專利名稱：無電極低壓汞汽放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無電極低位汞汽放電燈，它含有一個用氣密方法密封、內(nèi)含汞和稀有氣體的放電管，該放電管有一透輻射外殼和一空腔，該空腔容納有磁芯和纏繞在該磁芯上的繞絲并與一個高頻供電裝置相連，該外殼備有第一發(fā)光層，該空腔備有第二發(fā)光層，其中具有兩種或更多的發(fā)光材料。
一個上述類型的燈可從美國專利4，298，828(PHA 22，423)中得知。
在該無電極燈的工作過程中，連接到繞絲上的高頻供電裝置在磁芯中產(chǎn)生高頻磁場，它和環(huán)繞在其周圍的繞絲一起存在于放電管的空腔里面而不在實際放電空間之外。該磁場在放電管內(nèi)感生電場以維持該放電管放電。因此產(chǎn)生短波紫外輻射，大部分具有254nm的波長，小部分具有185nm的波長(汞諧振譜線)。這種紫外輻射通過設(shè)置在放電管內(nèi)壁上的發(fā)光層轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂休^大波長的輻射，更準(zhǔn)確地說是轉(zhuǎn)變可見光輻射。發(fā)射的射線光譜取決于發(fā)光層上的發(fā)光材料。
由于在已知的無電極燈中發(fā)光層不但覆蓋在外殼的壁上，而且延伸到空腔的壁上，所以空腔上的發(fā)光材料也有助于將短波紫外輻射轉(zhuǎn)化為可見光輻射，這有益于該燈的總發(fā)光效率。
美國專利4，298，828涉及進一步的敘述，例如，標(biāo)準(zhǔn)的囟化磷酸鹽可用作發(fā)光層的發(fā)光材料，或者使用三種被稀土活化的黃磷混合物，如美國專利3，937，998(PHN 7137)所述。
為一般發(fā)光目的的已知低壓汞汽放電燈基本上發(fā)射白光，燈中的發(fā)光層由具有寬發(fā)射能帶的囟化磷酸鹽組成，例如銻和錳活化的囟化磷酸鈣。然而，這種燈具有中等的一般彩色再現(xiàn)性(彩色再現(xiàn)指數(shù)R(a，8)50～60)。
從前述美國專利3，937，998了解到的用于一般發(fā)光目的的低壓汞汽放電燈主要在三個相對狹窄的光譜范圍內(nèi)輻射，這正是它們也稱為三能帶熒光燈的原因。這種燈的優(yōu)越性在于它們有好的一般彩色再現(xiàn)(彩色再現(xiàn)指數(shù)R(a，8)至少80)和高發(fā)光效率(高達901m/w或更高)。既然這些燈主要集中在三個相對狹窄光譜帶內(nèi)輻射，所以這是可能的。為了這個目的，該燈包含主要在590～630nm波長范圍內(nèi)輻射的紅發(fā)光材料，主要在520～565nm波長范圍內(nèi)輻射的綠發(fā)光材料，和主要在430～490nm波長范圍內(nèi)輻射的藍發(fā)光材料。該燈輻射一定色溫的白光，即其輻射色點(色坐標(biāo)C.I.E圖中的X，Y)位于或靠近普朗克軌跡。通過適當(dāng)調(diào)節(jié)三個光譜范圍對燈的總輻射的相關(guān)作用，可獲得所希望的三能帶熒光燈輻射光的色溫。
在已知的具有兩種或更多發(fā)光材料的無電極低位汞汽放電燈中，外殼上的第一發(fā)光層和空腔上的第二發(fā)光層是一樣的，即，它們含有同樣的發(fā)光材料。
該燈存在的問題是流明維護，即整個燈的壽命期間其輻射的總光通量的維護。已發(fā)現(xiàn)由這種已知燈輻射的光通量在燈的使用期間下降相當(dāng)多，即根據(jù)所使用的發(fā)光材料，可能伴有該燈輻射色點的同樣不希望的位移。
