專利名稱：具有用于減少的汞消耗的屏蔽涂層的照明裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本公開主題涉及照明和照明設備，以及更具體地，涉及照明設備(例如，熒光燈)的實施例，其利用多層屏蔽涂層來減少汞的消耗。
背景技術(shù)：
熒光燈用放電激發(fā)汞蒸氣并引起材料發(fā)光并發(fā)射可見光。遺憾地是，汞經(jīng)常與發(fā)光材料和燈結(jié)構(gòu)(例如，覆蓋住汞蒸氣的玻璃管)發(fā)生反應。這些反應消耗汞的數(shù)量。使用較低水平的汞(例如，在1200 mm(例如，48英寸)的直線熒光燈中少于約3毫克/盞)的熒光燈是更易受汞消耗影響的。這些燈越來越普遍，這是因為較低水平的汞更環(huán)保并因此對消費者來說更具吸引力。為了減少汞消耗速率，一些熒光燈化學地提供惰性屏蔽，其阻止汞和玻璃管的反·應。然而，材料、設計和制造的變化不利地影響了熒光燈的特征。例如，盡管某些屏蔽的成分可能阻止汞吸收，但由此產(chǎn)生的燈沒有美學吸引，這是因為屏蔽并沒有提供吸引消費者的不透明水平。

發(fā)明內(nèi)容
本公開描述的照明裝置的實施例包括抑制汞消耗的屏蔽涂層。然而，不同于其他熒光燈，屏蔽涂層包含多個層，它們帶有的性質(zhì)可單獨修訂得到的裝置的某些特征。例如，屏蔽涂層的一層可能阻止汞消耗，同時另一層改變照明裝置的不透明水平。在一個實施例中，照明裝置包含具有內(nèi)表面和包含光透射材料的包層。照明裝置還包含部署在內(nèi)表面上的涂層，涂層包括具有含金屬氧化物的顆粒的屏蔽涂層，該屏蔽涂層形成第一層和第二層。在一個示例中，第一層的顆粒具有的比表面積大于第二層中的顆粒的比表面積。在另一個實施例中，燈包含具有內(nèi)表面內(nèi)氣密密封內(nèi)部容積的包層。該燈還包含部署在內(nèi)表面上的屏蔽涂層，屏蔽涂層包含金屬氧化物顆粒(具有的比表面積從大約40
或更大)的第一層和金屬氧化物顆粒(具有的比表面積從大約5 m2/g到大約40 ni:++g)的第二層。燈進一步地包含部署在屏蔽涂層上的發(fā)光涂層。在又一個實施例中，照明裝置包含包層和部署在管內(nèi)表面上的屏蔽涂層，屏蔽涂層包含存在于屏蔽涂層的不同層中的伽馬氧化鋁顆粒和主要的阿爾法氧化鋁顆粒。參考以下描述并結(jié)合附圖，本公開的其他特征和優(yōu)勢將會是顯而易見的。


對附圖簡要地做了參考，其中
圖I描述的是照明裝置的示例性實施例的局部截面的側(cè)面 圖2描述的是圖I照明裝置的截面；以及
圖3描述的是方法的示例性實施例的流程圖，以形成照明裝置的元件上的涂層，照明裝置例如圖I和圖2的照明裝置。在貫穿幾個附圖的可應用的相似附圖標記標出了相同或?qū)慕M件，除非另外指出，否則幾個附圖是不按比例的。
具體實施例方式如本文使用的，單數(shù)列舉并跟隨冠詞“一”的元件或功能應該理解為并不排除復數(shù)個所述元件或功能，除非明確聲明這樣的排除。此外，關于要求權(quán)利的本發(fā)明的“一個實施例”的引用并不應解釋為排除也并入引述的特征的額外實施例的存在。圖I和圖2圖示了配置成用于減少的汞消耗的照明裝置100的示例性實施例。圖I描述的是照明裝置100的側(cè)面圖，帶有提供結(jié)構(gòu)內(nèi)部視圖的部分剖示。圖2示出的是沿著圖I的線A-A截取的照明裝置截面。
