如，放電管壁和/或放射器材料上使汞損耗時(shí)，當(dāng)點(diǎn)燃放電燈時(shí)，關(guān)閉裝置將長(zhǎng)期保持打開(kāi)。在這種方式下，低壓汞蒸氣放電燈的發(fā)光條件在所有環(huán)境下及放電燈使用壽命的每個(gè)時(shí)刻中相對(duì)最佳。
汞合金上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍相應(yīng)于所謂的汞合金穩(wěn)定狀態(tài)的溫度范圍。根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的優(yōu)點(diǎn)為釋放裝置4可以相對(duì)小。低壓汞蒸氣放電燈在高溫下不飽和運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，汞合金穩(wěn)定狀態(tài)和形狀記憶合金的轉(zhuǎn)變溫度T0的一個(gè)匹配的結(jié)合滿足燈在升高的溫度下工作的整個(gè)范圍。不飽和的低壓汞蒸氣放電燈產(chǎn)生恒定的光輸出，其實(shí)際上獨(dú)立于放電管的溫度。不飽和放電燈的起動(dòng)行為相似于一般的汞放電燈的行為。
術(shù)語(yǔ)形狀記憶合金適用于一批當(dāng)經(jīng)受合適的熱過(guò)程時(shí)顯示恢復(fù)一些以前限定的形狀或尺寸的能力的金屬材料。通常地，這些材料可以在一些相對(duì)低的溫度下塑性變形，當(dāng)暴露于一些較高的溫度時(shí)，將恢復(fù)其變形前的形狀。僅在加熱時(shí)展示形狀記憶的材料稱為具有單向形狀記憶。一些材料還在重新冷卻時(shí)經(jīng)歷形狀變化。這些材料具有雙向的形狀記憶。
盡管已知相對(duì)寬的種類(lèi)的合金展示形狀記憶效果，僅那些能恢復(fù)相當(dāng)大的數(shù)量的應(yīng)變或在改變形狀時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)大的力的材料有商業(yè)利益。至今，已經(jīng)有鎳-鈦合金和諸如CuZnAl和CuAlNi之類(lèi)的銅基合金。
形狀記憶合金可以進(jìn)一步定義為產(chǎn)生熱彈性馬氏體的形狀記憶合金。在這種情況下，合金經(jīng)歷允許合金在相變溫度以下通過(guò)孿晶機(jī)制變形的馬氏體相變類(lèi)型。當(dāng)孿晶結(jié)構(gòu)在加熱時(shí)恢復(fù)為母相時(shí)變形隨后反轉(zhuǎn)。發(fā)生在形狀記憶合金中的馬氏體相變產(chǎn)生熱彈性馬氏體并由長(zhǎng)程有序的高溫奧氏體相發(fā)展。馬氏體通常以交替剪切的片晶出現(xiàn)，當(dāng)從金相上觀察時(shí)其看上去像魚(yú)骨形結(jié)構(gòu)。盡管一級(jí)相改變，相變不會(huì)在單一溫度下，而是在隨每種合金系統(tǒng)變化的溫度范圍上發(fā)生。多數(shù)相變?cè)谙鄬?duì)狹窄的溫度范圍上發(fā)生，盡管在加熱和冷卻期間相變的開(kāi)始和結(jié)束實(shí)際遍布更大的溫度范圍。相變還展示滯后，加熱和冷卻時(shí)的相變不重疊。這種相變滯后隨合金系統(tǒng)變化。
形狀記憶合金的合適的例子是Flexinol。由Flexinol制成的金屬線是高度處理的鎳-鈦合金束(稱為鎳鈦金屬互化物)，一種在不同溫度下呈現(xiàn)完全不同的晶體結(jié)構(gòu)的形狀記憶合金。在室溫下，由Flexinol制成的金屬線容易通過(guò)小的力伸長(zhǎng)。然而，當(dāng)通過(guò)熱源或小的電流加熱到金屬線的轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)，金屬線變成“較硬”的形式且金屬線恢復(fù)到其未伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度金屬線以可用數(shù)量的力縮短。
圖4示意性地示出了汞壓PHg(Pa)為溫度T(開(kāi)氏溫度)的函數(shù)。圖4中的曲線(a)示出了沒(méi)有配備汞合金且僅包含自由的汞的低壓汞蒸氣放電燈典型的行為。汞壓展示其隨增加的溫度穩(wěn)定地增加。
