CN103518251B - 包括基于氙气的气态混合物的节能气体放电灯 - Google Patents

Abstract

提供一种节能气体放电灯，以及制造该放电灯的方法。该气体放电灯包括透光外壳，和在透光外壳内用以提供放电的电极。光散射反射层被布置在透光外壳的内表面上。磷光体层被涂敷在光散射反射层上。持续放电气态混合物被保持在透光外壳内部。该持续放电气态混合物包括在低压下按体积80％以上的氙气。

Description

包括基于氙气的气态混合物的节能气体放电灯

相关申请的交叉引用

本申请主张序列号为13/041，498的美国专利申请的优先权，其具有相同的发明名称，并于2011年3月7日提交，通过引用将其全部内容并入此文。

技术领域

本申请涉及电灯，并且尤其涉及低压放电灯。

背景技术

由于当前全球的需求，具有更好节能特性和最小更换成本的电灯是高度期望的。例如，普通类型的低能源利用电灯是32瓦、T8四脚线型的荧光灯。向该电灯供电的镇流器是恒流、高频镇流器。已安装了数以百万计的此类镇流器来运转此类电灯。这些镇流器以设计成引起电灯中放电的特定电流来运转该电灯，从而导致光发射。

除了使用低能荧光灯外，人们可以通过使用以相比常规的镇流器更低的电灯电流运转电灯的镇流器来实现进一步节能。

发明内容

低于提供给低能荧光灯的典型电流的电灯电流使得该电灯内的汞蒸气在非最优化的压强下运转。传统的低压放电灯(诸如低能荧光灯)利用相比于通常使用的镇流器提供更低的电灯电流的镇流器将不会以其最优化的效率运转。因此，必须将该电灯和镇流器两者均进行更换以实现节能。然而，更换大量此类镇流器可能是昂贵的。因此，存在对于具有低更换成本的节能气体放电灯的需求，该节能气体放电灯能够以相比于常规电灯电流更低的电流进行运转。

本发明的实施例通过以低电灯填充压强利用氙气-氩气持续放电气态混合物来克服这些局限性。此类电灯的一个优选的优点在于，相比于常规的荧光灯，该电灯消耗显著更少的功率(并因此使用显著更少的瓦数)。这允许通过提供相比于常规电流更低的电流的镇流器来运转该电灯。氙气-氩气填充的电灯可因此用作此类镇流器上的插入替换物。此外，氙气-氩气填充的电灯可提供的优选益处在于在高频运转上的改善的启动特性和更高的电灯效率。

在一个实施例中，提供了一种气体放电灯。该气体放电灯包括透光外壳，以及在透光外壳内用以提供放电的电极。光散射反射层被布置在透光外壳的内表面上。磷光体层被涂敷在光散射反射层的内表面上。持续放电气态混合物被保持在透光外壳内部。持续放电气态混合物包括在低压下按体积80％以上的氙气。

在一个相关的实施例中，持续放电气态混合物可以包括在低压下按体积大约85％的氙气和15％的氩气。在另一个相关的实施例中，透光外壳内部的持续放电气态混合物的低压大约为1.5托。在又一个相关的实施例中，磷光体层可包括发出红色、绿色、和蓝色的稀土磷光体的混合三磷光体系统。在另外又一个相关的实施例中，磷光体层的平均粒径大约为12微米。

在又一个相关的实施例中，磷光体层可具有大约每平方厘米4毫克的涂覆重量。在另外又一个相关的实施例中，光散射反射层可包含烘制氧化铝(fumedalumina)。在另外又一个相关的实施例中，光散射反射层可具有大约每平方厘米0.15毫克的涂覆重量。

在另外又个相关的实施例中，持续放电气态混合物可包括至少两种气体。至少两种气体之一可以是氙气。

在另一个实施例中，提供了一种气体放电灯。该气体放电灯包括透光外壳，以及在透光外壳内用以提供放电的电极。烘制氧化铝层被布置在透光外壳的内表面上。烘制氧化铝层具有大约每平方厘米0.15毫克的涂覆重量。磷光体层被涂敷在光散射反射层的内表面上。磷光体层包括发出红色、绿色、和蓝色的稀土磷光体的混合三磷光体系统。磷光体层具有大约每平方厘米4毫克的涂覆重量。磷光体层的平均粒径大约是12微米。持续放电气态混合物被保持在透光外壳内部。持续放电气态混合物包括按体积大约85％的氙气和15％的氩气。透光外壳内部的持续放电气态混合物的压强大约是1.5托。

