CN100339936C - 弧光管和放电灯以及这种更高照度的弧光管的生产方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种紧凑型自镇流荧光灯，其包括设于弯曲成具有双螺旋结构的玻璃管内的磷光涂层。弧光管具有卷绕在轴线“A”周围的两个螺旋部分，以及连接这两个螺旋部分的转弯部分。在玻璃管的任一截面上，所涂覆的磷光涂层在靠近轴线“A”方向上的玻璃管端部的玻璃管内表面上比在靠近转弯部分的内表面上更厚。

Description

弧光管和放电灯以及这种更高照度的弧光管的生产方法

技术领域

本申请基于在日本提交的专利申请No.2002-338419，该申请的内容通过引用结合于本文中。

本发明涉及一种具有卷绕在轴线周围的螺旋部分的弧光管(arctube)、安装有这种弧光管的放电灯，以及这种弧光管的生产方法。

背景技术

在现今的节能时代，作为白炽灯的替代光源，具有较高发光效率和较长寿命的放电灯引起了人们的注意。这种放电灯的代表是紧凑型自镇流荧光灯和荧光灯。紧凑型自镇流荧光灯(在下文中简称为“灯”)和荧光灯均具有作为它们的部件的玻璃管，在其内表面上设有磷光涂层。

磷光涂层响应于紫外光的照射而被激发，因此可沿磷光涂层的厚度方向发出朝向玻璃管外部的可见光。然而，还有与发射到玻璃管外相同量的可见光朝向玻璃管的内部照射。这一朝向玻璃管内部发射的可见光又被处于玻璃管截面上的另一侧处的磷光涂层部分地吸收。未被吸收的剩余可见光朝向玻璃管的外部照射。

朝向玻璃管内部照射的可见光的量随磷光涂层的厚度增大而增加，利用这一特征，已经开发出能够提高照明方向上的照度的放电灯(例如日本公开特许公报申请H8-339781)。

在这种现有技术的放电灯中，构成弧光管的玻璃管具有处于玻璃管两端之间的大致中心处的转弯部分，并从此转弯部分到端部处卷绕在轴线的周围，从而形成了一个双螺旋结构。另外，设于此玻璃管内表面上的磷光涂层在螺旋结构的内侧附近(即轴线的附近)更厚一些，而在螺旋结构的外侧附近更薄一些。更具体地说，假定在玻璃管的截面上取出玻璃管内表面的两个区域，它们在穿过玻璃管中心的方向上相互面对并基本上垂直于轴线。这样，磷光涂层在靠近轴线的区域内比在远离轴线的另一区域内更厚。

因此，从整个弧光管中发出的在与轴线垂直且相对的方向上的可见光的量为下述之和：由远离轴线的区域所发出的可见光；以及由靠近轴线的区域所发出的可见光。结果，与另一方向上的照度相比，垂直方向上的照度将得到提高。

在传统的弧光管中，在玻璃管的截面处，其磷光涂层的厚度更接近于轴线且离轴线不是太远。因此，在与轴线垂直的方向上不可避免会得到较高的照度。

通常来说，灯的弧光管在安装于预先固定在天花板上的照明装置中的状态下使用。在这种情况下，转弯部分将朝向下方。因此，传统弧光管存在着一个问题，即与弧光管侧向上的增强的照度相比，在弧光管的需要有较高照度的向下方向上并未实现那么好的照明。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种弧光管、放电灯以及这种弧光管的生产方法，其可通过有效地利用经紫外光激励而从磷光涂层中发出的可见光来提高朝向下方的照明。

为了实现这一目的，本发明的弧光管是这样一种弧光管，其包括：具有转弯部分的玻璃管，其在从转弯部分到玻璃管的至少一端上卷绕在轴线的周围，从而形成了螺旋部分；以及设于玻璃管内表面上的磷光涂层，其中在形成螺旋部分的玻璃管的任一截面处，即在垂直于玻璃管本身的中心线的平面切割形成的截面处，磷光涂层在第一区域内比在第二区域内更厚，第一和第二区域在平行于轴线且穿过截面中心的方向上相互面对，第一区域比第二区域更接近玻璃管的端部，其特征在于，设于所述第一区域上的所述磷光涂层的厚度在从所述转弯部分到所述玻璃管端部上增加。

在所述结构中，当例如弧光管发光且其转弯部分在轴线与垂直方向基本上重合的状态下指向下方时，第二区域所发出的可见光将增加到第一区域发出的朝向转弯部分的可见光中。因此，在弧光管轴向上的转弯部分之外可得到提高的照度。因此，如果例如轴向与垂直方向重合，那么可以提高弧光管在向下方向上的照度。

