CN100336155C - 玻璃组合物和灯具 - Google Patents
玻璃组合物和灯具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100336155C CN100336155C CNB03121665XA CN03121665A CN100336155C CN 100336155 C CN100336155 C CN 100336155C CN B03121665X A CNB03121665X A CN B03121665XA CN 03121665 A CN03121665 A CN 03121665A CN 100336155 C CN100336155 C CN 100336155C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oxide
- rare
- weight
- glass
- earth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/095—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing rare earths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/12—Compositions for glass with special properties for luminescent glass; for fluorescent glass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
磷光层由通过粘合剂粘结在一起的三带磷颗粒形成。粘合剂的主组分材料是(1)由氧化钙、氧化钡和氧化硼形成的化合物与(2)焦磷酸钙的混合物。发光组分溶解于粘合剂的主组分材料中,其可将254nm的紫外线辐射转化成更长波长的紫外线辐射或可见光。这种发光组分的例子包括属于镧系的钆(Gd)、铽(Tb)、铕(Eu)、钕(Nd)或镝(Dy)的氧化物,以及属于3B,4B或5B族的铊(Tl)、锡(Sn)、铅(Pb)或铋(Bi)的氧化物。
Description
技术领域
本发明基于在日本提交的专利申请No.2002-70937、2002-89676和2002-93017,所有上述专利的内容均通过引用结合于本文中。
本发明涉及玻璃组合物、保护层组合物、粘合剂组合物以及采用上述组合物的灯具。
背景技术
在各种类型的灯具中,已经知道荧光灯具有较高的发光效率。荧光灯通常由放电管或容器构成,在放电管或容器中填充了水银和稀有气体,并且其内表面涂覆了磷光体。当在放电管内产生放电时,水银被激励以产生波长主要为254纳米(nm)的紫外线辐射。当暴露在这样产生的紫外线辐射下时,磷光体被激励以产生可见光。通过这种机制,可以得到荧光灯的光通量。传统上已知的荧光灯包括直管型、圆管型,以及最近进入市场的球状型和紧凑型。
另一方面,高强度放电(HID)灯是高压水银放电灯、金属卤化物灯和高压钠灯的统称。高压水银放电灯在水银蒸气于100到1000kPa压力下放电时发出光。金属卤化物灯在放电时发出光,将金属卤化物分解成金属原子和卤素原子,金属原子被激励以产生可见光。高压钠灯在钠蒸气放电时产生光。
上述荧光灯和HID灯需要是低能耗的、可产生高光通量的和寿命较长的。为了实现所需的性能,进行了各种研究和开发。
作为一个示例,日本专利出版物No.11-167899-A公开了一种用于延长荧光灯寿命的技术。此项技术是鉴于采用钠玻璃的传统荧光灯的下述缺点而开发的。也就是说,在荧光灯的制造或操作期间,从玻璃中洗提出钠以与水银发生反应,这会趋于降低灯具的发光强度。为了抑制发光强度的这种降低,此公开提出了采用这样一种玻璃,其与传统的钠玻璃相比具有更不可能洗提出碱金属的性能。
在另一示例中,对荧光灯进行了通过增加磷光体的发光强度来得到更高光通量的尝试。还进行了通过使放电管更薄来增大电弧长度的类似的尝试。
由于这种研究和开发,荧光灯和HID灯的性能有了一定程度的提高。然而,近来对荧光灯性能的要求更加迫切。为满足这些需求,需要能进一步改进灯具以使其能耗较低或具有较高光通量的技术。
发明内容
鉴于上述背景知识而进行了本发明,本发明的一个目的是提高可通过放电而发出光的灯具如荧光灯或HID灯的发光效率。
为了实现上述目的,在本发明的一个方面中,灯具的玻璃组合物含有作为主组分的二氧化硅和包括两种不同稀土金属氧化物的发光组分。两种稀土金属氧化物中的一种选自由氧化钆、氧化铽和氧化镨组成的第一组,而其中的另一种选自由氧化铕、氧化铽、氧化镝和氧化钕组成的第二组。
由于存在着作为发光组分的两种不同的稀土金属氧化物,与不含有或只含有一种稀土金属氧化物的玻璃组合物相比,这种玻璃组合物可更有效地将波长为254nm的紫外线辐射转换成可见光。这可归因于第一和第二稀土金属氧化物的组合作用。
第一稀土金属氧化物被波长为254nm的紫外线辐射激励,从而发出具有较长波长的近紫外线辐射。另一方面,当暴露在254nm的紫外线辐射下时第二稀土金属氧化物被激励而产生了可见光。另外,第二稀土金属氧化物还将较长波长的由第一稀土金属氧化物发出的近紫外线辐射转换成可见光。换句话说,第一稀土金属氧化物将254nm的辐射转换成近紫外线辐射,从而用作到第二稀土金属氧化物的辐射传输的中间物。通过第一稀土金属氧化物的作用,与由第二稀土金属氧化物直接转换成可见光相比,紫外线辐射可更高效率地转换成可见光。
另外,由第一稀土金属氧化物发出的近紫外线辐射被防止朝向放电管的外部照射。因此,可以将380nm或更短的所谓危险的紫外线辐射的辐射能保持在不超过0.2μW/cm2/1000lx的水平。
在上述玻璃组合物中,选自第一组和第二组的各稀土金属氧化物的含量最好为0.01到30%重量。
在本发明的另一方面中,灯具的玻璃组合物含有作为主组分的二氧化硅和发光组分。发光组分包括至少一种稀土金属氧化物,其选自由氧化镨、氧化钕、氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝组成的组。
由于存在着发光组分如氧化镨、氧化钕、氧化铕、氧化钆、氧化铽或氧化镝,玻璃组合物能够提高灯具的发光效率。
通常来说,当在玻璃组合物中加入稀土金属氧化物时,存在着稀土金属氧化物会被玻璃组分局限在某一区域上的问题。这种局部化会导致相邻稀土元素相互间发出和接收能量,因而使其回到基态。在这种情况下,稀土金属氧化物对提高灯具的发光效率的作用很小。
为了解决上述问题,本发明的玻璃组合物可含有作为主组分的二氧化硅和至少一种稀土金属氧化物,其选自由氧化镨、氧化钕、氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝组成的组,并含有氧化铝和三氧化二硼中的至少一种。氧化铝或三氧化二硼的含量不小于1%重量。由于存在着不小于1%重量的氧化铝和三氧化二硼中的至少一种,稀土金属氧化物可以充分地散开,这样,即使稀土金属氧化物元素产生局部化,也可防止相邻稀土元素之间的能量传递。
因此,可以推断出上述玻璃组合物能有效地提高灯具的发光效率。
含有一种稀土金属氧化物作为发光组分的上述玻璃组合物最好为下面列出的特定组分(1)到(4)中的一组。
(1)二氧化硅:60到75%重量,
氧化铝:1到5%重量,
R2O:3到30%重量,
R’O:3到20%重量,和
稀土金属氧化物:0.01到30%重量;
(2)二氧化硅:55到85%重量,
氧化铝:1到8%重量,
三氧化二硼:5到20%重量,
R2O或R’O的至少其中之一:0到10%重量,和
稀土金属氧化物:0.01到30%重量;
(3)二氧化硅:55到85%重量,
氧化铝:0到5%重量,
三氧化二硼:0到5%重量,
R2O或R’O的至少其中之一:0到15%重量,
氧化铅:1到40%重量,和
稀土金属氧化物:0.01到30%重量;
(4)二氧化硅:75到98.7%重量,
氧化铝:0.1到3%重量,
三氧化二硼:0.1到3%重量,
R2O:0.1到3%重量,和
稀土金属氧化物:0.01到30%重量。
应当注意到,上述组分R表示选自由锂(Li)、钠(Na)和钾(K)组成的组中的至少一种。组分R’表示选自由镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和锌(Zn)组成的组中的至少一种。稀土元素是选自由镨(Pr)、钕(Nd)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)和镝(Dy)组成的组中的至少一种。
如上所述,上述各玻璃组合物(1)-(4)含有含量不小于1%重量的氧化铝和三氧化二硼中的至少一种。
玻璃组合物(1)含有R2O和R’O,其用作将玻璃的紫外线吸收边(到玻璃阻挡了紫外线辐射入射为止的波长边缘)转换到更长的波长。R2O和R’O的存在与稀土元素的紫外线吸收协同作用,实现了抑制紫外线辐射通过玻璃的效果。R2O和R’O的上述含量适于实现这些效果。玻璃组合物(1)适于用作放电管到前端玻璃的连接部分。
应当注意到,玻璃组合物(1)附加地含有5%重量或更小的氧化铝也是可行的。
与玻璃组合物(1)相比,玻璃组合物(2)含有更少量的R2O然而却更高含量的三氧化二硼。由于存在着这些组分,玻璃组合物可有利地具有较高的熔点和在较高温度下的耐腐蚀性。
应当注意到,玻璃组合物(2)含有在5%到20%重量范围内的三氧化二硼,其原因如下。当含量为5%重量或更大时,三氧化二硼的存在能显著地提高光通量。另外,当含量至多为20%重量时,三氧化二硼的存在不可能导致玻璃产生析相作用。玻璃组合物(2)适于用作放电管。
玻璃组合物(3)具有如上述的优良的紫外线吸收。另外由于铅的存在,玻璃组合物具有良好的电绝缘性。电绝缘性是在铅含量为1%重量或更大时得到的。然而当铅含量超过40%重量时,玻璃的粘度下降到会对可加工性产生不利影响的程度。玻璃组合物(3)适于用作灯具电极的一部分。
玻璃组合物(4)具有如上述的优良的紫外线吸收。另外由于二氧化硅的含量比玻璃组合物(1)到(3)中的更大,因此这种玻璃组合物具有良好的耐热性和透明度。除上述效果外,氧化铝和三氧化二硼的存在还实现了有助于稀土金属氧化物存在于玻璃组合物中的效果。
另外,当含量为0.1%重量或更大时,R2O可用于破坏二氧化硅的网络,因此出现了用于离子半径相对较大的稀土离子的空间。然而当含量超过3%重量时,二氧化硅的熔点变得过低,因而玻璃组合物的高温性能受到损害。
在本发明的另一方面中,灯具的保护层组合物含有作为主组分的金属氧化物,以及包括两种不同的稀土金属氧化物的发光组分。两种稀土金属氧化物中的一种选自由氧化钆、氧化铽和氧化镨组成的第一组,而其中的另一种选自由氧化铕、氧化铽、氧化镝和氧化钕组成的第二组。
通过这种设置,保护层组合物可高效率地将紫外线辐射转换成可见光。
在本发明的另一方面中,灯具的保护层组合物含有作为主组分的金属氧化物以及至少一种稀土金属氧化物,其选自由氧化镨、氧化钕、氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝组成的组。
上述保护层组合物也可提高灯具的发光效率。
通常来说,通过用粘合剂粘结磷颗粒可形成用于灯具的磷光层。在本发明的另一方面中,粘合剂组合物含有两种不同的稀土金属氧化物,其中的一种选自由氧化钆、氧化铽和氧化镨组成的第一组,而其中的另一种选自由氧化铕、氧化铽、氧化镝和氧化钕组成的第二组。与上述玻璃组合物和保护层组合物相似,粘合剂组合物有助于提高灯具的发光效率。在本发明的另一方面中,粘合剂组合物含有至少一种稀土金属氧化物,其选自由氧化镨、氧化钕、氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝组成的组。通过这种设置,粘合剂组合物可用于提高灯具的发光效率。
玻璃组合物、保护层组合物、粘合剂组合物可应用于包括荧光灯和HID灯在内的各种灯具中。
特别是,本发提出一种用于灯具的的玻璃组合物,包括:
作为主组分且含量为75到98.7%重量的二氧化硅;和
含有至少一种稀土金属氧化物的发光组分,所述稀土金属氧化物选自由氧化镨、氧化钕、氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝组成的组;
