CN106224820B

CN106224820B - 一种高光效护眼灯

Info

Publication number: CN106224820B
Application number: CN201610588872.3A
Authority: CN
Inventors: 汪云凤
Original assignee: Bright Medical Science And Technology Co Ltd In Lianyungang One
Current assignee: Bright Medical Science And Technology Co Ltd In Lianyungang One
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2019-05-31
Anticipated expiration: 2036-07-25
Also published as: CN106224820A

Abstract

本发明提供了一种高光效护眼灯，所述护眼灯的灯管为荧光灯玻管，该荧光灯玻管的内壁涂覆有透明的纳米二氧化钛薄膜。所述护眼灯的电路中采用5个整流二极管。该护眼灯的电路设计使得光照均匀，无低频频闪，并且通过采用涂覆有二氧化钛纳米薄膜的荧光灯管，使用寿命长，稳定性高，显色性高。

Description

一种高光效护眼灯

技术领域

本发明属于一种照明灯具，特别涉及一种照明用护眼灯，更特别地涉及一种高光效护眼灯。

背景技术

护眼灯通常采用变频电子镇流器，将电频率由50Hz提高至30-50kHz，而光线亮度的变化幅度由于荧光粉的余辉效应变得非常小，因此人眼基本感觉不到频闪，同时灯光采用三基色荧光粉，使得光线柔和，以此来减轻视力疲劳。此外，护眼灯采用直流镇流器，把交流电先变成直流电，用直流电点灯，也达到基本无频闪，能避免视力疲劳，且无电磁干扰。

目前市场上大多使用的高频护眼灯，其使用高频镇流器，有频闪有辐射。中国的交流电为50Hz，即每秒变化50次。所以直接使用交流电的电灯，都是有闪动的，闪动频率一般为100次/秒，是电网频率一倍，即每秒变化100次。

其它护眼灯使用高频电子式镇流器，有频闪有辐射，可达到几万次/秒的闪动，由于其闪烁频率过高，使用者是无法意识到闪动频率的，从而无法达到护眼的效果，治标不治本，同时，由于其工作是采用的高频振荡技术产生了高频电磁辐射，电磁辐射对人体的伤害已成为不争的事实。LED灯：LED是洁净健康的节能灯，但根本不是真正意义的护眼灯。第一：护眼灯是三基色灯，光色非常好；而LED是单色光源(由众多小光珠组成)，对眼睛的色神经会有影响，容易疲劳，虽然它的工作电压为直流电，不存在闪烁问题，但因LED色谱太窄，不能用在用眼要求比较高的场所，只能适用于一般性辅助照明(应用于外部照明，灯箱等)。第二：LED是半导体发光二极管。第三：LED存在衰减率的问题，更换成本高，更为严重的是LED存在高能蓝光，高能蓝光的穿透性很强，长期使用对人眼视网膜以及黄斑的伤害存在很大隐患。

本申请人的在先实用新型专利ZL2014205657890请求保护一种护眼灯，其通过工程学结构，能够有效的减少眩光的产生，光照均匀，无低频频闪，无高频辐射，无高能蓝光，有益于消除频闪对视力的伤害，消除电磁辐射对人体大脑的伤害，消除视疲劳，有效预防近视，保护记忆力。在此通过引用将其全文并入本文。

CN104728736A公开了一种多功能护眼灯，包括台灯体，控制器，台灯体中部装有控制器，控制器上端装有灯泡，控制器下端连接装有底座，底座一侧装有开关，控制器底部装有电池，电池上端装有操作显示屏，操作显示屏一侧装有温度计，操作显示屏另一侧装有测距仪。

CN105674139A公开了一种OLED无影护眼灯，该护眼灯包括外壳、OLED光源、灯架、光控感应器、开关、底座和电源，所述OLED光源固定在外壳内，并与电源电连接；外壳与灯架连接，灯架与底座连接，所述电源设置在底座内，光控感应器和开关设置在底座表面。

