CN1129952C - 低压水银放电灯 - Google Patents

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Abstract

本发明的低压水银放电灯包括一个具有气密式放电空间(2)的封闭罩(1)。此封闭罩带有荧光材料(4)，它可由波长为254纳米的辐射激发。封闭罩(1)还带有外加荧光材料(5)，其在波长值为436纳米的发射光谱值至少达到其波长为254纳米的发射光谱值的10%，外加荧光材料具有的发射光谱的最大值位于580至720纳米的波长范围。本发明的放电灯在暗光工作状态的色彩点的x坐标值较之在额定工作状态的为高。

Description

低压水银放电灯
技术领域
本发明涉及一种低压水银放电灯，它包括带有一个气密式放电空间的透光封闭罩，该放电空间填有包含水银以及一种或多种衡有气体在内的可电离的填充物质，还包括用于在该放电空间中维持放电的装置，所述封闭罩带有荧光物质，可由波长为254纳米的辐射激发。
背景技术
这样一种低压水银放电灯可由EP 660 371 A1获知。已知放电灯的带有放电空间的封闭罩是一个管状放电皿，电极位于其中两端，以用作在放电空间内维持放电的装置。此放电皿在其向内的表面上有一荧光层，其荧光材料包含的荧光物质有：用三价铽活化的铈-镁铝酸盐，用二价铕活化的钡-镁铝酸盐，以及用三价铕活化的氧化钇。已知的放电灯可用作白炽灯的替代品，它的一个缺点是，当处于暗光工作状态时，其色彩点的x坐标值与正常工作状态相比较低。已知的放电灯在这方面与白炽灯不同；的确，白炽灯处于暗光工作状态的色彩点的x坐标值比其额定工作状态的较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种如本文首段所述类型的低压水银放电灯，而其暗光工作状态的色彩点的x坐标值较之正常工作状态的为高。根据本发明，由本文首段所述类型的低压水银放电灯所用于的目的之特征为，其封闭罩有外加的荧光材料，这种材料在受波长值为436纳米激发时的发射光谱值至少达到其受波长为254纳米激发时的发射光谱值的10％，所述外加的荧光材料所具有的发射光谱的最大值位于580纳米至720纳米的波长范围。
发明者发现，当放电灯调暗时，在放电空间里所产生的波长为436纳米的辐射强度减小得没有象254纳米的辐射减小得那么厉害。在根据本发明的放电灯中，前者波长的辐射转换成为波长范围为580纳米至720纳米的辐射。从而，根据本发明的放电灯在暗光工作状态时的色彩点的x坐标值较之处于正常工作状态时为高。
需要注意的是，从US-P 5,592,052所获知的一种低压水银放电灯的封闭罩的荧光材料可被波长为254纳米的辐射激发，其外加荧光材料可被波长范围为330纳米至440纳米的辐射激发。将两种荧光材料组合的目的是为了使放电灯的色温可以按工作方式来调整。当已知放电灯处于突发脉冲工作状态而非连续工作状态时，其色温会升高。这种工作状态转变的同时，光通量会减小。采用低压水银放电灯来代替白炽灯时，是不希望出现这种现象的。相反，白炽灯具有的性能是，当光通量设为低数值时，色温会降低。在由US-P 5,592,052所获知的放电灯的一个实施例中，外加荧光材料是由荧光物质YVO4：Eu3+构成。这种荧光材料不会或难以被波长为436纳米的辐射激发。
根据本发明的放电灯的外加荧光材料可以包含单独一种荧光物质或若干种荧光物质的组合。适用于外加荧光材料的荧光物质例如为，CaS：Eu2+，SrS：Eu2+或(Zn，Cd)S：Ag+，或者是有机荧光材料如肉桂酸铕。
在根据本发明的低压水银放电灯的一个具吸引力的实施例中，外加荧光材料的发射光谱的最大值位于630纳米至700纳米之间，因而对色彩表达指数R9(深红色)产生作用。适用于此的荧光物质例如是Mg4GeO5.5F：Mn4+。
当放电灯被调暗时，色彩点的x坐标值升高的程度可受到外加荧光材料的吸收436纳米辐射程度的影响。在一个实际的实施例中，外加荧光材料吸收在放电空间中产生的波长为436纳米的辐射为20-70％。对低于20％的数值，测量效果相对较小。高于70％的数值一般也会导致对由荧光材料产生的辐射的相对强的吸收。吸收程度可由本领域的技术人员容易地选择。例如，外加荧光材料可以是一种悬浮液。悬浮液中的外加荧光材料的较高百分比的重量会使涂层较重，并且因而会导致较强的吸收。荧光材料可由单独一种具有宽的辐射波长范围的荧光物质组成，或者由单独一种具有若干不同辐射波长范围的荧光物质组成。其它的选择可以是，荧光材料可由不同的荧光物质组成，它们具有互不相同的波长范围。
对于波长范围为520纳米至565纳米的辐射而言，荧光材料可以包含有，举例来说，一种或多种荧光物质Ce0.67Tb0.33MgAl11O19(CAT)，Ce0.3Gd0.5Tb0.2MgB5O10(CBT)。Tb3+在此起到活化剂的作用。如希望一个相对较高的额定色温，对于波长范围为430纳米至490纳米的辐射，荧光材料要再包含一种或多种荧光物质(Ba，Ca)1.29Al12O19.29：Eu2+(BAL)，Sr5(PO4)3Cl：Eu2+(SCAP)，BaMgAl10O17：Eu2+(BAM)和Sr2Al6O11：Eu2+(SAL)。此波长范围的辐射全部可以通过水银放电的直接辐射来实现，特别是对于436纳米的谱线，放电灯具有相对低的额定色温。若希望外加荧光材料对光谱中580纳米至720纳米的波长范围产生作用的话，有一种荧光物质如Y2O3：Eu3+(YOX)可加进荧光材料，它对此波长范围是作用有加的。
在根据本发明的放电灯的一个实施例中，封闭罩是一个以密闭真空方式封闭的放电皿，荧光层中同时有荧光材料与外加荧光材料。一个具有吸引力的实施例的特征为，其荧光材料和外加荧光材料处于互不相同的荧光层，含有荧光材料的荧光层设置在放电空间与含有外加荧光材料的荧光层之间。它的优点是，放电空间里所产生的紫外辐射在达到含有外加荧光材料的荧光层之前，大部分就在含有荧光材料的荧光层里被转换。除此而外，荧光材料在这里还保护着外加荧光材料免受来自放电空间的离子和电子的轰击。这使得外加荧光材料的选择范围放宽。