含量为0.1到3%重量的R2O,其中R为选自由锂、钠和钾组成的组中的至少一种;
氧化铝;和
三氧化二硼;
其中氧化铝和三氧化二硼的含量均为1到3%重量;或
氧化铝和三氧化二硼中的一种为1到3%重量,及氧化铝和三氧化二硼中的另一种为0.1到3%重量。
本发明也提出一种灯具,其由玻璃组合物制成的玻璃件,所述玻璃组合物包括:
作为主组分且含量为75到98.7%重量的二氧化硅;和
含有至少一种稀土金属氧化物的发光组分,所述稀土金属氧化物选自由氧化镨、氧化钕、氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝组成的组;
含量为0.1到3%重量的R2O,其中R为选自由锂、钠和钾组成的组中的至少一种;
氧化铝;和
三氧化二硼;
其中氧化铝和三氧化二硼的含量均为1到3%重量;或
氧化铝和三氧化二硼中的一种为1到3%重量,及氧化铝和三氧化二硼中的另一种为0.1到3%重量。
所述灯具还包括:由作为所述玻璃件的玻璃管构成的放电管,所述玻璃管填充了水银和稀有气体,并具有形成在其内表面上的磷光层;和一对用于在所述放电管内产生放电的电极。
附图说明
从下面的介绍并结合显示了本发明的一个特定实施例的附图,可以清楚本发明的这些和其它目的、优点和特征。
在附图中:
图1是根据本发明实施例1的荧光灯的侧视(局部剖视)图;
图2是显示了图1所示荧光灯的发光机理的示意图;
图3A-3C是在证实试验1中分别用于制造示例1和2以及比较示例3的玻璃管的玻璃组合物的发射光谱的图;
图4是显示了根据本发明实施例2的荧光灯的发光机理的示意图;
图5是根据本发明实施例3的荧光灯的侧视(局部剖视)图;
图6是根据本发明实施例4的水银荧光灯的侧视(局部剖视)图;
图7是显示了根据本发明实施例7的紧凑型荧光灯的外观的视图;
图8是构成图7所示荧光灯的放电管的沿正交于管轴线的剖视图;
图9是显示了图7所示荧光灯的发光机理的示意图;和
图10是构成根据本发明实施例8的荧光灯的放电管的沿正交于管轴线的剖视图。
具体实施方式
[实施例1]
图1是直管型荧光灯的侧视(局部剖视)图。图2是显示了荧光灯的发光机理的示意图。
如图1所示,荧光灯10由在各端处均固定地连接了端盖16的管形玻璃管11构成。
如图1中的剖视图部分所示,在玻璃管11的内表面上形成了保护层12,在保护层12上形成了磷光层13。在由磷光层13所包围的放电空间14内填充了稀有气体如氩气,以及水银。密封压力例如在2-4hPa的范围内。
玻璃管11由主要含有钠玻璃的材料形成。此材料还可含有如下所述的稀土金属氧化物。
保护层12是主要由选自SiO2、α-Al2O3、γ-Al2O3、TiO2、ZnO、B2O3、Sc2O3、Y2O3、MgO和Cs2O的氧化物所形成的层。保护层12用于保护钠(Na)不会从玻璃管11中洗提出来,否则钠会与密封在放电空间14内的水银(Hg)接触。通过保护层12的这种功能,可以提高光通量的维持系数。保护层12的厚度最好为0.01-1μm。
磷光层13是形成于保护层12上的层,其中采用粘合剂将三带(tri-band)磷颗粒粘结在一起。
另外,在放电空间14的各侧设有电极15。各电极15由涂覆了发射体(放射性材料)的灯丝绕组形成。在此图中,显示于右侧的为阴极,显示于左侧的为阳极(图1中未示出)。各电极通过电极玻璃17于底部处固定就位。
(玻璃管11的玻璃组合物)
用于形成玻璃管11的玻璃组合物的组分基本上与通常所知的钠玻璃类似。玻璃组合物含有下述组分。
SiO2:60-75%重量,
Al2O3:1-5%重量,
B2O3:0-5%重量,
R2O:3-30%重量(其中R是选自Li、Na和K中的至少一种元素),和
R’O:3-20%重量(其中R’是选自Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的至少一种元素)。
下面叙述了如上述地设定各组分的含量范围的原因。
SiO2是形成玻璃的骨架结构的组分,因此通常优选含有较大量的SiO2。低于60%重量的SiO2含量会不利地引起电阻和可加工性的降低。另一方面,超过75%重量的SiO2含量会使玻璃具有过高的软化温度。这种高软化温度会降低玻璃的可成形性,并使其热膨胀系数过低。
现在来看Al2O3,Al2O3含量低于1%重量会导致较低的化学耐用性。另一方面,Al2O3含量超过5%重量会引起玻璃的不均匀性,因此可能产生更多的条纹。
B2O3是一种可选择性地添加的组分。然而,添加少量的B2O3可提高所得玻璃的强度和耐用性,并且抑制反玻璃化。另一方面,如果B2O3的含量超过5%重量,热膨胀系数会变得过低。
现在来看R2O,当R2O的含量为3%重量或更大时,可以实现所谓的碱混合物效果且降低成本。然而,当R2O的含量超过30%重量时,热膨胀系数会变得过大。
不超过3%重量的R’O含量可提高玻璃的硬度、电绝缘性和化学耐用性。然而,当R’O的含量超过20%重量时,很可能产生反玻璃化。
应当注意的是,根据此实施例,玻璃管11的玻璃组合物除上述基本组分外还含有下述组分。也就是说,玻璃组合物还含有选自由氧化钆(Gd2O3)、氧化铽(Tb2O3)和氧化镨(Pr2O3)组成的第一组的第一稀土金属氧化物,以及选自由氧化铕(Eu2O3)、氧化铽(Tb2O3)、氧化镝(Dy2O3)和氧化钕(Nd2O3)组成的第二组的第二稀土金属氧化物。第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物的含量均在0.01-30%重量的范围内。
第一稀土金属氧化物即上述Gd2O3、Tb2O3和Pr2O3均具有可在254nm的紫外线辐射激励下发出较长波长的近紫外线辐射的性能。
另一方面,第二稀土金属氧化物即上面列出的Eu2O3、Tb2O3、Dy2O3和Nd2O3组均具有在紫外线辐射的激励下可发出可见光的性能。
应当注意到,在第一和第二稀土金属氧化物中均列出了Tb2O3,这是因为它具有这两种性能。然而,当选择Tb2O3作为第二稀土金属氧化物时就不应选择它为第一稀土金属氧化物,反之亦然。
通过在未溶解的传统钠玻璃材料中添加上述稀土金属氧化物的粉末,可以得到如上所述的用于形成玻璃管11的玻璃组合物。然后溶解并成形所得的混合物。
(通过由上述玻璃组合物制出的玻璃管11而得到的效果)
图2是显示了上述荧光灯的发光机理的视图。
此实施例的荧光灯在产生光通量的机理方面与传统荧光灯类似。也就是说,当通过照明电路对荧光灯10中的电极施加电压时,在荧光灯10内的放电空间中产生了放电。在放电时密封于荧光灯10中的水银和稀有气体被激励,产生了紫外线辐射UV1(主波长为254nm)。然后紫外线辐射UV1照射磷光层13,使得磷颗粒被激励以产生可见光V1(波长约为400nm或更长)。通过玻璃管11而发出的可见光V1构成了荧光灯10的大部分光通量。
除了上述主要光通量之外,此实施例的荧光灯还通过下述机理来发出次要光通量(可见光V2)。
也就是说,在荧光灯10内产生的一部分紫外线辐射UV1穿过磷光层13并到达玻璃管11。如上所述,玻璃管11含有第一和第二稀土金属氧化物。因此,在紫外线辐射UV1激励稀土金属氧化物的情况下,玻璃管11发出可见光V2。
概括地说,此实施例的荧光灯除发出主要光通量(可见光V1)之外还发出次要光通量(可见光V2),这是因为包含在玻璃管11内的第一和第二稀土金属氧化物可用作发光组分。因此,可以提高灯具的发光效率。
特别应注意到第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物的存在可得到很高的发光效率。这归因于第一和第二稀土金属氧化物的组合作用可将254nm的紫外线辐射高效率地转换成可见光。
具体地说,第一稀土金属氧化物由波长为254nm的紫外线辐射激励,从而发出近紫外线辐射,其具有较长的波长(在采用Gd2O3时约为315nm)。
另一方面,第二稀土金属氧化物在暴露于254nm的紫外线辐射下时被激励,从而产生了可见光(在采用Eu2O3时约为610nm)。另外,第二稀土金属氧化物在暴露于由第一稀土金属氧化物发出的近紫外线辐射下时也被激励,从而产生了可见光。
通过第一和第二稀土金属氧化物的组合作用,254nm的紫外线辐射被转换成可见光,其比第二稀土金属氧化物的单独作用更有效。另外,由第一稀土金属氧化物发出的近紫外线辐射被第二稀土金属氧化物吸收和使用,不会泄漏。
如上所述,第一和第二稀土金属氧化物的存在能够以比只采用任一种氧化物所达到的更高的转换效率来将紫外线辐射转换成可见光。
换句话说,当存在第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物时,与第一或第二稀土金属氧化物中的任一种相比,可以更少量的稀土金属氧化物得到等量的可见光V2。
另外,当含有Eu2O3和Gd2O3时可得到下述效果。含有Eu2O3作为唯一稀土金属氧化物的玻璃组合物不可避免会引起玻璃呈粉红色。当含有Eu2O3和Gd2O3时,可在极少量Eu2O3的情况下得到足量的可见光V2。也就是说,可以得到具有很高的到可见光的转换效率的玻璃,同时抑制玻璃的着色。
为了高效率地实现到可见光的转换,第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物的含量最好均在玻璃组分的0.01-30%重量的范围内。
当各稀土金属氧化物的含量低于0.01%重量时,含量太小而无法得到足量的可见光。另一方面,当各稀土金属氧化物的含量超过30%重量时,两种稀土金属氧化物相互间发出和接收能量,这就妨碍了发光能量的释放(这种现象称为浓缩猝灭)。
根据日本电灯制造协会标准No.601(下文中称为JEL601)对照明产品的安全测试的普通规定,要求波长为380nm或更短的有害紫外线辐射的量应为0.1μW/cm2/1000lx或更低。
由下述示例所证实,由于第二稀土金属氧化物对近紫外线辐射的吸收,此实施例的荧光灯可有利地将波长为380nm或更短的有害紫外线辐射的量保持为低至0.02μW/cm2/1000lx或更低。
[证实试验1]
进行了下述试验以证实实施例1的荧光灯10所达到的效果。
首先,全部根据实施例1制造出示例1-6的20W直管型荧光灯。
在示例1,2和6中,各玻璃管由含有Gd2O3作为第一稀土金属氧化物和含有Tb2O3作为第二稀土金属氧化物的玻璃组合物制造出。在示例2中,Gd2O3的含量设定成比示例1中的更高。在示例6中,Tb2O3的含量设定成比示例1中的更低。
在示例3中,玻璃管由含有Gd2O3作为第一稀土金属氧化物和含有Eu2O3作为第二稀土金属氧化物的玻璃组合物制造出。
在示例4中,玻璃管由含有Gd2O3作为第一稀土金属氧化物和含有Dy2O3作为第二稀土金属氧化物的玻璃组合物制造出。
在示例5中,玻璃管由含有Pr2O3作为第一稀土金属氧化物和含有Tb2O3作为第二稀土金属氧化物的玻璃组合物制造出。
另外,以与示例1-6相似的方式但玻璃管的玻璃组合物不同而制造出比较示例1-4的荧光灯。
在比较示例1中,玻璃管由不含稀土金属氧化物的玻璃组合物制造出。
在比较示例2-4中,各玻璃管由含有Tb2O3作为唯一稀土金属氧化物的玻璃组合物制造出。
[表1] (单位:%重量)
示例1 | 示例2 | 示例3 | 示例4 | 示例5 | 示例6 | 比较示例1 | 比较示例2 | 比较示例3 | 比较示例4 | ||
玻璃组合物 | SiO2 | 67.0 | 65.0 | 66.0 | 66.5 | 68.0 | 67.5 | 70.5 | 68.0 | 66.0 | 64.0 |
Al2O3 | 1.5 | 1.5 | 1.0 | 2.0 | 0.5 | 1.5 | 1.2 | 2.0 | 1.5 | 0.5 | |
B2O3 | 0.5 | 0.5 | 1.3 | ||||||||
R2O | 12.5 | 11.0 | 14.0 | 13.0 | 11.5 | 13.0 | 14.8 | 13.0 | 12.0 | 11.0 | |
R’O | 11.0 | 9.5 | 11.5 | 8.0 | 10.0 | 12.5 | 12.1 | 11.5 | 10.5 | 9.5 | |
Sb2O3 | 0.1 | ||||||||||
