CN102203900B - 低压放电灯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低压放电灯,其具有放电容器,该放电容器形成气密的填充空间的边界,在填充空间中容纳有填充气体,其中放电容器在其朝向填充空间的侧上至少部分地涂覆以发光材料混合物,借助该发光材料混合物可以将在不可见范围中的电磁辐射转移到可见范围中。本发明的任务是提供如下低压放电灯,该低压放电灯同时节省能量并且具有良好的效率。根据本发明,这通过主要将氩气设置为填充气体并且发光材料混合物的平均粒度大于5μm的方式来实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种低压放电灯,其具有放电容器,该放电容器形成气密的填充空间的边界,在填充空间中容纳有填充气体,其中放电容器在其朝向填充空间的侧上至少部分地以发光材料混合物来涂覆,借助该发光材料混合物可将不可见范围中的电磁辐射转换到可见范围中。
背景技术
这种低压放电灯使用广泛并且得到多种使用,例如作为荧光管或者紧凑型荧光灯,其通常也称为节能灯。
发明内容
本发明的任务是:提供一种低压放电灯,其同时节能并且具有良好效率。
该任务通过具有权利要求1的特征的低压放电灯来解决。
本发明的有利改进方案在从属权利要求中得到。
根据本发明的低压放电灯具有放电容器,该放电容器形成气密的填充空间的边界,在填充空间中容纳有填充气体。放电容器在其朝向填充空间的侧上至少部分地以发光材料混合物来涂覆,借助该发光材料混合物可以将电磁辐射从不可见范围中转移到可见范围中。发光材料混合物例如可以是所谓的三重频带混合物(Dreibandenmischung)。名称三重频带混合物表示:所使用的发光材料的发射光谱与人眼的敏感性相协调为使得实现最优的颜色刺激。眼睛具有三种颜色感受器,其在红色、绿色和蓝色光谱范围中具有比较窄的敏感性最大值,其必须被最优地刺激。这在三重频带混合物的情况下通过如下方式实现,其中所使用的发光材料具有非常窄的发射带,其峰值波长尽可能处于眼睛的相应的敏感性最大值的范围中。因此,借助三重频带技术,眼睛的三个光谱敏感性范围通过窄带地发射的发光材料来最优地激励。由此,亮度感觉和因此光产出特别高。在此,对于眼睛的每个敏感性最大值可以存在多个发射带。
低压放电灯可以具有带有电接触元件的至少一个灯头,其中放电容器和该灯头单件式地彼此连接。
一般而言,根据本发明的低压放电灯可以具有带有电接触元件的灯头和至少局部透光的屏蔽元件,该屏蔽元件在至少一个空间方向上形成低压放电灯的边界,其中屏蔽元件和灯头单件式地彼此连接并且形成气密的填充空间的边界,在填充空间中容纳有填充气体。屏蔽元件可以优选地以放电容器的形式来构建。屏蔽元件在其朝向填充空间的侧上至少部分地以发光材料混合物来涂覆,借助该发光材料混合物将电磁辐射从不可见范围中转移到可见范围中。
根据本发明,在低压放电灯中主要将氩气设置为填充气体,并且发光材料混合物尤其具有在绿色光谱范围中增强的产出。
通过低压放电灯的根据本发明的构造可以有利地保证:一方面降低燃烧电压,因为除了氩气之外,填充气体具有少量氖气或者没有氖气。氩气例如也可以添加有氪气。由此,该低压放电灯的能量消耗相对于传统低压放电灯下降。这同时引起低压放电灯的工作温度的下降,由此光通量-工作温度曲线推移至更高的温度。这意味着:在更高的环境温度下根据本发明的低压放电灯也仍可以有利地工作,并且提高了相对光产出。