在一个相关的实施例中，持续放电气态混合物可包括至少两种气体。至少两种气体之一可以是氙气。

在另一个实施例中，提供了一种提供包括汞蒸气的气体放电灯的方法。该方法包括：将透光外壳与电极相连接，其中该电极用以提供放电；将光散射反射层布置在透光外壳的内表面上；将磷光体层涂敷在光散射反射层的内表面上；将汞分散在透光外壳内部；以及在透光外壳内部供应气态混合物，其中该气态混合物包括在低压下按体积80％以上的氙气。

在一个相关的实施例中，涂敷磷光体层可包括将包括发出红色、绿色、和蓝色的稀土磷光体的混合三磷光体系统的磷光体层涂敷在光散射反射层的内表面上。在另一个相关的实施例中，涂敷磷光体层可包括将具有大约12微米的平均粒径的磷光体层涂敷在光散射反射层的内表面上。在又一个相关的实施例中，供应气态混合物可包括在透光外壳内部供应包含在低压下按体积大约85％的氙气和15％的氩气的气态混合物。在又一个相关的实施例中，供应气态混合物可包括在透光外壳内部供应包含在1.5托的压强下按体积80％以上的氙气的气态混合物。在另外又一个相关的实施例中，供应气态混合物可包括在透光外壳内部供应包含在低压下按体积80％以上的氙气和至少一种其他气体的气态混合物。

附图说明

本文中所公开的前述的和其他目的、特征和优点将根据本文中所公开的特定实施例的以下描述中而显而易见，如附图中所图示的，其中遍及不同视图，同样的附图标记指代相同的部分。附图不必按比例，而是将重点放在图示本文中所公开的原理上。

图1示出了根据本文中描述的实施例的气体放电灯的组件视图，该气体放电灯包括按体积80％以上的氙气的气态混合物。

图2是根据本文中所描述的实施例的提供气体放电灯的方法的流程图，该气体放电灯包括按体积80％以上的氙气的气态混合物。

具体实施方式

现在参照具有较大特殊性的附图，图1示出了气体放电灯1。尽管本文中所描述的实施例是关于线型荧光灯的，但在不脱离本发明范围的情况下，如本领域普通技术人员所理解的，可以做出各种改变和修改。例如，所涉及的气体放电灯可以是，但不限于，任何模式的包括紧凑荧光灯的低压放电灯。气体放电灯1包括透光外壳2。在一些实施例中，该透光外壳2通常是管状的。在一些实施例中，该透光外壳2在形状上是直的。替代地，或另外，该透光外壳2可按照环形被弯曲。进一步，在其他的实施例中，该透光外壳2可采取其他形状，以便如本文中所描述的，在本领域普通技术人员的知识内任何形状都是可能的。透光外壳2包含用以提供放电的至少一个电极3。放电对于激励透光外壳2内部的汞蒸气来说是必要的。一些实施例可包括一个以上的电极3，诸如图1中所示。在存在多个电极的实施例中，电极3可被布置在透光外壳2的一端上。替代地，电极3可被布置在透光外壳2的相对端上。

