CN101546688A - 一种畜禽养殖用荧光灯 - Google Patents

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Abstract

一种畜禽养殖用荧光灯，由光学玻璃壳(1)、荧光体层(2)、放电腔(3)、功率耦合器(4)、钛汞合金(5)、高频连接线(6)组成。其中：光学玻璃壳(1)采用能够截止UV－C段紫外线，且在玻璃中或玻璃表面含有二氧化钛光触媒且对中长波紫外线具有非常高的透过率；荧光体层(2)的荧光体由稀土离子或过度元素离子激活的碱土金属硼酸盐体系、磷酸盐体系、铝酸盐体系、硅酸盐体系中的至少一种构成。利用高频放电发光激发荧光体发光，其优点是响应速度、使用寿命特长、光输出不受电压影响和输出恒定、灯光无频闪。具有促进畜禽健康生长发育，增强其免疫力，以及杀毒、灭菌、分解氨气及硫化氢气体，净化环境的功能。

Description

一种畜禽养殖用荧光灯
技术领域
本发明属于照明装置领域，特别涉及低压水银荧光灯及其制备技术。同时也涉及荧光材料和畜禽养殖领域。
背景技术
现代社会的畜禽产品安全性问题已经远远超出了传统的食品卫生或食品污染的范围，而已经成为人类赖以生存和健康发展的整个食物链的管理与保护问题。
目前在畜禽养殖领域采用的还是普通照明用灯，比如白炽灯、节能灯、汞灯、钠灯、金卤灯等，实际上养殖用灯除了具有照明功能外，对环境净化、畜禽健康、成长快慢、产品质量有着及其重要的作用。关于有益作用的灯具有一些报道。如ZL02246501.4提供的是一种维他环保灯，光学玻璃管内壁有荧光粉，能产生含有最小红斑量的UV-B的健康线辐射，并具有高显色性。ZL03263948所提供的是一种消毒、净化空气和环境的照明灯，其特点是在普通照明灯管外壁涂有光触媒涂层，其能形成氢氧自由基或富氧离子，具有杀菌效果。然而这种涂在玻璃管外的光触媒涂层容易脱落，且可见光激发光触媒产生负离子量十分有限。ZL200520135803.4提供的紫外荧光灯是在管状光学玻璃管内壁的荧光体为由稀土离子或过渡元素离子激活的碱土金属硼酸盐体系、磷酸盐体系、铝酸盐体系、硅酸盐体系中的一种或一种以上的UV-B段的荧光体构成。产生的中波紫外光谱能使人和动物皮肤中的7—脱氢胆固醇转化成VD3，使之促进对磷钙的代谢。ZL200520076040.0报道的是家禽杀菌保健专用荧光灯，其是在玻璃管内壁涂有稀土荧光粉，通电后灯丝发出的紫外光激发涂层时能发出280～340nm保健射线。但为了达到杀菌目的，在涂层上开设缝隙，以利紫外线照射出来强力杀菌。在涂层上开设缝隙会使UV-C段紫外线透出，虽然起到了杀菌的效果，同时，UV-C段紫外线会对畜禽造成伤害，危机畜禽健康。中国专利CN2641455Y所公开的光触媒有鎘的化合物，鎘在使用中会对动物及人造成伤害，且污染环境。上述现有技术虽然对人和动物有一定的保健作用，但发射出的光谱的各波段尚无理想的分配，其作用如促进畜禽健康生长发育，杀毒、灭菌、分解氨气及硫化氢气体净化环境，提高肉、蛋产率等功能也不理想。
发明内容：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供高效率、低能耗、安全的新型光源，以替代目前畜禽养殖领域普遍使用的普通照明光源。
本发明的技术方案如附图3所示：由光学玻璃壳1、荧光体层2、放电腔3、功率耦合器4、钛汞合金5、高频连接线6组成。发光原理是利用高频率，使得灯内的钛汞合金释放出来的汞，产生等离子体，从而放电发光激发荧光体发光，该方法制作的光源具有响应速度快不需预热。可低温启动，可立即启动和再启动，启动时间小于0.5s，不受频繁开关限制。防震/寿命特长。一般的白炽灯、日光灯、节能灯、及其它气体放电灯都有灯丝或电极，而灯丝或电极的溅射效应恰恰是限制灯使用寿命的必然组件。本发明畜禽养殖灯没有电极，是靠电磁感应原理与荧光放电原理相结合而发光，所以它不存在限制寿命的必然组件，同时也不怕震动。使用寿命仅决定于电子元器件的质量等级、电路设计和泡体的制造工艺，一般使用寿命可达6万～10万h，可减少因频繁维护而造成的高昂费用支出；电气性能优良。功率因数高于98％，电流谐波低，光输出基本不受电压影响，输出恒定的光通量，光通量衰减慢，不会有普通带电极放电灯中的光衰退现象；在160～265V之间均可有效启动。不会冲击电网，有利电网安全。