CN1222981C - 有外灯泡的低压水银放电灯 - Google Patents

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Abstract

一种低压水银气体放电灯，包括一个内灯泡，该内灯泡形成了一个气体放电容器，该内灯泡的壁用电磁射线可穿透的材料制成，并且涂有磷光体；还包括一个包围着内灯泡的外灯泡，该外灯泡的壁含有UV-A磷光体；还包括用于产生并维持低压水银气体放电的装置。

Description

有外灯泡的低压水银放电灯
技术领域
本发明涉及一种低压水银放电灯，具体地说是一种袖珍荧光灯，它包括一个内灯泡，该内灯泡形成了一个气体放电容器，并且内灯泡壁由电磁辐射可穿透的材料制成并涂覆有磷光体；还包括一个外灯泡，它包围着内灯泡，其灯泡壁含磷光体；还包括用于产生并维持低压水银放电的装置。
背景技术
传统的袖珍荧光灯一般包括一个薄的单弯头或多弯头管状气体放电容器，在该容器的端部装有内部电极，如钨线圈。除了惰性气体填充物外，放电容器中还含有少量的水银，并且该容器连同镇流器和启动器一起安装在灯罩上。在气体放电容器中，低压水银气体放电产生紫外(UV)射线(radiation)，该射线通过气体放电容器内表面涂覆的一种或多种紫外磷光体转换成可见光。
用作气体放电容器的玻璃通常选自适宜以短的加工时间大批量生产的类型。这类玻璃可透过可见光和波长300nm以上的紫外-A光线，但不能被波长＜300nm的紫外光线穿透。
为了保护薄的气体放电容器不被损坏，可提供一种包络的保护性外灯泡。优选使该外灯泡的外观与传统的梨形白炽灯一致，从而保持用户习惯的灯的外型。
DE 197 37 920 A1公开了一种低压气体放电灯，其中放电容器形成一个可被电磁辐射穿透的内灯泡，该内灯泡被外灯泡包围，内灯泡的外表面和/或外灯泡的内表面有磷光体涂层，并且内灯泡包含水银蒸气和/或金属蒸气发生化合物(metal vapor-generating compounds)和/或惰性气体，并且所述内灯泡能被当有关气体受激发出荧光时产生的电磁辐射所穿透。具体地说，这些内灯泡由石英或紫外光可穿透的特种玻璃制成。
发明内容
本发明的目的是提供(除了别的以外)一种含有外灯泡且提高了光输出量的廉价的荧光灯。
根据本发明，该目的是通过一种低压水银气体放电灯来实现的。该放电灯包括一个内灯泡，该内灯泡形成了一个气体放电容器，且内灯泡壁由电磁辐射可穿透的材料制成并涂覆了磷光体；还包括一个包围着内灯泡的外灯泡，该外灯泡的灯泡壁含紫外-A磷光体；还包括用于产生并维持低压水银放电的装置。
这样的低压水银气体放电灯可由廉价的玻璃制造。尽管在紫外-A磷光体层有吸收损失，由于紫外-A射线被转换成可见光，这些气体放电灯在高可见度范围内的光输出量提高。
本发明低压水银放电灯的特别的优点是不发射紫外-A射线。因此就避免了该射线对人类皮肤、颜料、合成树脂和橡胶制品有害的光致电离(photoionizing)作用。所以本发明的低压水银放电灯特别适合于办公室、博物馆和实验室的照明。
根据本发明的实施方案，外灯泡壁上可有含紫外-A磷光体的涂层。
根据另一个实施方案，外灯泡壁由含聚合合成树脂和紫外-A磷光体的材料制成。在该实施方案中，紫外-A磷光体被嵌入聚合合成树脂中，这对水解敏感的磷光体尤为适合。
紫外-A磷光体优选选自：ZnS:Ag，YVO4:Eu，Y(V，P)O4:Eu，Y2O2S:Eu，CaSiO3:Ce，Mn，CaSO4:Ce，Mn，Y2SiO5:Ce，Mn，BaMgAl10O17:Eu，Mn和(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3Cl:Eu，Mn。这些紫外-A磷光体的特征在于，在400-780nm的可见范围内有高反射率(reflectance)。
紫外-A磷光体还可优选选自ZnS:Cu，Au；CaS:Eu；SrGa2S4:Eu和Mg4GeO5.5F:Mn。这些紫外-A磷光体自身的颜色还可用作装饰目的。
在本发明的范围内，内灯泡特别优选为弯曲管状或盘管状，这样所述内灯泡就能封进梨状的外灯泡里。
参见以下对实施例的描述就能清晰明了本发明的这些和其它方面。
附图说明