Tb2O3 | 5.5 | 5.5 | 8.5 | 3.0 | 5.5 | 10.0 | 15.0 | ||||
Eu2O3 | 4.0 |
Dy2O3 | 6.5 | ||||||||||
Gd2O3 | 2.5 | 7.5 | 3.0 | 4.0 | 2.5 | ||||||
Pr2O3 | 1.0 | ||||||||||
玻璃组合物性能 | α(×10-7K-1) | 93.3 | 92.6 | 93.2 | 92.8 | 94.6 | 94.4 | 93.6 | 93.9 | 92.9 | 92.4 |
玻璃化转变温度(℃) | 508 | 512 | 508 | 512 | 510 | 503 | 498 | 502 | 510 | 619 | |
软化温度(℃) | 691 | 686 | 684 | 588 | 683 | 674 | 665 | 870 | 681 | 698 | |
工作温度(℃) | 989 | 996 | 998 | 1030 | 1018 | 979 | 1020 | 977 | 995 | 999 | |
碱洗提(mg) | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.2 | |
灯具性能 | 光通量(lm) | 1530 | 1535 | 1535 | 1535 | 1550 | 1520 | 1470 | 1500 | 1515 | 1410 |
有害UV辐射(μW/cm2/1000lx) | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.03 | 0.02 | 0.01 | 0.01 |
表1显示了用于制造示例1-6和比较示例1-4的玻璃管的玻璃组合物。
为了制造玻璃管,将表1所示的各玻璃组合物置于铂坩埚内加热并融化,其在1500℃下持续3个小时。然后将所得的熔融物注入模子中并让其冷却,得到玻璃管。
玻璃组合物的性能:
测量各示例和比较示例的玻璃组合物的热膨胀系数α、玻璃化转变温度、软化温度、工作温度和碱洗提量。结果也显示于表1中。
按照JIS R3102在30-380℃的温度下进行热膨胀系数α的测量。
同样按照JIS R3102进行玻璃化转变温度的测量。
按照JIS R3104进行软化温度的测量。
通过在粘度达到103Pa·s时的温度下读高温粘度曲线图来进行工作温度的测量。
按照JIS R3502进行碱洗提量的测量。
这些测量结果表明,所有示例和比较示例的玻璃组合物均适用于制造玻璃管。
玻璃组合物的发光性能:
对用于制造示例1和2以及比较示例2的玻璃组合物进行测量,测量其在暴露于254nm的紫外线辐射下所发出的发射光谱。
对于这些测量来说,从各玻璃组合物中制造出20mm×20mm且厚度为2mm的样品。用254nm的光激励并以0.4mW/cm2的辐射强度来照射样品。采用多通道光电探测器来测量各样品在辐射期间的发射光谱。
图3A-3C显示了测量结果。图3A显示了示例1的发射光谱,图3B显示了示例2的发射光谱,图3C显示了比较示例2的发射光谱。
根据此光谱,示例1和2均发出大约相等强度的可见光,而在近紫外线区域内观测到很少发射。
然而,比较示例的光谱表明,可见光的强度低于示例1和2中的强度。
光通量值的测量:
测量各示例和比较示例的荧光灯的初始光通量值。测量结果也显示于表1中。初始光通量值在各灯进行了100小时的寿命测试后进行测量。
讨论:
比较表1所示的各初始光通量值,可以发现含有Tb2O3的比较示例2具有高于比较示例1的值。示例1-6中的所有初始光通量值均高于比较示例2的初始光通量值。
另外,在玻璃管中含有Gd2O3和Tb2O3的示例1,2和6的初始光通量值均高于只含有Tb2O3作为唯一稀土金属氧化物的比较示例2-4的初始光通量值。
特别应注意的是示例6与比较示例2和3之间的比较。虽然示例6中的稀土金属氧化物含量与比较示例2或3的相等或更小,然而示例6具有更高的初始光通量值。
上述结果证实,在玻璃组合物中存在第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物可得到比只含有第二稀土金属氧化物而不含有第一稀土金属氧化物的玻璃组合物更高的发光效率。
另外,对比较示例1和示例2进行比较,示例2的初始光通量值稍大一些。这可归因于示例2中的Gd2O3含量高于示例1中的Gd2O3含量。然而,考虑到制造成本,Gd2O3含量更低的示例1更有利。
此外,比较示例4具有低于比较示例1-3的初始光通量值。这是因为玻璃组合物所含的Tb2O3过高而引起了浓缩猝灭。
有害紫外线辐射的测量:
测量各示例和比较示例的荧光灯的有害紫外线辐射。按照JEL601的照明产品安全测试的普通规定来进行测量。结果也显示于表1中。
所有示例和比较示例均发出0.1μW/cm2/1000lx或更小的有害紫外线辐射。然而,在示例中的有害紫外线辐射的量比在比较示例中的更小。
除表1所示的玻璃组合物之外,还测量了一些其它的玻璃组合物,以证实含有任意选择的第一稀土金属氧化物(Gd2O3、Tb2O3或Pr2O3)和任意选择的第二稀土金属氧化物(Eu2O3、Tb2O3、Dy2O3或Nd2O3)的任何玻璃组合物具有比只含有第二稀土金属氧化物而不含有第一稀土金属氧化物的玻璃组合物更高的光通量。
[实施例2]
根据本发明实施例2的荧光灯在结构上与实施例1的荧光灯10基本相似。不同之处在于玻璃管11的组合物和电极玻璃的组合物。在下文中,将主要给出本实施例的关于差异的介绍。
从含有下述组分的玻璃组合物中制造出此实施例的玻璃管11。
SiO2:68.5%重量,
Al2O3:2.0%重量,
R2O:14.0%重量(其中R是选自Li、Na和K中的至少一种元素),
R’O:10.0%重量(其中R’是选自Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的至少一种元素),和
Eu2O3:5.5%重量。
从含有下述组分的玻璃组合物中制造出电极玻璃17。
SiO2:62.5%重量,
Al2O3:1.0%重量,
R2O:7.5%重量(其中R是选自Li、Na和K中的至少一种元素),
R’O:5.5%重量(其中R’是选自Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的至少一种元素),
PbO:18.0%重量,和
Eu2O3:5.5%重量。
应注意到在包含于玻璃管11或电极玻璃17中的上述组分中,Eu2O3作为发光组分而包含于其中。
另外,各玻璃组合物中的Al2O3含量为1.0或2.0%重量。Al2O3的存在用于防止稀土金属氧化物Eu2O3在玻璃中形成局部化。换句话说,Al2O3被添加到玻璃组合物中以消除因稀土金属氧化物的局部化所引起的亮度降低。为实现此效果,Al2O3的优选含量为至少1.0%重量。
(实施例2的荧光灯10的发光机理)
现在将参考图4来给出根据此实施例的荧光灯10的发光机理的介绍。
如图4所示,此实施例在发生于玻璃管11中的紫外线辐射到可见光的转换机理方面与实施例1相似。然而应当注意到,根据此实施例的玻璃组合物只含有一种稀土金属氧化物(Eu2O3),如下所述。然而,由于玻璃组合物还含有Al2O3,因此可以防止稀土金属氧化物的局部化。这样,与实施例1的荧光灯相似,此实施例的荧光灯能够保持较高的光通量。
如上所述地包含于玻璃管11中的Eu2O3几乎不吸收可见光,其均匀地溶解于用于制造玻璃管11的玻璃组合物中。由于具有这种性能,Eu2O3不会阻挡可见光穿过玻璃管11向荧光灯10的外部照射。
另外,此实施例的电极玻璃17含有如上所述的发光组分,因此可以实现与玻璃管11相似的效果。
如图4所示,由于电极玻璃17含有发光组分Gd2O3,因此紫外线辐射UV1可转换成近紫外线辐射UV2和可见光V3。这样转换成的可见光V3向灯外照射,而这样转换成的近紫外线辐射UV2被磷光层13转换成可见光V4。然后这样转换成的可见光V4向灯外照射。
应当注意到,虽然在实施例2中Eu2O3作为发光组分而包含于玻璃组合物中,然而发光组分也可以是选自Pr、Nd、Gd、Tb和Dy的任一元素的至少一种氧化物。例如,当在玻璃组合物中含有Gd2O3作为发光组分时,未被磷光层13转换成可见光的紫外线辐射被玻璃管11转换成近紫外线辐射(其波长为254nm或更长)。一部分这样转换成的近紫外线辐射被反射回磷光层13以激励磷颗粒。因此,可产生并向灯外辐射更多的可见光。
(玻璃组合物的组分)
上述介绍主要说明了在玻璃组合物中添加Eu2O3所得到的效果,下面将介绍由玻璃组合物所含的其它组分所实现的效果。
在玻璃组合物的各组分中,玻璃管11中的Al2O3含量为2%重量,电极玻璃17中的Al2O3含量为1%重量。Al2O3的存在用于使稀土元素在玻璃中分散。更具体地说,由于Al带有三价正电荷,它可与玻璃中的氧结合,从而形成带有单价负电荷的四面体结构(替代带有四价正电荷的Si)。单价负电荷并列地围绕着稀土元素,使得稀土元素分散开。
应当注意到,通过用至少1%重量的B2O3来代替Al2O3也可得到类似的效果。
为了实现稀土元素的可分散性,要求玻璃组合物含有至少1%重量的Al2O3或B2O3中的至少一种。
再来看R2O和R’O,这些组分实现了将紫外线吸收边转换到更长波长的效果。这里所用的吸收边是指到玻璃可阻挡紫外线辐射入射为止的波长边缘。
总之,R2O和R’O用于提高玻璃所含的稀土元素的紫外线吸收,因此可以抑制有害紫外线辐射的发射。
应当注意到,当R2O和R’O的各含量至少为3%重量时,上述效果更明显。
电极玻璃17含有用于得到电绝缘性的PbO,PbO的含量至少为1%重量以令人满意地达到此效果。然而应当注意到,当PbO的含量超过40%重量时,玻璃粘度降低到会不利地影响可加工性的程度。因此,PbO的含量需要在1到40%重量的范围内。
上述玻璃管11含有稀土金属氧化物Eu2O3作为发光组分。然而玻璃管11也可含有Eu2O3以外的稀土金属氧化物。这种稀土金属氧化物的例子包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu。在上面列出的例子中特别适合的是Pr、Nd、Eu、Gd、Tb和Dy,以实现优良的可见光转换效率。在这种情况下,与上述Eu2O3的含量相似,稀土金属氧化物的含量需要在玻璃的0.01到30%重量的范围内。
另外,虽然在实施例1中玻璃组合物中的稀土金属氧化物的含量为5.5%重量,然而0.01到30%重量的范围内的含量也可达到与上述相似的效果。
[实施例3]
下面将参考图5来给出根据本发明实施例3的荧光灯20的介绍。
如图5所示,荧光灯20在结构上与实施例1的荧光灯10基本相似。然而与荧光灯10不同的是,在保护层22的内表面上未覆盖有磷光层。保护层22的厚度最好在0.01-1μm的范围内。
保护层22含有稀土金属氧化物。具体地说,保护层22含有选自SiO2、α-Al2O3、γ-Al2O3、TiO2、ZnO、B2O3、Sc2O3、Y2O3、MgO和Cs2O中的至少一种作为主组分。另外,保护层含有占0.01到30%重量的M2O3(其中M是选自Pr、Nd、Eu、Gd、Tb和Dy中的至少一种)。
在图中,采用相同的标号来表示与荧光灯10中的相同的部件。由于它只是对荧光灯10的介绍的重复,因此将省略相似部件的介绍。
在含有稀土金属氧化物的保护层22中,荧光灯20并不需要在保护层22上覆盖磷光层。这是因为玻璃管11和保护层22可将产生于放电空间内的紫外线辐射转换成可见光,因而荧光灯20可发出可见光。保护层22以与上述发生于玻璃管11内的激励发光机理相似的机理来发光。
由于荧光灯20不具有磷光层,因此没有水银会因与磷光体发生反应而消耗。另外,无需进行烧结磷光层的制造工序,这就消除了杂质气体在制造工序中被无意地密封于放电管内的可能性。
另外,由于节约了制造工序和磷光层材料的费用,因此未设有磷光层的荧光灯20是有利的。
应当理解,此实施例的荧光灯可按照传统实施例一样设置磷光层。在这种情况下,磷光层在暴露于254nm的紫外线辐射下时、并且还在暴露于近紫外线辐射下时被激励以发出可见光。由于玻璃管11和保护层22在激励时发出近紫外线辐射,并且朝向放电空间发出的一部分近紫外线辐射到达磷光层,因此可通过设置磷光层来进一步地提高灯具的发光效率。
