CN103137424A - 具有改进的流明维持的、利用硅酸锌磷光剂的荧光灯 - Google Patents

具有改进的流明维持的、利用硅酸锌磷光剂的荧光灯 Download PDF

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CN103137424A CN2012104967931A CN201210496793A CN103137424A CN 103137424 A CN103137424 A CN 103137424A CN 2012104967931 A CN2012104967931 A CN 2012104967931A CN 201210496793 A CN201210496793 A CN 201210496793A CN 103137424 A CN103137424 A CN 103137424A
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杜方鸣
何建民
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Abstract

本发明名称为“具有改进的流明维持的、利用硅酸锌磷光剂的荧光灯”。本文公开的是一种汞蒸气放电灯和用于制作该汞蒸气放电灯的方法，其中该灯包括部署在灯封罩的内表面的至少一部分上的磷光剂涂层。该磷光剂涂层包含具有胶体氧化铝的磷光剂成分、包含至少一种稀土化合物的颗粒、和磷光剂颗粒，以及包括至少一种稀土化合物的所述颗粒以所述磷光剂颗粒重量的约0.5%至约5%的量存在于所述磷光剂成分中。所述磷光剂颗粒包含硅酸锌、锶蓝绿、锶红、SECA、CBT、CBM、BAM、BAMn、锗酸镁、SAE、SEB、钒酸钇的其中一种或多种或前述两种或两种以上的组合。存在胶体氧化铝、稀土化合物以及这些选择的磷光剂，可以促成与包含相同磷光剂成分而不含胶体氧化铝且不含具有至少一种稀土化合物的颗粒的相同汞蒸气放电灯相比，增加了所述灯的流明输出或流明维持的至少其中之一。

Description

具有改进的流明维持的、利用硅酸锌磷光剂的荧光灯
技术领域
本发明的领域一般涉及照明，更具体地来说，涉及低压汞放电灯，如荧光灯。
背景技术
荧光灯采用低压缓冲的汞放电来产生紫外线(UV)光，UV光被转换成可见光。在荧光灯透明壳体的内表面上涂覆磷光剂以将UV转换成可见光。一般，磷光剂是表征为用于将UV光转换成可见光的、它们的特性的晶体无机化合物。硅酸锌是一种此类材料，并且是在荧光灯中使用的最早已知绿色磷光剂之一。硅酸锌提供优越的初始亮度和宽绿色发射。当与红色和蓝色磷光剂混合时，硅酸锌能够用于形成高效白光源，其具有优越的显色特性。硅酸锌磷光剂是非稀土元素制成的磷光剂。
使用一些磷光剂(例如，硅酸锌磷光剂)的主要限制是与其他磷光剂类型相比，流明维持(也称为亮度维持)差。例如，采用硅酸锌磷光剂的荧光灯在操作期间遇到颜色偏移和亮度中不可接受地快速减小。因为这种操作中的灯的流明维持差，所以硅酸锌磷光剂已降级用于可以容忍灯老化的差性能的特殊应用。这些特殊应用包括绿色屏幕光或特殊性磷光剂混合物以达到高显色系数(CRI)。随着稀土元素价格上升，期望更广泛使用硅酸锌磷光剂，但是这取决于发现改进硅酸锌磷光剂和具有类似限制的其他磷光剂的亮度维持的方式。
发明内容
在下文描述中将阐述，或可以从该描述中显见或可以通过本发明的实践理解到本发明的多个方面和优点。
本公开的一个实施例涉及汞蒸气放电灯，该灯包括具有限定内部容积的内表面的透光封罩；放电发生器；包括密封在封罩内的汞和惰性气体的可电离填充气体；以及部署在封罩的内表面的至少一部分上的磷光剂涂层。该磷光剂涂层包含具有胶体氧化铝的磷光剂成分、包含至少一种稀土化合物的颗粒和磷光剂颗粒。包括至少一种稀土化合物的所述颗粒以约0.5%至约5%的磷光剂颗粒重量的量存在于磷光剂成分中。所述磷光剂颗粒包含硅酸锌、锶蓝绿、锶红、SECA、CBT、CBM、BAM、BAMn、锗酸镁、SAE、SEB、钒酸钇的其中一种或多种或前述两种或两种以上的组合。