照明裝置100的示例包括“熒光燈”，其是本技術(shù)已知的任何類型的汞蒸汽放電熒光燈。熒光燈可包括具有電極的熒光燈和無電極燈，其中提供放電的部件可包括通過電磁信號的傳送、適合激發(fā)汞蒸汽原子的無線電發(fā)送器。此外，照明裝置100的實施例可具體化為特定類型的熒光燈，例如T5、T8、TlO以及緊湊型熒光(“CFL”)燈。熒光燈一個流行的類型例如是T8燈，其優(yōu)選的是直線的，具有標稱長度接近1200 mm(例如，48英寸)以及標稱外徑25 mm(例如，I英寸)。如圖I的示例性實施例所示，照明裝置100包含帶有形成內(nèi)部容積106的包層104的管狀結(jié)構(gòu)102。包層104具有涂層110存在于其上的內(nèi)表面108。照明裝置100還包含一個或多個放電元件112，其可包括生成放電的觸針114和電極結(jié)構(gòu)116。放電元件112可氣密密封內(nèi)部容積106，以保持氣體填充材料118在管狀結(jié)構(gòu)102的內(nèi)部。氣體填充材料118可能包含與一個或多個惰性氣體和/或稀有氣體在低壓(例如，從大約I托到大約4托)結(jié)合的汞蒸汽。惰性氣體可能包含，例如，氬氣、氪氣、氖氣的一種或多種以及其混合物。在一個實施例中，汞蒸汽源自照明裝置100中部署(例如接近一個或多個放電元件112)的汞
I=I -Wl O包層104可能包含玻璃或其他光透射材料。堿石灰玻璃是是供照明裝置100的實施例使用玻璃的示例和一個普通類型。然而，堿石灰玻璃和其他材料的合成物可能吸引氣體填充材料中的原子。例如，當萊蒸汽填充內(nèi)部容積時，堿石灰玻璃中的鈉尚子引起萊吸收到包層104中。汞吸收到包層104減少了生成光可用的汞的量。如圖2最好示出的，為了解決這個問題，圖I上下文中所述的涂層110可包含層狀結(jié)構(gòu)120。在一個實施例中，層狀結(jié)構(gòu)120具有包含第一層124和第二層126的屏蔽涂層122。層狀結(jié)構(gòu)120還具有發(fā)光涂層128，其含有磷光劑材料(例如，稀土三基色(triphosphor)、三基色混合物、鹵化磷酸鹽型磷光劑等等)和類似的材料，它們吸收UV光和發(fā)射例如在熒光燈技術(shù)領域所知的可見光。屏蔽涂層122可防止和/或禁止汞原子吸收到包層104中。屏蔽涂層122可能也為包層104提供令人滿意水平的不透明度(或光密度)，其可減少包層104的透明度和改善照明裝置100的外觀。在一個示例中，當從外部觀察時，即，從包層104的外部看進內(nèi)部容積106中時，屏蔽涂層122引起包層104顯現(xiàn)不透明的白色。屏蔽涂層122可能也有利地反射紫外(UV)光回到發(fā)光涂層128內(nèi)，這導致提高磷光劑的利用和可見光更有效的產(chǎn)生。
屏蔽涂層122可包含惰性金屬氧化物，例如氧化鋁。其他金屬氧化物可能包括釔、鈦、鋯、鉿、鈮、鉭、鑭的氧化物，或其混合。屏蔽涂層122的示例可基本上是非汞吸收的，這意味著當照明裝置100是活動的(例如，放電元件112被賦能)或者不活動時，汞基本上不會吸收進屏蔽涂層122中。屏蔽涂層122的層(例如，第一層124和/或第二層126)可包含惰性金屬氧化物顆粒，其具有的比表面積相對于在屏蔽涂層122中的其他層(例如，第一層124和/或第二層126)更高。例如，在一個層中的顆粒的比表面積可能有大約80 ,雖然在其他示例中比表面積可從大約40 m2/g到大約150 ,和/或大于大約40 。