CN1185682C - 低压汞蒸汽放电灯 - Google Patents

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Abstract

一种低压汞蒸汽放电灯提供有放电容器和第一和第二端部(12a)。放电容器以气密方式密封提供有汞和惰性气体填充物的放电空间。每个端部(12a)支撑设置在放电空间内的电极(20a)。根据本发明，电极屏蔽件(22a)围绕电极(20a)，并且在工作期间载有电流，在放电灯的标称工作期间，电极屏蔽件(22a)处于250℃的温度，优选450℃。优选，第一电流馈送导体(30a)与第一分流器(23a)电接触，第一分流器(23a)经过壳体(24a)与第二分流器(23a’)电连接。所述第二分流器(23a’)与电极(20a)电接触，电极(20a)与第二电流馈送导体(30a’)电连接。电极屏蔽件(22a)由不锈钢板制成，特别是铬镍不锈钢。优选，在标称工作期间电极屏蔽件(22a)的耗热在0.1-10瓦范围内。优选，电极屏蔽件(22a)由陶瓷材料或碳制成。该放电灯呈现相对低的汞消耗。

Description

低压汞蒸汽放电灯
发明领域
本发明涉及低压汞蒸汽放电灯，包括：
放电容器，该放电灯容器以气密方式密封含有汞和惰性气体填充物的放电空间；
设置在放电空间中的电极，用于维持所述放电空间中的放电；
和围绕至少一个电极的电极屏蔽件。
现有技术
在汞蒸汽放电灯中，汞是用于(有效地)产生紫外(UV)光的初始成分。放电容器的内表面用发光层涂敷，发光层含有用于将UV转换成其它波长的发光材料(例如荧光粉粉末)，例如转换成用于晒黑目的(日光灯)的UV-B和UV-A或转换成用于一般照明目的的可见辐射。因此这种放电灯还被称为荧光灯。低压汞蒸汽放电灯包括一般管形的放电容器，该放电容器截面为圆形，并包括与紧凑实例一样的伸长形状。一般情况下，所谓紧凑型荧光灯的管形放电容器包括相对短的收集部分和具有相对小直径的直管部分，直管部分借助桥接部分或借助例如弓形部分互相连接。紧凑型荧光灯一般提供有灯座头(集成电子部件)。
开篇提到类型的低压汞蒸汽放电灯可从DE-A 1060991中知道。在所述公知的灯中，围绕电极的电极屏蔽件由薄钛板制成。利用称为阳极屏蔽件或阴极屏蔽件的电极屏蔽件，可抑制放电容器的内表面变黑。在这一点，钛用做用于化学粘接氧、氮和/或碳的吸气剂。
使用这种电极屏蔽件的缺点是电极屏蔽件中的钛可与灯中的汞形成汞齐，因此吸收汞。结果，公知灯需要相对高的汞剂量以获得足够长的使用寿命。使用寿命之后的公知灯的不当处理造成了对环境的有害影响。
发明概要
本发明的目的是提供开篇提到类型的低压汞蒸汽放电灯，它消耗相对少的汞。
根据本发明，该目的是如下实现的：即提出一种低压汞蒸汽放电灯，包括：放电容器，该放电容器以气密方式密封含有汞和惰性气体填充物的放电空间；设置在放电空间中的至少两电极，用于维持所述放电空间中的放电；和围绕所述电极至少一个的电极屏蔽件，其特征在于：电极屏蔽件在工作期间载有电流，并且在标称工作期间电极屏蔽件的温度250℃以上。
在本发明的说明书和权利要求书中，使用术语“标称工作”表示汞蒸汽压使得灯的发光效力至少是最佳工作期间的80％的工作条件，即汞蒸汽压最佳化的工作条件。
