專利名稱：具有所希望的汞消耗和流明啟動(dòng)時(shí)間的熒光燈的制作方法
具有所希望的汞消耗和流明啟動(dòng)時(shí)間的熒光燈
背景技術(shù)：
總體而言，本發(fā)明涉及熒光燈，更具體而言，涉及在燈的耗汞量和預(yù)熱或流明啟動(dòng) 時(shí)間方面具有所希望的性質(zhì)的熒光燈。熒光燈已在市場(chǎng)上得到廣泛接受，被用于大量的應(yīng)用中，并可以多種形狀和形式 得到。例如，所述燈可以是直線形、曲線形、彎曲U形和緊湊形狀的，這點(diǎn)為本領(lǐng)域技術(shù)人員 所熟悉。通常，熒光燈包括透光的玻璃封套，玻璃封套有帶有裝置如電極以例如向玻璃封套 的內(nèi)部提供放電。通常施加于玻璃封套的內(nèi)表面的熒光體層構(gòu)成所述燈發(fā)射的光的源頭。 稀有氣體和汞被密封在玻璃封套內(nèi)，汞的作用是激發(fā)熒光體的電子，從而使所述燈以本領(lǐng) 域技術(shù)人員熟悉的方式產(chǎn)生光。在過了其使用壽命后熒光燈的處置可能成問題，因?yàn)闊糁械墓赡軒憝h(huán)境問 題。因此，出于與燈的環(huán)境安全處置相關(guān)的原因，最大限度地減少燈的制造過程中引入到玻 璃封套中的汞劑量可能有益。在這點(diǎn)上一個(gè)令人困惑的因素是在燈的運(yùn)行過程中熒光燈中 的汞可以某種方式被消耗在玻璃封套內(nèi)，例如被玻璃封套內(nèi)的組分和表面所吸收。因此有 必要在制造過程中向燈中加入足夠的汞來應(yīng)對(duì)汞的消耗，以便有足量的汞可用于支持燈的 使用壽命過程中燈的正常運(yùn)行。因此希望有這樣的熒光燈，其中汞的消耗是這樣以致燈中 加入的汞的劑量可讓燈在其整個(gè)壽命內(nèi)具有可接受的性能而同時(shí)減輕燈被處置時(shí)汞所帶 來的環(huán)境問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)方面，熒光燈包括具有內(nèi)表面的透光玻璃封套和向玻璃封套的內(nèi)部提供 放電的裝置。玻璃封套的內(nèi)部?jī)?nèi)提供有熒光體層，且透光玻璃封套內(nèi)密封有維持放電的填 充氣體和一定劑量的汞。存在的汞的劑量為在燈的基本整個(gè)使用壽命內(nèi)在燈內(nèi)提供飽和汞 蒸汽壓的量。所述燈的壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值約為0. 63mg或更小，預(yù)熱時(shí)間約為30秒或 更小。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，所述燈的汞消耗值約為0. Mmg或更小。根據(jù)另一方面，所述燈可包括施加于透光玻璃封套的內(nèi)表面的阻擋層。所述阻擋 層可為約0.3mg/cm2或更小的氧化鋁阻擋層并可含約85%的α氧化鋁和約15%的、氧 化鋁。根據(jù)再一方面，所述透光玻璃封套可為透光的混合堿玻璃封套且所述混合堿玻璃 的透光玻璃封套可含百分之三到十二的氧化鈉。根據(jù)又一方面，所述熒光體層可為約;3mg/cm2的熒光體層且所述熒光體層可含為 熒光體重量的約百分之一重量的Y氧化鋁添加劑。根據(jù)還一方面，熒光燈包括具有內(nèi)表面的透光玻璃封套和向玻璃封套的內(nèi)部提供 放電的裝置。玻璃封套的內(nèi)部?jī)?nèi)提供有熒光體層，且透光玻璃封套內(nèi)密封有維持放電的填 充氣體和一定劑量的汞。存在的汞的劑量為在燈的基本整個(gè)使用壽命內(nèi)在燈內(nèi)提供飽和汞 蒸汽壓的量。所述燈的壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值約為0. 63mg或更小，預(yù)熱時(shí)間在約40-50秒 范圍內(nèi)或更小。