[实施例4]
在实施例4中,将给出在HID灯具和白炽灯中应用本发明的介绍。
图6是显示了水银荧光灯的一个示例的视图。
水银荧光灯是一种高压水银灯,如图所示,其例如由放电管51、灯座52和外壳53构成。
放电管51由透明石英玻璃制成,并在各端部处设有电极54。另外,放电管51中填充了水银和氩气。
外壳53由将放电管51包围在其中并在内表面上涂覆有磷光层56的玻璃管构成。
放电管51在水银蒸气在高压(100到1000kPa)下产生放电时发出可见光。除此可见光外,放电管51还发出紫外线辐射。外壳53中的磷光层56被紫外线辐射激励而发出可见光。
构成外壳53的玻璃管55由硼硅玻璃制成,并与上述实施例1类似地含有第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物。
通过这种设置,外壳53可实现与实施例1的荧光灯10类似的效果。
更具体地说,由放电管51发出的一部分紫外线辐射穿过磷光层56而到达玻璃管55。玻璃管55所含有的第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物可高效率地将紫外线辐射转换为可见光。
通过上述效果,水银荧光灯可实现优良的发光效率。
在上述介绍中,水银荧光灯由设有磷光层56的外壳53构成。然而,这种优良的发光效率也可通过由未设有磷光层的外壳构成的高压水银灯来实现。为此,可由含有上述第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物的玻璃组合物来制造外壳。
关于金属卤化物灯和高压钠灯:
与上述水银荧光灯类似,金属卤化物灯由透明石英玻璃制成的放电管、硼硅玻璃制成的外壳等构成。不同之处在于放电管填充了作为发光组分的金属卤化物(例如钪(Sc)卤化物和钠(Na)卤化物)、作为起动辅助的稀有气体,以及作为缓冲气体的水银。缓冲气体用于在最佳温度下维持适当的电性能和电弧放电。另外,外壳上未设有磷光层。
如上所述的金属卤化物灯主要以下述机理来产生光通量。也就是说,产生于放电管内的放电将金属卤化物分解成金属原子和卤素原子,金属原子被激励以发出可见光。
在放电时放电管还发出紫外线辐射。因此,外壳中第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物的存在用于将紫外线辐射转换成可见光,因此可产生更高的光通量。结果,可提高灯具的发光效率。
高压钠灯例如由多晶氧化铝陶瓷制成的放电管和钠玻璃制成的外壳构成。放电管填充了作为发光组分的钠、作为起动辅助的氙气,以及作为缓冲气体的水银。外壳上未设置磷光层。
如上所述的高压钠灯主要以下述机理来产生光通量。也就是说,放电管71中的钠蒸气所产生的放电可发出可见光,从而产生了光通量。在这个阶段,放电管发出紫外线辐射,虽然辐射量很小。因此,外壳中第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物的存在用于将紫外线辐射转换成可见光,因此可产生更高的光通量。结果,可以提高灯具的发光效率。
白炽灯的应用:
典型的白炽灯包括通用的照明灯和卤化物灯。
通用的照明灯由软的钠玻璃或硬的硼硅玻璃制成的灯泡构成。灯泡填充有惰性气体(例如氮气、氩气或氪气),并设有引入导线和由钨丝制成的电极。
通常来说,卤化物灯由石英制成的灯泡构成。灯泡填充了惰性气体和卤素材料,并设有引入导线和由钨丝制成的电极。
如上所述的白炽灯主要以下述机理来产生光通量。也就是说,当以传统方式在电极上施加电流时,灯丝温度升高到很高,使得可发出可见光。这样发出的光还包括少量的紫外线辐射。
因此,在实施例1中列出的第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物的存在用于将紫外线辐射转换成可见光,因此可产生更高的光通量。结果,可提高灯具的发光效率。
[改进1]
用于制造玻璃管11、电极玻璃17和外壳53的玻璃组合物决不限于在上述实施例1-4中公开的特定组合物。例如,可采用B2O3来代替在实施例2中使用的Al2O3以防止稀土金属氧化物的局部化。然而为了正确、适当地起作用,玻璃组合物最好含有分别处于指定范围的下述组分。
SiO2:60-75%重量,
Al2O3:1-5%重量,
B2O3:0-5%重量,
R2O:3-30%重量(其中R是选自Li、Na和K中的至少一种元素),
R’O:3-20%重量(其中R’是选自Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的至少一种元素),
M2O3:0.01-30%重量(其中M是选自Pr、Nd、Eu、Gd、Tb和Dy中的至少一种元素)。
由于玻璃组合物含有指定量的特定组分,因此可实现与实施例1-3中相似的效果。
另外,作为实施例4所采用的玻璃组合物的替代,HID灯具的外壳可由含有指定量的下述组分的玻璃组合物制成。
SiO2:75-98.7%重量,
Al2O3:0.1-3%重量,
B2O3:0.1-3%重量,
R2O:0.1-3%重量(其中R是选自Li、Na和K中的至少一种元素),
M2O3:0.01-30%重量(其中M是选自Pr、Nd、Eu、Gd、Tb和Dy中的至少一种元素)。
由于HID灯的外壳需要具有比荧光灯的玻璃管更高的耐热性和透明度,因此上述玻璃组合物是合乎需要的。更高的SiO2含量用于保证优良的耐热性和透明度。
另外,对于HID灯如水银灯的外壳来说,可采用下述玻璃组合物。
SiO2:55-85%重量,
Al2O3:1-8%重量,
B2O3:5-20%重量,
R2O:0-10%重量(其中R是选自Li、Na和K中的至少一种元素),
R’O:0-10%重量(其中R’是选自Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的至少一种元素),
M2O3:0.01-30%重量(其中M是选自Pr、Nd、Eu、Gd、Tb和Dy中的至少一种元素)。
为了证实上述效果,进行了下面的试验。
[证实试验2]
(试验2-1)
为了进行试验,制备了八种类型的玻璃组合物样品作为示例7-10和比较示例5-8,并测量它们的特征值。各玻璃组合物具有适当的特性,以用于形成放电管到引导玻璃的连接部分。
然后采用各样品来制造20W的直管型荧光灯的玻璃管。然后测量这样制备的荧光灯的光通量。
表2显示了各玻璃组合物的组分和测量结果。
[表2] (单位:%重量)
示例7 | 示例8 | 示例9 | 示例10 | 比较示例5 | 比较示例6 | 比较示例7 | 比较示例8 | |
SiO2 | 68.5 | 68.5 | 68.6 | 68.7 | 72.0 | 69.5 | 69.0 | 69.0 |
Al2O3 | 2.0 | 1.0 | 0.9 | |||||
B2O3 | 2.0 | 1.0 | 0.9 | |||||
R2O | 14.0 | 14.0 | 13.7 | 13.5 | 16.0 | 14.5 | 14.3 | 14.3 |
R’O | 10.0 | 10.0 | 10.2 | 11.0 | 12.0 | 10.5 | 10.3 | 10.3 |
Eu2O3 | 5.5 | 5.5 | 6.5 | 5.8 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | |
α(×10-7K-1) | 93.8 | 93.2 | 94.2 | 94.9 | 96.2 | 95.2 | 93.8 | 93.7 |
玻璃化转变温度(℃) | 506 | 488 | 478 | 485 | 475 | 501 | 504 | 499 |
软化温度(℃) | 671 | 660 | 656 | 662 | 654 | 681 | 678 | 674 |
工作温度(℃) | 980 | 970 | 950 | 959 | 956 | 986 | 982 | 979 |
碱洗提(mg) | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.2 | 0.3 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
光通量(lm) | 1520 | 1530 | 1520 | 1530 | 1460 | 1480 | 1480 | 1480 |
如表2所示,除比较示例5外,所有的玻璃组合物均含有Eu2O3。
比较示例6的玻璃组合物即不含有Al2O3也不含有B2O3,而比较示例7和8的玻璃组合物含有0.9%重量的Al2O3或B2O3中的一种。
所有玻璃组合物均同样由下述方式来制备。首先,混合各组分,将混合物置于铂坩埚中加热,并在电炉中熔融(1500℃下三小时)。然后将所得的熔融物注入到金属模子中,并让其冷却。
与上述证实试验1类似,按照JIS R3102在30-380℃的温度下测量表2所示的热膨胀系数α。所有样品均具有处于90×10-7到100×10-7(K-1)的范围内的热膨胀系数α,其看上去能满足灯杆(lamp stem)的要求。上述范围定义成与用于为灯内的电极提供能量的Dumet导线(涂覆有Cu的Ni-Fe合金导线)的热膨胀系数相等。
另外,在与上述证实试验1中相同的条件下测量表2所示的玻璃化转变温度、软化温度和工作温度。这些值用作玻璃的熔融制造性的指数。为了用作玻璃管到引导玻璃的连接部分,玻璃化转变温度最好在450-550℃的范围内,软化温度最好在600-700℃的范围内,工作温度最好为1100℃或更低(例如在950-1050℃的范围内)。
如表2所示,所有样品均具有处于考虑到熔融制造性的应用的优选范围内的三种温度。
按照JIS R3502来测量表2所示的碱洗提量。为了防止灯具中的发光性能的降低,优选较小的碱洗提量。
如表2所示,所有样品可洗提出0.2-0.3mg范围内的量的碱。换句话说,在示例和比较示例之间观察不到碱洗提的明显差异。
通过测量各荧光灯的初始光通量(在灯操作了100小时后)来得到光通量值。
如表2所示,分别采用了示例7-10的玻璃组合物的荧光灯发出1520到1530lm的高光通量,而比较示例5-8的灯发出1480lm或更低的低光通量。其原因如下所述。示例7-10的各玻璃组合物除含有稀土金属氧化物外还含有1%重量或更高的Al2O3或B2O3。相反,比较示例5的玻璃组合物不含有稀土金属氧化物。另外,虽然比较示例6-8含有稀土金属氧化物,然而它们完全不含有Al2O3或B2O3,或者含有其中的一种且含量小于1%重量。总之,表2所示的结果证实了在玻璃组合物中不少于1%重量的Al2O3或B2O3的存在用于防止稀土金属氧化物的局部化,因此稀土金属氧化物可足以很好地用作发光组分。还可证实,在Al2O3或B2O3的含量小于1%重量时无法实现上述效果。
如上所述,由于存在着稀土金属氧化物以及占1%重量或更高的Al2O3或B2O3,因此样品7-10的各玻璃组合物可以高效率地将紫外线辐射转换成可见光或转换成近紫外线辐射。同时,由于用作玻璃管到引导玻璃的连接部分的需要,样品7-10可保持与比较示例5-8中同样好的物理性能。
(试验2-2)
表3显示了进行试验2-2的玻璃组合物。
[表3] (单位:%重量)
示例11 | 示例12 | 示例13 | 比较示例9 | |
SiO2 | 78.0 | 80.0 | 75.0 | 76.0 |
Al2O3 | 1.5 | 2.0 | 2.0 | 1.0 |
B2O3 | 11.0 | 7.5 | 12.0 | 16.0 |
R2O | 3.5 | 5.0 | 2.0 | 6.0 |
R’O | 1.0 | 1.0 | 4.0 | 1.0 |
Tb2O3 | 5.0 | |||
Eu2O3 | 4.5 | |||
Gd2O3 | 5.0 | |||
α(×10-7K-1) | 38.6 | 39.6 | 37.6 | 38.0 |
玻璃化转变温度(℃) | 568 | 574 | 538 | 545 |
软化温度(℃) | 792 | 799 | 765 | 778 |
工作温度(℃) | 1184 | 1189 | 1137 | 1148 |
碱洗提(mg) | 0.3 | 0.2 | 0.3 | 0.2 |