为了低压汞蒸汽放电灯的合适工作，这种放电灯的电极包括具有所谓低功函数(功函数电压减小)的(发射体)材料，用于给放电(阴极功能)供应电子。具有低功函数的公知材料是例如钡(Ba)、锶(Sr)、和钙(Ca)。已经观察到，在低压汞蒸汽放电灯工作期间，电极的材料(钡和锶)蒸发。已经发现，一般情况下，发射体材料淀积在放电容器内表面上。还发现淀积在放电容器的其它位置的Ba(和Sr)不再参与电子发射过程。淀积的(发射体)材料还在内表面上形成含汞的化合物，例如汞齐，结果是可用于放电的汞的量减少(逐渐地)，这将有害地影响灯的使用寿命。为了补偿在灯的使用寿命期间汞的损失，需要相对高剂量的汞，从环境保护方面考虑，不希望这样。
提供的围绕电极的电极屏蔽件，在工作期间载有电流，并在标称工作期间，其温度处于250℃以上，引起电极屏蔽件的材料相对于处于放电容器中的汞的反应性，导致减少汞齐(Hg-Ba，Hg-Sr)的形成。
根据本发明，低压汞蒸汽放电灯的优选实施例的特征在于，在标称工作期间电极屏蔽件的温度超过450℃。
在450℃以上的温度，被汞齐化吸收的汞由于放电再次释放出来。特别是，HgO和含汞的Ba和Sr化合物在450°或以上的温度分解。利用被加热到450℃或更高温度的电极屏蔽件，汞从汞的化合物和发射体材料的氧化物中释放出来。电极屏蔽件的特别合适的温度为约500℃，所述化合物在该温度相对快速地分解。
公知的灯包括薄钛片的电极屏蔽件，该材料很容易与汞形成汞齐。通过基本上减少围绕电极的电极屏蔽件的材料与汞反应和/或与汞键合的程度限制放电灯的汞消耗。
在工作时，电极屏蔽件通常被电极辐射的热量加热。本发明人认识到，可适当将电极屏蔽件加热到预定温度。为此，低压汞蒸汽放电灯的优选实施例的特征在于，电极屏蔽件经过电流导体与电极电接触。
通常，低压汞蒸汽放电灯的放电容器提供有第一和第二电流馈送导体，它们从放电容器(10)延伸到外部。优选利用与电极屏蔽件电接触的第一电流馈送导体和与电极电接触的第二电流馈送导体加热电极屏蔽件。借此，经过电流馈送导体流入电极的电流也流过电极屏蔽件。
为了获得在放电灯的标称工作期间能被加热到如此高的温度和在工作期间能在整个放电灯的使用寿命期间维持所述高温的电极屏蔽件，该电极屏蔽件优选由能耐承受450℃或更高温度的金属或金属合金制造。在本发明的说明书中使用的“能承受高温的电极屏蔽件”指的是在放电灯的使用寿命期间和在所述温度，制成电极屏蔽件的材料不呈现将有害影响放电灯工作的脱气和/或蒸发的信号，并且在如此高的温度下不发生电极屏蔽件形状的明显改变。
为了在放电灯的标称工作期间达到电极屏蔽件的预定温度，在工作期间，流过电极屏蔽件(的载流部分)的电流使能量以热量的形式耗散在电极屏蔽件上。在根据本发明的低压汞蒸汽放电灯的优选实施例中，电极屏蔽件的载流部分的导电性使得在标称工作期间功耗在0.1-10瓦的范围内。电极屏蔽件的载流部分的电阻由用于电极屏蔽件的载流部分的材料的电阻率和载流部分的尺寸(长度、宽度、和长宽比)确定。希望通过电极的电流通路确定电极屏蔽件可获得的电流强度。在低压汞蒸汽放电灯中，通过电极的电流强度、还称为灯电流，通常在约200mA-约1A范围内。功耗优选在0.5-5瓦范围内。
在特别有利的低压汞蒸汽放电灯中，电极屏蔽件由陶瓷材料或碳制成。陶瓷材料和碳耐高温的。与公知材料相比，这种材料具有高的耐腐蚀性、相对低的导热系数和相对差的热发射率。借此，可以制造不锈钢板电极屏蔽件，通过暴露于电极产生的热，能相对容易达到450℃以上的温度。
特别适合制造电极屏蔽件的陶瓷材料是氧化铝。特别合适的电极屏蔽件由所谓致密烧结Al2O3制造，该致密烧结Al2O3还称为DGA。为获得预定导电性，可使用同样适合的掺杂陶瓷材料制成，该掺杂的陶瓷材料如所谓的陶瓷合金(掺杂了钼和/或钨的DGA)。
