CN1036555C - 无电极低压汞汽放电灯 - Google Patents

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Abstract

一种无电极低压汞汽放电灯含有一个具有透辐射外壳和空腔的放电管，空腔内容纳一磁芯和缠绕在该磁芯周围并与高频供电装置相连的绕丝。外壳具有第一发光层，空腔具有第二发光层。在出现的两种或更多的发光材料中具有最大减光补偿的发光材料只出现在第一发光层中。

Description

无电极低压汞汽放电灯
本发明涉及一种无电极低压汞汽放电灯，它含有一个用气密方法密封、内含汞和稀有气体的放电管，该放电管有一透辐射外壳和一空腔，该空腔容纳有磁芯和缠绕在该磁芯上的绕丝并与一个高频供电装置相连，该外壳备有第一发光层，该空腔备有第二发光层，其中具有两种或更多的发光材料。
一个上述类型的灯可从美国专利4,298,828(PHA 22，423)中得知。
在该无电极灯的工作过程中，连接到绕丝上的高频供电装置在磁芯中产生高频磁场，它和环绕在其周围的绕丝一起存在于放电管的空腔里面但是在实际放电空间之外。该磁场在放电管内感生电场以维持该放电管放电。因此产生短波紫外辐射，大部分具有254nm的波长，小部分具有185nm的波长(汞谐振谱线)。这种紫外辐射通过设置在放电管内壁上的发光层转变为具有较大波长的辐射，更准确地说是转变为可见光辐射。发射的射线光谱取决于发光层上的发光材料。
由于在已知的无电极灯中发光层不但覆盖在外壳的壁上，而且延伸到空腔的壁上，所以空腔上的发光材料也有助于将短波紫外辐射转化为可见光辐射，这有益于该灯的总发光效率。
美国专利4,298,828涉及进一步的叙述，例如，标准的囟化磷酸盐可用作发光层的发光材料，或者使用三种被稀土活化的黄磷混合物，如美国专利3,937,998(PHN 7137)所述。
为一般发光目的的已知低压汞汽放电灯基本上发射白光，灯中的发光层由具有宽发射能带的囟化磷酸盐组成，例如锑和锰活化的囟化磷酸钙。然而，这种灯具有中等的一般彩色再现性(彩色再现指数R(a，8)50～60)。
从前述美国专利3,937,998了解到的用于一般发光目的的低压汞汽放电灯主要在三个相对狭窄的光谱范围内辐射，这正是它们也称为三能带荧光灯的原因。这种灯的优越性在于有良好的一般彩色再现性(彩色再现指数R(a，8)至少为80)和高发光效率(高达901m/w或更高)。既然这些灯主要集中在三个相对狭窄光谱带内辐射，所以这是可能的。为了这个目的，该灯包含主要在590～630nm波长范围内辐射的红发光材料，主要在520～565nm波长范围内辐射的绿发光材料，和主要在430～490nm波长范围内辐射的蓝发光材料。该灯辐射一定色温的白光，即其辐射色点(色坐标C.I.E图中的X，Y)位于或靠近普朗克轨迹。通过适当调节三个光谱范围对灯的总辐射的相关作用，可获得所希望的三能带荧光灯辐射光的色温。
在已知的具有两种或更多发光材料的无电极低压汞汽放电灯中，外壳上的第一发光层和空腔上的第二发光层是一样的，即，它们含有同样的发光材料。
该灯存在的问题是流明维护，即整个灯的寿命期间其辐射的总光通量的维护。已发现由这种已知灯辐射的光通量在灯的使用期间下降相当多，即根据所使用的发光材料，可能伴有该灯辐射色点的同样不希望的位移。
本发明的目的就是提供一种至少能够基本上消除上述缺点的改进型低压汞汽放电灯。
根据本发明，如开始所述的无电极低压汞汽放电灯，其特征在于具有最大减光补偿的发光材料仅存在于第一发光层。
“减光补偿”概念的定义基于传统标位低压汞汽放电灯(将灯管构造成一封闭直管，在灯管内的两端装有电极)，该灯以在管的内壁上涂发光层的形式应用发光材料。作为一个标准灯，例如，可选择一个36W TL“D”灯(管长120cm；内径为24mm)。
可将发光材料的减光补偿理解为指的是点燃100小时后由该材料产生的光通量与在点燃5000小时后相比衰减的百分比。每一种发光材料有它自已的减光补偿曲线(作为该灯的点燃小时数的函数的光通量(％))。如果选择具有较高壁负载的标准灯(壁负载定义为放电管中耗散的功率与壁的表面积之比率)，减光补偿过程发生更快，但是每个发光材料仍然显示其自己的减光补偿特性曲线。
减光补偿的主要过程维持在这样的状态，在该状态中，发光材料受到与来自于放电管的激活汞原子和汞离子的碰撞，因此汞与发光材料发生化学反应并/或积淀在它的上面。
本发明基于下面事实：无电极低压汞汽放电灯内，在空腔壁附近的汞放电强度大于在外壳壁附近的汞放电强度，该无电极低压汞汽放电灯具有它特殊的放电管几何形状，周围缠有绕丝的磁芯置于空腔内而不在实际放电空间里。因此，空腔壁上第二发光层受到比外壳上第一发光层与高能汞粒子更多的碰撞，所以第二发光层中的发光材料比第一发光层中的发光材料减光更快。
由于这个事实，根据本发明，在现有发光材料中具有最大减光补偿的发光材料只出现在外壳壁的第一发光层中，从而实现改进灯的流明维护并使灯工作期间灯辐射的色点偏移较小。