本公开的另一个实施例涉及一种用于制作汞放电荧光灯的方法，该汞放电荧光灯包括具有限定内部容积的内表面的基本透明的封罩。该方法包括将涂层沉积在封罩的内表面上的至少一个步骤。该涂层包含具有胶体氧化铝的磷光剂成分、包含至少一种稀土化合物的颗粒和磷光剂颗粒。包括至少一种稀土化合物的所述颗粒以约0.5%至约5%的磷光剂颗粒重量的量存在于磷光剂成分中。所述磷光剂颗粒包含硅酸锌、锶蓝绿、锶红、SECA、CBT、CBM、BAM、BAMn、锗酸镁、SAE、SEB、钒酸钇的其中一种或多种或前述两种或两种以上的组合。
当参阅本说明书时，本领域普通技术人员将更好地意识到此类实施例的多个特征和方面以及其他。
附图说明
在本说明书的其余部分中，针对本领域技术人员更具体地给出了本发明的全面且使能性公开，包括其最佳模式，该说明书参考了附图，在附图中：
图1示出根据本发明的汞蒸气放电荧光灯的第一优选实施例，其具有截取的部分和以剖面示出的部分；
图2以示意图形式在放大剖面视图中示出图1的细节A，其说明本发明的荧光灯的示范实施例；
图3以示意图形式在放大剖面视图中示出图1的细节A，其说明本发明的荧光灯的另一个示范实施例；
图4以示意图形式表示本发明用于制作包括基本透明的封罩的光源的方法的实施例；
图5是表示说明本发明的涂层实施例的配方数据的表；
图6是表示说明本发明的灯实施例的流明维持数据的曲线图；
图7是表示说明本发明的涂层实施例的配方数据的表；
图8是表示说明本发明的涂层实施例的配方数据对说明常规磷光剂涂层的配方数据的表；
图9是表示说明本发明的涂层实施例的流明维持数据对比说明常规磷光剂涂层的数据的曲线图；
图10是表示说明本发明的涂层实施例的汞保留数据对比说明常规磷光剂涂层的数据的箱形图；
图11是表示说明本发明的涂层实施例的配方数据的表；
图12是表示说明本发明的涂层实施例的配方数据对说明常规磷光剂涂层的数据的表；
图13是表示说明本发明的涂层实施例的流明维持数据对比说明常规磷光剂涂层的数据的曲线图；
图14是表示说明本发明的涂层实施例的汞保留数据对比说明常规磷光剂涂层的数据的箱形图；
图15是表示说明本发明的涂层实施例的数据的表；
图16是表示说明本发明的涂层实施例的数据的曲线图；
图17是表示说明本发明的涂层实施例的数据的表；以及
图18是表示说明本发明的涂层实施例的数据的表。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的当前实施例，附图中图示了其一个或多个示例。正如本文所使用的，“荧光灯”是本领域中公知的任何汞蒸气放电荧光灯，包括其中用于提供放电的装置具有电极的荧光灯和其中用于提供放电的装置包括调适成通过电磁信号的发送激发汞蒸气原子的无线电发送器的无电极荧光灯。
又如本文所使用的，“T8灯”是本领域中公知的荧光灯，期望为直线呈正圆柱形形状，期望为标称48英寸长度，并且具有1英寸(1/8英寸的八倍，“T8”中的“8”就源于此)的标称外径。但是，T8荧光灯可以是标称2、3、6或8英尺长或某个其他长度。而且，本文公开的方法和设备可应用于其他灯尺寸和负载，直径上范围从T12至T4，并且还包括紧凑型荧光灯(CFL)类型。
正如所提到的，本公开的一个实施例涉及一种汞蒸气放电灯，该灯包括：具有限定内部容积的内表面的透光封罩；放电发生器；包括密封在封罩内的汞和惰性气体的可电离填充气体；以及部署在封罩的内表面的至少一部分上的磷光剂涂层。该磷光剂涂层包含具有胶体氧化铝的磷光剂成分、包含至少一种稀土化合物的颗粒和磷光剂颗粒的颗粒。包括至少一种稀土化合物的所述颗粒以约0.5%至约5%的磷光剂颗粒重量的量存在于磷光剂成分中。所述磷光剂颗粒包含硅酸锌、锶蓝绿、锶红、SECA、CBT、CBM、BAM、BAMn、锗酸镁、SAE、SEB、钒酸钇的其中一种或多种或前述两种或两种以上的组合。
在本发明的多个实施例中，选择包含至少一种稀土化合物的所述颗粒，以与包含相同磷光剂成分而不含胶体氧化铝且不含具有至少一种稀土化合物的所述颗粒的相同汞蒸气放电灯相比，增加灯的流明输出或流明维持的至少其中之一。更优选地，将选择与不含稀土化合物的相同灯比较能够同时增加流明输出以及流明维持的稀土化合物。
典型地，正如本文所使用的，术语“稀土化合物”通常将指不发光或非激活的物质，例如在UV光下不发光或不发荧光。因此，术语“稀土化合物”的定义不包含任何灯磷光剂。
在某些实施例中，稀土化合物可以包括至少一种稀土元素的氧化物。出于此公开的目的，将La和Y视为稀土元素。在某些实施例中，稀土化合物可以包括钇或镧的至少其中之一的化合物，如氧化钇和/或氧化镧。