透光外壳2优选地在透光外壳2的内表面7上包含两个层。光散射反射层4被布置在透光外壳2的内表面7上。除了在气体放电灯1内产生的散射光外，光散射反射层4还可以用作汞阻挡层。在一些实施例中，光散射反射层4由烘制氧化铝所形成，因为烘制氧化铝具有高紫外线(UV)光反射度和良好的可见光投射度，其重要性在下面被更加详细地描述。当然，可使用任何已知的光散射反射材料，与其UV光反射屙哇无关。在一些实施例中，在透光外壳2的整个内表面7上布置光散射反射层4。替代地，在其他实施例中，在透光外壳2的内表面7的一部分上布置光散射反射层4。在一些实施例中，光散射反射层4具有每平方厘米0.15毫克的涂覆重量。磷光体层5被涂覆在光散射反射层4的内表面8上。磷光体层5用来实现用于气体放电灯1的各种光谱功率分布和颜色。在一些实施例中，磷光体层5是发出红色、绿色、和蓝色的稀土磷光体的混合三磷光体系统。替代地，在其他实施例中，可使用此磷光体的其他变形。以及在一些实施例中，磷光体层5的涂覆重量可以是每平方厘米四毫克。磷光体层5的平均粒径可以是，但不限于十二微米。在一些实施例中，磷光体层5被涂敷在光散射反射层4的整个内表面8上。替代地，在其他实施例中，磷光体层5被涂敷在光散射反射层4的内表面8的一部分上。鉴于在透光外壳2内部对应的氙气百分比，优化光散射反射层4和磷光体层5的涂覆重量和平均粒径，以实现更好的发光效率。

光散射反射层4将最初没有被磷光体层5捕获的任何UV光反射回到磷光体层5中，由此最大化磷光体层5的效用。光散射反射层4还充当阻挡层，以便防止使用期间汞向玻璃管中的迁移。通过防止引起变灰并降低效率的汞向玻璃管中的迁移，烘制氧化铝增加了气体放电灯1的服务寿命和效率。

气体放电灯1包含分散在透光外壳2内部的汞。在透光外壳2内部，在低压下供应持续放电气态混合物，一般用6来表示。除了汞蒸气以外，持续放电气态混合物包括至少两种气体，且至少两种气体之一是氙气。持续放电气态混合物6包含按体积80％以上的氙气。在一些实施例中，持续放电气态混合物6可包含98％以下的氙气。根据低压气体放电灯方面的现有技术，持续放电气态混合物6的低压可在大约10^-6到大约10^-3大气压的范围变动。

在一些实施例中，气体放电灯1包含在如本领域所公知的常规填充温度下，例如但不限于在25℃下，在大约1.5托的压强下，大约85％的氙气和15％的氩气的持续放电气态混合物6。氙气的高百分比和低压确保电灯以较低的瓦数进行运转(并因此相比典型的低压气体放电灯在更低的电流上运转)，同时维持高发光效率，尤其是在高频镇流器上运转。此外，相比于常规的低压气体放电灯，氙气的较高百分比可以允许更低的点火电压和更短的辉光时间。更低的点火电压可以具有降低镇流器成本的优点，且可提供电灯在镇流器上具有更长的引线长度的能力。此外，在更短的辉光时间的情况下，可以增加电灯的寿命。

在一些实施例中，气体放电灯可用作具有60Hz的输出频率的常规低频镇流器上的插入替换物。例如，包含在大约1.5托的压强下的大约85％的氙气和大约15％的氩气的持续放电气态混合物的T8气体放电灯可在具有60Hz的输出频率的常规低频镇流器上实现22瓦的能耗。此外，电灯可以从在60Hz下运转至在25kHz下运转实现17.4％的效能上的增益。在一些实施例中，气体放电灯可在高频镇流器上实现高效能。镇流器的高频率可以是但不限于25kHz至100kHz，优选25kHz至45kHz。例如，包含在大约1.5托的压强下的大约85％的氙气和大约15％的氩气的持续放电气态混合物的气体放电灯可在具有25kHz的输出频率的高频镇流器上实现19瓦的能耗。

在一些实施例中，可根据图2中所示的方法来构造图1中所示的气体放电灯1。第一，将透光外壳与电极连接，步骤201，该电极用以提供放电。第二，将光散射反射层布置在透光外壳的内表面上，步骤202。第三，将磷光体层涂敷在光散射反射层的内表面上，步骤203。第四，将汞分散在透光外壳内部，步骤204。第五，在透光外壳内部供应持续放电气态混合物，步骤205，该持续放电气态混合物包括在低压下按体积至少80％的氙气。

