CN1083150C - 具有含添加剂荧光质层的荧光灯 - Google Patents

具有含添加剂荧光质层的荧光灯 Download PDF

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Abstract

一种荧光灯，其玻璃封套内有不多于一层的含荧光质层，该层至少含20%重量的氧化铝，并且最好含有稀土三色荧光质混合物。

Description

具有含添加剂荧光质层的荧光灯
本发明一般涉及荧光灯，更具体说涉及具有改进的含氧化铝的荧光质层的荧光灯。
荧光灯通常至少包括一层荧光质层和一层隔离阻挡层。阻挡层典型地为氧化铝或二氧化硅，设在荧光质层与玻璃管之间，以改善光量的操控、改进荧光质的利用率、减少水银消耗、减小端部退色、和改进灯的外观。
现有的许多制造荧光灯的生产工艺不能有效地涂覆两层涂层。每一涂覆步骤都增加了产品损失，且需要苯重的设备和投入大量的劳力。即使可用双涂层工艺，二道涂层工艺也很难进行，因为在第二步涂层期间第一层和第二层之间会相互作用。对于荧光灯，须要将各荧光质微粒混合在一起，特别是要将稀土荧光质与惰性阻挡材料在单独一层中掺合在一起，使得在一个单涂层灯中能达到双涂层灯的性能。
本发明提供了一种水银蒸汽放电灯，它包括一个玻璃封套、放电装置、维持放电的密封在封套内的水银和惰性气体填充物、以及涂覆在玻璃封套内侧的含荧光质层。含荧光质层中至少有20％重量的氧化铝。这种灯的玻璃封套内侧的涂层不多于一层，这一层就是含荧光质层。本发明还提供了一种水银蒸汽放电灯，其封套内侧紧靠封套内表面有一层含荧光质层，该层主要由氧化铝和稀土荧光质系统组成，至少含20％重量的氧化铝，氧化铝中至少有5％重量的γ氧化铝。
图1为本发明的一种荧光灯的剖面图。
图1象征性地示出一低压水银蒸汽放电荧光灯10，即通常现有技术中已知的那一种。荧光灯10有一个发光玻璃管即封套12，其断面为圆形。玻璃封套的内表面涂有本发明的含荧光质层14。
该荧光灯以附装在两端的基座20气密性密封住，一对隔开的电极构件(即供放电的器件)分别装在两基座20上。维持放电的水银和惰性气体填充物22封装在玻璃管内。惰性气体典型地为氩气或氩与其他稀有气体的混合气，其在低压下与少量水银混合在一起，使荧光灯处于低蒸汽压工作方式。
所发明的含荧光质层14最好用在低压水银蒸汽放电灯中，但也可用在高压水银蒸汽放电灯中。还可用在现有的具有电极的荧光灯中，以及用在现有的无电极荧光灯中，其中用于放电的器件是能提供高频电磁能或辐射能的构件。
含荧光质层14中含有现有技术中已知的荧光质微粒，例如较廉价的可发出白光的荧光物质，象由锑和锰活化的卤代磷酸钙或现有技术中已知的其他卤代磷酸盐之类的荧光质。但是，含荧光质层14中最好含有稀土荧光质系统，典型地为各稀土荧光质的混合物。稀土荧光质系统是现有技术中已知的。可用在本说明书及其所附权利要求书中的一种稀土荧光质系统包括(1)三色荧光质系统，如美国专利5,045,752、4,088,923、4,335,330、4,847,533、4,806,824、3,937,998和4,431,941号中所提出的红、蓝、绿色发彩色光的荧光质混合物，以及(2)含其他多种稀土荧光质的荧光质混合物，如含有四或五种稀土荧光质的系统。较可取的是可将卤代磷酸盐荧光质与稀土荧光质混合，最好是在这种混合物中稀土荧光质占主要份量。不过，现有技术中已知的任何荧光灯的荧光材料或荧光质系统均可使用。
含荧光质层14含有30-80％重量的荧光质，较好为40-70％，更好为45-75％，再好为60-70％，最好为
Figure C9611275100051
。荧光质最好是三色荧光质混合物，例如一种稀土三色荧光质混合物，亦称为稀土三色荧光质。
含荧光质层14至少含有20％重量的氧化铝，较好为至少25％，更好为至少30％，其范围较好为20-70％，更好为30-60％，更好为25-55％，再好为30-40％，最好为
Figure C9611275100061