本發(fā)明的目的就是提供一種至少能夠基本上消除上述缺點的改進型低壓汞汽放電燈。
根據(jù)本發(fā)明，如開始所述的無電極低壓汞汽放電燈，其特征在于具有最大減光補償?shù)陌l(fā)光材料僅存在于第一發(fā)光層。
“減光補償”概念的定義基于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)低壓汞汽放電燈(將燈管構(gòu)造成一封閉直管，在燈管內(nèi)的兩端裝有電極)，該燈以在管的內(nèi)壁上涂發(fā)光層的形式應(yīng)用發(fā)光材料。作為一個標(biāo)準(zhǔn)燈，例如，可選擇一個36W TL“D”燈(管長120cm;內(nèi)徑為24mm)。
可將發(fā)光材料的減光補償理解為指的是點燃100小時后由該材料產(chǎn)生的光能量在點燃5000小時后衰減的百分比。每一種發(fā)光材料有它自己的減光補償曲線(作為該燈的點燃小時數(shù)的函數(shù)的光能量(%))。如果選擇具有較高壁負載的標(biāo)準(zhǔn)燈(壁負載定義為放電管中耗散的功率與壁的表面積之比率)，減光補償過程發(fā)生得更快，但是每個發(fā)光材料仍然顯示其自己的減光補償特性曲線。
減光補償?shù)闹饕^程維持在這樣的狀態(tài)，在該狀態(tài)中，發(fā)光材料受到與來自于放電管的激活汞原子和汞離子的碰撞，因此汞與發(fā)光材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并/或積淀在它的上面。
本發(fā)明基于下面事實無電極低壓汞氣放電燈內(nèi)，在空腔壁附近的汞放電強度大于在外殼壁附近的汞放電強度，該無電極低壓汞汽放電燈具有它特殊的放電管幾何形狀，周圍纏有繞絲的磁芯置于空腔內(nèi)而不在實際放電空間里。因此，空腔壁上第二發(fā)光層受到比外殼上第一發(fā)光層與高能汞粒子更多的碰撞，所以第二發(fā)光層中的發(fā)光材料比第一發(fā)光層中的發(fā)光材料減光更快。
由于這個事實，根據(jù)本發(fā)明，在現(xiàn)有發(fā)光材料中具有最大減光補償?shù)陌l(fā)光材料只出現(xiàn)在外殼壁的第一發(fā)光層中，從而實現(xiàn)改進燈的流明維護并使燈工作期間燈輻射的色點偏移較小。
一個根據(jù)本發(fā)明的無電極低壓汞汽放電燈的有效實施例，具有主要在590～630nm波長范圍內(nèi)輻射的紅色發(fā)光材料，主要在520～565nm波長范圍內(nèi)輻射的綠色發(fā)光材料和主要在430～490nm波長范圍內(nèi)輻射的藍色發(fā)光材料，其特征在于藍色發(fā)光材料只出現(xiàn)在第一發(fā)光層中。
已發(fā)現(xiàn)在所知合適發(fā)光材料中，藍色發(fā)光材料表現(xiàn)出最大的減光補償，這樣也使色點向黃色偏移。
另一個根據(jù)本發(fā)明的無電極低壓汞汽放電燈的實施例，其特征在于第一發(fā)光層含有被三價銪活化的稀土金屬氧化物發(fā)光材料、被三價鋱(Tb)活化的發(fā)光材料和被二價銪活化的發(fā)光材料的混合物;第二發(fā)光層含有被三價銪活化的稀土金屬氧化物發(fā)光材料和被三價鋱活化的發(fā)光材料的混合物。
被二價銪活化的發(fā)光材料通常顯示出相對大的減光補償。