圖4中的曲線(b1)，(b2)和(b3)示出了配備汞合金的低壓汞蒸氣放電燈典型的行為。對(duì)于部分(b1)和(b3)汞壓展示其隨增加的溫度典型的穩(wěn)定地增加。在某個(gè)溫度范圍內(nèi)，汞合金上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定。這個(gè)溫度范圍相應(yīng)于所謂的汞合金穩(wěn)定狀態(tài)并用部分(b2)示于圖4。如果溫度變得高于汞合金上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定的溫度，汞壓再次增加，這用部分(b3)示于圖4。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)形狀記憶金屬的溫度近似等于汞合金的穩(wěn)定狀態(tài)的溫度時(shí)，汞合金2和放電空間13之間的連通阻塞。這意味著放電燈內(nèi)的汞壓不能隨增加的(環(huán)境)溫度進(jìn)一步上升。對(duì)于更高的溫度，汞壓根據(jù)曲線(c)替代曲線(b3)表現(xiàn)。如果環(huán)境溫度在釋放裝置關(guān)閉后上升，容器內(nèi)的汞合金上面的蒸氣壓可以增加，但對(duì)放電空間內(nèi)的汞壓沒(méi)有影響，因?yàn)樾纬稍谌萜鲀?nèi)的汞合金上面的蒸氣不能到達(dá)放電空間。根據(jù)本發(fā)明的措施，低壓汞蒸氣放電燈的額定工作即使在相對(duì)高的環(huán)境燈溫度下也能達(dá)到。即使在很差通風(fēng)的光源中或當(dāng)燈經(jīng)受高負(fù)荷時(shí)，低壓汞蒸氣放電燈獲得最佳的減小輻射輸出的途徑，并具有最佳的輻射輸出。
圖4中的曲線(d)示出了在不飽和條件下工作的低壓汞蒸氣放電燈的行為?？梢钥吹剑鳛楦鶕?jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的溫度的函數(shù)的汞壓的行為，如圖4中的曲線(b1)，(b2)和(c)表示，通常低于在不飽和的條件下工作的低壓汞蒸氣放電燈的行為。不飽和低壓汞蒸氣放電燈具有相對(duì)恒定的光輸出，其在某個(gè)溫度(例如42℃)以上獨(dú)立于放電管的溫度。不飽和放電燈的起動(dòng)行為相似于一般的汞放電燈的行為，并且比包括汞合金的低壓汞蒸氣放電燈快。
應(yīng)注意上述的實(shí)施例說(shuō)明而不是限制本發(fā)明，且本領(lǐng)域內(nèi)的普通的技術(shù)人員能夠不脫離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍設(shè)計(jì)許多可選的實(shí)施例。在權(quán)利要求書(shū)中，任何放置在圓括號(hào)內(nèi)的標(biāo)記符號(hào)不解釋為限制權(quán)利要求。動(dòng)詞“包括”及其變化形式的使用不排除除了那些在權(quán)利要求中陳述的元件和步驟的存在。在元件前面的冠詞“a”或“an”不排除多個(gè)這種元件的存在。本發(fā)明可以通過(guò)包括幾個(gè)不同的元件的硬件，及通過(guò)合適地編程的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。在列舉幾個(gè)裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的幾個(gè)可以通過(guò)硬件的同一個(gè)制品體現(xiàn)。僅在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述的某些措施的事實(shí)不表明這些措施的結(jié)合不能用來(lái)產(chǎn)生良好的效果。
權(quán)利要求
1.一種低壓汞蒸氣放電燈，其包括透光的放電管(10)，其以氣密方式封閉配備汞和稀有氣體填充物的放電空間(13)，放電管(10)包括用于維持在放電空間(13)內(nèi)放電的放電裝置，放電管(10)配備包括汞合金(2)的容器(3)，容器(3)配備用于控制汞蒸氣從汞合金(2)釋放的釋放裝置(4)，釋放裝置(4)在燈工作期間打開(kāi)，釋放裝置(4)當(dāng)在燈工作期間汞合金(2)的溫度變得高于預(yù)定溫度時(shí)大致關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，預(yù)定溫度相應(yīng)于汞合金(2)上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)的溫度。
3.如權(quán)利要求2所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，預(yù)定溫度相應(yīng)于汞合金(2)上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)的最低溫度的75-110％。
