CN1053525C - 低压汞放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低压汞电灯，它在三个光谱区域有最大发射值，它装有气密的透辐射的放电容器，其中填充包括汞和稀有气体的气体，并装有一个至少包括在590-630nm区域内有最大发射值的第一发光材料和在520-565nm区域内有最大发射值的第二发光材料的发光层。按照本发明，该第二当材料由下列公式限定：

Sr_(2-x-y)Ba_xSiO₄:Eu^+2y

其中0.2≤x≤1.4和0.0005≤y≤0.05

这样实现的低压汞放电灯装备具有良好性能的发光层，同时该发光层的成本价格低。

Description

低压汞放电灯

本发明涉及一种低压汞放电灯，它在三个光谱区域有最大发射值，该灯装有一个气密的、透辐射的放电容器，其中填充包含汞和稀有气体的气体，并涂有一个至少包括在590-630nm区域内有最大发射值的第一发光材料和在520-565nm区域内有最大发射值的第二发光材料的发光层。

在三个光谱区域内有最大发射值的低压汞放电灯在美国专利4176294和荷兰专利164697中公开了。这些低压汞放电灯广泛地用于一般照明，它们的优点是具有好的综合彩色再现性(彩色再现指数R(a，8)至少为80)，以及高的发光效率(高达90lm/w或更高)。这是可能的，因为这些低压汞放电灯的发射在三个光谱区域内有最大值。为了实现这种灯，该低压汞放电灯包含在590-630nm区域内有最大发射值的第一(红色的)发光材料和在520-565nm区域有最大发射值的第二(绿色的)发光材料。在许多情况下由第三(蓝色的)发光材料提供在第三光谱区域即430-480nm区域所要求的发射。然而，由汞汽放电自身发射的可见光辐射在这个光谱区域也会起作用(即436nm汞线的发射)，所以，在发光层中，蓝色的发光材料不是常需要存在的。该低压汞放电灯发射白光，在给定的色温下，即发射的辐射色点(在CIE)色品图中的色坐标X，Y)正好位于或邻近普朗克轨迹。除了要求发光层承担有关低压汞放电灯辐射光的色温、彩色再现和发光效率等上述的特性外，还要求发光层应当包括表现出只有小的短时间衰减的材料(即由于用短波紫外线辐射，特别是185nm辐射照射时，材料不或很少遭受损害)，同时，在灯的工作期间，发光层的衰变产生的很慢，因此使得低压汞放电灯的寿命儿乎不受其影响，并且在灯的寿命期间涉及发光层的灯性能不会有较大变化。由于对发光层的这些要求，所以适合作为该层中的发光材料仅有有限的几种。在灯的工作期间如果低压汞放电灯是高负荷的(低压汞放电灯在放电柱中损耗功率大于500W/发光层表面积m²)，尤其如此。在实际中，常常使用的绿色发光材料是碱活化的铈镁铝酸盐(CAT)和钆和碱活化的铈镁五硼酸盐(CBT)。这些材料令人满意地遵守了列于上面的不相容的要求，并适用于低负荷和高负荷的低压汞放电灯的发光层中。但是，其缺点是这些材料的成本价格比较高，对发射层成本价格乃至汞放电灯的成本价格有不利的影响。

本发明的目的是提供一种在本说明书开头段所述的低压汞放电灯，其中发光层具有非常良好的性能，同时发光层的成本价格比较低。

为此目的，按照本发明的一种低压汞放电灯，它在三个光谱区域有最大发射值，它装有气密的透辐射的放电容器，该容器中填充的气体包括汞和稀有气体，并涂有一个至少包括在590-630nm区域内有最大发射值的第一发光材料和在520-565nm区域内有最大发射值的第二发光材料的发光层，其特征在于，该第二发光材料由下列公式限定：

Sr_(2-x-y)Ba_xSiO₄∶Eu⁺² _y其中0.2≤x≤1.4和0.0005≤y≤0.05

发现本发明低压汞放电灯在低压汞放电灯辐射光的色点、彩色再现性、发光效率以及在高的和低的负荷下，发光层的衰变等方面都具有良好的性能。更进一步，Sr_(2-x-y)Ba_xSiO₄∶Eu⁺² _y其中0.2≤x≤1.4和0.0005≤y≤0.05)，下面用BOSE表示。它比CAT和CBT明显便宜。使用BOSE还有一个出奇的优点，就是在不降低低压汞放电灯的良好性能下，在发光层中第一发光材料的数量常常可以选取的较少。因为在实际中，第一发光材料往往是发光层最贵的成分，这意味着低压汞放电灯的成本价格进一步降低。