另外，设于第一区域上的磷光涂层的厚度在从转弯部分到玻璃管端部上增大。通过这种结构，就可以提高弧光管在向下方向上的照度。

此外，玻璃管在从转弯部分到玻璃管的两端上卷绕在轴线的周围。

而且，设于第二区域上的磷光涂层的每单位面积的质量处于2毫克/平方厘米(mg/cm²)到12mg/cm²内。另外，设于第一区域上的磷光涂层的每单位面积的质量处于5mg/cm²到30mg/cm²内。

通过这些结构，可从第二区域内的磷光涂层中得到更多的可见光。因此，如果弧光管在转弯部分朝向下方时发光，那么弧光管在向下方向上的照度和弧光管的光通量均得到提高。

另外，磷光涂层为三色带型磷光涂层。

本发明的放电灯安装了具有上述结构的弧光管。

另外，本发明的生产弧光管的方法是一种生产这样的弧光管的方法，该弧光管包括：具有转弯部分的玻璃管，其在从转弯部分到玻璃管的至少一端上卷绕在轴线的周围，从而形成了螺旋部分；以及设于玻璃管内表面上的磷光涂层，该生产方法包括：通过弯曲玻璃管来形成转弯部分和螺旋部分的步骤；将含磷悬浮液注射到在成形步骤中弯曲的玻璃管中的步骤；通过将玻璃管保持在直立状态并使转弯部分处于上方而使悬浮液在注射步骤之后从玻璃管内部流出的步骤；以及在流出步骤之后在直立状态下干燥玻璃管的步骤。

通过这种结构，可以容易地得到这样的弧光管，其具有如下的结构：在螺旋部分的玻璃管的任一截面处，磷光涂层在第一区域内比在第二区域内更厚，第一和第二区域在平行于轴线且穿过截面中心的方向上相互面对，第一区域比第二区域更接近玻璃管的端部。

特别是，在本发明中，玻璃管在从转弯部分到玻璃管的两端上卷绕在轴线的周围。

另外，在转弯部分处于上方时将悬浮液注射到玻璃管中。另外，悬浮液的注射持续到所注入的悬浮液超过转弯部分时为止。通过这种结构，在使已注射到例如双螺旋型玻璃管中的悬浮液从内部流出的操作过程中，悬浮液将不会产生泡沫。而且，可在玻璃管处于其初始位置时进行干燥。

另外，悬浮液的粘度处于4.5厘泊(cP)到8.0cP的范围内。通过这种结构，在玻璃管的截面上，所涂覆的磷光涂层在与转弯部分侧相反的一侧(即第一区域)上比在转弯部分侧(即第二区域)上更厚。

此外，玻璃管的内径处于5毫米(mm)到9mm的范围内。对于这种内径较小的弧光管来说，本发明可使磷光涂层在玻璃管的截面上在轴向上不均匀。

附图说明

从下述介绍并结合显示了本发明的一个具体实施例的附图中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是本发明实施例的紧凑型自镇流荧光灯的整体结构的局部剖开的正视图；

图2是玻璃管的局部剖开的正视图，其用于说明弧光管的内部结构；

图3A，3B和3C是用于说明通过弯曲玻璃管来形成双螺旋结构的工艺的图示；

图4A，4B和4C是用于说明在形成为双螺旋结构的玻璃管内涂覆磷光涂层的工艺的图示；

图5为表格，显示了弧光管从上部开始的圈数，以及在构成弧光管的玻璃管的截面视图中在由圈数指定的测量位置处的分别涂覆在端部侧内表面和顶部侧内表面上的磷光涂层的每单位面积的质量；

图6为图示，显示了弧光管从上部开始的圈数与在构成弧光管的玻璃管的截面视图中在由圈数指定的测量位置处的分别涂覆在端部侧内表面和顶部侧内表面上的磷光涂层的每单位面积的质量之间的关系；

图7为表格，显示了在使用了100小时之后的光通量和在灯的紧接下方处测量的向下照度的测量结果；

图8为光分布曲线，显示了具有不均匀设置的磷光涂层的非均匀磷型灯和具有均匀设置的磷光涂层的均匀磷型灯的光分布特性；和

图9为图示，显示了直弧光管的磷光涂层的涂覆量、薄涂覆部分侧的照度和光通量之间的关系。

具体实施方式

下面将参考相应的附图来介绍将本发明应用于紧凑型自镇流荧光灯中的一个实施例。

1.紧凑型自镇流荧光灯的结构

图1是显示了此实施例的紧凑型自镇流荧光灯的正面剖视图。这种12瓦(W)的紧凑型自镇流荧光灯(在下文中简称为“灯1”)是60W的白炽灯的替代品。

如图1所示，灯1装有：通过将玻璃管弯曲成双螺旋结构而形成的弧光管2；用于使弧光管2发光的电子镇流器3；在其中容纳了镇流器3并包括灯座5的外壳4；以及用于覆盖弧光管2的灯泡6。应注意的是，弧光管2由外壳4的支座(支撑件)41固定住。