胶体氧化铝将是包含胶体尺寸，例如大约纳米尺寸的颗粒的任何氧化铝。在某些实施例中，胶体氧化铝的平均颗粒尺寸从约30 nm至约100 nm。但是，在"的含义内，其他尺寸也是可能的。
本发明的一个实施例包括一种高效低成本方法，其在涂层制备和敷用过程期间使用与某些磷光剂颗粒共混合(共分散)的胶体氧化铝和稀土化合物颗粒，以用于改善使用此类某些磷光剂制作的荧光灯的流明维持，其中所述某些磷光剂颗粒选自如下组成的组：硅酸锌；锶蓝绿；锶红；SECA；CBT；CBM；BAM；BAMn；锗酸镁；SAE；SEB；钒酸钇和前述两种或两种以上的组合，其中稀土化合物的颗粒仅构成磷光剂重量的百分之几(例如，约0.1%至约10%)，但是所得到的流明维持与利用目前用于制造荧光灯的其他更耐用磷光剂所达到的流明维持相似。
本发明的一个实施例包括一种高效低成本方法，其在涂层制备和敷用过程期间使用与某些磷光剂颗粒共混合(共分散)的胶体氧化铝和氧化钇颗粒，以用于改善使用此类某些磷光剂制作的荧光灯的流明维持，其中氧化钇颗粒仅构成磷光剂重量的百分之几，但是所得到的流明维持与利用目前用于制造荧光灯的其他更耐用磷光剂所达到的流明维持相似。
本发明的一个实施例包括一种高效低成本方法，其在涂层制备和敷用过程期间使用与某些磷光剂颗粒共混合(共分散)的胶体氧化铝和氧化镧颗粒，以用于改善使用此类某些磷光剂制作的荧光灯的流明维持，其中氧化镧颗粒仅构成磷光剂重量的百分之几，但是所得到的流明维持与利用目前用于制造荧光灯的其他更耐用磷光剂所达到的流明维持相似。
本发明的一个实施例包括一种高效低成本方法，其在涂层制备和敷用过程期间使用与某些磷光剂颗粒共混合(共分散)的胶体氧化铝和稀土化合物颗粒，以用于改善使用此类某些磷光剂颗粒制作的荧光灯的流明维持，其中稀土化合物的颗粒仅构成磷光剂重量的百分之几(例如，约0.1%至约10%)，但是流明维持的结果与利用目前用于制造荧光灯的其他磷光剂所达到的流明维持相似。
本发明的另一个实施例包括一种高效低成本方法，其在涂层制备和敷用过程期间使用与某些磷光剂颗粒共混合(共分散)的胶体氧化铝(例如烟熏(fumed)氧化铝)和氧化钇颗粒，以用于改善使用此类某些磷光剂颗粒制作的灯的流明维持，其中这种改善得到与制造荧光灯中目前使用的其他磷光剂相似的性能。
本发明的再一个实施例还可以包括一种高效低成本方法，其在涂层制备和敷用过程期间使用与某些磷光剂颗粒共混合(共分散)的胶体氧化铝和氧化镧，以用于改善使用此类某些磷光剂颗粒制作的灯的流明维持，其中这种改善得到与制造荧光灯中目前使用的其他磷光剂相似的性能。
在本发明的又一个实施例中，荧光灯包括与胶体氧化铝和稀土化合物颗粒共混合(共分散)的某些磷光剂的涂层，其中该稀土化合物的颗粒仅构成磷光剂重量的百分之几，以及其中某些磷光剂选自如下组成的组：硅酸锌；锶绿；锶蓝；锶红；SECA；CBT；CBM；BAM；BAMn；锗酸镁；SAE；SEB；钒酸钇和前述两种或两种以上的组合。
在本发明的又一个实施例中，荧光灯包括与胶体氧化铝和氧化钇颗粒共混合(共分散)的某些磷光剂的涂层，其中氧化钇颗粒仅构成磷光剂重量的百分之几(例如，约0.1%至约10%)。
在本发明的又一个实施例中，荧光灯包括与胶体氧化铝和氧化镧颗粒共混合(共分散)的某些磷光剂的涂层，其中该氧化镧颗粒仅构成磷光剂重量的百分之几。
在本发明的又一个实施例中，荧光灯包括与胶体氧化铝和稀土化合物颗粒共混合(共分散)的硅酸锌磷光剂的涂层，其中该稀土化合物的颗粒仅构成磷光剂重量的百分之几。
在本发明的附加实施例中，荧光灯包括与胶体氧化铝和氧化钇颗粒共混合(共分散)的硅酸锌磷光剂的涂层，其中该氧化钇颗粒仅构成磷光剂重量的百分之几。
在本发明的再一个实施例中，荧光灯包括与胶体氧化铝和氧化镧颗粒共混合(共分散)的硅酸锌磷光剂的涂层，其中该氧化镧颗粒仅构成磷光剂重量的百分之几。
参考图1，以截取的部分和以剖面示出的部分示出根据本发明第一优选实施例的汞蒸气放电荧光灯10。虽然图1中的灯是正圆柱体形状的直线的，但是本发明不限于直线灯，并且可以应用于任何形状的荧光灯。荧光灯10具有透光玻璃管或封罩12，透光玻璃管或封罩12具有沿灯10的纵轴法向截取时成圆形的剖面。如图2中示意图说明的，其中示出图1中A指示的气球所标识的部分的放大剖面图，玻璃封罩12具有内表面13，内表面13是圆柱形且限定玻璃封罩12的内部容积。