不需预热。可低温启动，可立即启动和再启动，启动时间小于0.5s，不受频繁开关限制。无频闪。由于它的工作频率高达2.65MHZ，一般的灯为工频50HZ，所以视为“完全没有频闪效应”，长时间使用有利于健康。光学玻璃壳1需要对中长波紫外线透光率好，对于280nm以上的中波透过率≥20.0％；对于700nm以上的近红外光谱透过率≥70％；同时还需要其平均膨胀系数在从常温至400℃间变化不大，以及抗水等性能稳定。其材质为高硼璃，可以制成圆球或椭球形状等。荧光体层(2)的荧光体由稀土离子或过度元素离子激活的碱土金属硼酸盐体系、磷酸盐体系、铝酸盐体系、硅酸盐体系及铁离子激活的铝酸盐体系、镓酸盐体系中的一种或一种以上构成。中长波紫外荧光体如：
碱土金属硼酸盐体系：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-y·B2O7:Pbx Gdy，0.001≤x≤0.2；0.001≤y≤0.5；
碱土金属铝酸盐体系：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-yAl2O7:PbyGdx，0.001≤x≤0.5；0.001≤y≤0.2；
碱土金属磷酸盐体系(Mg，Sr，Ba，Ca，Zn)3-x-y-z(PO4)2.14:Gdx Pby，Cez，0.001≤x≤0.5；0.001≤y≤0.2；0.001≤z≤0.2；
硅酸盐体系(Li，Ca，Ba，Sr，Mg)1-x-ySi2O5:PbyGdx，0.001≤x≤0.2；0.001≤y≤0.2，其中以硼酸盐体系、磷酸盐体系、铝酸盐体系效果更好；在253.7nm紫外光激发下的发射光谱峰值在297nm～370nm之间。近红外荧光体铁离子激活的铝酸盐体系LiAlO2:Fe3+；镓酸盐体系荧光体LiGaO2:Fe3+中的一种或一种以上，在253.7nm紫外光激发下的发射光谱峰值在730nm～750nm之间和在610nm～660nm之间的长波红光匹配。这一波段的红光和远红外光能够促进蛋禽的雌性激素分泌，提高产蛋量和延长产蛋高峰期，本发明所述荧光体的百分比例构成：中长波紫外荧光体0.1～100.0wt％；近红外荧光体0.0～99.9wt％；发射光谱峰值位于610～660nm之间的长波红光荧光体0.0～99.9wt％；可见荧光体0.0～99.9wt％。
本发明所采用的荧光体是硼酸盐体系、磷酸盐体系、铝酸盐体系的稀土离子和过度元素离子激活的共激活的中长波紫外荧光体，该荧光体比中国专利CN2864978Y，和CN2602482Y所公开的铊激活的荧光体和单一激活剂荧光体的光谱功率分布高出70％以上，(见图11)，同时耐老化，在185nm紫外线下老化1000h后本发明荧光体发射光谱功率分布比单一激活剂荧光体发射光谱功率分布高50％以上。(见图12)无论硼酸盐、磷酸盐、铝酸盐、硅酸盐均能得到相同效果。具体数据见下表。
钛汞合金(5)用这种材料取代传统的充液汞方法，可以很精确地控制汞量，尽可能减少汞对人体的危害和对环境的污染，提高灯管质量和延长灯管寿命。释汞消气剂装入灯管后用高频感应加热使钛汞合金释汞，产生汞蒸气，同时吸气剂被激活而吸收管内残余气体和释汞中放出的气体，维持管内洁净气氛。钛汞合金是钛元素与汞元素在800℃的高温下，于密封容器中形成的金属间化合物Ti3Hg，然后将这种合金磨成粉状压制在镍带上，同时镍带的另一面压制一层吸气剂材料，即ZrAl16合金。钛汞合金在500℃以下是不分解的，不释汞的；因此在室温下，以及在制灯排气过程中均无汞蒸气产生，对于制灯而言，是防止汞污染较理想的方法。
本发明的畜禽养殖灯。其发射光谱范围在290nm-900nm范围内。(见图8)。经实验证明，在畜禽养殖过程中，当控制好照度、时间，在畜禽养殖灯作用下，能使动物皮肤中的7—氢胆固醇光转化成维生素D3，经动物体内一系列生化作用后，使之促进动物对钙磷的代谢，从而能有效的防治佝偻病、骨软化症和骨质疏松症，促进动物的生长发育，提高免疫力；玻璃中或玻璃表面的二氧化钛光触媒在中长波紫外光作用下，释放一定量负离子，对环境可起到杀毒灭菌，净化环境的作用，388nm以下的紫外线是二氧化钛光触媒的最佳匹配光谱，当纳米级二氧化钛超微粒子接受波长为388nm以下的紫外线照射时，其内部由于吸收光能而激发产生电子·空穴对，即光生载流子，然后迅速迁移到其表面并激活被吸附的氧和水分，产生活性自由氢氧基(·OH)和活性氧(·O)，当污染物以及细菌吸附其表面时，就会发生链式降解反应。388nm以下的紫外线是二氧化钛光触媒最有效激发光谱。