在上述具吸引力的实施例的一个改进型中，多个荧光层位于放电皿的向内的表面上，这样使得含有荧光材料的荧光层附着在含有外加荧光材料的荧光层上。根据本发明的放电灯的所述具吸引力的实施例的一个良好的改进型的特征在于，其封闭罩不仅包括一个以密闭真空方式封闭的放电皿，而且还包括一个包围着放电皿的外灯壳，含有荧光材料的荧光层附着在放电皿的向内的表面上，而含有外加荧光材料的荧光层附着在外灯壳上。含有外加荧光材料的荧光层同时用作含有荧光材料的荧光层所产生的光的漫射体。外灯壳可用玻璃制作，或者可选用一种合成树脂制作。在这些封闭罩由若干部分组成的实施例中，对于以气密式封闭的封闭罩的这些部分的其中之一(例如放电皿或外灯壳)来说，这显然是足够的了。
不言而喻，维持放电的装置的性质对于本发明的要义并无实质性意义。所述装置可由例如将可置于或可不置于放电皿内的一对电极所构成。另一种方案是，这种装置可由例如一个线圈来构成，它在工作状态时会在放电空间中产生一个交变磁场。此线圈最好置于放电空间之外，因而可省去穿置于放电皿中的导电元件。
附图说明
参照附图，对本发明的这些方面和其他方面给予更详细的说明，附图中：
图1示出本发明的低压水银放电灯的第一实施例，
图2示出图1的放电灯所采用的外加荧光材料的发射光谱，
图3A示出该外加荧光材料的激发光谱，
图3B示出另一种荧光材料的激发光谱，
图4示出暗光工作与额定工作相比的色彩点的差别(Δx，Δy)，
图5示出本发明的低压水银放电灯的第二实施例。
具体实施方式
图1所示低压水银放电灯的第一实施例包括带有一个气密式放电空间2的透光封闭罩1，该放电空间填有包含水银以及一种或多种稀有气体在内的可电离的填充物质，还包括用于在该放电空间中维持放电的装置3。封闭罩1带有一种可由波长为254纳米的辐射激发的荧光物质4。荧光材料4在此包含荧光物质Ce0.67Tb0.33MgAl11O19和Y2O3：Eu3+，其重量比为23∶77。封闭罩1还带有一种外加荧光材料5，这种材料在波长值为436纳米的激发光谱值至少达到其波长为254纳米的激发光谱值的10％，该发射光谱的最大值位于580纳米至720纳米的波长范围。
本例中的外加荧光材料5包含荧光材料Mg4GeO5.5F：Mn4+，其发射光谱的最大值位于630纳米和700纳米之间，即大约为660纳米。
本实施例的封闭罩1包括若干部分，即，一个以真空密闭方式封闭的放电皿10和一个外灯壳11。放电皿制成管状并弯成钩形，其内径为10毫米。电极3a、3b位于管的各端，电极3a、3b组成在放电空间2中维持放电的装置3。外灯壳11包围着放电皿10。
此处所示的低压水银改电灯构成了一个光源体的一部分，该光源体还包括供电部分6，它由控制器7所控制。供电部分6安装在外套8中，并连接至附于外套8的灯帽9上的接触点9a、9b。
荧光材料4和外加荧光材料5分别位于互不相同的荧光层40和50中。含有荧光材料4的荧光层40位于放电空间2和含有外加荧光材料5的荧光层50之间。含有荧光材料4的荧光层40附着在放电皿10的面向内的表面10’上。含有外加荧光材料5的荧光层50附着在外灯壳11的同样是面向内的表面11’上。
图2示出Mg4GeO5.5F：Mn4+的发射光谱。发射光在波长660纳米处具有最大值。这种用于外加荧光材料的荧光物质的激发光谱如图3A所示。很明显，外加荧光材料在波长436纳米处的激发光谱的数值达到其在254纳米处的数值的48％。作为比较，图3B示出YVO4：Eu3+的激发光谱，从中可见，这种荧光物质在波长436纳米处的激发光谱与其在波长254纳米处的激发光谱相比，小到可以忽略不计。
制作出两个如图1所示的本发明实施例的放电灯(inv1，inv2)和一个不是根据本发明的放电灯(ref).在放电灯inv1和inv2中，含有外加荧光材料5的荧光层50各自吸收波长为436纳米的辐射的39％和61％。在这两个灯中，吸收是位于前述的20％与70％的界限之间。将含有荧光物质Mg4GeO5.5F：Mn4+的悬浮液(其中以丁基醋酸盐作为悬浮剂，以硝化纤维素作为粘合剂)铺在外灯壳的内表面并使之干燥，便可得到含有外加荧光材料5的荧光层50，在加热中，粘合剂会从荧光层50中挥发掉。在放电灯inv1和inv2中，悬浮液中的所述荧光物质的重量分别为1.39g/cm3和1.48g/cm3。放电灯ref没有外灯壳。
放电灯ref、inv1和inv2连续工作在额定状态和暗光状态。在额定工作状态，放电灯消耗的功率P为8.5瓦，在暗光状态为3.4瓦。放电灯在暗光状态的光通量数值大约为其额定工作状态的光通量数值的15％。下表列出色温Tc和所述放电灯在两种工作状态下的色彩点的x，y坐标。
功率(瓦)              ref              inv1             inv2
  Tc(K)    x    y   Tc(K)   x   y   Tc(K)   x   y
    8.5   2778   457   416   2710   473   436   2653   485   448
    3.4   2699   454   400   2579   475   421   2537   489   438
图4以箭头示出在从额定工作状态向暗光工作状态的转变过程中色彩点的改变(Δx，Δy)。由图4明显可见，对于本发明的放电灯inv1和inv2，其暗光工作状态的色彩点的x坐标值高于其额定工作状态的色彩点的x坐标值。对于不是根据本发明的放电灯ref，其暗光工作状态的色彩点的x坐标值低于其额定工作状态的色彩点的x坐标值。
图5示出本发明的放电灯的第二实施例。此处的与图1对应的元件的标号高出100。在本实施例中，封闭罩101包括内部分112和外部分113。内部分112为一弯成U形的管子，它有第一封闭端112a，其中置有第一电极103a，和第二开放端112b。外部分113以气密方式封闭着内部分112。第二电极103b置于外部分中，对着开放端112b。封闭罩101的内部分112的向内的表面112’有荧光材料104，其中含有荧光物质BaMgAl11O17：Eu2+、Ce0.67Tb0.33MgAl11O19和Y2O3：Eu3+。封闭罩101的外部分113的向内的表面113’有外加荧光材料104，其中含有荧光物质CaS：Eu2+。