如图1示意图示出的，通过附接在玻璃封罩12的两个隔开的相对端的其中之一处的基座20和附接在玻璃封罩12的这两个隔开的相对端的另一端处的另一个基座20，将灯10密闭地密封在玻璃封罩12的相对两端的每一端处。在如图1中的灯的实施例中，其中包括放电发生器，在本实施例中，放电发生器在灯封罩中包括电极。由此，在这些基座20的每个基座上分别安装电极结构18并将其部署在封罩12的内部容积中。在玻璃管12的内部容积中密封汞和惰性气体的放电维持填充气体22。惰性气体期望为氩气或氩气与氪气的混合物，但是也可以是某种其他惰性气体或惰性气体的混合物。惰性气体和少量汞蒸气提供低蒸汽压力操作方式。优选地，汞蒸气具有4至6毫托范围的灯操作期间的压力。
如图1示意性所示，荧光灯10具有涂层16。如图2示意性所示，例如涂层16期望地在封罩12的内表面13的大部分上形成，并且期望地覆盖基本整个内表面13。涂层16可以包括一个或多个不同层的材料和/或材料组成。如图2示意性所示，涂层16的一个示范实施例包括磷光剂涂层30，磷光剂涂层30包括与稀土化合物颗粒共分散的磷光剂颗粒，其中稀土化合物颗粒构成磷光剂颗粒重量的约0.5%至约5%的范围。磷光剂颗粒可以包括如下磷光剂的其中一种或多种：硅酸锌[例如，Zn2SiO4:Mn]；锶蓝绿[例如，Sr5(PO4)3(F,Cl):Sb3+, Mn2+ ]；锶红[例如，Sr3 (PO4)2:Sn2+]；SECA [例如，Sr5-x-yBax Cay(PO4)3Cl:Eu2+]；CBT [例如，GdMgB5O10:Ce3+, Tb3+]；CBM [例如，GdMgB5O10:Ce3+, Mn3+]；BAM [例如，BaMg2Al16O27:Eu2+]；BAMn_[例如，BaMg2Al16O27:Eu2+; Mn2+]；锗酸镁[例如，3.5(MgO)*0.5(MgF2)*GeO2:Mn4+]；SAE [例如，Sr4Al14O25:Eu2+]；SEB [例如，SrB4O7:Eu2+]以及钒酸钇[例如，Y(P,V)O4:Eu3+]。正如本文所使用的， “锶蓝绿”可以指通称为锶绿或锶蓝或其组合的磷光剂。它还可以指具有配方Sr5(PO4)3(F,Cl):Sb3+, Mn2+的任何发绿色光、蓝色光或蓝绿色光的磷光剂；绿色与蓝色之间的精确颜色可以是Sb、Mn、F和Cl含量的函数，正如本领域普通技术人员应该理解的。磷光剂的名称或缩略语之后的括号中示出的配方是指一种可能的化学式；对于每种磷光剂可能存在其他可能的配方。
如图2示意性所示，根据本发明的期望示范实施例的磷光剂涂层30还包括胶体氧化铝。
在图2示意性所示的示范实施例中，涂层16可以完全由包含与硅酸锌颗粒共分散的胶体氧化铝和稀土化合物颗粒的磷光剂涂层30形成，其中这些稀土化合物颗粒构成硅酸锌颗粒重量的0.5%至5%的范围。
在图3示意性所示的示范实施例中，除了磷光剂涂层30外，涂层16还包括阻隔层14，阻隔层14期望地部署在封罩12的内表面13与磷光剂涂层30之间。阻隔层14期望地包含构成阻隔层14的主要成分的颗粒。在本实施例中，将阻隔层14涂覆在玻璃封罩12的内表面13附近，优选地直接涂覆在其上，以及将磷光剂涂层30涂覆在阻隔层14的内表面15附近，优选地直接涂覆在其上。由此，阻隔层14期望地部署在封罩12的内表面13与磷光剂涂层30之间。在某些实施例中，阻隔层14是氧化铝阻隔，其中阻隔层14的颗粒是氧化铝颗粒。阻隔层14可以包含基本相等比例的阿尔法氧化铝颗粒和伽玛氧化铝颗粒的混合物。作为备选，阻隔层14可以包含二氧化硅、二氧化铪、氧化锆、氧化钒或氧化铌的其中一种或多种。
根据本发明的示范方法实施例，磷光剂成分层30期望地包含例如硅酸锌绿磷光剂，其使用水赋形剂(vehicle)和聚合物增稠剂以任何有效方式来制备，包括一些公知和常规的方式。也将胶体氧化铝(例如，烟熏氧化铝)均匀地分散在用于制备磷光剂涂层30的水/聚合物溶液中。此外，将如醋酸钇或硝酸钇的钇盐溶解到包含分散的氧化铝和磷光剂颗粒的水和聚合物溶液中。可以将氧化铝作为小颗粒固相来添加，其很好地与钇盐溶液混合。正如本文所使用的， “胶体氧化铝”颗粒优选地具有从约15 nm至约800 nm，优选地从约20 nm至约600 nm，例如从约20 nm至约400 nm或从约22 nm至约300 nm或从约25 nm至约 200 nm或从约30 nm至约100 nm的平均颗粒尺寸。与缺乏本文描述的氧化铝-氧化钇的公知磷光剂涂层设计相比，所得到的共混合物(优选地与其他添加物混合)在涂覆到荧光灯管12的内表面13上时，将提供意外地好的流明输出和流明维持。本文描述的氧化铝-氧化钇混合物结合上文描述的一个或多个如下磷光剂尤其有效：锶绿；锶蓝；锶红；SECA；CBT；CBM；BAM；BAMn；锗酸镁；SAE；以及SEB。
