CN103430277A - 减少瓦特数气体放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减少瓦特数气体放电灯和制造上述灯的方法。气体放电灯包括具有内表面的光能透射的外壳，具有在其上布置的光散射反射层。荧光物质层被涂在光散射反射层的内表面上。持续放电气体混合物被保持在光能透射的外壳内部。持续放电气体混合物在低压下按体积计包括至少88%氩。电极位于光能透射的外壳之内。电极能够提供放电以在光能透射的外壳之内触发反应以使灯发出光。持续放电气体混合物的剩余物基本上是处于低压的氖。所述低压是大约3.6托。

Description

减少瓦特数气体放电灯

对相关申请的交叉引用

本申请要求具有相同名称且于2011年3月30日提交的美国专利申请序列号61/469,385和具有相同名称且于2011年5月15日提交的美国专利申请序列号13/107,953的优先权，通过引用结合了这两个申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及照明设备，并且更具体地涉及低压气体放电灯。

背景技术

由于消耗能量的成本上升得愈来愈高，每个人都持续寻找比传统的、效率低的能量占用（energy-hogging）灯使用越来越少的能量而提供类似的（或更大的）流明（lumen）量的光源。简单地用能量效率高的灯取代能量效率低的白炽灯，不管它们是荧光、卤素的还是固态光源（例如LED、OLED等等），均导致能量节省并且因此导致减少的能量成本。然而，多数已经采取了这个措施。

发明内容

为了比起那些已经由能量效率高的灯所提供的来实现进一步的能量节省需要灯制造者使得这些已经效率高的灯甚至更加能量高效。

如此处所描述的实施例提供减少瓦特数气体放电灯，具有处于特定压力的特定填充气体混合物，其比相似尺寸的全瓦特数气体放电灯使用较少的能量而提供与全瓦特数灯相似的流明输出。确实，在一些实施例中，减少瓦特数灯的流明输出与全瓦特数灯的流明输出相同。例如，使用此处公开的填充气体混合物和压力的减少瓦特数两英尺（two-foot）T5荧光灯产生与全瓦特数两英尺T5荧光灯可比的流明输出，而比全瓦特数灯使用较少的能量。

在实施例中，提供了气体放电灯。气体放电灯包括：光能透射的外壳；被布置在光能透射的外壳的内表面上的光散射反射层；被涂在光散射反射层的内表面上的荧光物质层；被保持在光能透射的外壳内部的持续放电气体混合物，其中持续放电气体混合物在低压下按体积计包括至少88%氩；和位于光能透射的外壳之内的电极，其中电极能够提供放电以在光能透射的外壳之内触发反应以使灯发出光。

在相关实施例中，持续放电气体混合物可以处于大约3.6 托（Torr）的低压。在另一个相关实施例中，持续放电气体混合物在低压下按体积计可以包括大约90%氩和10%氖。在又一个相关实施例中，持续放电气体混合物可以处于大约3.6 托的低压。在仍另一个相关实施例中，荧光物质层可以包括发出红、绿和蓝色的稀土荧光物质的混合三基色粉（triphosphor）系统。在此外的相关实施例中，荧光物质层可以包括在尺寸方面在大约五和十微米之间变动的巨型粒子。

在仍又一个相关实施例中，持续放电气体混合物可以包括至少两种气体，其中所述至少两种气体的第一气体可以是氩。在此外的相关实施例中，第一气体的量可以在按体积计大约88%氩和按体积计92%氩之间。在另一个此外的相关实施例中，所述至少两种气体的第二气体可以是氖。在此外的相关实施例中，第二气体的量可以在按体积计大约8%氖和按体积计12%氖之间。

在另一个实施例中，提供了制造包括汞的低压气体放电灯的方法。所述方法包括：将光能透射的外壳与电极连接，所述电极用以提供放电，所述光能透射的外壳具有内表面；将光散射反射层布置在光能透射的外壳的内表面上，所述光散射反射层具有内表面；将荧光物质层涂在光散射反射层的内表面上；在光能透射的外壳内部分配汞；并且在光能透射的外壳内部供应气体混合物，其中气体混合物按体积计包括至少88%氩，其中气体混合物的剩余物包括氖，所述气体混合物处于低压。

在相关实施例中，供应可以包括在光能透射的外壳内部供应气体混合物，所述气体混合物包括按体积计大约90%氩和按体积计大约10%氖，所述气体混合物处于大约3.6 托的压力。在另一个相关实施例中，涂荧光物质层可以包括在光散射反射层的内表面上涂包括发出红、绿和蓝色的稀土荧光物质的混合三基色粉系统的荧光物质层。