在另一实施例中，电极屏蔽件的载流部分包括施加于电极屏蔽件上的导电涂层。对于这种导电涂层，可用金属制成，例如金、银或铝，或由碳制成。对于该涂层，同样适合用ITO(氧化铟锡)、ATO(氧化锑锡)、二硅化物和碳化物制成。导电涂层的厚度和材料的电阻率确定材料的导电性。
在根据本发明的低压汞蒸汽放电灯的特别有利的实施例中，在面对远离电极的一侧提供电极屏蔽件，并具有用于减少电极屏蔽件的辐射损失的低发射率涂层。通过给电极屏蔽件的外表面施加这种层，可以更容易地达到电极屏蔽件的预定相对高的温度。低发射率涂层优选包括铬或贵金属，例如金。可适用于电极屏蔽件外表面上的低发射率涂层的其它材料是氮化钛、碳化铬、氮化铝、和碳化硅。
在低压汞蒸汽放电灯的另一实施例中，电极屏蔽件在面对放电的一侧被抛光。同样，电极屏蔽件外表面的抛光处理使电极屏蔽件产生的热辐射减少。
在低压汞蒸汽放电灯的再一实施例中，在面对电极的一侧提供电极屏蔽件，并具有用于吸收辐射的吸收层。通过施加具有在红外范围内的相对高的发射率的层，提高了电极屏蔽件的吸热能力。借此，更容易达到电极屏蔽件的所需的相对高温。吸收层优选包括碳。
低压汞蒸汽放电灯中的电极一般是伸长的和圆柱对称的，例如围绕纵轴缠绕的线圈。管形电极屏蔽件与这种电极形状协调得非常好。优选，电极屏蔽件的对称轴基本上平行于电极的纵轴延伸，或者基本上与电极的纵轴重合。在后种情况下，从电极屏蔽件内部到电极外部尺寸的平均距离至少基本上恒定。
优选，电极屏蔽件还提供有狭缝。在放电方向上在电极屏蔽件中的狭缝提高了屏蔽件的可行性和/或安装性。该狭缝优选平行于电极屏蔽件的对称轴延伸(电极屏蔽件中的所谓横向狭缝)。优选，该狭缝朝向放电空间并在低压汞蒸汽放电灯的电极之间形成相对短的放电路径。这有利于灯的高效率。在公知灯中，电极屏蔽件中的孔或狭缝面对远离放电空间。
电极屏蔽件通常借助支撑导线保持在电极周围的预定位置，该支撑导线可按各种方式安装在放电容器内。在低压汞蒸汽放电灯的又一实施例中，支撑导线载有电极屏蔽件。
参照后面所述的实施例使本发明的这些和其它方案更明显和更明白。
附图说明
附图中：
图1是根据本发明的低压汞蒸汽放电灯的纵向剖面图；
图2表示图1的细节，图1的部分以分解图示出。
优选实施例说明
附图只是示意性的，不是按比例示出的。特别地为清楚起见，放大了一些尺寸。在附图中，相同参考标记尽可能表示相同的部件。
图1表示低压汞蒸汽放电灯，其包括具有围绕纵轴2的管形部分11的玻璃放电容器10，该放电容器传递放电容器10中产生的辐射并分别设置有第一和第二端部12a、12b。在本例中，管形部分11的长度为120cm，内径为24mm。放电容器10以气密方式密封放电空间13，放电空间13中含有少于3mg的汞和惰性气体如氩的填充物。管形部分的壁一般涂有包括发光材料(例如荧光粉粉末)的荧光层16，该发光材料将通过被激发的汞的驰豫产生的紫外(UV)光转换成(一般)可见光。端部12a、12b各支撑设置在放电空间13中的电极20a、20b。电极20a、20b是覆盖了电子发射物质的钨线圈，在这种情况下是氧化钡、氧化钙与氧化锶的混合物。在图1所示的例子中，放电容器提供有第一电流馈送导体30a、30b和第二电流馈送导体30a’、30b’，它们穿过端部12a、12b并从放电容器10延伸到外部。电流馈送导体30a、30a’、30b、30b’与固定到灯头32a、32b上的接触管脚31a、31a’、31b、31b’连接。一般情况下，在每个电极20a、20b周围设置电极环(图1中未示出)，在电极环上夹持用于配置汞的玻璃容器。在另一实施例中，包括汞和PbBiSn合金的汞齐设置在与放电容器10连通的排气管(图1中未示出)中。