在附图中：
图1是本发明的低压水银放电灯的横截面示意图。
具体实施方式
在该实施方案中，放电灯包括形成低压水银气体放电用的气体放电容器的内灯泡1。电极封入内灯泡的两端，从而可引起气体放电。内灯泡中充入压强为几百托的水银蒸气及氩气。
内灯泡壁由波长范围在320-400nm之间的紫外-A射线可穿透的材料制成，并且其内表面涂覆磷光体层。
在如图1所示的本发明的实施方案中，内灯泡1为弯曲的管状，呈U形，并且所述的内灯泡被梨形外灯泡2包封。
该低压水银放电灯还包括用于产生和维持低压水银气体放电的装置，如扼流圈(choke)和启动器。
根据本发明的另一个不同的实施方案，内灯泡可以是多弯曲管或盘管状。
至于外灯泡，可采用已知白炽灯的任何形状，如球状、樱桃状或水滴状。
根据本发明的又一个实施方案，内灯泡和外灯泡为棒状、环状或U形同轴管。
内灯泡优选用普遍用于制造白炽灯和荧光灯管的玻璃制成，如石灰—硅酸钠玻璃，其中含69-73％的SiO2，1-2％的Al2O3，3-4％的MgO，15-17％的Na2O，4.2-4.6％的CaO，0.1-2％的BaO以及0.4-1.6％的K2O。其它允许至多300nm的紫外-A射线穿透的玻璃也可用作内灯泡的灯泡材料。
内灯泡的内壁涂覆有一种或多种紫外磷光体，该磷光体吸收低压水银气体放电产生的紫外光，并将其转换成可见光。每种磷光体均具有其自身的特征吸收和发射光谱(absorption and emission spectrum)。在水银低压放电过程中，绝大部分能量以185.0nm和253.7nm的共振谱线发射，因此，在该范围内内灯泡用磷光体的吸收系数也必须高。因此，用于内灯泡的磷光体优选由卤磷酸钙(calciumhalogenphosphate)Ca5(PO4)3(F，Cl):Sb3+，Mn2+，一种铝酸盐磷光体，例如铕活化的钡—镁—铝酸盐Ba(Al，Mg)11O19:Eu2+和铽活化的铈—镁—铝酸盐CeMgAl11O19:Gd，Tb或LaPO4:Ce，Tb与Y2O3:Eu相结合作为三谱带(three-band)磷光体混合物制成。
内灯泡上磷光体层的最佳厚度约为30-50nm。其原因是，一方面，所述涂层应该只能如此薄以便吸收足够的紫外射线，另一方面，所述涂层应该只能如此厚以便不会吸收太多磷光体层内部晶粒中形成的可见射线。因此，内灯泡上磷光体层的涂覆厚度必须不得达到将所有的紫外射线吸收的厚度。灯泡使用的玻璃为普通类型的玻璃，可被紫外-A射线穿透，以使该射线能离开内灯泡。
外灯泡也能用普通类型的灯泡玻璃制成。如果外灯泡由玻璃制成，紫外-A磷光体优选以涂层的方式使用。
根据本发明的另一个实施方案，外灯泡壁由含聚合合成树脂和紫外-A磷光体的材料制成。特别适用的聚合合成树脂是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(THV)，氟代乙丙烯(fluoroethylene propylene)(FEP)或聚二氟乙烯(polyvinyl difluoride)(PVDF)。
用于外灯泡的紫外-A磷光体是在320-400nm之间的紫外-A范围内吸收最大的磷光体，并且在可见光区域内发射。合适的紫外-A磷光体是，例如，除了活化剂外，含有一种敏化剂，该敏化剂可吸收紫外-A射线，并将其传送给活化剂。对于含Mn(II)的磷光体，合适的敏化剂是Ce(III)离子和Eu(II)离子，如CaSiO3:Ce，Mn，CaSO4:Ce，Mn，Y2SiO5:Ce，Mn，BaMgAl10O17:Eu，Mn和(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3Cl:Eu，Mn中的Ce(III)离子和Eu(II)离子。
含Eu(III)的磷光体可以用钒酸盐离子VO4 3-作为敏化剂，例如磷光体YVO4:Eu和Y(V，P)O4:Eu。
其它适合的紫外-A磷光体包含带宽介于3.0eV和4.0eV之间的窄带隙主晶格。在发光过程中，该主晶格吸收紫外-A射线并将其传送给活化剂。这种类型的紫外-A磷光体的例子为ZnS:Ag和Y2O2S:Eu。