除非另作陈述，否则词语“基本上”的使用可被理解为包括精确的关系、条件、布置、取向、和/或其他特性，以及如由本领域普通技术人员所理解的其偏差，在这个意义上，这种偏差不对所公开的方法和系统产生本质影响。

遍及本公开的全部内容，使用冠词“一”和/或“一个”(a，an)和/或“该”(the)对名词进行修饰可以被理解为是为了方便而使用的，并且包括一个或一个以上的所修饰的名词，除非另作明确陈述。术语“包括”、“包含”和“具有”意图是包括性的，且意味着除了所列的要素外还可能存在附加要素。

通过附图描述和/或以其他方式描绘为与另外的物件通信、与另外的物件关联、和/或以另外的物件为基础的元件、部件、模块和/或其部分，可被理解为以直接和/或间接的方式如此与另外的物件通信、相关联和/或以其为基础，除非本文中另有规定。

尽管已经相对于方法和系统的具体实施例来对方法和系统进行描述，但它们不被如此限制。显然，根据上述教导，许多修改和变形可以变得显而易见。本领域技术人员可做出在本文所描述和说明的细节、材料和部分的布置上许多附加改变。

Claims (12)

1.一种气体放电灯，包括：

透光外壳；

在所述透光外壳内用以提供放电的电极；

布置在所述透光外壳的内表面上的光散射反射层；

涂敷在所述光散射反射层的内表面上的磷光体层；以及

保持在所述透光外壳内部的持续放电气态混合物，所述持续放电气态混合物包括在低压下按体积85%的氙气和15%的氩气，其中所述透光外壳内部的所述持续放电气态混合物的所述低压是1.5托。

2.根据权利要求1所述的气体放电灯，其中所述磷光体层包括发出红色、绿色、和蓝色的稀土磷光体的混合三磷光体系统。

3.根据权利要求2所述的气体放电灯，其中所述磷光体层的平均粒径为12微米。

4.根据权利要求3所述的气体放电灯，其中所述磷光体层具有每平方厘米4毫克的涂覆重量。

5.根据权利要求1所述的气体放电灯，其中所述光散射反射层包括烘制氧化铝。

6.根据权利要求5所述的气体放电灯，其中所述光散射反射层具有每平方厘米0.15毫克的涂覆重量。

7.根据权利要求1所述的气体放电灯，其中所述持续放电气态混合物包括至少两种气体，其中至少两种气体之一是氙气。

8.一种气体放电灯，包括：

透光外壳；

在所述透光外壳内用以提供放电的电极；

布置在所述透光外壳的内表面上的烘制氧化铝层，所述烘制氧化铝层具有每平方厘米0.15毫克的涂覆重量；

涂敷在所述烘制氧化铝层的内表面上的磷光体层，所述磷光体层包括发出红色、绿色、和蓝色的稀土磷光体的混合三磷光体系统，所述磷光体层具有每平方厘米4毫克的涂覆重量和12微米的平均粒径；以及

保持在所述透光外壳内部的持续放电气态混合物，所述持续放电气态混合物包括按体积85%的氙气和15%的氩气，所述透光外壳内部的所述持续放电气态混合物的压强为1.5托。

9.根据权利要求8所述的气体放电灯，其中所述持续放电气态混合物包括至少两种气体，其中至少两种气体之一是氙气。

10.一种提供包括汞蒸气的气体放电灯的方法，所述方法包括：

将透光外壳与电极连接，所述电极用以提供放电；

将光散射反射层布置在所述透光外壳的内表面上；

将磷光体层涂敷在所述光散射反射层的内表面上；

将汞分散在所述透光外壳内部；以及

在所述透光外壳内部供应气态混合物，所述气态混合物包括在低压下按体积85%的氙气和15%的氩气，其中所述透光外壳内部的所述气态混合物的所述低压是1.5托。

11.根据权利要求10所述的方法，其中涂敷磷光体层包括：将包括发出红色、绿色、和蓝色的稀土磷光体的混合三磷光体系统的磷光体层涂敷在所述光散射反射层的内表面上。

12.根据权利要求10所述的方法，其中涂敷磷光体层包括：将平均粒径为12微米的磷光体层涂敷在所述光散射反射层的内表面上。