附图说明

如在附图中所说明的，从此处公开的特定实施例的以下描述中，此处公开的前述和其他目的、特征和优点将是明显的，在所述附图中同样的参考字符贯穿不同视图指的是相同部分。图不一定是依比例绘制的，代替地重点被放在说明此处所公开的原理上。

图1示出根据此处公开的实施例包括按体积计至少88%氩的气体混合物的气体放电灯的横截面部件视图。

图2说明根据此处公开的实施例制造包括汞的低压气体放电灯的方法。

具体实施方式

低压气体放电灯以各种形状和尺寸出现。尽管此处参考特定形状（线性）和特定尺寸（两英尺和三英尺T5）来描述实施例，但是根据本发明的低压气体放电灯不被如此限制于该特定形状和那些特定尺寸。例如，在一些实施例中，低压气体放电灯可以被弯曲成圆形。可替换地或附加地，低压气体放电灯在形状上可以是基本上线性的而包括弯曲的和/或半弯曲的部分。此外，在其他实施例中，低压气体放电灯可以采取其他形状，以便如此处公开的那样在具有本领域普通技术的人员的知识之内任何形状都是可能的。

如在图1中的横截面视图中所示出的低压气体放电灯1包括光能透射的外壳2和至少一个电极3。所述至少一个电极3如在本领域中已知的那样在光能透射的外壳2之内提供放电以在光能透射的外壳2内部引起反应，导致灯1生成光。一些实施例包括多于一个的电极3。在有多个电极的实施例中，多个电极可以被布置在光能透射的外壳2的一个端部上。可替换地，多个电极可以被布置在光能透射的外壳2的相对端部上。

光能透射的外壳2由以下的任何材料制成，所述材料能够如此处所述的那样容纳低压气体放电灯1的部件并且能够透射光。在一些实施例中，光能透射的外壳2由玻璃制成。可替换地或附加地，在一些实施例中，光能透射的外壳2由包括玻璃的材料的复合材料制成。光能透射的外壳2包括内表面7和外表面17。当看着灯1时，光能透射的外壳2的外表面17是可见的。在一些实施例中，光能透射的外壳2的外表面17包括保护涂层18，如果外表面17损坏，则所述保护涂层18防止包括外表面17的该材料和/或多种材料的散布（spreading）。光能透射的外壳2的内表面7包含至少两个层。光散射反射层4被布置在光能透射的外壳2的内表面7上。除了在低压气体放电灯1之内生成的散射光之外，光散射反射层4在一些实施例中充当汞屏障。在一些实施例中，光散射反射层4由煅制氧化铝构成。煅制氧化铝具有高紫外（UV）光反射比和良好的可见光透射比，其重要性在以下被更详细地描述。当然，不管其UV光反射比特性，可以使用任何已知的光散射反射材料。在一些实施例中，光反射散射层4被布置在光能透射的外壳2的整个内表面7上。可替换地，在其他实施例中，光散射反射层4被布置在光能透射的外壳2的内表面7的部分上。

除了光散射反射层4之外，荧光物质层5也被涂在光能透射的外壳2的内表面7上。更具体地，荧光物质层5被涂在光散射反射层4的内表面8上。荧光物质层5用来为由低压气体放电灯1所发出的光实现各种光谱功率分布和颜色。在一些实施例中，荧光物质层5是发出红、绿和蓝色的稀土荧光物质的混合三基色粉系统，具有在大约五和十微米之间变动的“巨型（jumbo）”粒子尺寸。如在本领域中已知的，荧光物质和/或荧光物质的组合的所测量的粒子尺寸取决于被使用以测量粒子尺寸的机器的类型而变化。可替换地或附加地，使用荧光物质和/或多种荧光物质的其他变种。在一些实施例中，荧光物质层5被涂在光散射反射层4的整个内表面8上。可替换地，在其他实施例中，荧光物质层5被涂在光散射反射层4的内表面8的部分上。

光散射反射层4将最初未被荧光物质层5捕获的任何UV光反射回到荧光物质层5中，从而最大化荧光物质层5的效用。如以上所述的，光散射反射层4也可以充当屏障层以便在使用灯1期间防止汞迁移进光能透射的外壳2的材料中。通过防止汞的迁移，光能透射的外壳2的材料的泛灰（graying）和降低的效率被减少，并且低压气体放电灯1的使用寿命和效率被增加。