在這個(gè)方面，所述透光玻璃封套可為透光的鈉鈣玻璃封套。此外，可向透光玻璃封套的內(nèi)表面施加阻擋層。所述阻擋層可包含約0. lmg/cm2的γ氧化鋁，所述熒光體 層可為約^rig/cm2的熒光體層并可含為熒光體重量的約百分之一重量的γ氧化鋁添加劑。根據(jù)又一方面，熒光燈包括具有內(nèi)表面的透光玻璃封套，所述封套和向玻璃封套 的內(nèi)部提供放電的裝置。玻璃封套的內(nèi)部?jī)?nèi)提供有熒光體層，且透光玻璃封套內(nèi)密封有維 持放電的填充氣體和一定劑量的汞。所述透光玻璃封套可為混合堿玻璃的透光玻璃封套， 所述熒光體層可為約;3mg/cm2的熒光體層。在這個(gè)方面，可向透光玻璃封套的內(nèi)表面施加 阻擋層且所述混合堿玻璃的透光玻璃封套可含百分之三到十二的氧化鈉。所述熒光體層可 含為熒光體重量的約百分之一重量的Y氧化鋁添加劑。所述阻擋層可為約0. 3mg/cm2或 更小的氧化鋁阻擋層，所述氧化鋁含約85%的α氧化鋁和約15%的γ氧化鋁。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的熒光燈的部分橫截面示意圖。發(fā)明實(shí)施方案的詳細(xì)描述圖1示出了一種熒光燈，總的如10所示。該燈包括具有內(nèi)表面14的透光玻璃管 或封套12、向玻璃封套12的內(nèi)部提供放電的裝置16、玻璃封套12的內(nèi)部?jī)?nèi)的熒光體層18 和密封在透光玻璃封套內(nèi)的維持放電的填充氣體如氬、氖、氪、氙或其混合物。該燈由玻璃封套20的兩端連接的基座20密封，一對(duì)間隔開的電極結(jié)構(gòu)構(gòu)成當(dāng)向 電極結(jié)構(gòu)施加電流時(shí)向玻璃封套12的內(nèi)部提供放電的裝置。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉，電 流通過固定在燈座或管座中的針腳22供給電極結(jié)構(gòu)，燈座或管座與含電能源的電路相連， 未在圖中示出。圖1的實(shí)施方案也可具有如M所示的阻擋層，阻擋層位于玻璃封套12的內(nèi)表面 14和玻璃封套的內(nèi)部?jī)?nèi)的熒光體層18之間。如圖1的實(shí)施方案所示，阻擋層M可作為涂 層施加于玻璃封套12的內(nèi)表面14，熒光體層18可作為面涂層施加于阻擋層Μ。本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)理解，熒光體涂層是燈10發(fā)射的光的源頭。阻擋層將玻璃封套12內(nèi)生成的紫外 光有效地反射回?zé)晒怏w層18而提高燈所生成的光的量。這樣的阻擋層的提供可如例如美 國(guó)專利5，602，444中所討論的那樣實(shí)現(xiàn)，該專利通過引用結(jié)合到本文中。圖1所示的熒光燈包含許多應(yīng)用的常規(guī)使用類型的直線形玻璃封套。但本發(fā)明不 限于包含直線形玻璃封套的熒光燈，而是可包括其中燈具有不同形狀的實(shí)施方案。例如，本 發(fā)明的實(shí)施方案包括曲線形狀的燈如所謂的環(huán)形燈和U形燈以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉 的緊湊熒光燈。此外，本發(fā)明可用于其中直線形玻璃封套具有多種長(zhǎng)度和多種直徑的實(shí)施 方案中。在這點(diǎn)上，本發(fā)明可用于例如具有多種長(zhǎng)度如兩英尺、三英尺、四英尺、六英尺和八 英尺的Τ8和Τ5燈中。為如本發(fā)明的主題的熒光燈的運(yùn)行需要汞的存在，汞可在燈的制造過程中加入玻 璃封套12的內(nèi)部?jī)?nèi)。