通过同时设置具有在绿色光谱范围中增强的产出的发光材料混合物,可以进一步提高根据本发明的低压放电灯的效率,使得可以以相应地构建的低压放电灯实现与传统低压放电灯相比基本上相同的光通量。
因为由各发光材料组成的发光材料混合物根据本发明是相对粗粒的,具有大于或等于5μm并且优选小于20μm的平均粒度,所以可以进一步提高根据本发明的低压放电灯的效率。粒度可以借助本身已知的(例如CILAS公司的)测量设备并且优选根据激光粒度测定方法来确定。通过选择相应的粒度可以进一步提高发光材料混合物的效率,因为由此可以降低在放电容器中的光散射损耗和反射损耗。
根据本发明的一个优选改进方案,发光材料混合物可以包含掺杂有Cer和铽、在绿色光谱范围中发射的磷酸镧LaPO4:Ce,Tb。在此,峰值波长为544nm。掺杂物尤其选择为使得发光材料可以通过化学组分La(1-x-y)PO4:Cex,Tby来描述,其中0.25≤x≤0.38并且0.18≤y≤0.25。在此,对于掺杂物的说明涉及该发光材料的物质量。在此,y优选地大于0.2。通过使用在绿色光谱范围中的高掺杂发光材料可以有利地影响根据本发明的低压放电灯的光产出,该发光材料优选是所使用的发光材料混合物的在绿色光谱范围中发射的唯一的发光材料。
特别优选地,掺杂有Cer和铽的磷酸镧的平均粒度大于或等于5μm。同时,平均粒度优选小于20μm。粒度以及分布宽度例如可以借助本身已知的(例如CILAS公司的)测量设备优选根据激光粒度测定方法来确定。通过选择相应的粒度可以进一步提高发光材料的效率,因为由此可以减小光散射损耗和反射损耗。
根据本发明的低压放电灯的发光材料混合物优选可以包含掺杂有铕、在蓝色光谱范围中发射的铝酸钡镁BaMgAl10O17:Eu,其中掺杂物尤其选择为使得化学组分通过Ba(1-x)MgAl10O17:Eux给定,其中0.10≤x≤0.15。在此,对于掺杂物的说明涉及该发光材料的物质量。该发光材料的峰值波长为448nm。
发光材料混合物也可以包含掺杂有铕和锰、在蓝色光谱范围中发射的铝酸钡镁BaMgAl10O17:Eu,Mn,其中掺杂物优选地选择为使得化学组分通过Ba(1-x)Mg(1-y)Al10O17:Eux,Mny给定,其中0.10≤x≤0.15并且0.01≤y≤0.2。由此可以进一步改进显色性,因为通过Mn掺杂除了产生大约451+/-3nm的发射最大值之外还产生在蓝色光谱范围中的大约515+/-3nm的第二发射最大值。
发光材料混合物可以包含掺杂有铕、在红色光谱范围中发射的氧化钇Y2O3:Eu。在此,化学组分尤其通过Y(2-x)O3:Eux给定,其中0.07≤x≤0.15。在此,对于掺杂物的说明涉及该发光材料的物质量。该发光材料的峰值波长为611nm。
根据依照本发明的低压放电灯的一个有利改进方案,掺杂有铕的铝酸钡镁的平均粒度可以大于或等于6.5μm。掺杂有铕的氧化钇的平均粒度可以有利地大于或等于5μm。对于两种发光材料而言,平均粒度优选地小于或等于20μm。在此,粒度以及分布宽度例如可以借助激光粒度测定方法来确定。
设置这样高掺杂的发光材料已证明为特别有利的,因为由此可以提高发光材料混合物的量子效率。发光材料混合物的量子效率是针对所吸收的来自UV范围的光子而发射在可见光谱范围中的光子的概率。在提高光通量产出的情况下,提高的量子效率特别有利地与通过选择粒度而实现的光散射损耗和反射损耗的降低共同起作用。