图2是玻璃管的局部剖开的正视图，用于说明弧光管的内部结构。

如图1和2所示，弧光管2通过弯曲玻璃管9而形成。具体地说，此玻璃管9在玻璃管9的大致中心处的转弯部分91处转过来，并在从该转弯部分91到两端上卷绕在轴线“A”的周围。换句话说，这样弯曲的玻璃管9包括两个螺旋部分92和93，以及在顶部(即对应于图1中弧光管的底端)处将这两个螺旋部分92和93相连的转弯部分91。

这里，构成弧光管2的玻璃管9具有大致为7.4mm的内径φi和大致为9.0mm的外径φo。这两个螺旋部分92和93均卷绕在轴线“A”的周围约4.5圈。在此说明书的下文中，有时会采用从作为起点的转弯部分91开始的圈数来说明螺旋部分92和93处的玻璃管。

应当注意的是，玻璃管9的内径φi最好处于5mm到9mm之间的范围内。这是因为在内径φi小于5mm时，很难将在下文中会提及的电极安装在玻璃管9的内部，并且在内径φi大于9mm时，弧光管2的尺寸将大于传统的60W的白炽灯。

在从转弯部分91到螺旋部分的端部上的属于一个螺旋部分内的两个相邻玻璃管之间的节距P_2t为20mm。在平行于轴线“A”的方向上相邻的玻璃管的任意二个部分之间的节距P_1t为10mm(在下文中，平行于轴线“A”的方向将简称为“轴向”)。这意味着在轴向上相邻的两个玻璃管部分之间的距离为约1mm。这一距离最好为3mm或更小。这是因为，在该距离大于3mm时，弧光管2的长度将过长，并且因相邻玻璃管之间的距离太大而引起了产生照度不规则的更大机率。另外，螺旋部分92和93卷绕在轴线“A”的周围，其具有相对正交于轴线“A”的方向为14.5度的倾斜角(这一角度在图1中显示为α)。

双螺旋结构的弧光管2的长度“L”(即弧光管2从其转弯部分到靠近电极密封部分的端部的尺寸)为约65mm，并具有约36.5mm的最大外径φ。弧光管2的最大外径φ优选在30mm到40mm之间。如果该最大外径φ处于所述范围内，那么弧光管2就可安装在A型灯泡内，它与用于传统白炽灯的球形灯泡相同。

应当注意的是，在此说明书中有时会用到下述用语。也就是说，在图2的轴向上，向下的一侧有时会称为“顶部侧”，这是因为弧光管2的顶部(即玻璃管9的转弯部分91所处的部分)处于这一方向。相反，向上的一侧有时会称为“基部侧”，这是因为弧光管被处于这一方向的基部(即玻璃管9的端部94和95所处的部分)上的支座41所支撑。

在玻璃管9的各端94和95处密封了电极7和8。对于各电极7和8来说，例如可以采用由钨制成的绕线电极71和81。绕线电极71和81由一对引线(图中未示出)支撑，这对引线通过图2所示的玻璃珠72和82暂时性地固定住(通过所谓的玻璃珠安装方法)。应当注意的是，玻璃管9可采用软玻璃如硅酸锶钡玻璃。

在安装电极7的同时，在玻璃管9的一端(在此示例中其标号为95)上固定了用于抽空玻璃管9的内部的抽真空管。应当注意的是，弧光管2内的电极7和8之间的距离为约400mm。

在玻璃管9的内表面上设有稀土磷光涂层10，其涂覆方法将在下文中详细介绍。此磷光涂层10含有三种类型的磷，其可分别发出红光、绿光和蓝光(即用于三色带目的)。

下面将介绍此磷光涂层10的厚度。也就是说，在构成螺旋部分92和93的各圈的玻璃管9的任一截面上，假定从中取出在穿过玻璃管9的截面中心的轴向上相互面对的两个内表面区域。那么，磷光涂层在更接近基部的区域中比在更接近顶部的另一区域中更厚(在本发明的下文中，更接近基部的区域有时会称为“第一区域”，而更接近顶部的另一区域有时会称为“第二区域”)。

另外，在玻璃管9的截面上，设于更接近基部的区域上的磷光涂层的厚度在从转弯部分91朝向端部94和95上增大。

相反，设于更接近顶部的另一区域上的磷光涂层在从转弯部分91朝向端部94和95上基本上保持相同，或者是逐渐地变薄。关于厚度的具体信息将在下文中给出。

在玻璃管9内以整体的形式密封了约5mg的水银。在其中还通过上述排放管96密封了缓冲气体如氩气，其处于600帕(Pa)下。

如图1所示，上述弧光管2具有这样的结构，即玻璃管9的端部94和95插入到支座(支撑件)41中，并通过粘合剂42如硅酮等固定在支座41上。在支座41的后侧(即灯座5的一侧)上设有基底31，在其上固定了用于使弧光管2发光的多个电子部分32，33和34。应当注意的是，这些电子部分32，33和34构成了电子镇流器3，其以所谓的串联转换方法来操作。其电路效率为91％。