。氧化铝最好含0-50％γ氧化铝，较好为至少5％，更好为至少10％，更好为10-50％，更好为10-45％，再好为25-40％，最好为30％左右；并且含有50-100％的α氧化铝，较好为55-90％，更好为60-75％，最好为70％左右。在一个不是太好的实例中，氧化铝可以是100％的α氧化铝。γ氧化铝的表面积为30-140米2/克，较好为50-120米2/克，更好为80-100米2/克；微粒尺寸(直径)最好取10-500毫微米，较好为30-200毫微米，更好为50-100毫微米。α氧化铝的表面积为0.1-15米2/克，较好为3-8米2/克，更好为4-6米2/克，最好为5米2/克左右；微粒尺寸(直径)最好取50-5000毫微米，较好为100-2000毫微米，更好为500-1000毫微米，最好为700毫微米左右。氧化铝基本上应为纯的氧化铝，例如基本上有99.99％的纯氧化铝或更高纯度的氧化铝，不含光吸收杂质或只含极少量的光吸收杂质。含荧光质层14中不存在二氧化硅。
含荧光质层14按以下方式设置在灯上。α氧化铝、γ氧化铝、和荧光质微粒或粉末按重量比混合。然后将得到的粉末与弥散剂例如聚丙烯酸铵和非离子表面活化剂例如壬基-苯基-乙氧基化物弥散到水载体中，再加入增稠剂，典型地为聚乙烯氧化物。优选的现有技术中已知的其他弥散剂、表面活化剂和增稠剂也可加入。得到的悬浮物典型地含约5-20％重量的粉末(氧化铝和荧光质)、0.5-3％重量的弥散剂、0.05-0.3％重量的表面活化剂、以及1-5％重量的增稠剂。然后将此悬浮物作为涂料涂到玻璃管内侧并对其加热，这种荧光涂层的涂覆和加热工艺是现有技术中已知的。在加热阶段，除氧化铝和荧光质之外的成份被驱除，只留下氧化铝和荧光质主体。加在含荧光质层中的荧光质，其每平方厘米的重量(涂料重量)为0.5-3毫克，较好为0.8-2毫克，更好为1-1.2毫克。荧光灯最好要有足够的荧光质，以达到2950或2850流明的额定值。粉末或固体的涂料重量(氧化铝与荧光质合起来的重量)是0.75-4.5毫克/厘米2，较好为1.2-3毫克/厘米2，最好为1.5-1.8毫克/厘米2。
至少有20％重量的氧化铝加在本发明的含荧光质层中，这使得一个单涂层灯具有双涂层灯的性能，这一层在玻璃管与弧光放电区之间形成了一个有效的阻挡层，改善了光量的操控，改进了荧光质的利用率，进一步利用了反射回来的紫外光，减少了水银消耗，改进了灯的外观。
在本发明中，灯的玻璃封套内侧的层数最好不超过一层，这一层即为上述的含荧光质层。该层面对电弧区。虽然不是很好，但在本发明的含荧光质层14与玻璃管12之间仍可设有或薄或厚的一层氧化铝或二氧化硅的阻挡层，在这种情况下，含荧光质层仍然紧靠管的内表面。
以下实例进一步阐明了本发明的各方面。除了另有说明，所有的百分数均指重量百分数。
实例1-11
用F32T8型灯做过一系列测试。其中每一盏灯的玻璃管内侧只有一层材料。全部使用相同的3000K三色荧光质。所用的氧化铝是30％γ氧化铝(90-100米2/克的表面积)和70％α氧化铝(4-6米2的表面积)。发光量是指开始的流明测量值。所有的重量都以每盏灯的克数计。在例1-5中，用了三色荧光质的单层，荧光质层中不含氧化铝，没有阻挡层。在例6-11中，用了三色荧光质与氧化铝的混合物的单层，也没有阻挡层。
         三色荧光质     氧化铝    氧化铝     开始的
例         的重量       的重量   的百分数    流明值
1           0.32          0         0         1228
2           0.62          0         0         1968
3           0.92          0         0         2384
4           1.20          0         0         2677
5           1.56          0         0         2884
6         1.12      0.12     10    2721
7         1.00      0.23     20    2705
8         0.80      0.40     30    2718
9         0.72      0.48     40    2706
10        0.60      0.59     50    2728
11        0.48      0.72     60    2700
当三色荧光质的用量减少时，发光输出是靠加入氧化铝维持的。比较例2和例10，所用三色荧光质的量大致相等，但所加的氧化铝使其性能提高了约39％。这些测试结果是令人振奋和意想不到的。
尽管以上对本发明的实施例作了描述，但应了解，在不违背本发明上述范畴和所附权利要求范围内，可以作出各种修改。