优选地,掺杂有铕的铝酸钡镁、掺杂有铕的氧化钇以及掺杂有Cer和铽的磷酸镧尤其可以共同使用在根据本发明的低压放电灯的发光材料混合物中。发光材料混合物尤其可以以所谓的三重频带混合物的形式来设计。这种三重频带混合物的示例性的混合物比例是77.4%的Y2O3:Eu、22.6%的LaPO4:Ce,Tb和0%的BaMgAl10O17:Eu;69.0%的Y2O3:Eu,29.2%的LaPO4:Ce,Tb和1.8%的BaMgAl10O17:Eu或者51.5%的Y2O3:Eu,39.2%的LaPO4:Ce,Tb和9.27%的BaMgAl10O17:Eu,其中混合物比例的公差范围为所说明的量的3%,并且以重量百分比来说明混合物比例。在基本上仅仅具有两种发光材料(在红色光谱范围中的Y2O3:Eu和在绿色光谱范围中的LaPO4:Ce,Tb)的情况下也存在三重频带混合物。在此,蓝色光谱范围通过可见的水银辐射来提供。
有利地,可以将根据本发明的低压放电灯构建为使得发光材料混合物包括粘合剂,该粘合剂的粒度尤其可以在50m2/g到200m2/g的范围中。粘合剂的相对于总发光材料质量的质量比例优选可以在0.5个重量百分比到5个重量百分比的范围中并且特别优选地在0.75个重量百分比到1.0个重量百分比之间。有利地,铝氧化物可以用作粘合剂,例如Evonik(早期为Degussa)的Aeroxide AluC,或者另外的伽玛铝氧化物,其具有在50m2/g到200m2/g的范围中的比表面。
在一个优选实施形式中,根据本发明的低压放电灯可以包含作为填充气体的100%氩气。由此可以保证:燃烧电压尤其相对于类似的现有灯进一步降低,因为填充气体不包含氖气。低压放电灯的能量消耗相对于传统低压放电灯下降了大约10%。通过由此引起的低压放电灯的工作温度的进一步下降,光通量-温度曲线推移至较高的温度。这意味着,根据本发明的低压放电灯即使在较高的环境温度下也还可以有利地工作,并且提高了相对的光通量。通过设置氩气为唯一的填充气体还可以有利地影响根据本发明的低压放电灯的冷起动特性。这在灯的环境温度在20℃以下的情况下特别有利地起作用。
特别有利地,根据本发明的低压放电灯可以构建为使得在放电容器的朝向放电空间的侧上施加有(尤其由氧化铝构成的)保护层。在以发光材料混合物涂覆放电容器之前,将该保护层施加到放电容器上。通过该保护层可以减少汞扩展到放电容器的材料(通常为玻璃)中。由此,在放电容器中,放电容器的内侧先以保护层来涂覆,并且然后以发光材料混合物来涂覆。施加这种保护层是已知的,所施加的保护层的层厚度优选地在50nm到500nm的范围中。保护层优选地包括由铝氧化物和诸如钇(Y)、钆(Gd)、镧(La)或者钡(Ba)的稀土离子构成的混合物,例如可以为此使用Evonik(早期为Degussa)的Aeroxide AluC。
依照根据本发明的低压放电灯的一个有利的改进方案,放电容器的通过发光材料混合物形成的涂层的平均层重量可以大于或等于4.3mg/cm2。进一步优选地,放电容器的通过发光材料混合物形成的涂层的平均层重量可以小于或等于5.5mg/cm2。由此可以保证:在UV范围中的光子几乎完全在发光材料层中被吸收。由此,可以减小通过发光材料层透射的UV光子的比例,这些UV光子非辐射地在玻璃中被吸收。
根据本发明的低压放电灯可以具有仅仅一个灯头并且尤其属于所谓的紧凑型灯的组,其中以发光材料涂覆并且以填充气体填充的、在其端部上密封的管形成放电容器,并且该管成形为使得其两个端部都保持在唯一的灯头上。然而可替选地,根据本发明的低压放电灯也可以设计有两个灯头,尤其也可以以荧光管的形式来设计。在两个扩展方案中有利的是,在制造根据本发明的低压放电灯时仅仅需要改变填充气体种类和发光材料混合物,并且否则生产线可以保持不变。这样,可以保证简单和成本廉价的制造。由此,进一步有利的是,将根据本发明的低压放电灯用作所谓的改型。这意味着:低压放电灯可以在没有另外的适配措施的情况下使用在现有灯座中。由此,现有发光装置可以简单地借助根据本发明的低压放电灯工作,其中可以在同时灯电流基本上不变的情况下实现功率节省。