在图1中所示的低压汞蒸汽放电灯的例子中，电极20a、20b被电极屏蔽件22a、22b围绕，电极屏蔽件22a、22b经过电流导体31a、31b与电极20a、20b电接触。如图1所示，第一电流馈送导体30a、30b与电极屏蔽件22a、22b电接触，第二电流馈送导体30a’、30b’与电极20a、20b电接触。利用该方式，在工作期间流过电极20a、20b的电流还流过电极屏蔽件22a、22b，因此电极屏蔽件22a、22b被加热到所需的温度。在工作中，电极屏蔽件22a、22b载有电流，结果，在低压汞蒸汽放电灯的标称工作期间，电极屏蔽件22a、22b的温度超过250℃。更适宜的是，电极屏蔽件22a、22b中的能量消耗如此大，以至于在标称工作期间，电极屏蔽件22a、22b的温度超过450℃。在所述温度，没有汞粘接到电极屏蔽件22a、22b的表面上，因此有效地维持放电空间中的放电。电极屏蔽件的特别合适的温度是约500℃。
图2是图1中所示细节的部分分解示意图，其中端部12a经过电流馈送导体30a、30a’支撑电极20a和电极屏蔽件22a。在本例中，电极20a设置成平行于纵轴2延伸。在另一实施例中，电极设置成横向于纵轴延伸。电极屏蔽件是管形的(圆柱对称的)并包括由两个分流器23a、23a’支撑的壳体24a。电流馈送导体30a与分流器23a连接，分流器23a经过壳体24a连接到分流器23a’上。同样，分流器23a’经过电流导体31a连接到电极20a的端部。电极20a的相反端部连接到电流馈送导体30a’。通过这种方式，限制了在工作期间流过壳体24a和电极20a的电流。流过壳体24a的电流使壳体24a被加热。
在图2所示的例子中，电极屏蔽件22a的壳体24a由DGA制成。在上面提到的高温下，这种壳体是不变形的和耐腐蚀的，并且其发热率较低。在再一实施例中，电极屏蔽件由掺杂陶瓷材料制成，如所谓的陶瓷合金(掺杂钼和/或钨的DGA)。
另外，在图2所示的例子中，电极屏蔽件22a提供有导电涂层28a，例如借助物理蒸汽淀积法获得的厚度为约30nm的金层。这种涂层的电阻在约0.5Ω和约3Ω范围之间，优选电阻值约为1Ω。在0.3-0.4A的灯电流时，电极屏蔽件达到500℃或更高的温度。
可以使用铝、银或碳代替金制成导电涂层的材料。对于导电涂层，还可适当地用ITO、ATO、二硅化物如二硅化钼、和碳化物如碳化钽制成。导电涂层的厚度和材料的电阻率确定材料的导电性。
如果需要的话，电极屏蔽件可由支撑导线(图2中未示出)支撑。优选，这种支撑导线完全、或部分地由不锈钢板制成。例如，与作为支撑导线的公知材料(例如铁)相比，不锈钢板具有非常低的导热系数。
优选，电极屏蔽件提供有横向狭缝(图2中未示出)。电极屏蔽件不必是管形的，它可以是角形的，例如三角形、四边形或多边形。根据另一代替形状，电极屏蔽件具体体现为类似螺旋形。
为了在工作期间使电极屏蔽件22a达到450℃以上的温度，最好为约500℃，电极屏蔽件22a的壳体24a的外表面可提供有低发射率涂层(图2中未示出)以便减少电极屏蔽件22a的辐射损失。所述低发射率涂层优选包括铬膜。在替换实施例中，低发射率涂层包括贵金属，例如金膜。在优选实施例中，导电涂层28a也包括低发射率涂层。电极屏蔽件22a可另外提供有在内表面上的吸收涂层29a，该吸收涂层用于吸收(热)辐射(图2中未示出)。吸热涂层29a优选包括碳。