共混合物中可以包含的其他添加物包括分散剂或表面活性剂的一种或多种，正如业界中广为理解的，以便调整悬浮物的物理特性。用作增稠剂，如聚氧化乙烯的非离子可溶性聚合物增稠剂可以是期望的。用作分散剂，非离子分散剂可以是期望的。虽然氧化钇是稀土化合物的优选选择，但是稀土添加物不一定限于氧化钇。氧化镧和其他稀土化合物(如其他稀土氧化物)将提供类似的结果。在作为荧光灯制作过程的常见部分的灯退火或烘烤步骤期间，所有盐转换成氧化物。
在一个示范实施例中，可以由浆料/悬浮液来施加磷光剂涂层30。此类浆料/悬浮液可以包含水(期望为去离子水)、聚氧化乙烯增稠剂聚合物、分散的胶体氧化铝、如醋酸钇的稀土化合物的前体和如硅酸锌的磷光剂颗粒。
在本实施例中，如下成分采用浆料/悬浮液形式，其中它们的相对成分重量如表1所示(以pbw平均重量份计)：
硅酸锌 100 pbw
胶体氧化铝溶胶 23.33 pbw
“YA”醋酸钇溶液 51.95 pbw
表I。
胶体氧化铝溶胶作为其中含30%(重量)胶体氧化铝的流体来提供。因此，上文所示的“胶体氧化铝溶胶的pbw”是指溶胶流体的重量。“YA”是指4.1%醋酸钇溶液。上文所示的“YA的pbw”是指溶液的重量。4.1%醋酸钇溶液可以通过将高纯度氧化钇粉末溶解在醋酸水溶液中来制备。正如上文提到的，在作为荧光灯制作过程的常见部分的灯退火或烘烤步骤期间，所有钇盐溶液将转换成氧化物。浆料还包含足够的添加水以制成可以有效地涂覆在灯封罩上的浆料。浆料中含水量的调整是本领域普通技术人员所熟知的。最后，浆料/悬浮液还包含11 pbw水平的聚氧化乙烯增稠剂和如分散剂的其他成分。以足够提供封罩面积每cm2的4.44 mg磷光剂涂层30的涂料水平的方式将浆料施加到封罩。
上文提到的所制备的浆料/悬浮液可以用于通过以任何有效方式(如多种公知涂覆方式)敷用到玻璃封罩12(或阻隔层14)的内表面13来形成磷光剂涂层30。一旦施加后，可以通过强制空气对流风干磷光剂成分层30。在风干之后，磷光剂成分层30在升高的温度下(例如至少400 °C、500 °C或600 °C)持续约0.5至10分钟来烧尽有机物。随着水从浆料/悬浮液蒸发，溶解的钇盐的浓度达到饱和点。钇盐在水中是高度可溶的。因此，随着水蒸发，钇盐浓度均匀地在整个磷光剂涂层30上升高，从而一旦达到饱和点以及盐开始结晶，则形成高度均匀分散的钇盐晶体以及在所有可用表面上形成钇盐薄膜。该膜在玻璃封罩12的表面上、磷光剂颗粒的表面上和单个氧化铝颗粒的表面上形成。在烘烤的条件下，钇盐被氧化成三氧化二钇(或氧化钇)，从而提供本发明的磷光剂成分层30的此实施例中的稀土化合物(在本例中为氧化钇)的分散。
参考图5，制作灯，其中测试涂层由水、聚氧化乙烯增稠剂聚合物、分散的胶体氧化铝、醋酸钇和硅酸锌磷光剂以图5所示的比例制成，其中YA是通过将高纯度氧化钇粉末溶解在醋酸水溶液中来制备的4.1%醋酸钇溶液。每种组合基于与100克硅酸锌磷光剂混合。“非磷光剂”成分是指增稠聚合物。注意制备了具有5种不同测试涂层的灯，A至E。涂层A和B不包含稀土化合物。涂层E不包含胶体氧化铝。仅涂层C和D同时包含稀土化合物和胶体氧化铝。但是，涂层C具有比涂层D低的钇对磷光剂比例。在对图5中A、B、C、D和E标识的测试涂层形成的测试荧光管10测试3000小时之后，得到图6的曲线图中表示的如下结果。
正如图6的曲线图中能够见到的，形成本发明的磷光剂涂层30的实施例的醋酸钇和氧化铝的组合(样本D)提供较硅酸锌的传统涂层(单元A或B)优越的流明维持。仅使用醋酸钇(样本E)提供比传统设计(单元A或B)更好的结果，但是与形成本发明的磷光剂涂层30的实施例的混合物(样本D)相比，维持几乎低10%。注意，在图6的曲线图中，“3k%流明”是指3000小时的灯灼烧时间之后相对于初始流明输出观察的流明输出百分比。