外壳4由合成树脂制成，并具有在向下方向上变宽的管形，如图1所示。其上安装有弧光管2和基底31的支座41插入到外壳4中，使得电子镇流器3处于后部。然后在支座41的边缘的外表面上设置粘合剂61，以便连接到外壳4的边缘的内表面上。在外壳4的上方(即与开口部分所处的相反方向)上安装了用于E26型灯具插座的灯座5。应当注意的是，灯座5和基底31通过引线51而相互间电传导。

用于覆盖弧光管2及其开口部分的灯泡6插入到外壳4的开口部分内，并通过用粘合剂61将灯泡6的开口部分的端部的外表面连接在外壳4的开口部分的端部的内表面上来固定住。在这里应当注意，灯1(灯泡6)具有约55mm的最大外径和约110mm的长度。60W的白炽灯的尺寸为最大外径约为60mm，长度约为110mm，这仅供参考。

灯泡6由具有优良装饰性能的玻璃材料制成，并形成类似茄子的形状(即所谓的A形)。在灯泡6的内表面上设有扩散涂层(图中未示出)。此扩散涂层的材料的一个例子是主成分为碳酸钙的粉末物质。

在弧光管2的下端(即转弯部分91)处形成了凸起部分91a，其形成为朝向下方(即在轴向上与灯座5相反的一侧)隆起。这一凸起部分91a和灯泡6的内表面的下端(下端部分62)通过由透明硅酮制成的传热介质15而相互间热连接。应当注意的是，换句话说，弧光管2的下端为玻璃管9上的接近转弯部分91的尖端。

2.弧光管的生产方法

下面将详细地介绍弧光管2的生产方法。图3A，3B和3C是用于说明弯曲玻璃管以进行成形的工艺的图示，图4A，4B和4C是用于说明涂覆磷光涂层的工艺的图示。应当注意的是，下述介绍只叙述了将直玻璃管形成为双螺旋结构并在这样形成的玻璃管上形成磷光涂层的工艺。因此，下述介绍并未叙述例如在玻璃管内密封缓冲气体和水银，以及之后在其中密封电极，这是因为它们是与传统方法中所进行的相同的工艺。

1)形成弧光管

A)软化玻璃管的工艺

首先，制备出如图3A所示的直玻璃管110。该玻璃管110具有基本上圆形的截面，管的内径φi约为7.4mm，外径φo约为9.0mm。如图3A所示，将该玻璃管110的包括至少将形成为双螺旋结构的那一部分玻璃管110的中间部分安放到例如使用电力和气体的加热炉120中，然后加热玻璃管110，使其温度至少达到软化点，因此使玻璃管110的中间部分软化。

B)卷绕玻璃管的工艺

从加热炉1 20中取出软化的玻璃管110，然后如图3B所示地将玻璃管110的大致中心114设于心轴130(由不锈钢制成)的顶部，然后采用图中未示出的驱动装置来旋转心轴130。

通过这样做，软化的玻璃管110就可卷绕在心轴130上，其大致中心114成为转弯部分117，围绕在形成于心轴130的外表面上的螺旋槽131上的两个螺旋部分成为各个螺旋部分115和116。

在于心轴130周围卷绕玻璃管110的操作过程中，将气体如压力受控的氮气在0.4千克/平方厘米(kg/cm²)下吹入到玻璃管110中，以使玻璃管110的截面形状保持为大致圆形。

一旦软化的玻璃管110的温度下降且玻璃管110回复到刚硬状态，就使心轴130沿与玻璃管110的卷绕方向相反的方向旋转，从而将形成为双螺旋结构的玻璃管110从心轴130上取下来。

然后将从心轴130上取下来的玻璃管110切割成预定的大小。在下文中，这样切成的双螺旋玻璃管用标号“100”来表示，以便与直玻璃管或卷绕工艺中的玻璃管区别开。

2)磷光涂层的涂覆

A)注射工艺

下面将采用图4A，4B和4C来介绍在这样形成的将用作弧光管的玻璃管100的内表面上设置磷光涂层的方法。

首先，将使用的磷光体12为三色带型，其由可以发出红光、绿光和蓝光的三种磷光体组成。制备含有此磷光体12的悬浮液。在这里所使用的三种磷光体分别为：用于红光的铕钝化的氧化钇(Y₂O₃:Eu³⁺)，用于绿光的铈·铽钝化的磷酸镧(LaPO₄:Ce³⁺，Tb³⁺)，以及用于蓝光的铕钝化的铝酸镁钡(BaMg₂Al₁₀O₁₇:Eu²⁺)。