显然，对于本领域普通技术人员来说在本发明的范围内可做出各种改变。放电容器不必是长形和管形的；它可以采用不同形状。特别是，放电容器可以是弯曲形状，例如用在所谓紧凑型荧光灯中的类似于曲线或弯曲形状。
本发明的保护范围不限于上述例子。本发明具体体现在每个新的特征和特征的每个组合上。权利要求书中的参考标记不限制其保护范围。动词“包括”的使用及其动词变化不排除存在权利要求书中提到的元件以外的元件。在元件前面使用冠词“一个”不排除存在多个这种元件。

Claims (9)

1、一种低压汞蒸汽放电灯，包括：
放电容器(10)，该放电容器(10)以气密方式密封含有汞和惰性气体填充物的放电空间(13)；
设置在放电空间(13)中的至少两电极(20a、20b)，用于维持所述放电空间(13)中的放电；
和围绕所述电极(20a、20b)至少一个的电极屏蔽件(22a、22b)，其特征在于：
电极屏蔽件(22a、22b)在工作期间载有电流，和
在标称工作期间电极屏蔽件(22a、22b)的温度在250℃以上。
2、根据权利要求1的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于在标称工作期间电极屏蔽件(22a、22b)的温度超过450℃。
3、根据权利要求1或2的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于放电容器提供有从放电容器(10)伸出到外部的第一和第二电流馈送导体(30a、30a’、30b、30b’)，
第一电流馈送导体(30a、30b)与电极屏蔽件(22a、22b)电接触，第二电流馈送导体(30a’、30b’)与电极(20a、20b)电接触；
电极屏蔽件(22a、22b)经过电流导体(31a、31b)与电极(20a、20b)电接触。
4、根据权利要求1或2的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于电极屏蔽件(22a、22b)的载流部分的导电性使标称工作期间的电极屏蔽件功耗在0.1-10瓦范围内。
5、根据权利要求4的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于标称工作期间的电极屏蔽件功耗在0.5-5瓦范围内。
6、根据权利要求1或2的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于电极屏蔽件(22a、22b)由陶瓷材料或碳制成。
7、根据权利要求1或2的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于电极屏蔽件(22a、22b)的载流部分包括施加于该电极屏蔽件的导电涂层(28a)。
8、根据权利要求7的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于导电涂层(28a)包括选自金、银、铝、碳、氧化铟锡、氧化锑锡、二硅化物和碳化物的一种材料。
9、根据权利要求1或2的低压汞蒸汽放电灯，其特征在于电极屏蔽件(22a、22b)在电极屏蔽件(22a、22b)的外表面提供有用于减少电极屏蔽件(22a、22b)的辐射损失的低发射率涂层。
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