4.如權(quán)利要求1，2或3所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，釋放裝置(4)包括由形狀記憶合金制成的能回復(fù)原狀的裝置(6)，形狀記憶合金的相變溫度選擇為大致相應(yīng)于預(yù)定溫度，當(dāng)形狀記憶合金到達(dá)形狀記憶合金的相變溫度時(shí)，能回復(fù)原狀的裝置(6)大致關(guān)閉。
5.如權(quán)利要求1，2或3所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，汞壓PHg和放電管(10)的內(nèi)徑Din的乘積在0.13≤PHg×Din≤8Pa.cm的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，汞壓PHg和放電管(10)的內(nèi)徑Din的乘積在0.13≤PHg×Din≤4Pa.cm的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1，2或3所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，放電管(10)包含小于0.1mg的汞。
8.如權(quán)利要求1所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，釋放裝置(4)在燈關(guān)閉期間打開(kāi)。
9.一種包括如權(quán)利要求1，2或3所述的低壓汞蒸氣放電燈的緊湊型熒光燈，該緊湊型熒光燈包括至少兩個(gè)雙重形狀的燈部分(35；36；37)，每個(gè)雙重形狀的燈部分包括第一管(41；45；49)和第二管(43；47；51)，在每個(gè)管(41，43；45，47；49，51)的第一端部部分(41a，43a；45a，47a；49a，51a)處的第一管(41；45；49)和第二管(43；47；51)通過(guò)管互連裝置(42；46；50)相互連接，通過(guò)第一電極(20a)和第二電極(20b)之間的管(41，43；45，47；49，51)形成放電路徑，每個(gè)電極(20a；20b)配備在管(41；51)中的一個(gè)的第二端部部分(41b；51b)處，第二端部部分(41b；51b)遠(yuǎn)離第一端部部分(41a；51a)，電極(20a；20b)配備在熒光燈的末端端部，管(43；45；47；49)的另外的第二端部部分(43b；45b；47b；49b)配備密封的端部，用于相互連接鄰近的雙重形狀的燈部分(35，36；36，37)的管(43，45；47，49)的橋部分(44；48)配備在管(43，45；47，49)的第二端部部分(43b，45b；47b，49b)的附近，至少另外的第二端部部分(45b)中的一個(gè)配備包括汞合金(2)的容器(3)。
10.如權(quán)利要求9所述的緊湊型熒光燈，其特征在于，加熱裝置(25)配備在另外的第二端部部分(45b)處。
11.如權(quán)利要求9所述的緊湊型熒光燈，其特征在于，管互連裝置(42；46；50)為橋部分或彎曲部分。
12.如權(quán)利要求9所述的緊湊型熒光燈，其特征在于，燈殼體(70)接附到低壓汞蒸氣放電燈的放電管(10)，該燈殼體配備燈頭(71)。
全文摘要
低壓汞蒸氣放電燈包括透光的放電管(10)，放電管(10)以氣密方式封閉配備汞和稀有氣體填充物的放電空間(13)。放電管包括用于維持在放電空間內(nèi)放電的放電裝置(20a；20b)。放電管配備包括汞合金(2)的容器。容器配備用于控制汞蒸氣從汞合金釋放的釋放裝置(4)。釋放裝置在燈工作期間打開(kāi)，當(dāng)在燈工作期間汞合金的溫度變得高于預(yù)定溫度時(shí)大致關(guān)閉。優(yōu)選地，預(yù)定溫度相應(yīng)于汞合金上面的汞蒸氣壓相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)的溫度。
文檔編號(hào)H01J61/72GK1826680SQ200480016781
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者R·E·德曼, P·H·F·德倫伯格, T·M·亨德里克斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司