所制备的悬浮液除磷光体12外还包括粘结剂、粘合剂、表面活性剂和去离子水。粘结剂可提高悬浮液的粘度，它的一个例子是聚环氧乙烷。粘合剂将磷光体固定在玻璃管100上，它的一个例子是镧和铝之间的氧化材料混合物。应当注意的是，这里所用的悬浮液的粘度为5.8cP。

接着，如图4A所示，将双螺旋玻璃管100放置在直立位置，其转弯部分117朝上。然后从玻璃管100的一端注入悬浮液。例如可采用喷嘴(图中未示出)来注射悬浮液。所注入的悬浮液将在弯成双螺旋结构的玻璃管内上升。应当注意的是，每单位时间内所注入的悬浮液的量为7-10升/分钟(l/min)。

当在玻璃管100内朝向转弯部分117上升的悬浮液的前端(在图4A中用标号“118”表示)超过玻璃管100的中心(即超过转弯部分117)时停止注入悬浮液，玻璃管100内的悬浮液就可从玻璃管100的端部流出，并按原样保持玻璃管100的位置。

在流动过程结束之后，采用玻璃管100的另一端来将悬浮液注入到双螺旋玻璃管100中。同样在此操作中，悬浮液的注入持续到悬浮液的前端超过转弯部分117为止，之后玻璃管100内的悬浮液可以从内部流出，并按原样保持玻璃管100的位置。

B)干燥工艺

在玻璃管100的流动过程结束之后，将玻璃管100以与上述工艺相同的直立位置安放在干燥炉135中，如图4C所示地让它干燥。在此操作期间，从玻璃管100的两端交替地向内部吹入暖空气，以便加快干燥工艺。干燥炉135内的温度保持在约45℃，玻璃管100在其中放置约8分钟。

另外，采用暖空气喷嘴在6l/min下进行暖空气的吹入。暖空气的温度为约45℃。在涂覆于玻璃管内表面上的悬浮液的干燥工艺完成后，磷光涂层的整个涂覆工艺就结束了。

与上述方法相比，双螺旋结构的弧光管的传统生产方法例如如下所述。在直玻璃管中，首先采用向下加覆(down flash)方法来涂覆磷光涂层。然后加热玻璃管以将其弯曲成双螺旋结构。如果从卷绕在轴线周围的玻璃管中所得到的绕圈半径足够大(在下文中此半径称为“螺旋半径”)，那么此传统方法几乎不存在涂覆在玻璃管内表面上的磷光涂层会产生开裂或脱落的问题。然而，如果螺旋半径例如为此实施例中的较小，那么就会产生磷光涂层开裂和脱落的上述问题，这就阻碍了具有内部磷光涂层的玻璃管的生产。这意味着所述的传统方法无法用于较小外径的弧光管，例如此实施例所述的弧光管。

相反，在此实施例的弧光管的生产方法中，首先弯曲玻璃管110以使其具有双螺旋结构。因此，在将玻璃管110卷绕在心轴130上之后，尽管弧光管的外径较小，也可以容易地在其上涂覆磷光涂层。

3.灯的质量

1)磷光涂层的厚度(每单位面积的质量)

测量采用上述生产方法生产出的弧光管的磷光涂层的厚度。如下所述地确定测量位置。首先如图2所示，假定在与图幅平面正交的方向并包括轴线“A”的平面内切开弧光管2。这样，测量位置标识为在各圈处的玻璃管截面上的位置，这些位置在穿过玻璃管的截面中心的轴向相互面对。应当注意的是，表示测量位置的标号Pna，Pnb中的“n”表示离转弯部分91的圈数。“a”表示在玻璃管9的截面上的两个测量位置中的接近轴向上的顶部(顶部侧)的那个测量位置；“b”表示在玻璃管9的截面上接近轴向上的基部(即远离轴向方向上的转弯部分)的那个测量位置。

下面的图5和图6显示了在各测量位置处的磷光涂层厚度的测量结果。应当注意的是，以相关涂层厚度而显示出的测量内容实际上是在各测量位置处的每单位面积的磷光涂层质量的测量结果，并不是各测量位置上的实际涂层厚度的测量结果。

如这些图所示，在各圈处的玻璃管截面内，各测量位置处的每单位面积的磷光涂层质量(在下文中也称为“磷光涂层的涂覆量”)在基部侧比在顶部侧更大。这意味着在玻璃管的各截面中，设于轴向上的基部侧的磷光涂层比设于顶部侧的磷光涂层更厚。