光通量(cd/m2) | 31500 | 30800 | 31900 | 29000 |
如表3所示,示例11-13和比较示例9的样品均含有B2O3,其含量比在试验2-1中使用的各样品所具有的含量高3到10倍。另外,在此试验中使用的各样品含有的R2O只是在试验2-1中使用的各样品含有的R2O的1/2到1/7。示例5-7和比较示例9之间的差异在于是否含有稀土金属氧化物。示例11的样品含有5.0%重量的Tb2O3,示例12的样品含有4.5%重量的Eu2O3,示例13的样品含有5.0%重量的Gd2O3。
以与上述试验2-1中相同的方式来制备样品玻璃组合物。
为了测量如表3所示的亮度,从示例11-13和比较示例9的各玻璃组合物中制造出Φ2.4T型的冷阴极荧光灯。测量这样制备出的荧光灯的初始亮度(在灯操作了100小时之后)。
如表3所示,示例11-13的样品具有几乎与比较示例9相似的物理性能,其可满足用作灯的放电管的要求。更具体地说,所有样品均具有处于33×10-7到43×10-7(K-1)的范围内的热膨胀系数α,500-600℃范围内的玻璃化转变温度,750-850℃范围内的软化温度,以及1200℃或更低(例如在1100-1200℃的范围内)的工作温度。
如表3所示,当比较从样品中制造出的各冷阴极荧光灯的亮度时,示例11-13的灯具有与比较示例9的灯相比高6到10%的值。换句话说,结果证实,玻璃中含有的稀土金属氧化物可足以用作发光组分。
因此可以推断出,示例11-13的玻璃组合物在用作玻璃管所需的物理性能方面与比较示例9相似,并且在到可见光或到近紫外线辐射的转换效率方面好于比较示例8。
(试验2-3)
在试验2-3中,制备出用作灯的电极玻璃的各玻璃组合物的样品。对样品进行物理性能和灯性能的评估。表4显示了包含在各玻璃组合物中的组分,以及物理性能和灯发出的光通量。
[表4] (单位:%重量)
示例14 | 示例15 | 示例16 | 比较示例10 | 比较示例11 | |
SiO2 | 60.3 | 61.4 | 62.5 | 62.0 | 58.5 |
Al2O3 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.8 | 1.5 |
R2O | 6.7 | 5.6 | 7.5 | 6.8 | 7.7 |
R’O | 5.0 | 5.0 | 5.5 | 8.0 | 7.2 |
PBO | 22.0 | 22.0 | 18.0 | 21.4 | 25.1 |
Eu2O3 | 5.0 | 5.0 | 5.5 | ||
α(×10-7K-1) | 93.8 | 95.5 | 94.5 | 95.2 | 93.8 |
玻璃化转变温度(℃) | 409 | 420 | 415 | 405 | 406 |
软化温度(℃) | 650 | 652 | 655 | 638 | 646 |
工作温度(℃) | 953 | 956 | 960 | 956 | 986 |
碱洗提(mg) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.2 |
电阻[log(Ω·cm)] | 8.2 | 8.4 | 8.7 | 8.2 | 8.3 |
光通量(lm) | 1520 | 1520 | 1530 | 1460 | 1480 |
样品玻璃组合物以与试验2-1和2-2相同的方式来制备。
另外,为了测量光通量,从各玻璃组合物中制造出20W的直管型荧光灯,以测量各灯的初始光通量(在灯操作了100小时之后)。
如表4所示,在示例14-16与比较示例10和11之间的组分的唯一不同为是否含有稀土金属氧化物(Eu2O3)。
应当注意到,进行试验2-3的所有玻璃组合物含有18.0-25.1%重量的PbO。
如图4所示,各样品具有如下的物理性能:处于93.5×10-7到95.5×10-7(K-1)的范围内的热膨胀系数α,405-420℃范围内的玻璃化转变温度,638-655℃范围内的软化温度,以及953-986℃范围内的工作温度,以及0.2到0.3mg范围内的碱洗提量。所有这些物理性能满足用作灯的电极玻璃的要求。为了适用于灯的电极玻璃,玻璃组合物最好具有处于90×10-7到100×10-7(K-1)的范围内的热膨胀系数α,400-500℃范围内的玻璃化转变温度,600-700℃范围内的软化温度,以及1100℃或更低(例如在950-1050℃的范围内)的工作温度。
另外,样品14-16的各样品均含有电阻在8.2到8.7[log(Ω·cm)]范围内的稀土金属氧化物,其与比较示例10和11中的并无显著不同。
另外,由示例14-16中的玻璃组合物制成的灯的光通量值全部处于1520到1530lm的范围内,它们明显高于比较示例10和11。比较示例10和11中的灯具的光通量值处于1460到1480lm的范围内。
因此,可以证实下述情况。作为灯的电极玻璃,示例14-16的玻璃组合物具有与比较示例10和11类似的物理性能。另外,与比较示例10和11相比,示例14-16的玻璃组合物具有更好的到可见光或到紫外线辐射的转换效率。
(试验2-4)
在试验2-4中,制备用于HID灯具的外壳的玻璃组合物样品。评估样品的物理性能和灯具性能。为了进行试验,从各玻璃组合物中制备出250W的多卤化物灯。表5显示了包含于各样品中的组分,以及物理性能和灯所发出的光通量的测量结果。
[表5] (单位:%重量)
示例17 | 示例18 | 示例19 | 比较示例12 | |
SiO2 | 95.0 | 93.5 | 93.0 | 96.5 |
Al2O3 | 0.4 | 0.4 | 0.5 | 0.5 |
B2O3 | 0.7 | 1.5 | 1.0 | 3.0 |
R2O | 0.1 | 0.1 | 0.5 | |
Tb2O3 | 3.8 | |||
Eu2O3 | 4.5 | |||
Gd2O3 | 5.0 | |||
玻璃化转变温度(℃) | 1012 | 989 | 970 | 1050 |
软化温度(℃) | 1476 | 1442 | 1439 | 1530 |
碱洗提(mg) | 0.3 | 0.2 | 0.3 | 0.2 |
光通量(lm) | 16700 | 16600 | 17100 | 16000 |
如表5所示,用作HID灯具的外壳的玻璃组合物在SiO2含量(93.0到95.0%重量)方面比在试验2-1,2-2和2-3中制备的玻璃组合物高很多。这是因为HID灯具在操作时产生很高的热量,并要求具有很高的发出可见光的能力。为此,用于这种应用的玻璃组合物最好具有处于1100-1300℃范围内的玻璃化转变温度,以及1500-1700℃范围内的软化温度。
如表5所示,示例17-19的样品均具有处于970-1012℃范围内的玻璃化转变温度,以及1439-1476℃范围内的软化温度。因此,如同比较示例12一样,示例17-19可满足如上所述的用于制造HID灯具的外壳的要求。
示例17-19和比较示例12之间的主要差异在于是否含有稀土金属氧化物。
从表5中可以清楚,含有稀土金属氧化物的示例17-19具有处于16600到17100lm范围内的光通量,它高于比较示例中的16000lm。
换句话说,示例17-19的玻璃组合物均具有较高的到可见光或到近紫外线辐射的转换效率,同时可满足用作HID灯具的外壳的要求。
(试验2-5)
试验2-5是用于证实包含于保护层中的稀土金属氧化物的效果。对均设有这种保护层的20W直管型灯具性能进行效果评估。表6显示了结果。
[表6] (单位:%重量)
示例20 | 示例21 | 示例22 | 比较示例13 | 比较示例14 | |
SiO2 | 94.5 | 94.5 | 100.0 | ||
Al2O3 | 94.5 | 100.0 | |||
Tb2O3 | 5.5 | ||||
Eu2O3 | 5.5 | ||||
Gd2O3 | 5.5 | ||||
初始光通量(lm) | 1510 | 1502 | 1513 | 1462 | 1458 |
2000小时后的光通量(lm) | 1357 | 1367 | 1372 | 1288 | 1277 |
光通量维持系数(%) | 89.9 | 91.0 | 90.7 | 88.1 | 87.6 |
如表6所示,示例20-22的各保护层含有稀土金属氧化物作为发光组分。相反,比较示例13的保护层只含有SiO2,而比较示例14的保护层只含有Al2O3。
示例20-22的各样品在灯首次操作时产生1502到1513lm的光通量。这些值比比较示例13和14所产生的1458到1462lm的光通量高2.7到3.8%。
另外如表6所示,示例20-22的各保护层具有89.9到91.0%的光通量维持系数(在灯操作开始时的光通量与灯操作了2000小时后的光通量的比率),其几乎等于或稍好于比较示例13和14。
总之,如这些示例所示的含有稀土金属氧化物的保护层与不含稀土金属氧化物的保护层相比可提高灯具的发光效率。另外,无需抑制玻璃中的碱金属和放电空间中的水银之间反应就可以实现发光效率的提高。
[实施例5]
在上述实施例1中,玻璃管11含有第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物。在此实施例中,如图1所示的荧光灯10设有保护层12,其含有第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物。
此实施例的保护层12以下述方式制造。
也就是说,将第一和第二稀土金属氧化物添加到保护层12的主组分(选自SiO2、α-Al2O3、γ-Al2O3、TiO2、ZnO、B2O3、Sc2O3、Y2O3、MgO和Cs2O的一种金属氧化物)的粉末材料中。然后熔融混合物,再对其进行研磨以得到复合氧化物粉末。将所得的复合氧化物粉末与分散剂一起加入到溶剂如水或有机溶剂(异丙醇)中,得到分散在液体中的混合物。然后例如采用喷射法将液体涂覆到玻璃管11的内表面上,再进行烘干和烧结以形成保护层12。
通过溶解于主组分材料中的稀土金属氧化物,主组分和稀土金属氧化物就一起形成了复合氧化物。
应注意到可通过如上所述的湿法、静电涂覆法或者是采用溶解于有机溶剂中的金属醇盐的溶胶-凝胶法来将混合物粉末涂覆到玻璃管11的内表面上。
如上所述,保护层12可实现能提高光通量维持系数的重要效果。另外,保护层12可通过设置第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物来实现提高发光效率的效果。
更具体地说,与实施例1的机理相似,在放电时产生的254nm的紫外线辐射的一部分穿过磷光层而照射保护层12。作为响应,包含于保护层12中的第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物将紫外线辐射转换成可见光,从而提高了整个转换效率。因此,灯具的发光效率提高。
另外,溶解于主组分材料中的第一和第二稀土金属氧化物对保护层12的可见光传输并无不利的影响。
为了得到更大量的可见光,第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物的含量最好均处于0.01到30%重量的范围内。
应注意到,由于包含在玻璃管11中的稀土金属氧化物可产生额外的光通量,因此当保护层12和玻璃管11含有第一和第二稀土金属氧化物时,发光效率可进一步提高。
[实施例6]
在上述实施例1中,荧光灯10的玻璃管11含有第一和第二稀土金属氧化物。在此实施例中,第一和第二稀土金属氧化物包含在用于形成磷光层13的粘合剂中。
更具体地说,此实施例的磷光层由通过粘合剂粘结在一起的三带磷颗粒形成,粘合剂含有作为主组分的(1)由氧化钙、氧化钡和氧化硼形成的化合物与(2)焦磷酸钙的混合物。
粘合剂还可含有上述第一稀土金属氧化物中的一种和上述第二稀土金属氧化物中的一种,它们均溶解于主组分材料中。
存在着一些粘合剂主组分的替代物。主组分可以不采用如上所述的(1)由氧化钙、氧化钡和氧化硼形成的化合物与(2)焦磷酸钙的混合物,而是由氧化钙、氧化钡和氧化硼形成的任一种化合物。或者,主组分仅为氧化铝。在另一替代物中,主组分可以是氧化铝和焦磷酸钙的混合物。
添加到磷光层13中的粘合剂的量最好处于磷颗粒的0.001到10%重量的范围内。