CN101515526A公开了一种用纳米二氧化钛对荧光灯管内壁涂层的方法，用2-2.5％纳米二氧化钛水稀液对荧光灯管内壁涂层，最好纳米二氧化钛的粒径在60NM以下，既可以使初始光通亮与常用的氧化铝内壁涂层比较不减少，又可以使黑色钠汞齐减少到需要的程度，2000H的流明维持率增加在约5％。

CN101552177A公开了一种带罩紧凑型荧光灯，包括管体、主汞齐和芯柱，芯柱上固定置有辅助汞齐，在灯管的中间位置安装了另一辅助汞齐，且所述中间位置的辅助汞齐处于放电电弧区域，另外还可以在所述管体内表面预涂一层二氧化钛保护膜。

CN101973712A公开了一种荧光灯管用的紫外屏蔽复合涂层，由下列物质组成：氧化石墨烯0.1-5wt％、SiO₂ 80-90wt％、TiO₂ 5-15wt％。利用表面沉积TiO₂颗粒的氧化石墨烯乙醇溶液与二氧化硅化学镀膜液配制出紫外屏蔽剂，经过涂覆、干燥固化，获得紫外屏蔽复合涂层。

JP 2010-038303A公开了一种荧光灯，该荧光灯具有由石英玻璃构成的发光管、及涂布在该发光管的内表面上的放射紫外线的荧光体层，可高效放射波长200～260nm的紫外线，且上述发光管的内表面上的荧光体层不会轻易剥落。

WO2009/133676A1公开了一种荧光灯，具有相关色温超过10000[K]不足17000[K]、Duv在2.5到5的范围内的光色，该荧光灯包括：电弧管；和在所述电弧管的内表面上形成的荧光粉层，其中所述荧光粉层至少包含：发红色光稀土荧光粉，其包含稀土类元素作为发光中心，该发光中心的发光主峰处于605～625[nm]之间；发绿色光稀土荧光粉，其包含稀土类元素作为发光中心，该发光中心的发光主峰处于540～550[nm]之间；和发蓝色光稀土荧光粉，其包含稀土类元素作为发光中心，该发光中心的发光主峰处于440～460[nm]之间，每单位光束的褪黑素抑制的作用函数效率超过1.0，并且平均显色指数Ra在80以上。

“二氧化钛保护膜在荧光灯中的应用”，程争明等，中国照明电器，2010年12期，公开了通过Sol-Gel工艺在荧光灯玻管内壁制备透明纳米二氧化钛薄膜，膜层结构致密，晶粒粒径细小而均一，与常规的纳米三氧化二铝薄膜相比，能以更小的厚度发挥更好的保护作用，不涂荧光粉的9W无铅螺旋管带罩荧光灯燃点600h发黑试验以及扫描电子显微镜照片表明，与未涂保护膜的荧光灯相比，使用该工艺薄膜的荧光灯，其1000h光衰降低幅度达10％以上。

然而，在上述现有技术中，存在发光寿命短、光效偏低、紫外光过滤效果差等缺陷，并且涂覆的二氧化钛薄膜在荧光灯使用过程中容易产生裂纹，严重影响了发光效果。本领域需要一种能同时解决上述技术问题的护眼灯。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明人经过深入研究和大量实验，从护眼灯电路设计、灯管改进等多方面分别入手，提出了以下技术方案。

在本发明的一方面，提供了一种高光效护眼灯，其特征在于，所述护眼灯的灯管为荧光灯玻管，该荧光灯玻管的内壁涂覆有透明的纳米二氧化钛薄膜。

优选地，所述护眼灯的电路中采用5个整流二极管。

优选地，所述护眼灯的电路中包含1个二芯3.96端子座和1个三芯3.96端子座。

本发明人发现，通过本发明的电路(即驱动电路电路图)设计(参考图1)，可以更有效地消除低频频闪，无高频辐射，无高能蓝光，有益于消除频闪对视力的伤害，同时还可更有效地消除电磁辐射对人体的伤害。多级整流二极管的设计