此外，基部侧(即图2中的测量位置P1b，P2b，P3b和P4b)的磷光涂层的涂覆量随圈数的增大(即从转弯部分到支座)而增大。用另一种方式来说，在玻璃管的各截面处，基部侧的磷光涂层朝向转弯部分变薄。

相反，即使圈数增大，顶部侧(即图2中的测量位置P1a，P2a，P3a和P4a)的磷光涂层的涂覆量也基本上保持相同，或者趋向于稍稍降低。

2)灯的质量

如上述测量结果所示，如果采用上述涂覆方法来在弧光管上涂覆磷光涂层，那么磷光涂层的厚度在轴向上有所不同。如下所述，点亮两盏灯并测量这些灯的光通量。一盏灯采用了在玻璃管上设有沿玻璃管的螺旋轴线方向具有不同厚度的磷光涂层的弧光管(在下文中称为“非均匀磷光体灯”)，另一盏灯采用了在玻璃管上设有基本上均匀厚度的磷光涂层的弧光管(在下文中称为“均匀磷光体灯”)

应当注意的是，均匀磷光体灯的磷光涂层的厚度设定为约5.8mg/cm²。

在下面列出了进行灯质量测量的条件：

所施加的电压：交流电100伏(频率为60赫兹)

发光时的温度：25℃

发光方位：在灯座朝上时发光

功率消耗：12W

这些灯在上述条件下点亮，在100小时之后测量灯的质量。这里测量的指定的灯质量是在发光时的光通量，即所谓的向下照度，它是在各弧光管的紧接下方的照度。

在图7中显示了灯的质量。从图7中可以清楚，均匀磷光体灯的光通量为785流明(lm)，而非均匀磷光体灯的光通量为818lm，这意味着非均匀磷光体灯的光通量提高了约33lm(约4％)。其原因如下所述。也就是说，由于非均匀磷光体灯在基部侧比在顶部侧具有更厚的磷光涂层，因此基部侧磷光涂层发出的朝向顶部侧的可见光的量增大，它增加到从顶部侧直接朝向弧光管外部发出的可见光的总量中，因此提高了整个光通量。

根据这种光通量的增大，非均匀磷光体灯具有比均匀磷光体灯更高的发光效率，提高量约为2.7lm/W(4％)。具体地说，均匀磷光体灯的发光效率为64.9lm/W，而非均匀磷光体灯的发光效率为67.6lm/W。如这些结果所建议的那样，通过增大在玻璃管截面的轴向上靠近基部所涂覆的磷光涂层的厚度，就可以提高整个光输出。

图8显示了光分布曲线，其显示了在发光时灯的光分布特性。如此图和图7所示，均匀磷光体灯的在灯的紧接下方测得的向下照度为58新烛光(cd)，而非均匀磷光体灯为64cd，这表明存在6cd的提高(约增大了10％)。

其原因被视为与上述光通量的提高相同。也就是说，对于非均匀磷光体灯来说，从基部侧磷光涂层朝向顶部侧发出的可见光增大，这是因为涂覆在玻璃管截面的轴向上的基部侧上的磷光涂层较厚。另外，磷光涂层的较厚部分(在下文中也称为“厚涂覆部分”)设置在与灯的紧接下方位置相面对的地方，所述位置是灯将直接发光的位置，因此由厚涂覆部分发出的可见光将被直接照射在灯的紧接的下方。

(改进示例)

到这里为止，已经通过一个实施例来对本发明进行了介绍。然而不用说也知道，本发明的内容并不限于在如上述实施例中所示的具体例子，而是可包括下述的改进示例。

1.弧光管的灯泡

在上述实施例中使用了A型灯泡来覆盖弧光管。然而也可使用其它形状的灯泡，例如T型和G型。此外，弧光管在其顶部通过硅酮连接在灯泡上。然而，弧光管也可以不连接在灯泡上。此外，灯泡并不总是必需的。在这种情况下也可以得到与上述实施例相同的效果。

2.磷光涂层的悬浮液

1)材料

在上述实施例中，为了在玻璃管的内表面上涂覆磷光涂层，使用了含有红、绿和蓝磷光体的用于三色带目的的悬浮液。然而，也可使用其它类型的磷光体，例如其主成分为普遍用于一般照明的卤代磷酸钙磷光体的悬浮液，还可以在含有卤代磷酸钙磷光体的悬浮液中添加用于发出红光、绿光或蓝光的磷光体。

2)悬浮液的粘度

在上述实施例的悬浮液中，可通过调整悬浮液产品中的粘结剂和去离子水的构成比率来将悬浮液的粘度控制在5.8cP。然而，可以根据例如玻璃管的内径、在轴向上相邻的玻璃管之间的距离(此距离称为“螺旋节距”)以及磷光体及其成分的种类来改变粘度。