应当指出，被二价铕活化的材料和具有Me₂SiO₄(Me是Sr和/或Ba)基本晶格的发光材料，从美国专利3505240中可得知。然而，在这个专利中，没有说明在具有三个光谱区域内有最大发射值的低压汞放电灯的发光层中，使用这样的材料。上面引证过的荷兰专利164697和美国专利4176294都指出，只有当第一，第二和第三发光材料的发射带之间没有，或有很小的重叠时，具有高发光效率的低压汞放电灯才有好的彩色再现性。然而，如果BOSE是第二发光材料，就满足不了这种条件，尤其因为在430-490nm区域和590-630nm区域内，较低值x的BOSE的发射，形成一个BOSE总发射带的较大区域。发光材料的发射带之间有很大的重叠是这种结果。对照背景技术来看，很惊奇的是，采用BOSE作为在低压汞放电灯发光层中的第二发光材料，导致好的彩色再现性，同时能保持高的发光效率。

发现，如果0.2≤x≤1.4，产生最大发射的波长λmax正好在希望的波长区域内。还发现，随着x值的增加，λmax值从约565nm(对于x＝0.2)减小到约520nm(对于x＝1.4)。

当y值低于0.0005时，发光材料的激发辐射有一个不适当的吸收作用，致使在实际使用中得到的光通量太低；当y值大于0.05时，导致抑制的浓度达到这样的程度，即也获得不适当的光通量。因此，这样成分的BOSE不适宜用于本发明的低压汞放电灯。

除波长λmax外，发射曲线的半值宽度(＝在发射曲线半个高度处的宽度)决定于x。发光材料的性能由λmax和发射峰值的半值宽度来确定。发现如果在0.35-0.60之间选取x，以致在550-538nm之间和发射曲线半值宽度在109-94nm之间可获得λmax值，则这种BOSE在与红色发光材料组合时，很适合形成具有很好性能的发光层。通过适当选择混合比率，这个发光层发射光的色点可以在CIE色品图中调准到位于或邻近于普朗克轨迹。当发光层中也包括在430-490nm区域内有最大发射的兰色发光材料时，通过选择混合比率，使发光层发射光的色点有可能调准到在CIE色品图中的适合范围内。特别是，在宽的色温范围内能得到白光。因此，优选的含BOSE的灯，其x在0.35≤x≤0.60的范围。

按照本发明的低压汞放电灯的另一个优选的实施例，其特征在于0.01≤y≤0.03。如果低压汞放电灯有高负荷，在BOSE中有Eu⁺²活化剂含量时，发现它有好的量子效率(发光材料辐射的可见光的光子数量/吸收的紫外线光子数量)。当活化剂含量增加时，效应之一的发光材料对氧化的敏感性增强，这对发光材料的加工性能有不利的影响。

在按照本发明所说的低压汞放电灯中，使用被三价铕活化的稀土金属氧化物作为第一发光材料和/或使用被二价铕活化的材料作为第三发光材料，产生较高的发光效率和很好的彩色再现性。这是事实，例如，使用被三价铕活化的氧化钇作为第一发光材料。采用被二价铕活化的材料，尤其是碱土铝酸盐和碱土一镁铝酸盐，可得到好的结果。

本发明低压汞放电灯的一个特例，其特征在于，低压汞放电灯在放电柱中消耗的功率大于500W/发光层表面积m²。实际发现，因为BOSE的很小的短时间光衰减和其小的衰变，使BOSE特别适合用于高负荷灯中。