如以上所述，低压气体放电灯1包含汞，所述汞如在本领域中众所周知的那样被分配在光能透射的外壳2的内部。在一些实施例中，汞是汞蒸气。可替换地或附加地，汞可以以汞合金的形式存在。在光能透射的外壳2的内部也供应持续放电气体混合物6。持续放电气体混合物6处于低压并且包括至少两种气体。持续放电气体混合物6按体积计包含至少大约88%氩。在一些实施例中，持续放电气体混合物6按体积计包含至多大约92%氩。也就是说，在持续放电气体混合物6中氩的量从按体积计大约88%到按体积计大约92%变动。持续放电气体混合物6的剩余物是氖，其因此从按体积计大约12%到按体积计大约8%变动。在优选实施例中，持续放电气体混合物6是按体积计大约90%氩和按体积计大约10%氖，对于两种气体具有按体积计大约正或负2%的公差。在一些实施例中，在持续放电气体混合物6中氩的量从按体积计88%到按体积计92%（88%和92%也包括在内）变动。在这样的实施例中，持续放电气体混合物6的剩余物是氖，其因此从按体积计12%到按体积计8%（12%和8%也包括在内）变动。

持续放电气体混合物6被维持在大约3.6 托的压力，具有正或负大约0.2 托的公差。因此，持续放电气体混合物6被保持在从大约3.4 托到大约3.8 托变动的低压。在一些实施例中，持续放电气体混合物6被维持在3.6 托的压力。在一些实施例中，持续放电气体混合物被维持在3.4 托和3.8 托（3.4托和3.8托也包括在内）之间的压力。持续放电气体混合物6处在如在本领域中已知的常规填充温度，诸如但不限于25摄氏度，和在一些实施例中到大约25摄氏度。这个温度在灯1的操作期间波动，使得在例如大约35摄氏度和大约40摄氏度之间的温度可能发生灯1的峰值流明输出。当然，对应于灯1的峰值流明输出的温度除了其他特性之外也将取决于灯1的尺寸而波动。

根据此处所述的范围和/或特定值，被维持在此处所述的压力范围和/或特定值之内的氩-氖持续放电气体混合物6的组合导致减少瓦特数低压气体放电灯1，所述减少瓦特数低压气体放电灯1提供与使用更多瓦特操作的、类似尺寸的低压气体放电灯可比的流明输出。因此，当全瓦特数三英尺T5灯通常以大约39 瓦特操作时，包括此处所述的氩-氖持续放电气体混合物的三英尺T5灯以大约35 瓦特操作，约百分之十的瓦特数减少，对于每个灯具有约3500流明的可比流明输出。类似地，全瓦特数两英尺T5灯通常以大约24 瓦特操作，而包括此处所述的氩-氖持续放电气体混合物的两英尺T5灯以大约21 瓦特操作，稍大于百分之十的瓦特数减少，对于每个灯具有约2000流明的可比流明输出。

图2示出了用于制造如此处所述的低压气体放电灯的方法的流程图。将被本领域普通技术人员意识到的是，除非此处另外指明，所描述的步骤的特定顺序只是说明性的并且可以在不偏离本发明的精神的情况下被改变。因此，除非另外声明，以下所述的步骤是无序的，意味着当可能时，可以以任何方便的或值得期望的次序执行所述步骤。

在一些实施例中，可以如下制造如此处所述的低压气体放电灯。首先，光能透射的外壳与电极连接，步骤201。所述连接可以是直接连接，以便光能透射的外壳和电极彼此接触，或可以是间接连接，以便一个或多个其他部件位于光能透射的外壳和电极之间。如以上所述的，光能透射的外壳可以采取任何形状。在优选实施例中，光能透射的外壳具有5/8英寸的直径，并且低压气体放电灯具有要么两英尺要么三英尺的长度。电极当被连接到电力（例如经由镇流器）时提供放电。如以上所述，光能透射的外壳包括内表面。于是光散射反射层被布置在光能透射的外壳的内表面上，步骤202。光散射反射层本身具有内表面。除了在低压气体放电灯之内生成的散射光之外，光散射反射层在一些实施例中充当汞屏障。在一些实施例中，光散射反射层由煅制氧化铝构成。煅制氧化铝具有高紫外（UV）光反射比和良好的可见光透射比，其重要性以下被更详细地描述。当然，不管其UV光反射比特性，可以使用任何已知的光散射反射材料。在一些实施例中，光散射反射层被布置在光能透射的外壳的整个内表面上。可替换地，在其他实施例中，光散射反射层被布置在光能透射的外壳的内表面的部分上。

荧光物质层被涂在光散射反射层的内表面上，步骤203。在一些实施例中，荧光物质层是发出红、绿和蓝色的稀土荧光物质的混合三基色粉系统，具有在大约五和十微米之间变动的“巨型”粒子尺寸，其被涂在光散射反射层的内表面上，步骤207。如在本领域中已知的，荧光物质和/或荧光物质的组合的所测量的粒子尺寸取决于被使用以测量粒子尺寸的机器的类型而变化。可替换地或附加地，使用荧光物质和/或多种荧光物质的其他变种。在一些实施例中，荧光物质层被涂在光散射反射层的整个内表面上。可替换地，在其他实施例中，荧光物质层被涂在光散射反射层的内表面的部分上。