Claims (5)

1.一种低压水银放电灯，包括带有一个气密式放电空间(2；102)的透光封闭罩(1；101)，该放电空间填有包含水银以及一种或多种稀有气体在内的可电离的填充物质，还包括用于在该放电空间中维持放电的装置(3a，3b；103a，103b)，所述封闭罩(1；101)带有一种可由波长为254纳米的辐射激发的荧光物质(4；104)，其特征在于，所述封闭罩(1；101)还带有一种外加荧光材料(5；105)，这种材料在受波长值为436纳米激发时的发射光谱值至少达到其受波长为254纳米激发时的发射光谱值的10％，所述外加荧光材料的发射光谱的最大值位于580纳米至720纳米的波长范围。
2.根据权利要求1所述的低压水银放电灯，其特征在于，所述外加荧光材料(5)的发射光谱的最大值位于630纳米和700纳米之间。
3.根据权利要求1或2所述的低压水银放电灯，其特征在于，所述外加荧光材料(5)吸收在放电空间内产生的具波长为436纳米辐射的20％至70％。
4.根据权利要求1所述的低压水银放电灯，其特征在于，所述荧光材料(4)和外加荧光材料(5)位于互不相同的荧光层(各为40和50)，含有荧光材料(4)的荧光层(40)设置在放电空间(2)和含有外加荧光材料(5)的荧光层(50)之间。
5.根据权利要求4所述的低压水银放电灯，其特征在于，所述封闭罩(1)包括一个以密闭真空方式所封闭的放电皿(10)和一个包围着放电皿的外灯壳(11)，含有荧光材料(4)的荧光层(40)附着在所述放电皿(10)的向内的表面上，而含有外加荧光材料(5)的荧光层(50)附着在外灯壳(11)上。
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