汞的劑量可呈汞齊或基本純凈的汞的形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解， 汞原子被放電中的電子所激發(fā)時(shí)將發(fā)射紫外光子，紫外光子進(jìn)而激發(fā)熒光體層18中的熒 光體的電子而產(chǎn)生光，所述光通過玻璃封套12透射到燈的周圍環(huán)境中。向熒光燈的玻璃封套中加入的汞的量是若干變量包括燈的尺寸等的函數(shù)。對(duì)于許 多熒光燈來說，另一考慮事項(xiàng)是向玻璃封套中加入足夠的汞以確?？稍跓晒鉄舻幕菊麄€(gè) 使用壽命內(nèi)維持飽和的汞蒸汽壓。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉，在飽和汞蒸汽壓條件下運(yùn)行熒光燈將提供某些好處。熒光燈中的汞將在燈的運(yùn)行過程中被消耗。此消耗可以多種方式發(fā)生，例如作為 汞原子被俘獲在例如玻璃封套內(nèi)表面(包括玻璃封套內(nèi)的涂層)和玻璃封套內(nèi)的部件如電 極處的結(jié)果。因此，當(dāng)確定在燈的制造過程中加入到玻璃封套中的汞的量以便可在熒光燈 的整個(gè)使用壽命內(nèi)維持飽和的汞蒸汽壓時(shí)有必要考慮和補(bǔ)償燈的運(yùn)行過程中玻璃封套內(nèi) 預(yù)期將被消耗的汞的量。因?yàn)楣赡苡卸?，故多種政府規(guī)章控制了汞包括商品如熒光燈內(nèi)所含的汞可被處 置的方式。因此，限制引入到最終將被處置的制品中的汞的量可能是有利的。在熒光燈情 況下，引入到燈中的汞的量可通過減少在燈的使用壽命內(nèi)在燈內(nèi)消耗的汞的量來限制。換 句話說，降低汞在熒光燈的玻璃封套中被消耗的程度將首先相依存地減少燈的制造過程中 為使在熒光燈的基本整個(gè)使用壽命內(nèi)可維持飽和的汞壓力而必須加入到玻璃封套中的汞 的量。減少向玻璃封套中加入的汞的量可首先便于燈在其使用壽命結(jié)束時(shí)在管制這類處置 的政府規(guī)章下的處置。同時(shí)，可能特別希望減少汞的量而仍提供具有滿意的預(yù)熱時(shí)間的燈。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種熒光燈，所述熒光燈包括具有內(nèi)表面的透光 玻璃封套、向玻璃封套的內(nèi)部提供放電的裝置、玻璃封套的內(nèi)部?jī)?nèi)的熒光體層和密封在透 光玻璃封套內(nèi)的維持放電的填充氣體和一定劑量的汞，其中存在的汞劑量為在燈的基本整 個(gè)使用壽命內(nèi)在燈內(nèi)提供飽和汞蒸汽壓的量，所述燈的壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值約為0. 63mg 或更小，預(yù)熱時(shí)間在約40-50秒的范圍內(nèi)或更小。在另一方面，所述燈的壽命結(jié)束時(shí)的汞消 耗值可為約0. Mmg或更小，預(yù)熱時(shí)間為30秒或更小。所述燈可還包括施加于透光玻璃封 套的內(nèi)表面的阻擋層。在本文中稱為“壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值”的熒光燈性質(zhì)指在燈的制造過程中加入 到燈的玻璃封套中的汞在燈的整個(gè)壽命過程中(其可為30，000小時(shí))因在燈的運(yùn)行過程 中通過某種方式被消耗或吸收在玻璃封套中的量。相關(guān)地，在本文中稱為“預(yù)熱時(shí)間”的燈 性質(zhì)指燈開啟后達(dá)到其穩(wěn)定的流明輸出的80%所花的時(shí)間。在某些情況下，其可用于確定 熒光燈的壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值，而無需將燈運(yùn)行其大約30，000小時(shí)的整個(gè)使用壽命。