经测试杀菌结果显示：
大肠杆菌0h落数为：1.88x105个/毫升；2h落数为：<10个/毫升；24h抗菌率>99.9％。
金黄色葡萄球菌0h落数为：4.0x105个/毫升；2h落数为：<10个/毫升；24h抗菌率>99.9％。
由此可见，本发明杀菌效果显著。采用畜禽养殖灯所产生的负离子杀菌、净化环境能够有效预防畜禽疾病的发生的同时不会对畜禽造成伤害，安全可靠。且减少药品及消毒药水使用，有利于食品安全。同时还可以显著地提高蛋禽产蛋率(见图13)和饲料利用率。
与现有技术相比本发明的畜禽养殖领域的专用灯具有的突出的优点在于：(1)发射光中有有益光谱，即中长波紫外光谱、长波红光、近红外光谱等，该光波使动物体内发生一系列光生化反应，促进畜、禽体内荷尔蒙分泌，促进畜禽健康生长发育，增强其免疫力；同时空气产生一定量的负离子，在光波与负离子的共同作用下，具有杀毒、灭菌、分解氨气及硫化氢气体，净化环境的功能，实现物理方法预防、控制疾病发生和促进生长，提高品质的多种功能。具有经济、简单、安全的特点。(2)利用高频率使汞产生等离子体放电发光激发荧光体发光，因而：①响应速度快不需预热，可低温启动，不受频繁开关限制。②使用寿命特长：没有电极从而不存在限制寿命的必然组件，且不怕震动，使用寿命可达6万～10万h。③电气性能优良：功率因数高于98％，电流谐波低，光输出基本不受电压影响，输出恒定的光通量且衰减慢，在160V-265V之间均可有效启动。④灯光无频闪：由于它的工作频率高达2.65MHZ，一般的灯为50HZ，所以视为“完全没有频闪效应”，长时间使用有利于健康。
附图说明
图1为畜禽养殖灯的玻璃透过率曲线图。
图2为畜禽养殖灯用中长波紫外荧光体的发射光谱图。
图3为畜禽养殖灯的结构图。其中(1)为光学玻璃壳、(2)为荧光体层、(3)放电腔、(4)为功率耦合器、(5)为固态汞、(6)为高频连接线。
图4～9为不同荧光体比例畜禽养殖灯的发射光谱图。
图10：为畜禽养殖灯用近红外荧光体发射光谱图
图11：本发明稀土离子和过度元素离子激活的共激活的中长波紫外荧光体A与单一激活剂荧光体B发射光谱功率分布对比图。
图12.本发明稀土离子和过度元素离子激活的共激活的中长波紫外荧光体A与单一激活剂荧光体B在185nm紫外线下老化1000h后发射光谱功率分布对比图。
图13：畜禽养殖灯可提高鸡的产蛋量的对比图。其中A代表试验组，B代表对照组，可以表明畜禽养殖灯具可提高鸡的产蛋量4％以上。
具体实施方式：
畜禽养殖灯的玻璃管可采用高硼硅玻璃，本实例采用一种高硼硅玻璃。它能使297nm以上的中波紫外光透过20％以上。
以高硼硅玻璃为例其物理特性要求：
1、机械性能
密度ρ：2.23±0.02g/cm3
2、热力学性能
热膨胀系数：(0-300℃)3.3±0.1×10-6K-1
软化点：820±10℃
应变点：516±10℃
热容：(20-100℃)0.82KJ×(kg×K)-1
导热系数：1.2W×(m×K)-1
耐热冲击性：180K
增强型：>300K
同片温差性能：100K
增强型：>300K
最高工作温度：短期(<10h)500℃
长期(>10h)450℃
3、化学性能
耐水性 ISO719/DIN12111  HGB1
   ISO720       HGA1
耐酸性 ISO1776/DIN12116 1
耐碱性 ISO695/DIN52322  A2
4、光学性能
折射率：Nd：1.47384
在297nm处的透过率为80％。
5、电学性能
电阻率1gρ 250℃ 8.0Ω×cm
介电损失 tanσ(1兆周20℃)38×10-4
介电常数 ε＝4.7
玻璃的透过率
采用日本鸟津UV200型紫外分光光度计测量了玻璃的透过率。在297nm处的透过率为80％。(见图1)
畜禽养殖灯所采用的中长波紫外荧光体层是主要由在253.7nm紫外光激发下的发射光谱峰值在297nm～370nm之间的稀土离子或过度元素离子激活的碱土金属硼酸盐体系、磷酸盐体系、铝酸盐体系、硅酸盐体系中的一种或一种以上的中长波紫外荧光体构成。(见图2)。