形成對比地,另一層的比表面積可能是大約25謂、,從大約5為到大約40 m:+/g ,和/或低于大約40 。屏蔽涂層122的層可能包含這樣的金屬氧化物顆粒的類型其不同于在屏蔽涂層122的其他層中找到的金屬氧化物的類型。例如，一層可能包含第一類型的金屬氧化物顆 粒，并且另一層可能包含第二類型的金屬氧化物顆粒。層可能包含主要(例如，占超過大約60%(重量))一個類型的金屬氧化物顆粒。如下所討論的，屏蔽涂層122可能包含具有伽馬氧化鋁顆粒但沒有阿爾法氧化鋁顆粒的層，以及具有阿爾法氧化鋁顆粒和可選擇的一些伽馬氧化鋁顆粒的層。然而，要注意到這些實施例并不排除屏蔽涂層122的以下組成其包含在層中找到多種類型金屬氧化物顆粒的混雜和/或混合物。也就是，在照明裝置100的實施例中，屏蔽涂層122的層可能包含多種類型的顆粒(例如，金屬氧化物顆粒)，這引起層呈現(xiàn)為本文預期的一個或多個特征。在一個實施例中，第一層124包含伽馬氧化鋁顆粒，而第二層126主要地包含阿爾法氧化鋁顆粒。伽馬氧化鋁顆?？尚纬擅軐?、緊湊的涂層，其禁止汞蒸汽和包層104底層材料的相互作用。伽馬氧化鋁顆?？稍跉庀嗳趸X(Aeroxide Alu C)中找到，其是可擴散于水中和可由EVONIK公司獲得的、高純度和含堿量低的亞微米顆粒大小的膠體氧化鋁。在水介質(zhì)中擴散后，Aeroxide Alu C可有大約O. 2 pm的中等顆粒直徑，總共的顆粒大小在大約O. 07 μπι到大約I μ Β范圍廣泛分布，以及總共分布的90%發(fā)生(在測量樣本上)在小于大約O. 5 um。層的位置可以變化，其中如圖2所示第一層124可存在于內(nèi)表面108附近。在其他示例中，第二層126可存在于內(nèi)表面108附近，以及第一層可部署于其上。一般地，發(fā)光涂層128存在于屏蔽涂層122頂部，以便于磷光劑和放電中生成的UV相互作用。在一個或多個實施例中，屏蔽涂層122可能包括除第一層124和第二層126以外的層。同樣地這樣的實施例可能包含用于與一個或多個屏蔽涂層122和發(fā)光涂層128聯(lián)合或者代替它們的額外的涂層和材料。層的“厚度”(有時也稱之為“加載”)可引起照明裝置100呈現(xiàn)某些特征。響應屏蔽涂層122 (例如，第一層124和第二層126)和發(fā)光涂層128兩者厚度的變化，這些特征可能變化。一般地，發(fā)光涂層128的厚度大約I. 5 nig/cnf到大約6. O nig/cm2。第一層124和第二層126的厚度可確定相對的汞消耗和照明裝置100的不透明度。帶有伽馬氧化鋁顆粒的層(例如，第一層124)的厚度可以是大約O. 01 m^cnr到大約O. 30 mg/cnr ,以及在
照明裝置100 —個實施例中，厚度是大約O. 04 mg/cm:。主要帶有阿爾法氧化鋁顆粒的層(例如，第二層126)的厚度可以是從大約O. 2 mg/cm:到大約I. O mg/cm2 ,以及在一個實施例中，第二層126的厚度是大約O. 3 mg/ent。圖3描述的是在包層104上形成涂層110的方法200的示例性實施例的流程圖。用于施加涂層到包層104的內(nèi)部容積106的已知的技術(shù)包括通過包層104沖洗液基懸浮液(suspension),以及擴散、噴涂和用靜電方法。在一個示例中，噴涂頭(未示出)插入包層104的一端。噴涂頭沿軸向長度來操縱，使得以懸浮液噴涂涂覆管。