如 本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉，這樣的確定可通過使燈運(yùn)行較短的時(shí)間而測(cè)定在該較短的時(shí)間內(nèi) 被消耗的汞的量然后采用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)學(xué)方法確定在燈的整個(gè)預(yù)期壽命如30，000小時(shí)內(nèi)將 被消耗的汞的量來進(jìn)行。在這點(diǎn)上，壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值的預(yù)測(cè)上限可在95%的置信度 下確定。本文中任何時(shí)候提及壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值時(shí)意在包括通過使燈運(yùn)行其整個(gè)壽命 所得到的實(shí)際消耗值以及通過使燈運(yùn)行較短的時(shí)間并在預(yù)測(cè)上限和95%的置信度下計(jì)算 燈在整個(gè)壽命內(nèi)的汞消耗所得到的消耗值。已確定熒光燈的玻璃封套的組成、阻擋層的性質(zhì)和熒光體的性質(zhì)可能影響燈的壽 命結(jié)束時(shí)的消耗值和預(yù)熱時(shí)間。就玻璃封套的組成而論，已確定與鈉鈣玻璃相比可有利地 使用混合堿玻璃。術(shù)語“混合堿玻璃”意在指含多于一種堿金屬氧化物如氧化鈉(Na2O)和 氧化鉀(K2O)的玻璃且其中氧化鈉的存在量低于其在鈉鈣玻璃中的存在量。例如，可采用 含約3%重量到12%重量的Nei2O加K2O和67%重量到68%重量的氧化硅(SiO2)的混合堿 玻璃。相比之下，鈉鈣玻璃通常含16%重量到17%重量的Na20、0. 3%重量到1. 2%重量的 K2O和70%重量至IJ 73%重量的Si2O0就所采用的阻擋層的性質(zhì)而論，可滿意地使用氧化鋁特別是涂布量為約0. 3mg/cm2的氧化鋁及這樣的涂布量并含約85%的α氧化鋁和約15%的、氧化鋁的氧化鋁。就 所采用的熒光體層的性質(zhì)而論，熒光燈所采用的任何類型的熒光體均可采用，特別地，可滿 意地使用約^rig/cm2的熒光體層及約;3mg/cm2并含為熒光體重量的約百分之一重量的、氧 化鋁添加劑的熒光體層。下面給出結(jié)合了前述特征的熒光燈的實(shí)施例
實(shí)施例用自混合堿玻璃產(chǎn)生的透光玻璃封套制造54W的T5熒光燈，所述混合堿玻璃含 7. 7%重量的NEt2Oj^重量的K2O和67. 5%重量的Si2O,其余為典型的混合堿玻璃成分。向 該玻璃封套的內(nèi)表面施加含85%的α氧化鋁和15%的γ氧化鋁的氧化鋁阻擋涂層至涂 布量為0.;3mg/Cm2，并向所述阻擋涂層施加含為熒光體重量的百分之一重量的、氧化鋁添 加劑的熒光體涂層作為面涂層至涂布量為^rig/cm2。放電維持量的氬氣與氪氣的9 1混 合物和一定劑量的汞被密封在玻璃封套內(nèi)。汞以在燈的基本整個(gè)壽命內(nèi)提供飽和的汞蒸汽 壓的量存在。試驗(yàn)時(shí)該燈的預(yù)熱時(shí)間小于30秒，且對(duì)于30，000小時(shí)的預(yù)計(jì)壽命，預(yù)計(jì)的壽 命結(jié)束時(shí)的汞消耗值為0. 44mgo根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可自含例如15%摩爾到18%摩爾的Nii2O的鈉鈣玻璃而 不是混合堿玻璃并采用涂布量為例如約0. lmg/cm2的γ氧化鋁阻擋層和如本領(lǐng)域技術(shù)人 員所熟悉的熒光燈所采用的任何稀土類型的熒光體的熒光體層制造具有良好的預(yù)熱和壽 命結(jié)束時(shí)的汞消耗值的熒光燈。