紧接着，根据本领域中已知的用于在灯之内分配汞的任何技术，在光能透射的外壳内部分配汞，步骤204。在一些实施例中，被分配的汞的量平均是大约1.8 mg的汞。于是在光能透射的外壳内部供应持续放电气体混合物，步骤205。持续放电气体混合物在低压下按体积计包括至少88%氩和在一些实施例中在低压下按体积计包括至多92%氩。持续放电气体混合物的剩余物是氖，其因此从按体积计大约8%到按体积计大约12%变动。持续放电气体混合物被维持在低压，该低压在一些实施例中是大约3.6 托，具有大约正或负0.2 托的公差。在一些实施例中，在光能透射的外壳内部供应持续放电气体混合物，其中气体混合物包括按体积计大约90%氩和按体积计大约10%氖，所述气体混合物处于大约3.6 托的压力，步骤206。

除非另外声明，字词“大约”和/或“基本上”的使用可以被解释为包括准确关系、条件、布置、定向和/或其他特性，并且如本领域普通技术人员所理解的，其偏差到以下程度：这样的偏差实质上不影响所公开的方法和系统。

贯穿本公开的整体，除非另外特别声明，为修饰名词的冠词“一”和/或“一个”和/或“所述”的使用可以被理解成用于方便和包括一个或多于一个的所修饰名词。术语“包含”、“包括”和“具有”意旨包括在内的并且意味着除了所列元件之外可以有附加元件。

除非此处另外约定，所描述的和/或另外通过图所描绘的用以与他物通信、关联、连接到和/或基于他物的元件、部件、模块和/或其部分可以被理解成以直接和/或间接的方式如此通信、关联、连接和/或基于。

尽管所述方法和系统已经关于其特定实施例被描述，但他们并不被如此限制。鉴于以上教导，显然许多修改和变化可以变得明显。在此处所述的和所说明的部分的细节、材料和布置方面的许多附加改变可以由本领域技术人员做出。

Claims (13)

1.一种气体放电灯包括：

光能透射的外壳；

被布置在光能透射的外壳的内表面上的光散射反射层；

被涂在光散射反射层的内表面上的荧光物质层；

被保持在光能透射的外壳内部的持续放电气体混合物，其中持续放电气体混合物在低压下按体积计包括至少88%氩；和

位于光能透射的外壳之内的电极，其中所述电极能够提供放电以在光能透射的外壳之内触发反应以使灯发出光。

2.权利要求1的气体放电灯，其中持续放电气体混合物处于大约3.6 托的低压。

3.权利要求1的气体放电灯，其中持续放电气体混合物在低压下按体积计包括大约90%氩和10%氖。

4.权利要求1的气体放电灯，其中持续放电气体混合物处于大约3.6 托的低压。

5.权利要求1的气体放电灯，其中荧光物质层包括发出红、绿和蓝色的稀土荧光物质的混合三基色粉系统。

6.权利要求5的气体放电灯，其中荧光物质层包括在尺寸方面在大约五和十微米之间变动的巨型粒子。

7.权利要求1的气体放电灯，其中持续放电气体混合物包括至少两种气体，其中所述至少两种气体的第一气体是氩。

8.权利要求7的气体放电灯，其中第一气体的量在按体积计大约88%氩和按体积计92%氩之间。

9.权利要求7的气体放电灯，其中所述至少两种气体的第二气体是氖。

10.权利要求9的气体放电灯，其中第二气体的量在按体积计大约8%氖和按体积计12%氖之间。

11.一种制造包括汞的低压气体放电灯的方法，所述方法包括：

将光能透射的外壳与电极连接，所述电极用以提供放电，光能透射的外壳具有内表面；

将光散射反射层布置在光能透射的外壳的内表面上，所述光散射反射层具有内表面；

将荧光物质层涂在光散射反射层的内表面上；

在光能透射的外壳内部分配汞；和

在光能透射的外壳内部供应气体混合物，其中气体混合物按体积计包括至少88%氩，其中气体混合物的剩余物包括氖，所述气体混合物处于低压。

12.权利要求11的方法，其中供应包括：

在光能透射的外壳内部供应气体混合物，其中气体混合物包括按体积计大约90%氩和按体积计大约10%氖，所述气体混合物处于大约3.6 托的压力。

13.权利要求11的方法，其中涂荧光物质层包括：

在光散射反射层的内表面上涂包括发出红、绿和蓝色的稀土荧光物质的混合三基色粉系统的荧光物质层。

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