与实施例1相似,上述磷光层13在磷颗粒被紫外线辐射UV1激励时产生可见光V1。这样产生的可见光V1构成了由荧光灯10发出的大部分光通量。
另外在此实施例中,在放电时产生的一部分紫外线辐射UV1通过包含于粘合剂中的第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物转换成可见光。这就是说,整个紫外线辐射可更有效地转换成可见光,因此发光效率提高。
为了更高效率地转换成可见光,粘合剂中的第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物的含量最好均处于0.01到30%重量的范围内。
如上所述的磷光层13以下述方式制造。
首先,将上述主组分材料与第一稀土金属氧化物和第二稀土金属氧化物混合。然后混合物溶解和成形,得到粘合剂。
将磷颗粒和这样得到的粘合剂分散在含有粘合剂的溶剂中,制备出分散液体。
然后将这样制备出的分散液体涂覆到玻璃管11的保护层12上,并进行烘干和烧结以形成磷光层13。
[实施例7]
图7是显示了根据本发明实施例7的紧凑型荧光灯的外观示意图。
荧光灯由固定地连接在灯座35上的放电容器30构成。放电容器30由六个直玻璃管(玻璃灯泡)31构成,各玻璃管31具有涂覆了磷光层32(图7中未示出)的内表面。
六个直玻璃管31中的每一个均在其端部处与相邻管桥接,从而在所有玻璃管中形成了一个单独的放电空间。放电空间内填充了稀有气体如氩气,以及水银。
另外,放电容器30在放电空间的各端处均设有一个电极(未示出)。
在灯座35内设有照明电路(未示出),用于照亮放电容器30。
图8是如同将放电容器30切成薄片一样的放电容器30的剖视图。
放电容器30包括由钠玻璃制成并具有涂覆了磷光层32的内表面的玻璃管31。
如图9所示,磷光层32由通过粘合剂32b粘结在一起的三带磷颗粒32a形成。
添加到磷颗粒32a中的粘合剂32b的量确定为处于0.001到10%重量的范围内。
粘合剂32b含有作为主组分材料的(1)由氧化钙、氧化钡和氧化硼形成的化合物与(2)焦磷酸钙的混合物。在主组分材料中溶解了发光组分,其可将254nm的紫外线辐射转换成更长波长的紫外线辐射或可见光。
应注意到,主组分并不限于上述的(1)由氧化钙、氧化钡和氧化硼形成的化合物与(2)焦磷酸钙的混合物。例如,主组分可以是由氧化钙、氧化钡和氧化硼形成的任一种化合物,或者仅为氧化铝。在另一示例中,主组分可以是氧化铝和焦磷酸钙的混合物。
另外,优选发光组分的例子包括属于镧系的Gd、Tb、Eu、Nd或Dy的氧化物,以及属于3B,4B或5B族的Tl、Sn、Pb或Bi的氧化物。
当发光组分是Tl、Sn、Pb或Bi的氧化物时,粘合剂中的发光组分的含量最好在0.01到1%重量的范围内。当发光组分是Gd、Tb、Eu、Nd或Dy的氧化物时,其含量最好在0.01到10%重量的范围内。
如上所述的磷光层32以下述方式制造。
也就是说,将主组分和上述发光组分混合在一起,溶解、成形以得到粘合剂组合物。
将磷颗粒和这样得到的粘合剂组合物分散在含有粘合剂的溶剂中以制备出分散液体。
然后将这样制备出的分散液体涂覆到玻璃管31的内表面上,之后进行烘干和烧结以最终得到磷光层32。
(上述粘合剂组合物得到的效果)
图9是显示了上述荧光灯的发光机理的视图。
此实施例的荧光灯在产生光通量的机理上与传统荧光灯基本相似。更具体地说,响应于通过照明电路施加到放电容器30中的电极上的电压,在放电容器30内的放电空间中产生了放电。在放电时,密封于放电容器30中的水银和稀有气体被激励,产生了紫外线辐射UV1(主波长为254nm)。磷颗粒32a因被紫外线辐射UV1照射而被激励,产生了可见光V1(波长约为400nm或更长)。这样发出的可见光V1构成了放电容器30的大部分光通量。
除了上述主要光通量外,此实施例的荧光灯还通过下述机理产生了次要光通量(可见光V2和V3)。
也就是说,产生于放电容器30中的紫外线辐射UV1照射磷光层32,这样紫外线辐射UV穿过粘合剂32b并到达磷颗粒32a。由于粘合剂32b含有如上所述的发光组分,因此发光组分被紫外线辐射UV1所激励。粘合剂32b在激励时发出近紫外线辐射UV2(具有大于254nm的波长)以及可见光V2。
另外,粘合剂32b发出的一部分近紫外线辐射UV2照射磷颗粒32a。磷颗粒32a被紫外线辐射UV2激励而发出可见光V3。
如上述,此实施例的荧光灯不仅发出主要光通量(可见光V1),而且因粘合剂32b中存在发光组分而发出次要光通量(可见光V2和V3)。另外,发光组分几乎不吸收可见光。因此,发光效率提高。
此外,紫外线辐射UV1照射沿朝向内表面的磷光层32表面而设置的磷颗粒。因此,磷光层32主要从朝向内表面的表面上发出主要光通量即可见光V1。
另一方面,可见光V2和V3从粘合剂32b中的发光组分发出。换句话说,与可见光V1相比,可见光V2和V3的次要光通量从更接近外部空间的位置处发出。
由于产生位置的原因,可见光V2和V3容易发射到灯具外部,因此可以有效地提高发光效率。
从上述最后一组试验结果中可以清楚,当粘合剂含有足量的发光组分时,可以得到次要光通量(可见光V2+V3),因此次要光通量构成了整个光通量(可见光V1+V2+V3)的2%或更多。
在上面列出的作为发光组分的氧化物中,镧系元素尤其是Gd或Tb的氧化物非常适于实现更高的发光效率,其原因如下所述。
也就是说,由于这种氧化物发出的发射光谱可有效地激励荧光灯中常用的磷颗粒,因此上述元素特别有利。
更具体地说,当磷光层32被紫外线辐射照射时,到可见光的转换效率根据紫外线辐射的波长而变化。上面列出的各优选元素的氧化物主要发出波长为260到400nm的光,这些光能够被荧光灯中常用的磷转换成可见光。
另外,上面列出的各优选元素的氧化物是优选的,这是因为由这种氧化物发出的光谱包括了较大量的处于人眼非常敏感的区域(约550nm)内的光。
[证实试验3]
(试验3-1)
[表7]
样品号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
粘合剂g/磷100g | 0 | 0.0005 | 0.001 | 0.1 | 1 | 10 | 15 | |
灯具性能 | 初始光通量(100h)lm | 2300 | 2302 | 2350 | 2360 | 2390 | 2450 | 2320 |
光通量维持系数(4000h)% | 75.5 | 75.6 | 75.3 | 75.6 | 75.8 | 75.6 | 76 | |
磷膜强度MPa | 0.1 | 0.3 | 1 | 1.9 | 2.2 | 2.2 | 1.3 |
表7中的样品1是比较示例中的紧凑型荧光灯,而样品2-7是示例中的紧凑型荧光灯。
这些荧光灯均具有145mm的长度,12.5mm的管直径,以及32W的额定功率。
示例2-7的各荧光灯设有由钠玻璃制成的玻璃管31。玻璃组合物含有下述量的下述组分。
SiO2:68%重量,
Al2O3:1.5%重量,
Na2O:5%重量,
K2O:7%重量,
MgO:5%重量,
CaO:4.5%重量,
SrO:5%重量,
BaO:6%重量,和
Li2O:1%重量。
另外,磷光层32由通过粘合剂组合物粘结在一起的色温为5000K的三带磷颗粒制成。
在这里采用的粘合剂组合物由作为主组分材料的这样一种混合物制成,其具有以60∶40的重量比混合的(1)氧化钙、氧化钡和氧化硼的化合物(0.3CaO·0.7BaO·1.6B2O3)与(2)焦磷酸钙(Ca2P2O7)。除主组分之外,粘合剂组合物还可含有0.3%重量的TlO(氧化铊)。
在示例(示例2-7)的各样品中,每100g磷颗粒中粘合剂组合物的含量如表7中所示(分别为0.0005g、0.001g、0.1g、1g、10g和15g)。
另一方面,比较示例的荧光灯设有由未添加TlO的粘合剂组合物所制成的磷光层。除粘合剂组合物外,比较示例的荧光灯与示例的荧光灯在结构上基本相似。
测量示例和比较示例的荧光灯的初始光通量值、光通量维持系数和磷膜强度。
测量方法:
在100小时的寿命测试后测量初始光通量值(100h,lm)。
光通量维持系数是在4000小时的寿命测试(重复进行间隔有15分钟切断时间的45分钟的操作)后的测量值与初始光通量值的比值。
为了测量磷膜强度(MPa),通过的喷嘴(Φ0.5mm)将高压氮气从5mm的距离处吹到形成于玻璃管上的磷光层上。压力以预定速度增大,膜强度是在观察到磷光层脱落时所测得的压力。
测量结果和相关讨论:
表7显示了测量结果。
当比较含有少到0.0005%重量的粘合剂的样品2和不含粘合剂的样品1时,在它们的初始光通量值之间几乎观察不到差异。然而,均含有至少0.001%重量的粘合剂的样品3-7具有比样品1大很多的初始光通量值。另外,样品3-7均具有比样品1大很多的膜强度。
特别是,均含有0.001到10%重量的粘合剂的样品3-6具有相当大的初始光通量值。当与样品1相比时,这些值高2%或更多。
另一方面,含有超过10%重量的粘合剂的样品7在初始光通量值和膜强度方面均低于样品3-6。
关于光通量维持系数,在样品1-7中几乎观察不到差异。
在试验1中证实了添加有0.3%重量的TlO作为发光组分的粘合剂组合物。还证实了通过添加0.01到1%重量范围内的TlO,初始光通量值可提高2%或更多。另外,通过在粘合剂中添加0.01到1%重量范围内的Sn、Pb或Bi的氧化物,初始光通量值可提高2%或更多。此外,通过在粘合剂中添加0.01到10%重量范围内的Gd、Tb、Eu、Nd或Dy的氧化物,初始光通量值可提高2%或更多。
(试验3-2)
[表8]
样品号 | 8 | 9 | 10 | |
粘合剂中的发光组分 | 无 | Tb2O3 | Gd2O3 | |
灯具性能 | 初始光通量(100h)lm | 2300 | 2350 | 2380 |
光通量维持系数(4000h)% | 75.5 | 75.6 | 75.3 | |
磷膜强度MPa | 2 | 2 | 2 |
表8中的样品8是比较示例中的紧凑型荧光灯,而样品9和10是示例中的紧凑型荧光灯。
样品8-10中的所有荧光灯在结构上与样品1-7中的荧光灯相似,但包含于磷光层中的粘合剂组合物不同。
这些荧光灯还在粘合剂组合物的主组分方面与样品1-7相似。更具体地说,主组分是以60∶40的重量比混合的(1)氧化钙、氧化钡和氧化硼的化合物(0.3CaO·0.7BaO·1.6B2O3)与(2)焦磷酸钙(Ca2P2O7)的混合物。
在样品8中,上述主组分只是简单地按原状使用。
在样品9中,除上述主组分外,粘合剂组合物还含有作为发光组分的5%重量的Tb2O3(氧化铽)。
在样品10中,除上述主组分外,粘合剂组合物还含有作为发光组分的5%重量的Gd2O3(氧化钆)。
在样品8-10中,每100g磷颗粒与0.5g粘合剂组合物混合。
测量各示例和比较示例的荧光灯的初始光通量值、光通量维持系数和膜强度。
测量结果和相关讨论:
表8显示了测量结果。
在样品8-10中,在膜强度或光通量维持系数方面均几乎观察不到差异。然而,示例的样品9和10的初始光通量值比比较示例的样品8高2%。
试验3-1和3-2的结果证实,在存在着足量的含有发光组分的粘合剂的情况下,初始光通量值可提高2%或更多,而不会降低光通量维持系数。
[实施例8]
图10是根据此实施例的荧光灯的放电管的截面的视图。
此实施例的荧光灯与实施例7的荧光灯相似,但其采用放电管40来代替放电容器30。放电管40由设有磷光层42和保护层43的玻璃管41构成。保护层设置成夹在玻璃管41和磷光层42之间。
保护层43是由主组分材料为选自氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO2)、氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的金属氧化物制成的透明层。在主组分材料中溶解了发光组分。发光组分的特定例子包括在实施例1的介绍中列出的任一种元素(Tl、Sn、Pb、Bi、Gd、Tb、Eu、Nd和Dy)的氧化物。
保护层中的发光组分含量最好在0.01到30%重量的范围内。
磷光层42与实施例7中的磷光层32基本相似。
保护层43以下述方式制造。