参照三个表格将更具体地说明本发明。

表I表明三个低压汞放电灯的发光效率η(lm/w)与灯点燃小时数的函数关系。这些低压汞放电灯的标称功率为36W，它们的内径约为24nm。低压汞放电灯的发光层包括被三价铕活化的氧化钇(YOX)作为第一发光材料和被二价铕活化的--镁铝酸盐(BAM)作为第三发光材料。在第一种低压汞放电灯(按照本发明)的发光层中，存在Sr_1.58Ba_0.4SiO₄∶Eu⁺² _0.02作为第二发光材料。为了比较，表I还列出了第二种和第三种低压汞放电灯(两种都不按本发明)的数据。第二种低压汞放电灯的发光层包括CAT和第三种低压汞放电灯的发光层包括CBT作为第二发光材料。发光层的三种成分的混合比率这样选择的，即使得低压汞放电灯辐射光的色温约为4000K°。除发光层的成分外，三种低压汞放电灯的结构是相同的。从表I中可看出下列结果，按照本发明低压汞放电灯的发光效率的衰减仅是很小的，并且大约相当于第二种和第三种低压汞放电灯的发光效率衰减，这证明任何快于，例如分别在第二、第三种低压汞放电灯中包含作为第二发光材料且相当昂贵的CAT和CBT材料的发光层的衰变，不会在含Sr_1.58Ba_0.4SiO₄∶Eu⁺² _0.02的发光层的衰减中发生。表I还表明，在第一种低压汞放电灯中YOX的含量较少。因为氧化钇是较昂贵的，在实际中，这意味着有进一步降低低压汞放电灯成本价格的可能性。

表II表明在低压汞放电灯辐射光的一些色温度下，低压汞放电灯的发光效率(η)和彩色再现指数[R(a，8)]。每个低压汞放电灯的发光层包含了作为第一发光材料的YOX和作为第三发光材料的BAM。在表II中所列的数据是为具有相应色温的低压汞放电灯计算出来的，在这些灯中发光层分别包含作为第三发光材料的CBT(为了比较，不按本发明)的Sr_1.38Ba_0.6SiO₄∶Eu⁺² _0.02和Sr_1.58Ba_0.4SiO₄∶Eu⁺² _0.02。可以看出，对于低压汞放电灯辐射光的给定色温，不同低压汞放电灯的发光效率和彩色再现指数都是相当符合的。还表明，发光层包含CBT的低压汞放电灯的性能与发光层包含Sr_1.58Ba_0.4SiO₄∶Eu⁺² _0.02的低压汞放电灯的性能大约是特别接近的。

表III表明，按照本发明的高负荷低压汞放电灯的发光效率η(lm/w)与灯点燃小时数的函数关系。低压汞放电灯在放电柱中损耗的功率约为800W/发光层表面积m²。灯的发光层包含作为第一发光材料的YOX、作为第二发光材料的Sr_1.58Ba_0.4SiO₄∶Eu⁺² _0.02和作为第三发光材料的BAM。可以看出，在灯点燃100小时后，没有能测出发光层的衰变。

                           表1

                             发光效率η(lm/W)点燃小时                       0小时   100小时   500小时发光层34％YOX，13％BAM，                       89       86        8453％Sr_1.58Ba_0.4SiO₄∶Eu⁺² _0.0261％YOX，9％BAM，                        89       85        8430％CAT55％YOX，9％BAM，                        92       90        8836％CBT

                        表II

     CBT          Sr_1.38Ba_0.6SiO₄∶Eu⁺² _0.02  Sr_1.58Ba_0.4SiO₄∶Eu⁺² _0.02

    η    R(a，8)        η        R(a，8)                   η     R(a，8)色温2700K   92     84         90        88                    91    833000K   91     85         89        88                    90    844000K   91     83         88        92                    90    835000K   89     82         86        92                    87    836500K   88     79         84        90                    86    82

                        表III

                       η(lm/W)点燃小时                   0小时    100小时发光层53％YOX41％BOSE                     53         536％BAM

Claims (7)

1.一种低压汞放电灯，它在三个光谱区域有最大发射值，它装有气密的透辐射的放电容器，该容器中填充的气体包括汞和稀有气体，并涂有一个至少包括在590-630nm区域内有最大发射值的第一发光材料和在520-565nm区域内有最大发射值的第二发光材料的发光层，其特征在于，该第二发光材料由下列公式限定：

Sr_(2-x-y)Ba_xSiO₄∶Eu⁺² _y其中0.2≤x≤1.4和0.0005≤y≤0.05

2.如权利要求1所述的低压汞放电灯，其特征在于，0.35≤x≤0.60。

3.如权利要求1或2所述的低压汞放电灯，其特征在于，0.01≤y≤0.03。

4.如权利要求1所述的低压汞放电灯，其特征在于，发光层包括在430-490nm区域内有最大发射值的第三发光材料。

5.如权利要求1所述的低压汞放电灯，其特征在于，该第一发光材料是一种被三价铕活化的稀土金属氧化物。

6.如权利要求4所述的低压汞放电灯，其特征在于，该第三发光材料是被二价铕活化的材料。

7.如权利要求1所述的低压汞放电灯，其特征在于，低压汞放电灯在放电柱中损耗的功率大于500W/发光层表面积m²。