Claims (14)

1.一种水银蒸汽放电灯(10)，包括一个透明玻璃封套(12)、放电装置(18)、维持放电的密封在所述封套内的水银和惰性气体填充物(22)、以及涂覆在所述玻璃封套内侧的含荧光质层(14)，所述含荧光质层中至少有20％重量的氧化铝，该含荧光质层中的氧化铝有5-50％重量的γ氧化铝，该灯的玻璃封套内侧的涂层不多于一层，这一层为所述含荧光质层，该含荧光质层中包含一种红、蓝、绿色发彩色光的荧光质混合物。
2.如权利要求1所述的灯，其特征在于，所述含荧光质层中的氧化铝，其10-50％重量为γ氧化铝。
3.如权利要求1所述的灯，其特征在于，所述含荧光质层中的氧化铝，其25-40％重量为γ氧化铝。
4.如权利要求1所述的灯，其特征在于，所述含荧光质层中的氧化铝，其约30％重量为γ氧化铝。
5.如权利要求1所述的灯，其特征在于，所述含荧光质层含25-55％重量的氧化铝。
6.如权利要求1所述的灯，其特征在于，所述灯为低压水银蒸汽放电灯，该灯有一对隔开的电极，所述含荧光质层含30-80％重量的荧光质和20-70％重量的氧化铝。
7.如权利要求6所述的灯，其特征在于，所述含荧光质层中的氧化铝，其25-40％重量为γ氧化铝，所述荧光质以每平方厘米有0.8-2毫克荧光质的涂料重量存在。
8.一种水银蒸汽放电灯(10)，包括一个有内表面的透明玻璃封套(12)、放电装置(18)、维持放电的密封在所述封套内的水银和惰性气体填充物(22)、以及封套内紧靠其内表面的含荧光质层(14)，该层主要由氧化铝和稀土荧光质系统组成，至少含20％重量的氧化铝，该层中的氧化铝至少含5-50％重量的γ氧化铝，所述稀土荧光质系统包含红、蓝、绿色发彩色光的荧光质。
9.如权利要求8所述的灯，其特征在于，所述含荧光质层中的氧化铝，其10-50％重量为γ氧化铝。
10.如权利要求8所述的灯，其特征在于，所述含荧光质层中的氧化铝，其2540％重量为γ氧化铝。
11.如权利要求8所述的灯，其特征在于，所述含荧光质层中的氧化铝，其约30％重量为γ氧化铝。
12.如权利要求8所述的灯，其特征在于，所述含荧光质层中有25-55％重量的氧化铝。
13.如权利要求8所述的灯，其特征在于，所述灯为低压水银蒸汽放电灯，该灯有一对隔开的电极，所述含荧光质层含30-80％重量的荧光质和20-70％重量的氧化铝。
14.如权利要求13所述的灯，其特征在于，所述含荧光质层中的氧化铝，其25-40％重量为γ氧化铝，所述荧光质以每平方厘米有0.8-2毫克荧光质的涂料重量存在。
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