其他技術(shù)可同樣適于供以上圖I和圖2的照明裝置100的實施例和以下本公開介紹的方法200使用。方法200包含在框202引入包層到第一懸浮液，以及在框204干燥包層以形成第一層。方法200還包含在框206引入包層到第二懸浮液，以及在框208干燥包層以形成第二層。方法進一步地包含在框210引入包層到第三懸浮液，以及在框212干燥包層以形成第三層。當使用伽馬氧化鋁和阿爾瑪氧化鋁的顆粒時，顆粒應該一般地是基本純的或基本 不帶光吸收雜質(zhì)的高純度或帶有最小量光吸收雜質(zhì)。在一個示例中，可配制兩個分離的氧化鋁懸浮液，第一懸浮液包含伽馬氧化鋁顆粒，而第二懸浮液主要包含阿爾法氧化鋁顆粒。包含合適的發(fā)光材料(例如，磷光劑)的第三懸浮液可根據(jù)本領域已知的成分和配方來配制。每一個懸浮液可能包含氧化鋁顆粒(例如，伽馬氧化鋁顆粒或阿爾法氧化鋁顆粒)，其可用例如像聚丙烯酸銨的擴散劑(dispersing agent)和/或本技術(shù)領域所知的其他助劑擴散在水媒介物中。在一個實施例中，對于伽馬氧化鋁顆粒的第一懸浮液是大約O. 5到大約O. 8的重量百分比的氧化鋁和大約O到大約O. 5的重量百分比的擴散劑。主要包含阿爾法氧化鋁顆粒的第二懸浮液是大約5到大約12重量百分比的氧化鋁和O. 2到大約O. 5重量百分比的擴散劑。第一懸浮液接下來作為屏蔽涂層的一層施加(例如，框202)到包層104的內(nèi)部，并從大約40°C到大約120°C加熱和/或干燥。第二懸浮液接下來作為屏蔽涂層的一層施加(例如，框206)到包層104的內(nèi)部和從大約40°C到大約120°C加熱和/或干燥。第三懸浮液接下來作為發(fā)光涂層施加(例如，框208)到包層104的內(nèi)部和從大約50°C到大約120°C加熱和/或干燥。在一個實施例中，在屏蔽涂層和發(fā)光涂層被涂覆和干燥之后，用傳統(tǒng)部件來烘烤涂覆的包層104，使用包層104的材料所允許的最高溫度(例如，對于玻璃，在峰值溫度至少持續(xù)大約30秒，在大約400°C到大約600°C )。照明裝置100的實施例的制造此后用平常的方式繼續(xù)。以下的示例進一步地闡釋本發(fā)明的多種方面和實施例。示例
出于示例的目的和為了實現(xiàn)上述討論的主題，準備了三個懸浮液并將它們施加到包層，在這個情況下包層是玻璃管。通過混合具有大約100 ItI2Zg比表面積的大約350克高純度膠體伽馬氧化招(例如Evonik公司制造的Aeroxide Alu C)、大約802克去離子水和14克約96%的乙酸準備第一懸浮液。用螺旋槳式攪拌器混合第一懸浮漿(slurry)大約10分鐘,用I mm的氧化錯珠在玻珠研磨機研磨大約30分鐘，以及通過20 pim孔徑的篩(例如，700網(wǎng)眼)過濾。第一懸浮液通過混合153克第一懸浮漿、846克去離子水和I. 5克非離子表面活性劑制得。
通過混合100克包括具有比表面積大約26 的大約80%阿爾法相和20%伽馬相的高純度氧化鋁(例如，Baikowski制造的Baikalox CR30F)、大約300克去離子水準備第二懸浮漿。在螺旋槳式攪拌器持續(xù)混合期間，2. 5克濃縮的氨、I. 8克擴散劑(例如，DispexA40)、120克5%的水性粘合劑溶液和2克非離子表面活性劑一起混合。第二懸浮漿用高剪混合器(例如，Kaddy Mill)處理以及通過80 pm孔徑的篩過濾，以形成第二懸浮液。