再一個根據(jù)本發(fā)明的無電極低壓汞汽放電燈的最佳實施例，其特征在于第一發(fā)光層含有被三價銪活化的氧化釔，被三價鋱活化的鈰鎂鋁酸鹽和被二價銪活化的鋇鎂鋁酸鹽的混合物;第二發(fā)光層含有被三價銪化的氧化釔和被三價鋱活化的鈰鎂鋁酸鹽的混合物。
上述提到的發(fā)光材料本來就是已知的。
以這種方式，可以獲得一種有趣的無電極三能帶熒光燈，在使用期間它具有好的一般彩色再現(xiàn)，高發(fā)光效率和好的流明維護，以及小的輻射射線的色點偏移。
根據(jù)本發(fā)明的無電極低壓汞汽放電燈的實施例參照示圖進行更具體描述。
該圖(部分剖面，部分正視)示意性地(不是按比例繪制)顯示了一個無電極低壓汞汽放電燈，它有一個以氣密方式封閉的玻璃放電殼體1，內(nèi)含有汞和稀有氣體。該放電殼體1有一外殼2和空腔3?？涨?容納一桿狀磁性材料(鐵素體)的芯子4和纏繞在芯子周圍并通過供電線7和8與高頻供電裝置6相連接的繞絲5。供電裝置6被安置在一端與放電殼體1相連、另一端有一愛迪生燈頭10的合成材料外罩9的里面，該供電裝置含有如荷蘭專利申請8004175(PHN9803)所述的電氣線路，該愛迪生燈頭與供電裝置6電氣連接。
第一發(fā)光層11置于放電管1內(nèi)和外殼2的壁上，第二發(fā)光層12置于空腔3的壁上。在外殼2和空腔3以氣密方式封在一起之前，兩種發(fā)光層以普通方式加以敷設(shè)，例如，借助于包含所用發(fā)光材料的懸浮體。如果希望這樣，外殼2，例如，可以在敷設(shè)第一發(fā)光層11之前部分設(shè)置反射層。在實現(xiàn)第二發(fā)光層12之前，例如也可以在空腔3的壁上敷設(shè)一反射層。
外殼2上的第一發(fā)光層11含有三種發(fā)光材料的混合物，它們是被三價銪活化的發(fā)紅色光的氧化釔(Y2O3∶Eu3+)，被三價鋱活化的發(fā)綠色光的鈰鎂鋁酸鹽(CeMgAl11O19∶Tb3+)和被二價銪活化的發(fā)藍色光的鋇鎂鋁酸鹽?？涨?上的第二發(fā)光層12含有兩種發(fā)光材料的混合物，它們是被三價銪活化的發(fā)紅色光的氧化釔(Y2O3∶Eu3+)和被三價鋱活化的發(fā)綠色光的鈰鎂鋁酸鹽(CeMgAl11O19∶Tb3+)。因此，被二價銪活化的發(fā)藍光的鋇鎂鋁酸鹽只有外殼2的第一發(fā)光層11中出現(xiàn)。這種材料在三種提到的發(fā)光材料中具有最大的減光補償。
在燈工作期間，借助于連接在供電裝置6上的繞絲5在磁性材料芯子4中產(chǎn)生一高頻磁場。由磁場在放電管1中感生的電場確保維持在放電管內(nèi)部的汞放電，從而產(chǎn)生紫外輻射。這種紫外輻射通過發(fā)光層11中的三種發(fā)光材料和發(fā)光層12中的兩種發(fā)光材料大部分被轉(zhuǎn)化為可見光輻射。
由于在靠近芯子4的空腔3附近，汞放電比遠離芯子4的外殼2附近的汞放電較為強烈，發(fā)光層12中的發(fā)光材料比發(fā)光層11中的發(fā)光材料減光補償?shù)酶?。然而，由于具有最大減光補償?shù)谋欢r銪活化的發(fā)藍色光的鋇鎂鋁酸鹽只在較少受汞放電影響的外殼2上第一發(fā)光層11中出現(xiàn)，總體上說，該燈可改善流明維護并可使燈在使用期間輻射射線的色點向黃色偏移較小。在實驗中，制造了4個無電極低壓汞汽放電燈，這些燈泡除含有一定量汞外還含有充氣壓力33Pa的氬。燈泡直徑為110mm。耗電功率為70W。