一个根据本发明的无电极低压汞汽放电灯的有效实施例，具有主要在590～630nm波长范围内幅射的红色发光材料，主要在520～565nm波长范围内辐射的绿色发光材料和主要在430～490nm波长范围内辐射的蓝色发光材料，其特征在于蓝色发光材料只出现在第一发光层中。
已发现在所知合适发光材料中，蓝色发光材料表现出最大的减光补偿，这样也使色点向黄色偏移。
另一个根据本发明的无电极低压汞汽放电灯的实施例，其特征在于：第一发光层含有被三价铕活化的稀土金属氧化物发光材料、被三价铽(Tb)活化的发光材料和被二价铕活化的发光材料的混合物；第二发光层含有被三价铕活化的稀土金属氧化物发光材料和被三价铽活化的发光材料的混合物。
被二价铕活化的发光材料通常显示出相对大的减光补偿。
再一个根据本发明的无电极低压汞汽放电灯的最佳实施例，其特征在于：第一发光层含有被三价铕活化的氧化钇，被三价铽活化的铈镁铝酸盐和被二价铕活化的钡镁铝酸盐的混合物；第二发光层含有被三价铕活化的氧化钇和被三价铽活化的铈镁铝酸盐的混合物。
上述提到的发光材料本来就是已知的。
以这种方式，可以获得一种有趣的无电极三能带荧光灯，在使用期间它具有好的一般彩色再现，高发光效率和好的流明维护，以及小的辐射射线的色点偏移。
以下参照附图对本发明的无电极低压汞汽放电灯的实施例进行更具体描述。
该图(部分剖面，部分正视)示意性地(不是按比例绘制)显示了一个无电极低压汞汽放电灯，它有一个以气密方式封闭的玻璃放电壳体1，内含有汞和稀有气体。该放电壳体1有一外壳2和空腔3。空腔3容纳一杆状磁性材料(铁素体)的芯子4和缠绕在芯子周围并通过供电线7和8与高频供电装置6相连接的绕丝5。供电装置6被安置在一端与放电壳体1相连、另一端有一爱迪生灯头10的合成材料外罩9的里面，该供电装置含有如荷兰专利申请8004175(PHN9803)所述的电气线路，该爱迪生灯头与供电装置6电气连接。
第一发光层11置于放电管1内的外壳2的壁上，第二发光层12置于空腔3的壁上。在外壳2和空腔3以气密方式封在一起之前，两种发光层以普通方式加以敷设，例如，借助于包含所用发光材料的悬浮体。如果希望这样，例如，外壳2可以在敷设第一发光层11之前部分设置反射层。在实现第二发光层12之前，例如也可以在空腔3的壁上敷设一反射层。
外壳2上的第一发光层11含有三种发光材料的混合物，它们是被三价铕活化的发红色光的氧化钇(Y2O3：Eu3+)，被三价铽活化的发绿色光的铈镁铝酸盐(CeMgAl11O19：Tb3+)和被二价铕活化的发蓝色光的钡镁铝酸盐。空腔3上的第二发光层12含有两种发光材料的混合物，它们是被三价铕活化的发红色光的氧化钇(Y2O3：Eu3+)和被三价铽活化的发绿色光的铈镁铝酸盐(CeMgAl11O19：Tb3+)。因此，被二价铕活化的发蓝光的钡镁铝酸盐只在外壳2的第一发光层11中出现。这种材料在三种提到的发光材料中具有最大的减光补偿。
在灯工作期间，借助于连接在供电装置6上的绕丝5在磁性材料芯子4中产生一高频磁场。由磁场在放电管1中感生的电场确保维持在放电管内部的汞放电，从而产生紫外辐射。这种紫外辐射通过发光层11中的三种发光材料和发光层12中的两种发光材料大部分被转化为可见光辐射。
由于在靠近芯子4的空腔3附近，汞放电比远离芯子4的外壳2附近的汞放电较为强烈，发光层12中的发光材料比发光层11中的发光材料减光补偿得更快。然而，由于具有最大减光补偿的被二价铕活化的发蓝色光的钡镁铝酸盐只在较少受汞放电影响的外壳2上第一发光层11中出现，总体上说，该灯可改善流明维护并可使灯在使用期间辐射射线的色点向黄色偏移较小。在实验中，制造了4个无电极低压汞汽放电灯，这些灯泡除含有一定量汞外还含有充气压力33Pa的氩。灯泡直径为110mm。耗电功率为70W。
两个灯泡中的外壳2上的第一发光层11和空腔3上的第二发光层12都由占重量6.3％的BaMgAl10O17：Eu2+，占重量34.3％的CeMgAl11O19：Tb3+和占重量59.4％的Y2O3：Eu3+的混合物组成。外壳2上的粉状层重量为3.3mg/cm2，空腔3上的为3.12mg/cm2。点燃100小时后，两灯泡具有色坐标为X＝0.410和Y＝0.380的色点。
另外两个灯泡中，外壳2上面的第一发光层11由上述两灯泡同样的混合物组成。其粉状层重量为3.3mg/cm2。而空腔3上的第二发光层12这里由占重量23％的CeMgAl11O9：Tb3+和占重量77％的Y2O3：Eu3+的混合物组成(这样便不含BaMgAl10O17：Eu2+)。该层的粉状层重量为10.3mg/cm2。这两个灯泡在点燃100小时后，具有色坐标为X＝0.417和Y＝0.002的色点。
在点燃100小时至2000小时之间，空腔3上具有BaMgAl10O17：Eu2+涂层的灯的色点向Y坐标有ΔY＝0.002的偏移(即向C，I，E色三角的黄/绿区域)，比空腔3上没有这种发光材料的灯的色点偏移要大，其偏移差随着工作时间延长而变得更大。