如：碱土金属硼酸盐体系：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-y·B2O7:Pbx，Gdy；碱土金属铝酸盐体系：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-yAl2O7:Pby，Gd；碱土金属磷酸盐体系(Mg，Ba，Ca，Sr，Zn)3-x-y-z(PO4)2.14:Pby GdxCez；酸盐体系(Li，Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-ySi2O5:PbxGdy中的任意一种或一种以上。
近红外荧光体铁离子激活的铝酸盐体系LiAlO2:Fe3+；镓酸盐体系荧光体LiGaO2:Fe3+中的任意一种或一种以上。
可见光荧光体可采用市售的卤磷酸钙荧光粉或稀土三基色荧光体任意一种或一种以上。
长波红光荧光体采用任何一种发射光谱峰值位于610～660nm之间的荧光体。
实施例一、以碱土金属硼酸盐体系(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-y·B2O7:Pbx，Gdy荧光体占100％重量比为畜禽养殖灯荧光体荧光体层，将上述荧光体和表面涂有二氧化钛光触媒的玻璃壳及其他配件，按：配制粉浆→涂荧光体层→烤胶→放入钛汞合金→封口→排气(抽真空)配以功率耦合器及电源的制造工艺进行制做。即得到本发明的畜禽养殖灯(见图4)。
实施例二、碱土金属铝酸盐体系中长波紫外荧光体：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-yAl2O7:Pby，Gdx占90％重量比，卤磷酸钙体系可见光荧光体占10％重量比为畜禽养殖灯荧光体荧光体层，将上述荧光体和渗有二氧化钛光触媒的玻璃壳及其他配件，按配制粉浆→涂荧光体层→烤胶→放入钛汞合金→封口→排气(抽真空)配以功率耦合器及电源的制造工艺进行制做。即得到本发明的畜禽养殖灯(见图5)。
实施例三、碱土金属磷酸盐体系(Mg，Ba，Ca，Sr，Zn)3-x-y-z(PO4)2.14:GdxPbyCez荧光体占100％重量比为畜禽养殖灯荧光体荧光体层，将上述荧光体和表面涂有二氧化钛光触媒的玻璃壳及其他配件，按配制粉浆→涂荧光体层→烤胶→放入钛汞合金→封口→排气(抽真空)配以功率耦合器及电源的制造工艺进行制做。即得到本发明的畜禽养殖灯(见图6)。
实施例四、硅酸盐体系(Li，Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-ySi2O5:PbxGdy荧光体占40％重量比，铝酸盐体系(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-yAl2O7:Pby，Gdx荧光体占40％重量比，卤磷酸钙可见光荧光体占20％重量比为畜禽养殖灯荧光体荧光体层，将上述荧光体和表面涂有二氧化钛光触媒的玻璃壳及其他配件，按配制粉浆→涂荧光体层→烤胶→放入钛汞合金→封口→排气(抽真空)配以功率耦合器及电源的制造工艺进行制做。即得到本发明的畜禽养殖灯(见图7)
实施例五、碱土金属硼酸盐体系：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-y·B2O7:Pbx，Gdy占荧光体总重量的10％；碱土金属铝酸盐体系：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-yAl2O7:，PbyGdx占荧光体总重量的2％；碱土金属磷酸盐体系M3-x-y-z(PO4)2.14:PbyGdxCez占荧光体总重量的3％；硅酸盐体系(Li，Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-ySi2O5:PbxGdy占荧光体总重量的5％。近红外荧光体铁离子激活的铝酸盐体系LiAlO2:Fe3+；镓酸盐体系荧光体LiGaO2:Fe3+占荧光体总重量的5％。可见光荧光体占荧光体总重量的75％。为畜禽养殖灯荧光体荧光体层，将上述荧光体和表面涂有二氧化钛光触媒的玻璃壳及其他配件，按配制粉浆→涂荧光体层→烤胶→放入钛汞合金→封口→排气(抽真空)配以功率耦合器及电源的制造工艺进行制做。即得到本发明的畜禽养殖灯(见图8)