通過混合(持續(xù)攪拌下)大約1000克去離子水、20克單乙醇胺、6克擴散劑(例如，Dispex Α40)、10克比表面積大約是100 的膠體伽馬氧化鋁、555克銪激活氧化釔紅色磷光劑、380克鈰鋱激活鑭磷酸綠色磷光劑、64克銪激活鎂鋁藍色磷光劑、1000克5%的聚乙烯氧化物的水溶液(例如，Polyox WSR 3000)和O. 2克非離子表面活性劑準備第三懸浮漿。攪拌第三懸浮漿大約4小時，并通過100 孔徑的篩(例如150網(wǎng)眼)過濾，以形成第三懸浮液。第一照明裝置制造為包含具有外徑16 mm的1200 mm(例如48英寸)的玻璃管。 照明裝置包含屏蔽涂層，屏蔽涂層帶有的第一層通過將第一懸浮液施加到玻璃管內(nèi)表面上形成。涂覆和干燥過程是本領域技術(shù)人員所熟知的。第二層通過施加第二懸浮液而部署在第一層上。發(fā)光涂層通過施加第三懸浮液而部署在第二層上。第二照明裝置制造為包含具有外徑16 mm的1200 mm(例如48英寸)的玻璃管。照明裝置包含屏蔽涂層，屏蔽涂層帶有的第一層通過將第一懸浮液施加到玻璃管內(nèi)表面上形成。發(fā)光涂層通過施加第三懸浮液而部署在第一層上。第三照明裝置制造為包含具有外徑16 mm的1200 mm(例如48英寸)的玻璃管。照明裝置包含屏蔽涂層，屏蔽涂層帶有的第一層通過將第二懸浮液施加到玻璃管內(nèi)表面上形成。發(fā)光涂層通過施加第三懸浮液而部署在第一層上。對第一照明裝置、第二照明裝置和第三照明裝置的每一個做了汞消耗測試。根據(jù)結(jié)果，測量到在大約9200小時的燃燒時間，第一照明裝置的汞消耗在大約O. 34毫克/盞和O. 35毫克/盞。測量到第二照明裝置的汞消耗(在大約1024小時的燃燒時間)大約是O. 12毫克/盞、O. 013毫克/盞和O. 11毫克/盞；(在大約2974小時的燃燒時間)大約是O. 18毫克/盞和O. 19毫克/盞；(在大約5434小時的燃燒時間)大約是O. 32毫克/盞和O. 29毫克/盞。測量到第三照明裝置的汞消耗(在大約10552小時的燃燒時間)大約是O. 83毫克/盞和O. 80毫克/盞；(在大約11008小時的燃燒時間)大約是O. 82毫克/盞、
O.86毫克/盞和O. 71毫克/盞；(在大約12024小時的燃燒時間)大約是I. 05毫克/盞和I. 02毫克/盞，(在大約12504小時的燃燒時間)大約是O. 77毫克/盞。上述收集和測量的數(shù)據(jù)可以用于推斷更長的燃燒時間(包括大約30000小時的燃燒時間)。因此，當推斷延長的壽命時，要注意第一照明裝置的汞消耗是大約O. 63毫克/盞，第二照明裝置的汞消耗是大約O. 693毫克/盞，和第三照明裝置的汞消耗是大約I. 40毫克/蓋°本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，并還使本領域技術(shù)人員能實踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求定義，且可包括本領域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