此外，特別地，可滿意地使用約^rig/cm2并含為熒光體重量 的約百分之一重量的Y氧化鋁添加劑的熒光體層。根據(jù)本發(fā)明的此方面制造的熒光燈的 實(shí)施例如下實(shí)施例用自鈉鈣玻璃產(chǎn)生的透光玻璃封套制造54W的T5熒光燈，所述鈉鈣玻璃含15%重 量到18%重量的Na20。向該玻璃封套的內(nèi)表面施加Y氧化鋁阻擋涂層至涂布量為0. Img/ cm2，并向所述阻擋涂層施加含為熒光體重量的重量的γ氧化鋁的熒光體涂層作為面涂 層至涂布量為^rig/cm2。放電維持量的氬氣與氪氣的9 1混合物和一定劑量的汞被密封 在玻璃封套內(nèi)。汞以在燈的基本整個(gè)壽命內(nèi)提供飽和的汞蒸汽壓的量存在。試驗(yàn)時(shí)該燈的 預(yù)熱時(shí)間在40-50秒范圍內(nèi)，且在30，000小時(shí)的預(yù)計(jì)壽命下預(yù)計(jì)的壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值 為 0.63mg。根據(jù)再一方面，本發(fā)明涉及一種熒光燈，所述熒光燈包括具有內(nèi)表面的透光玻璃 封套、向玻璃封套的內(nèi)部提供放電的裝置、玻璃封套的內(nèi)部?jī)?nèi)的熒光體層和密封在透光玻 璃封套內(nèi)的維持放電的填充氣體和一定劑量的汞，所述透光玻璃封套為混合堿玻璃的透光 玻璃封套，所述熒光體層為約^rig/cm2的熒光體層。也可提供約0. 3mg/cm2或更小的氧化鋁 阻擋層。此方面涉及一種熒光燈而不考慮燈的壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值和預(yù)熱時(shí)間。雖然已結(jié)合特定的實(shí)施方案和方面對(duì)本發(fā)明加以了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理 解，可對(duì)所描述的要素、部件和特征做各種改變并可取代以等價(jià)物而不偏離本發(fā)明的范圍。 因此，本發(fā)明的范圍不限于所描述的特定實(shí)施方案和方面，而是包括附隨的權(quán)利要求書的 范圍內(nèi)所涵蓋的所有實(shí)施方案和方面。
權(quán)利要求
1.一種熒光燈，所述熒光燈包括具有內(nèi)表面的透光玻璃封套、向所述玻璃封套的內(nèi)部 提供放電的裝置、所述玻璃封套的內(nèi)部?jī)?nèi)的熒光體層、密封在所述透光玻璃封套內(nèi)的維持 放電的填充氣體和密封在所述透光玻璃封套內(nèi)的一定劑量的汞，其中存在的汞劑量為在所 述燈的基本整個(gè)壽命內(nèi)在所述透光玻璃封套內(nèi)提供飽和汞蒸汽壓的量，所述燈的壽命結(jié)束 時(shí)的汞消耗值約為0. 63mg或更小，預(yù)熱時(shí)間約為30秒或更小。
2.權(quán)利要求1的燈，所述燈還包括施加于所述透光玻璃封套的內(nèi)表面的阻擋層。
3.權(quán)利要求2的燈，其中所述阻擋層包含約0.3mg/cm2的氧化鋁。
4.權(quán)利要求3的燈，其中所述氧化鋁阻擋層含約85%的α氧化鋁和約15%的、氧化ο
5.權(quán)利要求1的燈，其中所述透光玻璃封套為透光的混合堿玻璃封套。
6.權(quán)利要求5的燈，其中所述混合堿玻璃的透光玻璃封套含約百分之三到十二的氧化鈉。
7.權(quán)利要求1的燈，其中所述熒光體層為約;3mg/cm2的熒光體層。
8.權(quán)利要求7的燈，其中所述熒光體層含為熒光體重量的約百分之一重量的γ氧化鋁 添加劑。
9.權(quán)利要求3的燈，其中所述透光玻璃封套為透光的混合堿玻璃封套。