在一个优选实施方式中，所述台座设有一柱状圆台，所述柱状圆台内设有负氧离子发生器，所述柱状圆台的顶部设有下端绞接槽，所述绞接槽上通过下端绞接轴活动固定有一下端绞接件，所述下端绞接件通过固定螺钉固定有一摆动灯柱的下端，所述摆动灯柱的上端固定有一上端绞接件，所述上端绞接件通过上端绞接轴与上端旋转轴相连接，所述上端旋转轴上端是设有旋转固定轴，所述旋转固定轴与台灯罩一端上的固定孔旋转连接。

进一步地，所述台灯罩内装有灯管，所述摆动灯柱内穿有连接线，所述台座上设有电源控制开关，台灯罩采用高透亮磨砂PVC材质。

所述灯管优选为荧光灯玻管。

优选地，所述荧光灯玻管的内壁涂覆有透明的纳米二氧化钛薄膜。

本领域技术人员已知，荧光灯光衰主要是由玻管析出的钠、钾等原子与管内的汞生成汞齐引起玻管发黑因其的，因此通常在荧光粉层与玻璃管之间形成一层致密的氧化物薄膜，使用较多的是氧化铝薄膜。二氧化钛由于能吸收紫外光，而且对可见光有较高的透过率，当在灯管内壁制成致密的纳米二氧化钛薄膜时，还能降低紫外线泄露的风险，提高使用安全性。

更优选地，所述二氧化钛薄膜中掺有二氧化钛纳米纤维。二氧化钛纳米纤维与二氧化钛薄膜中二氧化钛纳米微粒的质量比为1:5～1:20。

进一步地，所述二氧化钛薄膜特别优选通过如下方法制得：

(1)将钛酸四丁酯(即钛酸正四丁酯)与乙醇和醋酸混合，充分搅拌制得溶液A；

(2)将水、乙醇和硝酸混合，充分搅拌制得溶液B；

(3)在搅拌的条件下将溶液B注入溶液A中，充分搅拌获得透明的溶胶；

(4)在步骤(3)获得的透明溶液中加入二氧化钛纳米纤维，二氧化钛纳米纤维与钛酸四丁酯的摩尔比为1:5～1:20；

(5)在荧光灯玻管的内壁涂覆所述溶胶，在自然条件下让形成的溶胶膜晾干，然后在烘箱中煅烧，获得透明的二氧化钛致密薄膜。

本发明人发现，通过该方法能够抑制水解和缩聚过程中沉淀的产生，可获得二氧化钛纳米薄膜均一，透明度高。

优选地，在该方法中，乙醇总量与钛酸四丁酯的摩尔比为(5～30):1，优选25:1。步骤(1)与步骤(2)的乙醇比例1：3～3：1重量。

优选地，在步骤(1)中，醋酸与钛酸四丁酯的摩尔比为(1～3):1，优选1.5:1。

在步骤(2)中，水的量按照钛酸四丁酯：水＝1：(1～5)，优选1：2的量进行配取。硝酸的量按照钛酸四丁酯：硝酸＝1：(0.1～0.5)，优选1：0.12的量进行配取。

优选地，在步骤(3)中，在搅拌过程中向混合溶液中加入三乙醇胺，以维持体系pH为4～9，优选5.5～8.5。该螯合剂与前述催化剂的选择保持了催化剂和螯合剂酸碱性的协同统一，能够抑制沉淀产生，形成均一稳定的透明溶胶。