部件表 100.照明裝置 102.管狀結(jié)構(gòu) 104.包層 106.內(nèi)部容積 108.內(nèi)表面 110.涂層 112.放電元件 114.觸針 116.電極結(jié)構(gòu) 118.氣體填充材料 120.層狀結(jié)構(gòu) 122.屏蔽涂層 124.第一層 126.第二層 128.發(fā)光涂層 200.方法 202.框 204.框 206.框 208.框 210.框 212.框。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包含 具有內(nèi)表面和包含光透射材料的包層；以及 部署在所述內(nèi)表面上的涂層，所述涂層包括具有含金屬氧化物的顆粒的屏蔽涂層，所述屏蔽涂層形成第一層和第二層， 其中所述第一層的所述顆粒具有的比表面積大于所述第二層中的所述顆粒的比表面積。
2.如權(quán)利要求I所述的照明裝置，其中所述第一層的所述顆粒包含伽馬氧化鋁。
3.如權(quán)利要求I所述的照明裝置，其中所述第一層中的所述顆粒的所述比表面積從大約40m'-'S到大約150 m2;S。
4.如權(quán)利要求I所述的照明裝置，其中所述第一層部署在所述包層的所述內(nèi)表面上。
5.如權(quán)利要求I所述的照明裝置，進一步包含部署在所述屏蔽涂層上的發(fā)光涂層。
6.如權(quán)利要求I所述的照明裝置，其中在通過其中照亮時，所述包層在外表面處顯示為不透明。
7.如權(quán)利要求I所述的照明裝置，其中所述第一層的厚度小于所述第二層的厚度。
8.如權(quán)利要求I所述的照明裝置，其中所述第二層的所述顆粒主要包含阿爾法氧化招。
9.一種燈，包含 具有帶內(nèi)表面的氣密密封內(nèi)部容積的包層； 部署在所述內(nèi)表面上的屏蔽涂層，所述屏蔽涂層包含具有的比表面積從大約40或更大的金屬氧化物顆粒的第一層和具有的比表面積從大約5 erM到大約40 nr/g的金屬氧化物顆粒的第二層； 氣體填充材料，其包含部署在所述容積中的汞；以及 部署在所述屏蔽涂層上的發(fā)光涂層。
10.如權(quán)利要求9所述的燈，其中所述第一層包含伽馬氧化鋁。
11.如權(quán)利要求9所述的燈，其中所述第二層包含阿爾法氧化鋁。
12.如權(quán)利要求9所述的燈，其中第二層部署在所述第一層上和所述發(fā)光涂層和所述第一層之間。
13.如權(quán)利要求9所述的燈，其中所述第一層具有的厚度是大約O.01 mg/cm:到大約O. 3 nig/crif。
14.一種照明裝置，包含 包層；以及 部署在所述管的內(nèi)表面上的屏蔽涂層，所述屏蔽涂層包含存在于所述屏蔽涂層的不同層中的伽馬氧化鋁顆粒和主要的阿爾法氧化鋁顆粒。
15.如權(quán)利要求14所述的照明裝置，其中在通過其中照亮時，所述包層在外表面處顯示為不透明。
16.如權(quán)利要求14所述的照明裝置，其中具有主要的阿爾法氧化鋁顆粒的層具有的厚度有效地反射和散射可見光。
17.如權(quán)利要求14所述的照明裝置，其中具有所述伽馬氧化鋁顆粒的層存在于所述內(nèi)表面附近 。
全文摘要
本發(fā)明具有用于減少的汞消耗的屏蔽涂層的照明裝置，照明裝置的實施例包含帶有多個層的屏蔽涂層。每一層包含金屬氧化物顆粒，例如伽馬氧化鋁顆粒和阿爾法氧化鋁顆粒。在一個實施例中，屏蔽涂層包含減少汞消耗的第一層和提高不透明度的第二層。
文檔編號H01J61/35GK102956434SQ201210307418
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者G.薩霍, G.I.塞希, I.K.迪姆, G.雷韋什, O.久拉西 申請人:通用電氣公司