灯头可以有利地实施为已知且基本上标准化的灯头,由此进一步简化根据本发明的低压放电灯的广泛使用可能性。
根据本发明的另一有利扩展方案,低压放电灯构建为以常规镇流器来驱动。由此,可以在工作中特别简单地实现根据本发明的优点,因为在常规镇流器中不进行电流的调节或者电压的调节,使得将其保持恒定。由此,可以特别良好地利用通过主要将氩气用作填充气体而引起的燃烧电压降低的效果,因为并不出现放电电流的明显改变或者尤其仅仅出现放电电流的这种微小提高,使得低压放电灯的功率消耗下降。尤其是,在该情况下根据本发明的低压放电灯的灯头可以具有作为电接触元件的两个接触钉,用于借助常规镇流器来驱动。
可替选地,根据本发明的低压放电灯可以构建为借助电子镇流器来驱动,其中该电子镇流器优选将电流恒定地调节,因为由此可以特别简单地在低压放电灯中实现功率节省,而同时并不提高放电电流。
具体实施方式
在下文中将借助优选实施例进一步阐述本发明。
为此,尝试性地在不改变几何尺寸和灯头不变的情况下改变本身已知的紧凑型荧光灯形式的低压放电灯(在此为OSRAM GmbH的DULUX D18W和DULUX D 26W型),使得将100%的氩气用作填充气体。发光材料涂层同样被改变并且由发光材料混合物组成,该发光材料混合物由以下发光材料构成:LaPO4:Ce,Tb、Y2O3:Eu和BaMgAl4O10:Eu,更确切地说,以如下混合物比例组成:51.5%的Y2O3:Eu、39.2%的LaPO4:Ce,Tb和9.27%的BaMgAl10O17:Eu,其中公差范围为所说明的量的3%。
在此,发光材料具有如下化学组分:Ba0.9MgAl10O17:Eu0.1、La0.4PO4:Ce0.4,Tb0.2和Y1.93O3:Eu0.07。
发光材料混合物的平均层重量相对于被涂覆的面积为大约5.1mg/cm2。根据本发明素所改变的灯设置有附加的缩写ES、节能器。
在借助常规镇流器工作中可以证明:灯相对于传统的DULUX D灯可以实现在10%的范围中的能量节省。于是,与DULUX D 18W对应的修改的灯基本上可以在16W下工作,与DULUX D 26W对应的修改的灯基本上可以在23W下工作。
在以下的表1中概述了实验条件以及所实现的测量结果。
表1
DULUX D 16W ES | DULUX D 23W ES | |
几何尺寸如 | DULUX D 18W | DULUX D 26W |
ULP[V] | 85 | 90 |
ILP[mA] | 235 | 340 |
PLP[W] | 16 | 24 |
填充气体 | 100%的氩气 | 100%的氩气 |
填充压力[Pa] | 600 | 600 |
绿色发光材料 | LaPO4:Ce,Tb | LaPO4:Ce,Tb |
层重量[g/灯] | 0.31 | 0.36 |
Φ(25℃)[lm] | 1120 | 1700 |
Φ(35℃)[lm] | 1040 | 1570 |
此外,对带有附加物ES和比较灯DULUX D的如所描述那样修改的低压放电进行测量,其中与灯的环境温度有关地测量了灯电流。结果概述在表2中。清楚的是,比较灯的光通量以及根据本发明的较小功率消耗的低压放电灯的光通量处于相同的范围中。