图5和图6呈示的结果显示利用本发明实施例的创新涂层配方可达到的增强性能。正如从下文呈示的附加示例显见到，对于也可能遇到困难的流明维持问题的其他磷光剂(包括基于锶的蓝磷光剂、基于锶的红磷光剂和基于锶的绿磷光剂)达到了类似的结果。因此，对于硅酸锌磷光剂，可以代之以某些其他磷光剂，只要它们选自由如下组成的组：锶绿；锶蓝；锶红；SECA；CBT；CBM；BAM；BAMn；锗酸镁；SAE；SEB；钒酸钇和前述两种或两种以上的组合。用于替代硅酸锌磷光剂的还包括混合的磷光剂系统，其包括具有硅酸锌磷光剂的前面材料的其中一种或多种。上文更详细标识的某些磷光剂可能在常规荧光灯中使用时遇到过度亮度损失，而本发明减少了其他技术下出现的亮度损失。
参考图7中的图表，表示为“单元C”的测试涂层(不要与图5和图6的涂料C混淆)是根据本发明的实施例由水、聚氧化乙烯增稠剂聚合物、分散的胶体氧化铝、醋酸钇和称为Chroma 50的磷光剂混合物制成的。Chroma 50混合物包括锶红、锶蓝和蓝色卤粉(即，蓝色卤粉磷光剂)。图7中呈示的图表示出了每个的比例，其中YA是通过将高纯度氧化钇粉末溶解在醋酸水溶液中来制备的9.5%醋酸钇溶液。注意给出300克Chroma 50磷光剂混合物。在样本单元C的测试涂层中，9.5%醋酸钇溶液得到含有2.5%醋酸钇的涂层。
现在将使用称为“单元C”的测试涂层制成的灯与使用不同测试涂层的其他灯相关。
单元A：含有丙烯酸类聚合物，但不含任何钇盐或氧化铝的300 g的Chroma 50磷光剂混合物。图9中将此称为“168型”混合物。
单元B：与单元A的成分相同，但是包含PEO增稠剂(代替丙烯酸)以及包含每100 g磷光剂混合物24 g氧化铝量的胶体氧化铝(按30%溶胶来提供)。图9-10中标识为单元B的测试涂层缺乏醋酸钇，但是其他方面与单元C的涂层完全相同。
单元C：成分如图7所示
单元D：图9-10中标识为单元D的测试涂料是比较的双涂料配方，而没有任何钇盐。它使用Chroma 50磷光剂和丙烯酸聚合物。含磷光剂的涂层部署在阻隔层上。标识为单元D的测试涂层的阻隔层是由包含水、聚合电解质分散剂(聚丙烯酸铵，氧化铝重量的2%至4%)、氨、氧化铝、增稠剂(高分子量丙烯酸聚合物，可溶于水，氧化铝重量的2%至4%)和非离子活性剂(nonylphenolethoxylate类型，氧化铝重量的0.05%)的浆料来制备。标识为单元D的测试涂层的磷光剂层是由包含水、胶体氧化铝(磷光剂重量的3%至5%)、表面活化剂(非离子，典型地磷光剂重量的0.5%)、Chroma 50磷光剂和粘结剂或增稠剂(聚氧化乙烯，磷光剂重量的5%)的浆料来制备。此类磷光剂层通称为“SC磷光剂的178类型顶层涂层混合物”。单元D中的阻隔涂层类型通称为“090阻隔涂层”。构成刚才上文所述的单元A-D的成分的这些描述仅是与图8所示相同的数据，只是更明晰。还要注意此处以及图9和图10引述的单元A-D与图5的“A-E”不同。
利用标识为单元A、单元B、单元C和单元D的测试涂层形成的测试荧光管持续8000小时，得到图9的曲线图中呈示的流明维持结果以及图10的曲线图中呈示的汞保留结果。注意在图9中，x轴是表示为h1/2的灼烧时间的平方根；以及y轴是LPW，每瓦特流明。图9和图10中的曲线图中的单元A是常规(“168型”) 涂层，其包含约1%(重量)氧化铝而完全不含钇。遗憾的是，单元B和单元D的涂层导致汞不足而失效，仅单元A和单元C完成完整的8000小时测试。根据本发明实施例制作的单元C显示图9的改进的流明维持优于常规涂层(单元A)，Hg损失相对于图10中的常规涂层(单元A)减少。基于这些结果，确信即使对应于不同颜色，锶蓝、锶红和锶绿成分的比率将有所不同，单元C作为其示例的此新涂层设计应该提供与使用Chroma 50相同的磷光剂的涂层(包括倾向于更蓝磷光剂的更高相关色温(CCT)标准配方而使用的那些涂层)相似的结果。基于这些结果，还确信对于使用锶磷光剂的所有涂层以及对于使用SECA的涂层，添加稀土化合物(例如，氧化钇)的获益应该是相似的，因为可以使用SECA替代锶蓝。
参考图11中的图表，图12-14中表示为“单元J”的测试涂层是根据本发明的实施例由水、聚氧化乙烯增稠聚合物、分散的胶体氧化铝、醋酸钇和包含按图11所示的图表中示出的比例的锶红、锶蓝和蓝色卤粉的(称为Chroma 50的)磷光剂混合物制成，其中YA是通过将高纯度氧化钇粉末溶解在醋酸水溶液中来制备的7.7%醋酸钇盐溶液,以及F108是环氧乙烷和环氧丙烷的块状共聚物，其用作具有非常高亲水亲油平衡(HLB)系数的温和表面活性剂。