在煅烧过程中，优选在260～600℃的温度下于空气氛围下煅烧1～4h，优选2.5h。

所述涂覆优选通过但不限于旋涂或流延方式进行。

所述纳米薄膜的厚度优选为20～200nm，优选30～100nm。

本发明人发现，当如同现有技术那样，在二氧化钛薄膜中不加入二氧化钛纤维即仅仅使用二氧化钛薄膜时，则在荧光灯使用过程中，随着使用时间的延长，由于热胀冷缩以及与玻璃之间的结合能力的减弱等因素，二氧化钛薄膜容易发生开裂，即使是最细小的裂纹，对发光效果都会产生极大影响，例如会对光的均匀柔和性产生很大影响。本发明首次在二氧化钛中加入二氧化钛纳米纤维，增强了二氧化钛薄膜的抗张强度，有效地防止发生二氧化钛薄膜的开裂。这在现有技术中尚属首次报导。检测发现，本发明中二氧化钛纳米纤维的加入可以使荧光灯管二氧化钛纳米薄膜的寿命提高1～5倍，优选2～3倍。

本发明人还发现，由于二氧化钛纳米纤维与二氧化钛纳米颗粒具有极好的相容性，与其它纳米纤维相比，不会产生界面效应，并且二氧化钛纳米纤维也具有良好的透明度，因此二氧化钛纳米纤维的加入不会对二氧化钛纳米薄膜的紫外光吸收度和透光率产生影响，这样的效果是先前所未曾预料到的。

在一个特别优选的实施方式中，所述二氧化钛纳米纤维通过静电纺丝法进行。

所述静电纺丝法优选包括以下步骤：

(1)配制纺丝液：将钛酸四丁酯加入到盛有冰乙酸与无水乙醇混合溶剂的磨砂口玻璃瓶中，然后置于磁力搅拌器上室温搅拌1～20分钟，随后将聚乙烯吡咯烷酮加入到钛酸四丁酯溶液中，继续搅拌1～5小时直至聚乙烯吡咯烷酮溶解完全，得到均匀的黄色透明纺丝液；

(2)制备钛酸四丁酯/聚乙烯吡咯烷酮复合纤维原丝：将配好的钛酸丁酯和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液装入注射器中，注射器上连接一个口部磨平的不锈钢针头作为喷丝头，喷丝头内径为0.1mm～1.5mm，纺丝液流速为0.2～1ml/h；在喷丝头的喷射方向设置接收板，接收板上附有导电性基底(优选铝箔)，再将清洗干净的玻璃基片贴在导电基底上，将高压电源的正极连接到喷丝头上，负极连接到接收板上，通过接收板收集纤维，然后启动电源并施加电压，电压为8～15kV，电极间距离为15～28cm；在喷射过程中，射流经过溶剂挥发和溶质固化后，连续稳定喷射1～2小时，在接收板上得到几微米甚至几十纳米直径的纤维；

(3)煅烧钛酸四丁酯/聚乙烯吡咯烷酮复合纤维：将表面有二氧化钛前驱体/聚合物复合纤维原丝的玻璃基片置于高温烘箱煅烧，除去聚乙烯吡咯烷酮，留下物质即为纯净的二氧化钛纤维。

在步骤(3)中，优选地，在马弗炉中从室温开始以2℃/min缓慢升温至550℃，在550℃煅烧1.5～4h，随炉冷却，得到白色半透明二氧化钛纳米纤维。

本发明柱状圆台内设有负氧离子发生器，柱状圆台的顶部设有下端绞接槽，绞接槽上通过下端绞接轴活动固定有一下端绞接件，下端绞接件通过固定螺钉固定有一摆动灯柱的下端，摆动灯柱的上端固定有一上端绞接件，上端绞接件通过上端绞接轴与上端旋转轴相连接，上端旋转轴上端是设有旋转固定轴，可以全方位的旋转调节，方便使用者在不同条件下的使用。