在用于上述实施例的悬浮液中，如果其粘度处于4.5cP到8.0cP的范围内，并且大小和螺旋节距如上所述，那么就可以使在玻璃管的任一截面上的涂覆在轴向上的基部侧的磷光涂层比涂覆在顶部侧的磷光涂层更厚。这使得灯照明时的向下照度提高。

应当注意的是，在此实施例中，即使悬浮液的粘度并未处于4.5cP到8.0cP的范围内，仍可以使在玻璃管的任一截面上的涂覆在轴向上的基部侧的磷光涂层比涂覆在顶部侧的磷光涂层更厚。然而在这一粘度范围内，弧光管的光通量将降低，或者所得的向下照度并不会与均匀磷光体灯有较大差异。因此，为了实现与具有磷光体在玻璃管内基本上均匀地涂覆的弧光管的灯相比能够增强由弧光管发出的整体光通量并提高向下照度的磷光体涂覆，悬浮液的粘度必须处于上述范围内。

因此，如果在例如弧光管的螺旋节距、玻璃管的大小和所用磷光体的种类方面存在任何变化，那么优选通过在实际涂覆工艺下进行的实验来确定悬浮液的适当粘度。

3.磷光涂层的厚度

1)涂覆在转弯部分侧的磷光涂层

在上述实施例中，涂覆在构成弧光管的玻璃管的任一截面的轴向上的转弯部分侧处的磷光涂层的每单位面积的质量约为5.8mg/cm²。然而，它的允许范围为2mg/cm²到12mg/cm²。其原因是，当磷光涂层的厚度约为5.8mg/cm²时，弧光管发出的光通量最大；并且如果该厚度处于2mg/cm²到12mg/cm²的范围内，那么磷光涂层不会产生与最大光通量相差太大的光通量。

2)涂覆在端部侧的磷光涂层

在上述实施例中，涂覆在构成弧光管的玻璃管的任一截面的轴向上的与转弯部分侧相反的一侧(即端部侧)上的磷光涂层的每单位面积的质量约为13.9mg/cm²。然而，它的允许范围为5mg/cm²到30mg/cm²。

可以根据下述实验来确定这一范围。

在上述实施例中使用了具有双螺旋结构的弧光管。然而，此实验采用直弧光管来进行，以便在操作上更容易。

所用的直管为20W类型的直管型荧光灯，其直径为25mm，长度为580mm。首先采用向下加覆法在此直玻璃管上基本上均匀地涂覆磷光涂层。磷光涂层的涂覆量约为5.8mg/cm²。其原因是这样可使弧光管发出的光通量最大，如在上述1)中所述。应当注意的是，用于此实验的磷光涂层与用于上述实施例的磷光涂层相同。类似的，这里所用的悬浮液的成分基本上相同。

接着将已经均匀地涂覆了磷光涂层的玻璃管倾斜，从而允许悬浮液从处于较高位置的玻璃管端部流出。在此操作期间，悬浮液将流到玻璃管截面的底端部分处，使得在悬浮液流经的位置上形成具有较厚磷光涂层的厚涂覆部分。应当注意的是，在玻璃管的截面中，首先涂覆磷光涂层并与厚涂覆部分相对的部分称为“薄涂覆部分”。

在上述方法中，通过在用磷光体均匀地涂覆了整个玻璃管之后使悬浮液在预定位置上流过数次，就可以形成四种类型的弧光管，其在各自的厚涂覆部分处分别具有3.5，8.5，14.8和22.4的磷光体涂覆量(mg/cm²)。

对这样形成的弧光管来测量其在与厚涂覆部分相对的一侧(即薄涂覆部分)处的亮度，以及弧光管所发出的光通量。测量结果如图9所示。

从图9中可以看出，薄涂覆部分处的亮度随磷光涂层的每单位面积的质量的增大而增大。相反，尽管弧光管的光通量在质量为8.5mg/cm²时达到最大值，然而它在整体上基本保持稳定。

从上述结果中可以看出，如果在厚涂覆部分处磷光涂层的涂覆量处于5mg/cm²到30mg/cm²的范围内，那么可以防止弧光管所发出的光通量产生较大的降低，并且能够提高薄涂覆部分侧的亮度。

这些磷光涂层的涂覆量是针对直弧光管而言的。然而，由于这里所用的磷光涂层的结构与本发明实施例所用的相同，因此可以认为它可应用于弧光管为双螺旋结构的本发明实施例中。

4.弧光管的形状

在上述实施例中，弧光管在转弯部分处弯曲，转弯部分的两侧卷绕在轴线的周围，一直到玻璃管的相应端部为止，因而形成了整体上的双螺旋结构。然而，弧光管也可采用其它的形状，包括构成弧光管的玻璃管从其转弯部分到玻璃管的仅一端卷绕在轴线的周围以形成单螺旋结构的形状。或者，在形成为与从转弯部分到玻璃管的两端均卷绕在轴线周围的双螺旋结构相同的玻璃管中，玻璃管的这些端部可设置成基本上在轴向上延伸。在这种形状的弧光管中，也能得到与上述实施例相同的效果。

