CN201266596Y

CN201266596Y - 高演色性灯件

Info

Publication number: CN201266596Y
Application number: CNU2008201310448U
Authority: CN
Inventors: 邵维平
Original assignee: ZHUGUANG OPTOELECTRONICS Inc
Current assignee: ZHUGUANG OPTOELECTRONICS Inc
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2018-08-11

Abstract

本实用新型涉及一种高演色性灯件，其具有至少一紫外灯、以及波长转换结构。上述的波长转换结构设于紫外灯之外，且包含基材及位于基材内表面上的波长转换涂层。当紫外灯发出紫外光时，波长转换涂层会受到紫外光激发而产生可见光。

Description

高演色性灯件

技术领域

本实用新型是有关于一种高演色性灯件，且特别是有关于一种长寿命高演色性灯件。

背景技术

日光灯是一种普及的照明装置，一般的日光灯管是以玻璃制造，在两端设有插口以连接电源与固定日光灯管的位置。日光灯管内充满了低压的惰性气体(如，氩气或氩氖混合气体)以及汞蒸气，而在日光灯管的内表面上涂有一荧光层，在日光灯管的两端设有由钨制成的灯丝线圈。电流通过灯丝时所释出的电子会使得管内气体形成等离子体，且汞蒸气受激发后会放出波长约253.7nm及约185nm的紫外光。荧光层受到紫外光的激发，即可产生可见光。

演色性(color rendering)是照明设备的重要特性之一。所谓演色性是指光源照射被照物之后，使人眼正确感知被照物色彩的能力。演色性可用“平均演色性指数”(general color rendering index，Ra)来表示，此种表示方法是以太阳光做为基准光源(Ra＝100)，并量化比较待测光源与基准光源间的差异，差异越小者，Ra值越高，也就是说被照物所呈现的色彩越接近真实。

从消费者的角度而言，处于演色性高的光源中，所感知的色彩较为自然，因此高演色性照明装置有极高的市场需求。目前商业市场中，一般T5日光灯管及冷阴极灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)的使用寿年可达约2万小时，但其演色性均不足90％；另一方面，高演色性灯管的演色性虽可达到90-95％，但其使用寿年仅约6000至约1万小时，不到一般T5日光灯管的二分之一。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种兼具高演色性、长寿命的高演色性灯件。

为了实现上述目的，本实用新型提出一种兼具高演色性、长寿命的高演色性灯件，其可用于一般照明设备或背光模块中。所述高演色性灯件，包含至少一紫外灯、一波长转换结构以及二密封结构。所述波长转换结构设于紫外灯之外，且包含基材以及设于基材内表面上的波长转换涂层。每一紫外灯的二末端各有一电极。密封结构分别设于波长转换结构的二末端，以封闭高演色性灯管，且可供电极穿出并因而固定紫外灯。因此，紫外灯发出的紫外光可穿透紫外灯的管壁到达波长转换涂层，而波长转换涂层会受到紫外光的激发而产生可见光。

为了实现上述目的，本实用新型还提出一种兼具高演色性、长寿命的高演色性灯件，其可用于一般照明设备或背光模块中。所述高演色性灯件，包含至少一紫外灯、空心外管、荧光层、以及二密封结构。所述空心外管装设于紫外灯之外，且荧光层设于空心外管的一内表面上。每一紫外灯的二末端各有一电极。密封结构分别设于空心外管的二末端，以封闭高演色性灯管，且可供电极穿出并因而固定紫外灯。因此，紫外灯发出的紫外光可穿透紫外灯的管壁到达荧光层，而荧光层会受到紫外光的激发而产生可见光。

根据本新型一实施例，上述空心外管的剖面形状可为圆形、椭圆形、多边形。

根据本新型一实施例，上述空心外管的材质可为玻璃。根据本新型另一实施例，上述空心外管的材料可为热塑性材料。

本实用新型的高演色性灯件，可大幅减缓高演色性荧光粉体劣化的速度，因而可有效延长高演色性荧光粉体亦即高演色性灯件200的使用寿年。

附图说明

为让本实用新型的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图详细说明如下：

图1为传统日光灯件示意图；

图2为本实用新型一实施例的高演色性灯件的示意图；

图3为本实用新型另一实施例的高演色性灯件的剖面示意图。

【主要组件符号说明】

100：传统日光灯件 202：基材

102：灯管 204：波长转换层

104、304：荧光层 206、306：紫外灯

106、208：电极 210：密封结构

108：插脚 212：管壁

110：金属套盖 302：空心外管

200、300：高演色性灯件 L：长轴

201：波长转换结构

具体实施方式

传统日光灯件100的结构如图1所示，其包括灯管102、荧光层104、二电极106、二插脚108以及二套盖110。灯管102的内表面上涂有荧光层104，且灯管102内充满了惰性气体(如，氩气或氩氖混合气体)以及汞蒸气(图中未绘示)。灯管102的两端各有一电极106与套盖110上的插脚108电性连接，且套盖110可密封灯管102并支撑电极106。传统日光灯件100通电时，电极106会释出电子而使得灯管102内的惰性气体形成等离子体，且汞蒸气受到电浆激发会放出波长约253.7nm及约185nm的紫外光，而荧光层104受到紫外光的激发，即可产生可见光。