在另一个优选实施方案中，所述荧光灯玻管的玻璃材质为高硅含量的高硅含量的玻璃。进一步优选地，所述高硅含量的高硅含量的玻璃中掺杂有Eu²⁺、Tb³⁺和Dy³⁺。

基于玻璃基体的体积计，Eu²⁺、Tb³⁺和Dy³⁺的掺杂浓度优选各自独立地为0.5～1.5mol/L，优选1.0mol/L。研究发现，Eu²⁺、Tb³⁺和Dy³⁺的掺杂可以提高发光强度。另外，高硅含量的发光玻璃具有较好的热稳定性、化学稳定性等优点，特别适合用作荧光灯材料。这种三离子间的量子剪裁和能量传递效应在现有技术中未见报导。通过三离子间的所述效应可以更有效地激活发光中心，提高发光效率。

所述高硅含量的玻璃包含：

SiO<sub>2</sub>	68-79wt.％
		Na<sub>2</sub>O	1-5wt.％
CaO	5-15wt.％
		MgO	1-5wt.％
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	3-8wt.％
		K<sub>2</sub>O	2-5wt.％
SO<sub>3</sub>	0.01-0.20wt.％
		CeO<sub>2</sub>	0.0010-0.0025wt.％
以Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>计的总铁	0.01-0.08wt.％
		氧化还原比	小于0.40

其中该玻璃在5.5毫米厚度下测得的光谱性质如下：使用C.I.E.标准光源“A”在100-200nm的波长(紫外)范围内以2°观测器测得大于90％的透射率。这比常规的钠钙硅玻璃的所述紫外波长透过率高出至少20％。

本发明人发现，由于该玻璃具有较低的钠、钾含量，减少了与管内的汞生成汞齐引起玻管发黑的问题，从而进一步提高了荧光灯管的使用寿命。涂覆有二氧化钛的荧光灯玻管的成本会增加，因此如果荧光灯管本身的寿命不能明显增加的话，将会是护眼灯的成本显著增加，因此上述玻璃的使用特别适合于采用涂覆有二氧化钛薄膜的荧光灯玻管，即，能够对采用这样的灯管起到良好的成本支持作用。

在本发明中，通过对护眼灯电路的改进，提高了光效率，能够有效的减少眩光的产生，光照均匀，并且无低频频闪，无高频辐射，无高能蓝光，有益于消除频闪对视力的伤害，消除电磁辐射对人体大脑的伤害，消除视疲劳，有效预防近视，此外还节能省电，且采用大面积发光的灯管，能养活书写时投影的产生，从而使视觉更舒适。特别地，通过采用涂覆有二氧化钛纳米薄膜的上述特殊的荧光灯管，使用寿命长，稳定性高，显色性高，照度合理，适合人体的生理视觉要求。

附图说明

图1是根据本发明的护眼灯的驱动电路的电路图，其中附图标记说明如下：

1：VH₁(二芯3.96端子座)；2：VH₂(三芯3.96端子座)；3：F(保险丝)；4：R1(220k)；5：R2(1M)；6：R3(1M)；7：R(MZ)(热敏电阻)；8：R5、R6(调试电阻)；9：R4(线绕电阻，30Ω)；10：D1、D2、D3、D4、D5(整流二极管)；11：C2(102n)；12：C3(220nf/25v)；13：C4(47nf/400v)；14：L(振荡线圈)；15：Q1(13003)；16：Q2(D1402)；17：散热器。