表2:
在具有低压放电灯的水平布置的典型发光体中在发光体的环境温度为25℃的情况下进行另外的测量。表3示出了相应的结果。
表3:
在此值得注意的是,根据本发明的低压放电灯与比较灯相比的特别良好的效率ηLamp。
可清楚看到的是,借助根据本发明的低压放电灯可以在同时高的光通量产出的情况下实现功率消耗的明显降低。
所基于的是:在转移到成批生产时可以实现更进一步的改进,因为在制造中、尤其在涂覆处理中于是基本上可以避免不规则性。
由此可以表明:借助根据本发明的低压放电灯可以在高的光通量的情况下实现明显的功率节省。根据本发明,这尤其可以通过使用改变的填充气体和具有在绿色光谱范围中的高产出的发光材料来实现。在此,可以优选地使用高掺杂的粗粒发光材料。
Claims (12)
1.一种低压放电灯,其具有放电容器,该放电容器形成气密的填充空间的边界,在填充空间中容纳有填充气体,其中放电容器在其朝向填充空间的侧上至少部分地以发光材料混合物来涂覆,借助该发光材料混合物能够将不可见范围中的电磁辐射转移到可见范围中,其特征在于,主要将氩气设置为填充气体,并且发光材料混合物的平均粒度大于5μm,以及通过发光材料混合物形成的放电容器的涂层的平均层重量大于或等于4.3mg/cm2。
2.根据权利要求1所述的低压放电灯,其特征在于,发光材料混合物包含掺杂有铈和铽的、在绿色光谱范围中发射的磷酸镧。
3.根据权利要求2所述低压放电灯,其特征在于,用于磷酸镧的掺杂物选择为使得化学组分通过La(1-x-y)PO4:Cex,Tby给定,其中0.25≤x≤0.38并且0.18≤y≤0.25。
4.根据权利要求2所述的低压放电灯,其特征在于,掺杂有铈和铽的磷酸镧的平均粒度大于5μm。
5.根据权利要求1至4之一所述的低压放电灯,其特征在于,发光材料混合物包含掺杂有铕的、在蓝色光谱范围中发射的铝酸钡镁,和/或包含掺杂有铕的、在红色光谱光谱范围中发射的氧化钇。
6.根据权利要求5所述的低压放电灯,其特征在于,其中用于铝酸钡镁的掺杂物选择为使得化学组分通过Ba(1-x)MgAl10O17:Eux给定,其中0.10≤x≤0.15,且用于氧化钇的掺杂物通过Y(2-x)O3:Eux给定,其中0.07≤x≤0.15。
7.根据权利要求1至4之一所述的低压放电灯,其特征在于,发光材料混合物包含掺杂有铕和锰的、在蓝色光谱范围中发射的铝酸钡镁,其中掺杂物选择为使得化学组分通过Ba(1-x)Mg(1-y)Al10O17:Eux,Mny给定,其中0.10≤x≤0.15并且0.01≤y≤0.2。
8.根据权利要求5所述的低压放电灯,其特征在于,掺杂有铕的铝酸钡镁的平均粒度大于或等于6.5μm,和/或掺杂有铕的氧化钇的平均粒度大于或等于5μm。
9.根据权利要求1至4之一所述的低压放电灯,其特征在于,发光材料混合物包含粘合剂和总发光材料质量,该粘合剂相对于总发光材料质量的质量比例在0.5个重量百分比到5个重量百分比的范围中。
10.根据权利要求1至4之一所述的低压放电灯,其特征在于,将100%的氩气设置为填充气体。
11.根据权利要求1至4之一所述的低压放电灯,其特征在于,该低压放电灯构建为借助常规镇流器来驱动。
12.根据权利要求1至4之一所述的低压放电灯,其特征在于,该低压放电灯构建为借助电子镇流器来驱动。
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