10.權(quán)利要求3的燈，其中所述熒光體層為約;3mg/cm2的熒光體層。
11.權(quán)利要求9的燈，其中所述熒光體層為約;3mg/cm2的熒光體層。
12.權(quán)利要求11的燈，其中所述氧化鋁阻擋層含約85%的α氧化鋁和約15%的、氧 化鋁，所述混合堿玻璃的透光玻璃封套含百分之三到十二的氧化鈉，所述熒光體層含為熒 光體重量的約百分之一重量的Y氧化鋁添加劑。
13.權(quán)利要求1的燈，其中所述燈的壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值為約0.Mmg或更小。
14.一種熒光燈，所述熒光燈包括具有內(nèi)表面的透光玻璃封套、向所述玻璃封套的內(nèi)部 提供放電的裝置、所述玻璃封套的內(nèi)部?jī)?nèi)的熒光體層、密封在所述透光玻璃封套內(nèi)的維持 放電的填充氣體和密封在所述透光玻璃封套內(nèi)的一定劑量的汞，其中存在的汞劑量為在所 述燈的基本整個(gè)壽命內(nèi)在所述燈內(nèi)提供飽和汞蒸汽壓的量，所述燈的壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗 值約為0. 63mg或更小，預(yù)熱時(shí)間在約40-50秒的范圍內(nèi)或更小。
15.權(quán)利要求14的燈，其中所述透光玻璃封套為透光的鈉鈣玻璃封套。
16.權(quán)利要求15的燈，所述燈還包括施加于所述透光玻璃封套的內(nèi)表面的阻擋層，所 述阻擋層包含約0. lmg/cm2的γ氧化鋁，所述熒光體層為約;3mg/cm2并含為熒光體重量的 約百分之一重量的Y氧化鋁添加劑的熒光體層。
17.一種熒光燈，所述熒光燈包括具有內(nèi)表面的混合堿玻璃的透光玻璃封套、向所述玻 璃封套的內(nèi)部提供放電的裝置、所述玻璃封套的內(nèi)部?jī)?nèi)約^rig/cm2的熒光體層、密封在所述 透光玻璃封套內(nèi)的維持放電的填充氣體和密封在所述透光玻璃封套內(nèi)的一定劑量的汞。
18.權(quán)利要求17的燈，所述燈包括施加于所述透光玻璃封套的內(nèi)表面的阻擋層。
19.權(quán)利要求18的燈，其中所述混合堿玻璃的透光玻璃封套含約百分之三到十二的氧 化鈉。
20.權(quán)利要求19的燈，其中所述熒光體層含為熒光體重量的約百分之一重量的γ氧化 鋁添加劑。
21.權(quán)利要求19的燈，其中所述阻擋層包含約0.3mg/cm2的氧化鋁。
22.權(quán)利要求21的燈，其中所述氧化鋁阻擋層含約85%的α氧化鋁和約15%的、氧 化鋁。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熒光燈，所述熒光燈包括具有內(nèi)表面的透光玻璃封套、向玻璃封套的內(nèi)部提供放電的裝置、玻璃封套的內(nèi)部?jī)?nèi)的熒光體層和密封在透光玻璃封套內(nèi)的維持放電的填充氣體和一定劑量的汞。所述透光玻璃封套可為透光的混合堿玻璃封套，所述熒光體層可為約3mg/cm2的熒光體層?？上蛲腹獠ＡХ馓椎膬?nèi)表面施加約0.3mg/cm2或更小的氧化鋁阻擋層。其中存在的汞劑量為在燈的基本整個(gè)壽命內(nèi)在透光玻璃封套內(nèi)提供飽和汞蒸汽壓的量。所述燈的壽命結(jié)束時(shí)的汞消耗值約為0.63mg或更小，包括0.44mg或更小，預(yù)熱時(shí)間在約40-50秒的范圍內(nèi)或更小，包括30秒或更小。
文檔編號(hào)H01J61/46GK102089849SQ200980109943
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者I·迪姆, J·B·詹斯馬, K·托思, L·巴拉什 申請(qǐng)人:通用電氣公司