Claims (4)

1.一种无电极低压汞汽放电灯，它含有一个以气密方式封闭的、内有汞和稀有气体的放电管，该放电管有一透辐射外壳和一空腔，该空腔中容纳有磁芯和缠绕在该磁芯周围并与高频供电装置相连接的绕丝，外壳上具有第一发光层，空腔具有第二发光层，存在两种或更多的发光材料，其特征在于具有最大减光补偿的发光材料只出现在第一发光层中。
2.根据权利要求1的无电极低压汞汽放电灯，具有主要辐射590～630nm波长范围的红色发光材料，主要辐射520～565nm波长范围的绿色发光材料和主要辐射430～490nm波长范围的蓝色发光材料，其特征在于蓝色发光材料只出现在第一发光层中。
3.根据权利要求2的无电极低压汞汽放电灯，其特征在于：第一发光层含有被三价铕活化的稀土金属氧化物、被三价铽活化的发光材料和被二价铕活化的发光材料的混合物，第二发光层含有被三价铕活化的稀土金属氧化物和被三价铽活化的发光材料。
4.根据权利要求3的无电极低压汞汽放电灯，其特征在于：第一发光层由被三价铕活化的氧化钇、被三价铽活化的铈镁铝酸盐和被二价铕活化的钡镁铝酸盐的混合物组成，第二发光层由被三价铕活化的氧化钇和被三价铽活化的铈镁铝酸盐的混合物组成。
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