也就是说,将粉末状发光组分添加到作为保护层43的主组分材料的粉末状金属氧化物中。然后熔融此混合物并对其进行研磨以得到复合氧化物粉末。将所得的复合氧化物粉末与分散剂一起加入到溶剂如水或有机溶剂(异丙醇)中,得到分散在液体中的混合物。然后例如采用喷射法将液体涂覆到玻璃管41的内表面上,然后进行烘干和烧结以形成保护层43。
通过溶解于主组分材料中的发光组分,包含在主组分中的金属氧化物(ZnO、TiO2、SiO2或Al2O3)就与发光组分中的金属氧化物相结合而形成了复合氧化物。
应注意到可通过如上所述的湿法、静电涂覆法或者是采用溶解于有机溶剂中的金属醇盐的溶胶-凝胶法来将混合物粉末涂覆到玻璃管41的内表面上。
如上所述,通过设置含有发光组分的保护层43,荧光灯具有可提高光通量维持系数和发光效率的效果。前一效果是由保护层43的主组分来实现的,而后一效果是由发光组分来实现的。
保护层43的主组分具有较低的钠渗透性,因此保护层43不会让钠从玻璃扩散到磷光层42中。因此,可得到能抑制因水银与玻璃中的钠反应而产生的磷光层42变暗的效果。另外,主组分还实现了可抑制磷颗粒恶化的另一效果,因此提高了光通量维持系数。另外,发光组分可实现提高发光效率的效果。
如上所述,根据此实施例,不仅在磷光层的粘合剂中含有发光组分,而且在保护层中也含有发光组分。由于包含在保护层中的发光组分也可产生光通量,因此可进一步提高发光效率。
应注意的是,玻璃管41不含有发光组分。然而,玻璃管41中存在有发光组分预计会进一步提高发光效率。
[实施例9]
在此实施例中,将给出本发明应用于采用水银荧光灯作为例子的HID灯具中的说明。
此实施例的HID灯具与图6所示的实施例4相似,但磷光层56不同。与实施例7的磷光层32相似,磷光层56由粘合剂组合物粘结的磷颗粒形成。作为粘合剂组合物中的主组分的材料为(1)由氧化钙、氧化钡和氧化硼形成的化合物与(2)焦磷酸钙的混合物。粘合剂组合物还含有溶解于主组分材料中的发光组分。发光组分将254nm的紫外线辐射转换成更长波长的紫外线辐射或可见光。
发光组分的例子包括上面列出的一种元素即Gd、Tb、Eu、Nd、Dy、Tl、Sn、Pb和Bi的氧化物。
此实施例的水银荧光灯设有磷光层56,其可通过磷颗粒和包含于粘合剂中的发光组分将紫外线辐射转换成可见光。因此,与设有粘合剂不含发光组分的磷光层的荧光灯相比,可以提高发光效率。
虽然在上文中参考附图并通过示例充分地介绍了本发明,然而应当注意到,对本领域的技术人员来说,各种变化和修改是显而易见的。因此,除非这种变化和修改脱离了本发明的范围,否则它们均应被理解成包括在本发明内。
Claims (3)
1.一种用于灯具的的玻璃组合物,所述玻璃组合物包括:
作为主组分且含量为75到98.7%重量的二氧化硅;和
含有至少一种稀土金属氧化物的发光组分,所述稀土金属氧化物选自由氧化镨、氧化钕、氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝组成的组;
含量为0.1到3%重量的R2O,其中R为选自由锂、钠和钾组成的组中的至少一种;
氧化铝;和
三氧化二硼;
其中氧化铝和三氧化二硼的含量均为1到3%重量;或
氧化铝和三氧化二硼中的一种为1到3%重量,及氧化铝和三氧化二硼中的另一种为0.1到3%重量。
2.一种灯具,其由玻璃组合物制成的玻璃件,所述玻璃组合物包括:
作为主组分且含量为75到98.7%重量的二氧化硅;和
含有至少一种稀土金属氧化物的发光组分,所述稀土金属氧化物选自由氧化镨、氧化钕、氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝组成的组;
含量为01到3%重量的R2O,其中R为选自由锂、钠和钾组成的组中的至少一种;
氧化铝;和
三氧化二硼;
其中氧化铝和三氧化二硼的含量均为1到3%重量;或
氧化铝和三氧化二硼中的一种为1到3%重量,及氧化铝和三氧化二硼中的另一种为0.1到3%重量。
3.根据权利要求2所述的灯具,其特征在于,所述灯具还包括:
由作为所述玻璃件的玻璃管构成的放电管,所述玻璃管填充了水银和稀有气体,并具有形成在其内表面上的磷光层;和
一对用于在所述放电管内产生放电的电极。
Applications Claiming Priority (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002070937A JP3678203B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | ガラス組成物、保護層組成物、結着剤組成物、蛍光ランプ用ガラス管、蛍光ランプ、高輝度放電ランプ用外管及び高輝度放電ランプ |
JP70937/02 | 2002-03-14 | ||
JP70937/2002 | 2002-03-14 | ||
JP89676/2002 | 2002-03-27 | ||
JP2002089676A JP2003288860A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | ランプ用結着剤組成物、蛍光ランプおよび高輝度放電ランプ |
JP89676/02 | 2002-03-27 | ||
JP2002093017A JP2003286046A (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | ランプ用ガラス組成物およびランプ用ガラス部品およびランプ |
JP93017/02 | 2002-03-28 | ||
JP93017/2002 | 2002-03-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1445809A CN1445809A (zh) | 2003-10-01 |
CN100336155C true CN100336155C (zh) | 2007-09-05 |
Family
ID=28046081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB03121665XA Expired - Fee Related CN100336155C (zh) | 2002-03-14 | 2003-03-14 | 玻璃组合物和灯具 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6921730B2 (zh) |
CN (1) | CN100336155C (zh) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004273798A (ja) * | 2003-03-10 | 2004-09-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光デバイス |
DE10311820A1 (de) * | 2003-03-13 | 2004-09-30 | Schott Glas | Halbleiterlichtquelle |
ATE417322T1 (de) * | 2004-06-14 | 2008-12-15 | Koninkl Philips Electronics Nv | Niederdruck-gasentladungslampe mit einem uv-b- leuchtstoff |
DE202005004459U1 (de) * | 2004-07-12 | 2005-11-24 | Schott Ag | Glas für Leuchtmittel mit außenliegenden Elektroden |
WO2006072449A2 (de) * | 2005-01-04 | 2006-07-13 | Schott Ag | Glas für leuchtmittel mit aussenliegenden elektroden |
US20060208641A1 (en) * | 2005-03-15 | 2006-09-21 | Takashi Maniwa | Cold-cathode fluorescent lamp having thin coat as electrically connected terminal, production method of the lamp, lighting apparatus having the lamp, backlight unit, and liquid crystal display apparatus |
CN1854242B (zh) * | 2005-04-26 | 2012-08-29 | 李其灵 | 全光谱节能灯 |
US7420331B2 (en) * | 2005-06-24 | 2008-09-02 | Osram Sylvania Inc. | Doped dysprosia discharge vessel |
TW200720767A (en) * | 2005-11-18 | 2007-06-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Cold cathode fluorescent lamp and backlight module using the same |
CN100513339C (zh) * | 2006-02-10 | 2009-07-15 | 华南理工大学 | 掺杂稀土的镓锗铋铅发光玻璃材料及其制备方法和应用 |
US20070293388A1 (en) * | 2006-06-20 | 2007-12-20 | General Electric Company | Glass articles and method for making thereof |
JP4625115B2 (ja) * | 2007-11-13 | 2011-02-02 | パナソニック株式会社 | ランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品、ランプ及び照明装置 |
US20100052533A1 (en) * | 2008-08-26 | 2010-03-04 | Seo-Yong Cho | Lamp and a method for enhancing the illumination of the lamp |
DE102008054175A1 (de) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Niederdruckentladungslampe |
US8053962B2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-11-08 | General Electric Company | Fluorescent lamp with UV-blocking layer and protective sleeve |
GB201109533D0 (en) * | 2011-06-08 | 2011-07-20 | Rolls Royce Plc | Temperature indicating paint |
DE102011084316A1 (de) * | 2011-10-12 | 2013-04-18 | Osram Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements |
US8629608B2 (en) * | 2011-12-02 | 2014-01-14 | General Electric Company | Fluorescent lamp of improved lumen maintenance and mercury consumption |
CN106938886A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-11 | 南通向阳光学元件有限公司 | 一种荧光玻璃组合物 |