也可能使用有颜色的紫外-A磷光体，如黄色磷光体ZnS:Cu，Au；SrGa2S4:Eu和Mg4GeO5.5F:Mn，以及红色磷光体CaS:Eu。这样，开灯时，灯的外观与传统的白色白炽灯相同，但关灯时，外观有颜色。
这些紫外-A磷光体可以制造为平均晶粒尺寸在0.5-1μm的最佳晶粒尺寸分布。所述晶粒尺寸由磷光体的性能决定，即所述磷光体是否吸收紫外射线，是否吸收并且散射可见射线；并且所述晶粒尺寸还取决于形成紧密粘附于玻璃壁上的磷光体层的需要。只有非常细小的晶粒，其光输出比稍微大一点的晶粒小，才能满足后者的需求。
对于含紫外-A磷光体的聚合合成树脂外灯泡来说，磷光体粉末优选与合成树脂颗粒相混合，然后挤压并轧制成箔。随后可将该箔制成外灯泡。
如果紫外-A磷光体将以涂层的形式涂覆到外灯泡上，则可采用干涂法，如静电沉积或静电辅助粉化，也可采用湿涂法，如浸涂或喷涂。
在采用湿涂法时，磷光体必须分散于水中，有机溶剂中，如果需要可结合使用分散剂、表面活性剂和消泡剂，或者粘结制剂。根据本发明，适合于灯的粘结制剂为有机或无机粘结剂，该粘结剂能承受250℃的操作温度，而不分解、脆裂或变色。
磷光体制剂用的溶剂优选为由水制成，向其中加入诸如聚甲基丙烯酸或聚环氧丙烷(polypropylene oxide)的增稠剂。一般情况下，还使用其它添加剂，如分散剂、消泡剂和粉末调整剂，如氧化铝、氧氮化铝或硼酸。该磷光体制剂采用注入、清洗或喷涂涂覆到外灯泡的内侧(inner side)上。然后，用热空气干燥该涂层。该涂层厚度一般为1-50μm。
开灯时，电极发射出的电子激发填充气体中的水银原子，从而发射出具有上述波长的紫外射线和可见射线。所述紫外射线射入内灯泡的磷光体涂层上，并使该磷光体涂层发射出可见射线和紫外-A射线。该可见射线可以无阻碍地通过外灯泡。离开内灯泡的紫外-A射线激活外灯泡中的紫外-A磷光体，使外灯泡发射出额外的可见光。
实施例1
为了制备外灯泡涂层，将15.0％重量的Y2SO5:Ce，Mn分散体、作为分散剂的0.75％重量的聚丙烯酸钠和作为消泡剂的0.075％重量的聚环氧乙丙烷(polyethylene propylene oxide)与水一起在搅拌磨机内进行湿磨，以分散团聚的磷光体。将洗净并烘干了的灯泡浸入该分散体中，然后在480℃下燃烧。磷光体的用量为5.0g。将有涂层的外灯泡与内灯泡、镇流器和启动器一起按通常的方式安装在普通的灯罩上。
实施例2
将3.5g的Y2O2S:Eu和25g的聚对苯二甲酸乙二醇酯溶解于100g的丙酮/甲苯混合物中。将10g的该溶液喷涂到灯泡的内侧。然后，用空气流干燥涂层。将有涂层的外灯泡与内灯泡、镇流器和启动器一起按通常的方式安装在普通的灯罩上。
实施例3
将90份聚甲基丙烯酸甲酯颗粒和10份的CaS:Eu相混合，并在295℃下挤压成薄片，然后将其制成梨形灯泡。外灯泡与内灯泡、镇流器和启动器一起按通常的方式安装在普通的灯罩上。

Claims (5)

1.一种低压水银气体放电灯，包括一个内灯泡，该内灯泡形成了一个气体放电容器，并且内灯泡的壁由电磁射线可穿透的材料制成，而且涂有磷光体；还包括一个包围着内灯泡的外灯泡，该外灯泡的壁含有紫外-A磷光体；还包括用于产生并维持低压水银气体放电的装置，其特征在于所述紫外-A磷光体选自：ZnS:Ag，YVO4:Eu，Y(V，P)O4:Eu，Y2O2S:Eu，CaSiO3:Ce，Mn，CaSO4:Ce，Mn，Y2SiO5:Ce，Mn，BaMgAl10O17:Eu，Mn和(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3Cl:Eu，Mn。
2.权利要求1中所述的低压水银气体放电灯，其特征在于，该外灯泡的壁包括含有紫外-A磷光体的涂层。
3.权利要求1中所述的低压水银气体放电灯，其特征在于，该外灯泡的壁由含有聚合合成树脂和紫外-A磷光体的材料制成。
4.权利要求1中所述的低压水银气体放电灯，其特征在于，该内灯泡为弯曲的管状。
5.权利要求1中所述的低压水银气体放电灯，其特征在于，该内灯泡为盘管状。
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C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20051012