图2是根据本发明实施例1的纳米纤维的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1

本发明(包括该实施例)的护眼灯使用状态示意图与实用新型申请ZL2014205657890的使用状态示意图相同，护眼灯折叠状态示意图与实用新型申请ZL2014205657890的折叠状态示意图也相同，即，护眼灯设有台座和台灯罩，所述台座设有一柱状圆台，所述柱状圆台内设有负氧离子发生器，所述柱状圆台的顶部设有下端绞接槽，所述绞接槽上通过下端绞接轴活动固定有一下端绞接件，所述下端绞接件通过固定螺钉固定有一摆动灯柱的下端，所述摆动灯柱的上端固定有一上端绞接件，所述上端绞接件通过上端绞接轴与上端旋转轴相连接，所述上端旋转轴上端是设有旋转固定轴，所述旋转固定轴与台灯罩一端上的固定孔旋转连接；所述台灯罩内装有灯管，所述摆动灯柱内穿有连接线，所述台座上设有电源控制开关，台灯罩采用高透亮磨砂进口PVC材质。所述护眼灯的灯管为荧光灯玻管，该荧光灯玻管的内壁涂覆有透明的纳米二氧化钛薄膜，所述纳米二氧化钛薄膜的厚度为30nm，纳米二氧化钛薄膜中掺杂有10％中的二氧化钛纳米纤维，所述纤维的平均直径为30纳米，平均长度为30μm。

对比例1

与实施例1的区别仅在于纳米二氧化钛薄膜中未掺杂二氧化钛纳米纤维。

经按照GB/T 9468和GB 10682进行测试，实施例1与对比例1的护眼灯荧光相比，纳米二氧化钛出现龟裂纹的时间延长了2倍，达到8000小时。这样的效果是先前所未预料到的。

另外，本发明的护眼灯，采用优化的电路设计，消除了普通交流荧光灯的频闪、高频荧光灯的电磁辐射和LED节能光源的高能蓝光等缺点，其光源上采用的磨砂灯罩还能够有效的减少眩光的产生，使其真正做到护眼的功效，此外二氧化钛纳米薄膜的施用，可有效提高光效、过滤紫外光。

本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例意图处于权利要求书的范围之内。在不会造成不一致的程度下，通过参考将本文中参考的所有引用之处并入本文中。

Claims

1.一种高光效护眼灯，其特征在于，所述护眼灯的灯管为荧光灯玻管，该荧光灯玻管的内壁涂覆有透明的纳米二氧化钛薄膜，所述纳米薄膜的厚度为20～200nm，所述护眼灯的电路中采用5个整流二极管，所述护眼灯的电路中包含1个二芯3.96端子座和1个三芯3.96端子座；

其中所述二氧化钛薄膜通过如下方法制得：

(1)将钛酸四丁酯即钛酸正四丁酯与乙醇和醋酸混合，充分搅拌制得溶液A；

(2)将水、乙醇和硝酸混合，充分搅拌制得溶液B；

(4)在步骤(3)获得的透明的溶胶中加入二氧化钛纳米纤维，二氧化钛纳米纤维与钛酸四丁酯的摩尔比为1:5；

(5)在荧光灯玻管的内壁涂覆所述溶胶，在自然条件下让形成的溶胶膜晾干，然后在烘箱中煅烧，获得透明的二氧化钛致密薄膜；

所述护眼灯设有台座（1）和台灯罩（2），所述台座设有柱状圆台，所述柱状圆台内设有负氧离子发生器（3），所述柱状圆台的顶部设有下端绞接槽（4），所述绞接槽上通过下端绞接轴（5）活动固定有下端绞接件（6），所述下端绞接件通过固定螺钉固定有摆动灯柱（7）的下端，所述摆动灯柱的上端固定有上端绞接件（8），所述上端绞接件通过上端绞接轴（9）与上端旋转轴（10）相连接，所述上端旋转轴上端是设有旋转固定轴（11），所述旋转固定轴与台灯罩一端上的固定孔旋转连接。

2.根据权利要求1所述的护眼灯，其特征在于，所述护眼灯的台灯罩内装有灯管，所述摆动灯柱内穿有连接线，所述台座上设有电源控制开关。

3.根据权利要求1或2所述的护眼灯，其特征在于，所述护眼灯的台灯罩采用高透亮磨砂PVC材质。

4.根据权利要求1或2所述的护眼灯，其特征在于，所述荧光灯玻管的玻璃材质为高硅含量的玻璃。

5.根据权利要求4所述的护眼灯，其特征在于，所述玻璃中的硅含量以SiO₂计为68-79wt.%。