CN108975690B (zh) * | 2018-10-09 | 2021-06-04 | 盐城工学院 | 一种发白光玻璃及其制备方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4338403A (en) * | 1980-05-23 | 1982-07-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric ceramics |
US4798681A (en) * | 1986-10-08 | 1989-01-17 | U.S. Philips Corporation | Luminescent quartz glass, method of preparing such a glass and luminescent screen provided with such a glass |
US4890033A (en) * | 1987-06-29 | 1989-12-26 | Nichia Kagaku Kogyo K.K. | Light-emitting composition and fluorescent lamp |
US5391320A (en) * | 1989-08-28 | 1995-02-21 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Terbium activated silicate luminescent glasses |
US5417886A (en) * | 1990-10-02 | 1995-05-23 | Nichia Kagaku Kogyo K.K. | Phosphor coating composition, and discharge lamp |
US5516227A (en) * | 1994-07-07 | 1996-05-14 | Iit Research Institute | Spherodized fluorescent beads for improved roadway pavement marker visibility |
US5844350A (en) * | 1992-12-18 | 1998-12-01 | General Electric Company | Coated arc tube for sodium vapor lamp |
JP2001080933A (ja) * | 1999-08-04 | 2001-03-27 | F X Nachtmann Bleikristallwerke Gmbh | 鉛及びバリウムを含まないクリスタルガラス |
CN1292930A (zh) * | 1998-11-12 | 2001-04-25 | 皇家菲利浦电子有限公司 | 低压汞蒸汽放电灯 |
CN1333549A (zh) * | 2000-07-07 | 2002-01-30 | 松下电器产业株式会社 | 荧光灯和具有改进了发光效率的高强度放电灯 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL8202778A (nl) * | 1982-07-09 | 1984-02-01 | Philips Nv | Lagedrukkwikdampontladingslamp. |
JPH03221583A (ja) * | 1990-01-26 | 1991-09-30 | Toshiba Lighting & Technol Corp | 発光性微粒子結着剤、およびこれを用いたランプ |
BE1007870A3 (nl) * | 1993-12-14 | 1995-11-07 | Philips Electronics Nv | Elektrische lamp. |
JP3974211B2 (ja) | 1996-12-12 | 2007-09-12 | 株式会社住田光学ガラス | 可視蛍光を呈する酸化物蛍光ガラス |
JPH11135071A (ja) | 1997-10-30 | 1999-05-21 | Iwasaki Electric Co Ltd | 蛍光高圧水銀灯 |
JP3199110B2 (ja) * | 1997-12-05 | 2001-08-13 | 松下電器産業株式会社 | 蛍光ランプ |
US6323585B1 (en) * | 1998-11-02 | 2001-11-27 | Corning Incorporated | Ultraviolet absorbing and yellow light filtering glasses for lamp envelopes |
EP1065177A1 (en) * | 1999-07-02 | 2001-01-03 | Corning Incorporated | Glass for tungsten-halogen lamp envelope |
US6531074B2 (en) * | 2000-01-14 | 2003-03-11 | Osram Sylvania Inc. | Luminescent nanophase binder systems for UV and VUV applications |
US6280656B1 (en) * | 2000-02-08 | 2001-08-28 | Motorola, Inc. | Phosphor and method for the fabrication thereof |
JP2001279182A (ja) | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 保護膜塗布液と蛍光ランプ及びその製造方法と照明装置 |
-
2003
- 2003-03-13 US US10/388,084 patent/US6921730B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-03-14 CN CNB03121665XA patent/CN100336155C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4338403A (en) * | 1980-05-23 | 1982-07-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric ceramics |
US4798681A (en) * | 1986-10-08 | 1989-01-17 | U.S. Philips Corporation | Luminescent quartz glass, method of preparing such a glass and luminescent screen provided with such a glass |
US4890033A (en) * | 1987-06-29 | 1989-12-26 | Nichia Kagaku Kogyo K.K. | Light-emitting composition and fluorescent lamp |
US5391320A (en) * | 1989-08-28 | 1995-02-21 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Terbium activated silicate luminescent glasses |
US5417886A (en) * | 1990-10-02 | 1995-05-23 | Nichia Kagaku Kogyo K.K. | Phosphor coating composition, and discharge lamp |
US5844350A (en) * | 1992-12-18 | 1998-12-01 | General Electric Company | Coated arc tube for sodium vapor lamp |
US5516227A (en) * | 1994-07-07 | 1996-05-14 | Iit Research Institute | Spherodized fluorescent beads for improved roadway pavement marker visibility |
CN1292930A (zh) * | 1998-11-12 | 2001-04-25 | 皇家菲利浦电子有限公司 | 低压汞蒸汽放电灯 |
JP2001080933A (ja) * | 1999-08-04 | 2001-03-27 | F X Nachtmann Bleikristallwerke Gmbh | 鉛及びバリウムを含まないクリスタルガラス |
CN1333549A (zh) * | 2000-07-07 | 2002-01-30 | 松下电器产业株式会社 | 荧光灯和具有改进了发光效率的高强度放电灯 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6921730B2 (en) | 2005-07-26 |
US20030181308A1 (en) | 2003-09-25 |
CN1445809A (zh) | 2003-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100336155C (zh) | 玻璃组合物和灯具 | |
CN1213960C (zh) | 透光性烧结体和用它制成的发光管和放电灯 | |
CN1286753C (zh) | 铋系玻璃组合物、使用它作为密封部件的磁头和等离子显示板 | |
CN1939876A (zh) | 连接系统、连接系统的制造方法和发光体 | |
CN1249824C (zh) | 可变色膜构件 | |
CN1247736C (zh) | 荧光体材料、荧光粉材料、等离子体显示器及其制造方法 | |
CN1747103A (zh) | 用于显示器或荧光屏的背景照明系统 | |
CN1312582A (zh) | 用于阴级射线管的玻璃、强化玻璃及其制备方法和用途 | |
CN1883057A (zh) | 发光装置 | |
CN101080804A (zh) | 用于具有外置电极的发光器件的玻璃 | |
CN1918262A (zh) | 荧光体和使用荧光体的发光装置 | |
CN1906269A (zh) | 荧光体及使用该荧光体的发出电灯色光的电灯色光发光二极管灯 | |
CN1842234A (zh) | 有机电致发光装置和有机发光介质 | |
CN1633718A (zh) | 半导体发光元件、发光装置及半导体发光元件的制造方法 | |
CN1294834A (zh) | 有机场致发光元件及其制造方法 | |
CN101044222A (zh) | 荧光体及其制造方法和发光器具 | |
CN1955116A (zh) | 无机化合物及含有它的组成物和成形体、发光装置、固体激光装置 | |
CN1423296A (zh) | 高压放电灯的制造方法、高压放电灯与灯组件 | |
CN1283746C (zh) | 粒子表面被覆方法及用该方法制成的粒子和电致发光元件 | |
CN1833306A (zh) | 外部电极荧光灯用外套容器 | |
CN101045860A (zh) | 氧氮化物荧光体及其制造方法以及使用该氧氮化物荧光体的发光装置 | |
CN1591765A (zh) | 亮度可变的金属卤化物灯和照明方法 | |
CN1192688C (zh) | 高压放电灯点灯装置和照明装置 | |
CN1881526A (zh) | 高压放电灯、高压放电灯点灯装置以及照明装置 | |
CN1884433A (zh) | 一种具备荧光性蓄能型长余辉发光材料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070905 Termination date: 20140314 |