实施例六、碱土金属硼酸盐体系：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-y·B2O7:Pbx，Gdy占荧光体总重量的0.1％；碱土金属铝酸盐体系：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-yAl2O7:，PbyGdx占荧光体总重量的0.2％；碱土金属磷酸盐体系(Mg，Ba，Ca，Sr，zn)3-x-y-z(PO4)2.14:PbyGdxCez占荧光体总重量的0.7％；稀土三基色可见光荧光体占荧光体总重量的99％。为畜禽养殖灯荧光体荧光体层，将上述荧光体和表面涂有二氧化钛光触媒的玻璃壳及其他配件，按配制粉浆→涂荧光体层→烤胶→放入钛汞合金→封口→排气(抽真空)配以功率耦合器及电源的制造工艺进行制做。即得到本发明的畜禽养殖灯(见图12)
实施例7-20：
Figure A200910010790D00151
实施例7～20的制作方法同实施例1，即得到本发明的产品。

Claims (9)

1.一种畜禽养殖用荧光灯，由光学玻璃壳(1)、荧光体层(2)、放电腔(3)、功率耦合器(4)、钛汞合金(5)、高频连接线(6)组成；利用高频率使得灯内的汞产生等离子体，从而放电发光激发荧光体发光；其中：光学玻璃壳(1)对中长波紫外线的280nm以上的中波紫外光透过率≥20％，对于700nm以上的近红外光谱透过率≥70％；荧光体层(2)的荧光体由稀土离子或过度元素离子激活的碱土金属硼酸盐体系、磷酸盐体系、铝酸盐体系、硅酸盐体系的中长波紫外荧光体，铁离子激活的铝酸盐体系、镓酸盐体系的近红外荧光体，以及可见光荧光体，长波红光荧光体中的一种或一种以上构成。
2.根据权利要求1所述畜禽养殖用荧光灯，其特征在于所述光学玻璃壳(1)的材质为高硼硅玻璃，且在玻璃中渗入二氧化钛光触媒或玻璃壳内表面涂有二氧化钛光触媒。
3.根据权利要求1所述畜禽养殖用荧光灯，其特征在于所述荧光体层的荧光体在253.7nm紫外光激发下，发射光谱中含有中长波紫外光，中长波紫外光发射光谱峰值范围位于297～370nm之间；发射光谱含有近红外光，发射光谱范围峰值范围位于730nm～750nm之间；发射光谱含有红色光，发射光谱范围峰值范围位于610nm～660nm之间。
4.根据权利要求1所述畜禽养殖用荧光灯，其特征在于所述荧光体层由如下荧光体的质量百分比例构成为：
中长波紫外荧光体                  0.1～100.0
近红外荧光体                      0.0～99.9
长波红光荧光体                    0.0～99.9
可见荧光体                0.0～99.9。
5.根据权利要求1所述畜禽养殖用荧光灯，其特征在于所述中长波紫外荧光体由如下1～3种稀土离子或过度元素离子激活的发光材料构成：
碱土金属硼酸盐体系：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-y·B2O7:PbxGdy，0.001≤x≤0.2；0.001≤y≤0.5；
碱土金属铝酸盐体系：(Mg，Ba，Ca，Sr)1-x-y Al2O7:PbyGdx，0.001≤x≤0.5；0.001≤y≤0.2；
碱土金属磷酸盐体系(Mg，Sr，Ba，Ca，Zn)3-x-y-z(PO4)2.14:GdxPby，Cez，0.001≤x≤0.5；0.001≤y≤0.2；0.001≤z≤0.2；
硅酸盐体系(Li，Ca，Ba，Sr，Mg)1-x-ySi2O5:PbyGdx，0.001≤x≤0.2；0.001≤y≤0.2。
6.根据权利要求1所述畜禽养殖用荧光灯，其特征在于所述近红外荧光体铁离子激活的铝酸盐体系iAlO2:Fe3+；镓酸盐体系荧光体LiGaO2:Fe3+中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述畜禽养殖用荧光灯，其特征在于所述可见荧光体为任一发射可见光荧光体。
8.根据权利要求1所述畜禽养殖用荧光灯，其特征在于所述长波红光荧光体为任一发射光谱峰值位于610～660nm之间的荧光体。
9.根据权利要求1所述畜禽养殖用荧光灯，其特征是畜禽养殖灯可以制成圆球或椭球形状。
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