出于明晰的目的，下表II中复制图11中相同的数据：
单元J：使用Chroma 50混合物和YA及氧化铝 单元J中的Chroma 50是57%锶蓝、40.3%锶红和2.7%蓝色卤粉。
用于形成单元J的浆料/悬浮液中的成分 质量(以克为单位)
Chroma 50磷光剂混合物(干基) 100
水 65
分散剂(F108)，为10%溶液 2
增稠剂(聚乙烯氧化物)，为5%溶液 90
胶体氧化铝，为30% Al2O3溶胶 19.5
稀土，为7.7%醋酸钇溶液 33
表II。
现在，转到图12，其中报告表示为单元A-H和J-L的又一些测试灯。请注意此命名方案(例如，“单元A”)同样不意味着与任何先前命名方案的关系。对应于图13中的800 h流明维持，以及图14中的汞保留，测试了来自图12的单元。图12中的单元A-H和J-L中描述的每个组合基于与100克Chroma 50磷光剂混合。单元K包含约1%(重量)的氧化铝以及完全不包含钇。利用图12中标识为单元A-H和J-L的测试涂层形成的测试荧光管10持续8000小时，得到图13的曲线图呈示的流明维持结果以及图14的曲线图中呈示的汞保留结果。图12中标识为A-H和J-L的测试涂层16的测试显示当组合YA和氧化铝时得到更好的结果。图12的图表和图13和图14的曲线图中的单元K是常规涂层16，其包含约1%(重量)氧化铝且完全不含钇。根据本发明实施例制作的单元J显示图13的改进的流明维持优于常规涂层(单元K)，随使用寿命的Hg损失相对于图14中的常规涂层(单元K)减少。
参考图15中的图表，图16-18中表示为“单元G”的测试涂层16是根据本发明的实施例由水、聚氧化乙烯增稠聚合物、分散的胶体氧化铝、醋酸钇和包含按图15所示的图表中示出的比例的锶红和BECA的磷光剂混合物制成，其中YA是通过将高纯度氧化钇粉末溶解在醋酸水溶液中来制备的7.7%醋酸钇盐溶液。图16中的单元A-H中描述的每个组合基于与包含锶红和BECA的100克磷光剂混合物的混合。单元H不包含氧化铝，且钇的量与单元G相同。单元A几乎不包含钇，且氧化铝的量与单元G相同。利用图16中标识为单元A-H的测试涂层16形成的测试荧光管10持续8000小时，得到图17的曲线图呈示的流明维持结果以及图18的曲线图中呈示的汞保留结果。根据本发明实施例制作的单元G显示图17的改进的流明维持优于其他涂层(单元A-F和H)，随使用寿命的Hg损失相对于图18中的其他涂层(单元A-F和H)减少。
根据本发明的实施例，提供用于制作光源的方法，该光源包括基本透明的中空封罩，该中空封罩具有涂以包含磷光剂成分的层的内表面。如图4示意图所呈示的，此类方法期望地包括步骤31，步骤31调用在封罩的内表面上提供涂层，该涂层包含具有胶体氧化铝的磷光剂成分层和选自如下组成的组的磷光剂颗粒：硅酸锌；锶蓝绿；锶红；SECA；CBT；CBM；BAM；BAMn；锗酸镁；SAE；SEB；钒酸钇和前述两种或两种以上的组合。在此涂层中，将胶体氧化铝和磷光剂颗粒与包含至少一种稀土化合物的颗粒共分散，其中这些稀土化合物颗粒构成磷光剂颗粒重量的0.5%至5%的范围。下文，正如图4示意图呈示的，这些方法期望地调用步骤32，步骤32在封罩12中从限制在封罩12中的汞和惰性气体安装等离子体放电发生器。正如图4示意图呈示的，这些方法期望地调用对封罩12抽真空的步骤33。正如图4示意图所呈示的，一旦将封罩12抽真空，则这些方法期望地调用步骤34，步骤34将气体22添加到抽真空的封罩12中并限定在封罩4中，气体22包括第一量的汞和第二量的惰性气体以产生光源。正如图4示意图呈示的，这些方法期望地调用将封罩12密封以产生光源10的步骤35。
正如下文更充分解释的，可以将上文描述的磷光剂成分涂层30直接施加在灯玻璃管12上或结合荧光灯制造业界中公知的阻隔涂层。
详细描述使用数值和字母表示来指代附图中的特征。附图和描述中相同或相似的表示用于指代本发明实施例的相同或相似的部分。
每个示例均是以解释本发明的方式提供，而非本发明的限制。实际上，本领域技术人员将显见到，在不背离本发明的范围或精神的前提下可以在本发明中进行多种修改和改变。例如，可以将作为一个实施例的一部分图示或描述的特征用于另一个实施例来获得再一个实施例。因此，本发明应涵盖在所附权利要求及其等效物的范围内的此类修改和改变。