兩個燈泡中的外殼2上的第一發(fā)光層11和空腔3上的第二發(fā)光層12都由占重量6.3%的BaMgAl10O17∶Eu2+，占重量34.3%的CeMgAl11O19∶Tb3+和占重量59.4%的Y2O3∶Eu3+的混合物組成。外殼2上的粉狀層重量為3.3mg/cm2，空腔3上的為3.12mg/cm2。點燃100小時后，兩燈泡具有色坐標(biāo)為X＝0.410和Y＝0.380的色點。
另外兩個燈泡中，外殼2上面的第一發(fā)光層11由上述兩燈泡同樣的混合物組成。其粉狀層重量為3.3mg/cm2。而空腔3上的第二發(fā)光層12這里由占重量23%的CeMgAl11O9∶Tb3+和占重量77%的Y2O3∶Eu3+的混合物組成(這樣便不含BaMgAl10O17∶Eu2+)。該層的粉狀層重量為10.3mg/cm2。這兩個燈泡在點燃100小時后，具有色坐標(biāo)為X＝0.417和Y＝0.002的色點。
在點燃100小時至2000小時之間，空腔3上具有BaMgAl10O17∶Eu2+涂層的燈其色點向Y坐標(biāo)有△Y＝0.002的偏移(即向C.I.E色三角的黃/綠區(qū)域)，比空腔3上沒有這種發(fā)光材料的燈的色點偏移要大，其偏移差隨著工作時間延長而變得更大。
權(quán)利要求
1.一種無電極低壓汞汽放電燈，它含有一個以氣密方式封閉的、內(nèi)有汞和稀有氣體的放電管，該放電管有一透輻射外殼和一空腔，該空腔中容納有磁芯和纏繞在該磁芯周圍并與高頻供電裝置相連接的繞絲，外殼上具有第一發(fā)光層，空腔具有第二發(fā)光層，存在兩種或更多的發(fā)光材料，其特征在于具有最大減光補償?shù)陌l(fā)光材料只出現(xiàn)在第一發(fā)光層中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無電極低壓汞汽放電燈，具有主要輻射590～630nm波長范圍的紅色發(fā)光材料，主要輻射520～565nm波長范圍的綠色發(fā)光材料和主要輻射430～490nm波長范圍的藍色發(fā)光材料，其特征在于藍色發(fā)光材料只出現(xiàn)在第一發(fā)光層中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的無電極低壓汞汽放電燈，其特征在于第一發(fā)光層含有被三價銪活化的稀土金屬氧化物、被三價鋱活化的發(fā)光材料和被二價銪活化的發(fā)光材料的混合物，第二發(fā)光層含有被三價銪活化的稀土金屬氧化物和被三價鋱活化的發(fā)光材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的無電極低壓汞汽放電燈，其特征在于第一發(fā)光層由被三價銪活化的氧化釔、被三價鋱活化的鈰鎂鋁酸鹽和被二價銪活化的鋇鎂鋁酸鹽的混合物組成，第二發(fā)光層由被三價銪活化的氧化釔和被三價鋱活化的鈰鎂鋁酸鹽的混合物組成。
全文摘要
一種無電極低壓汞汽放電燈含有一個具有透輻射外殼和空腔的放電管，空腔內(nèi)容納一磁芯和纏繞在該磁芯周圍并與高頻供電裝置相連的繞絲。外殼具有第一發(fā)光層，空腔具有第二發(fā)光層。在出現(xiàn)的兩種或更多的發(fā)光材料中具有最大減光補償?shù)陌l(fā)光材料只出現(xiàn)在第一發(fā)光層中。
文檔編號H01J65/04GK1049571SQ9010705
公開日1991年2月27日 申請日期1990年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月18日
發(fā)明者倫納德斯·厄班納斯·埃米爾·康寧斯, 胡伯特斯·厄班納斯·馬丁納斯·科倫 申請人:菲利浦光燈制造公司