此外，在上述实施例中，弧光管的螺旋结构被描述成玻璃管所卷绕在轴线周围的螺旋半径基本上恒定。换句话说，在此实施例中，弧光管的外观形状为具有基本上均匀外径的圆柱体形状。

顺便提及，如此实施例所证实的那样，如果在玻璃管截面上所涂覆的磷光涂层在轴向上的支座侧比在转弯部分侧更厚，那么可以提高在灯座朝上时发光(在轴线与垂直方向重合时发光)的灯的紧接下方处的向下照度。

考虑到上述内容，为了将玻璃管的第一和第二圈所发出的可见光从转弯部分(即支撑件侧)引向灯的正下方，那么最好使弧光管具有这样的形状，即，其外径从转弯部分朝向支座增大(即螺旋结构的弧光管从转弯部分朝向支座具有玻璃管卷绕在轴线周围的更大的螺旋半径)。换句话说，最好使弧光管为在支座侧具有较大外径的锥形。为了形成这种形状的弧光管，心轴可以形成了朝向底部变宽的锥形。

5.弧光管

在此实施例中，上述弧光管可应用到紧凑型自镇流荧光灯中。然而，具有以上述方式涂覆的磷光涂层的结构或以上述生产方法生产的弧光管也可应用到其它类型的放电灯中，例如未包括电子镇流器的荧光灯。

虽然已经参考附图并通过示例完整了介绍了本发明，然而应当注意到，对本领域的技术人员而言，各种修改和改进是显而易见的。因此，除非这些修改和改进脱离了本发明的范围，否则它们均应被视为被包括在本发明中。

Claims (12)

1.一种弧光管，包括：

具有转弯部分的玻璃管，其在从所述转弯部分到所述玻璃管的至少一端上卷绕在轴线的周围，从而形成了螺旋部分；和

设于所述玻璃管的内表面上的磷光涂层，其中，

在所述形成螺旋部分的玻璃管的任一截面处，即在垂直于玻璃管本身的中心线的平面切割形成的截面处，所述磷光涂层在第一区域内比在第二区域内更厚，所述第一和第二区域在平行于所述轴线且穿过所述截面的中心的方向上相互面对，所述第一区域比所述第二区域更接近所述玻璃管的端部；

其特征在于，

设于所述第一区域上的所述磷光涂层的厚度在从所述转弯部分到所述玻璃管端部上增加。

2.根据权利要求1所述的弧光管，其特征在于，

所述玻璃管在从所述转弯部分到所述玻璃管的两端上卷绕在所述轴线的周围。

3.根据权利要求1所述的弧光管，其特征在于，

设于所述第二区域上的所述磷光涂层的每单位面积的质量处于2毫克/平方厘米到12毫克/平方厘米内。

4.根据权利要求1所述的弧光管，其特征在于，

设于所述第一区域上的所述磷光涂层的每单位面积的质量处于5毫克/平方厘米到30毫克/平方厘米内。

5.根据权利要求1所述的弧光管，其特征在于，

所述磷光涂层为三色带型磷光涂层。

6.一种包括有如权利要求1所述的弧光管的放电灯。

7.一种生产弧光管的方法，所述弧光管包括：具有转弯部分的玻璃管，其在从所述转弯部分到所述玻璃管的至少一端上卷绕在轴线的周围，从而形成了螺旋部分；以及设于所述玻璃管的内表面上的磷光涂层，所述生产方法包括：

通过弯曲玻璃管来形成所述转弯部分和螺旋部分的步骤；

将含磷悬浮液注射到在所述成形步骤中弯曲的玻璃管中的步骤；

通过将所述玻璃管保持在直立状态并使所述转弯部分处于上方而使所述悬浮液在所述注射步骤之后从所述玻璃管内流出的步骤；和

在所述流出步骤之后在直立状态下干燥所述玻璃管的步骤。

8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，

所述玻璃管在从所述转弯部分到所述玻璃管的两端上卷绕在所述轴线的周围。

9.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，

在所述转弯部分处于上方时将所述悬浮液注射到所述玻璃管中。

10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，

所述悬浮液的注射持续到所注入的悬浮液超过所述转弯部分时为止。

11.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，

所述悬浮液的粘度处于4.5厘泊到8.0厘泊的范围内。

12.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，

所述玻璃管的内径处于5毫米到9毫米的范围内。

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