要理解，除非另行说明，否则本文提到的范围和极限包括位于规定极限内的所有从属范围，包括极限值本身。例如，从100至200的范围还包含所有可能从属范围，其示例为从100至150、170至190、153至162、145.3至149.6和187至200。再者，最高7的极限还包括最高5、最高3和最高4.5的极限，以及该极限内的所有从属范围，如从约0至5，其包括0和包括5，以及从5.2至7，其包括5.2和包括7。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。

Claims (19)

1.一种汞蒸气放电灯，包括：
透光封罩，其具有限定内部容积的内表面；
放电发生器；
可电离填充气体，其包括密封在所述封罩内的汞和惰性气体；以及
磷光剂涂层，其部署在所述封罩的所述内表面的至少一部分上；
其中所述磷光剂涂层包含具有胶体氧化铝的磷光剂成分、包含至少一种稀土化合物的颗粒、和磷光剂颗粒；
其中包括至少一种稀土化合物的所述颗粒以所述磷光剂颗粒重量的约0.5%至约5%的量存在于所述磷光剂成分中；以及
其中所述磷光剂颗粒包含硅酸锌、锶蓝绿、锶红、SECA、CBT、CBM、BAM、BAMn、锗酸镁、SAE、SEB、钒酸钇的其中一种或多种或前述两种或两种以上的组合。
2.如权利要求1所述的灯，其中选择包含至少一种稀土化合物的所述颗粒，以与包含相同磷光剂成分而不含胶体氧化铝且不含具有至少一种稀土化合物的所述颗粒的相同汞蒸气放电灯相比，增加了所述灯的流明输出或流明维持的至少其中之一。
3.如权利要求1所述的灯，其中所述至少一种稀土化合物是不发光的或非激活的。
4.如权利要求1所述的灯，其中所述至少一种稀土化合物包括至少一种稀土元素的氧化物。
5.如权利要求1所述的灯，其中所述至少一种稀土化合物包括钇或镧的至少其中之一的化合物。
6.如权利要求5所述的灯，其中所述至少一种稀土化合物包括钇化合物。
7.如权利要求1所述的灯，其中所述胶体氧化铝的平均颗粒尺寸从约30 nm至约100 nm。
8.如权利要求1所述的灯，其中所述磷光剂涂层部署在所述封套的所述内表面与所述内部容积之间。
9.如权利要求1所述的灯，其中所述灯还包括阻隔层，所述阻隔层部署在所述封套的所述内表面与所述磷光剂涂层之间。
10.如权利要求1所述的灯，其中所述磷光剂颗粒包括硅酸锌颗粒。
11.如权利要求1所述的灯，其中所述磷光剂颗粒包括锶蓝颗粒、锶红颗粒、SECA颗粒、BAM颗粒或BAMn颗粒的其中一种或多种或其组合。
12.如权利要求1所述的灯，其中所述放电发生器包括部署在所述内部容积内的电极。
13.一种用于制作汞放电荧光灯的方法，所述汞放电荧光灯包括具有限定内部容积的内表面的基本透明的封罩，所述方法包括至少如下步骤：
在所述封罩的所述内表面上部署涂层，所述涂层包含具有胶体氧化铝的磷光剂成分、包含至少一种稀土化合物的颗粒、和磷光剂颗粒；
其中包括至少一种稀土化合物的所述颗粒以所述磷光剂颗粒重量的约0.5%至约5%的量存在于所述磷光剂成分中；以及其中所述磷光剂颗粒包含硅酸锌、锶蓝绿、锶红、SECA、CBT、CBM、BAM、BAMn、锗酸镁、SAE、SEB、钒酸钇的其中一种或多种或前述两种或两种以上的组合。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述至少一种稀土化合物包括钇的化合物。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述至少一种稀土化合物包括镧的化合物。
16.如权利要求13所述的方法，其中所述胶体氧化铝的平均颗粒尺寸在从约30 nm至约100 nm的范围中。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述涂层包括阻隔层，所述阻隔层部署在所述封套的所述内表面与所述磷光剂成分层之间。
18.如权利要求13所述的方法，其中所述磷光剂颗粒包括硅酸锌颗粒。
19.如权利要求13所述的方法，其中所述方法还包括在所述封罩中安装包括电极的等离子体放电发生器。
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