荧光粉体对于日光灯件的发光质量具有关键性的影响，一旦荧光粉体出现晶格缺陷，就会使得日光灯件发出的光线色彩或光线亮度改变。常见的晶格缺陷包括晶格结构改变以及色中心(color centers)的形成，兹将上述两种晶格缺陷分述如下。

在形成等离子体时，汞离子与电子会在邻近灯管102的管壁处复合。此时，汞离子与电子复合时所释出的能量(约10.42eV)会破坏荧光层104中荧光粉体的晶格结构，造成了晶格缺陷，使得荧光粉体的发光亮度降低。

另一方面，荧光层104中的荧光粉体在高温操作环境下吸收了波长为185nm的紫外光后，会形成色中心。具有色中心的晶格的放射和/或吸收频谱与正常晶格的放射和/或吸收频谱不同，因而会改变所放出的光线波长或色彩。在传统日光灯件100中，色中心的产生也会使得荧光粉体的发光亮度降低。

对于已知高演色性灯管(演色性高于约90％)而言，其所采用的荧光粉体含有较高成分的磷，性质上更不稳定，使得上述荧光粉体劣化的情形更为严重。

因此，就传统日光灯件而言，影响其使用寿年的关键因素之一在于其荧光粉体的质量。在传统日光灯件100的结构中，高演色性荧光粉体劣化的速度比一般荧光粉体更快，也使得高演色性灯件的使用寿年不到一般T5日光件管的二分之一。

有鉴于此，本实用新型提出一种兼具高演色性、长寿命的灯件，其可用于一般照明设备或背光模块中。

为让本新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举一些实施例并参照附随附图详细阐明本实用新型的原理及精神。

图2为本新型一实施例的高演色性灯件200的示意图。在图2中，高演色性灯件200包含波长转换结构201、至少一紫外灯206、至少一对电极208以及二密封结构210。其中波长转换结构210由基材202及波长转换层204所组成，其中波长转换层204位于基材202的一内表面上。在本实施例中，基材202呈现空心管状。紫外灯206系装设于波长转换结构201内，且成对的电极208分别设于每一紫外灯206的二末端；密封结构210分别设于该基材202的二末端，以封闭高演色性灯管200，且可供电极208穿出并因而将紫外灯206固定于波长转换结构210内。

基材202可以是一种坚硬的结构或是热塑性结构。举例而言，当基材202的材料为玻璃时，可得到具有坚硬结构的基材202。另一方面，亦可利用热塑性材料作为基材202的材料，上述热塑性材料如聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯苯乙烯共聚物(methyl methacrylate-co-styrene，MS)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，PET)或聚亚酰胺(polyimide)。此外，随着所选材质的不同，基材202可具有扩散结构、增亮结构、或反射式增亮结构。

在本实施例中，基材202的材料为玻璃。此外，虽然图2中绘示的基材202的剖面形状为圆形，然而基材202的剖面形状不限于此，相关领域具有通常知识者当可依需求及用途选择任何适当的剖面形状。例如，基材202的剖面形状可为圆形、椭圆形或多边形。

波长转换层204可包含感光结构、荧光粉结构、光致发光结构、量子点结构、量子线结构、量子阱结构或上述的任意组合，只要其能够改变紫外灯发出的紫外光的波长，而发出所需波长的光线即可。

举例而言，波长转换层204可由任何种类的荧光粉体所形成，在本实施例中，可利用高演色性荧光粉体来形成波长转换层204。作为例示而非限制，上述高演色性荧光粉体可为HCR(Hydrolyzed colloid reaction)荧光粉体。HCR荧光粉体之主要成分包含Y(P，V)O₄：Eu(红色荧光粉体)、BaMgAl₁₀O₁₇：Eu，Mn或Zn₂SiO₄：Mn(绿色荧光粉体)以及Sr₅(PO₄)₃Cl：Eu(蓝色荧光粉体)。

紫外灯206的结构与材料，大致上和已知紫外灯相同。虽然图2中仅绘示了一个紫外灯206，但在应用时还是可依需求运用任何数目的紫外灯206。

密封结构210可以是金属套盖、封胶或其它适当材料，只要其可封闭高演色性灯管200的末端，且可供电极208穿出。

当高演色性灯件200通电时，紫外灯206中的电极208会释出电子而激发紫外灯206中的惰性气体以及汞蒸汽(图中未绘示)，因而汞蒸气会放出波长约253.7nm及约185nm的紫外光。上述两种波长的紫外光穿透紫外灯206本身的管壁212时，约185nm的紫外光大部分会被玻璃材质的管壁212吸收，而波长约253.7nm的紫外光则可几乎完全穿透管壁212。也就是说，仅有少部分波长约185nm的紫外光以及大部分约波长约253.7nm的紫外光可到达设于基材202内表面上的波长转换层204。波长转换层204中的荧光粉体(图中未绘示)受到上述紫外光的激发，而发出可见光。

在本实施例中，将波长转换层204设置于基材202的内表面上，因而波长转换层204不会和紫外灯206中的汞蒸汽直接接触，可免除荧光粉体和汞离子接触而劣化之问题。此外，紫外灯206的管壁212会吸收大部分波长约185nm的紫外光，因此可进一步降低荧光粉体吸收波长约185nm的紫外光而产生色中心的缺失。如此一来，相较于先前技术，本实施例中的高演色性荧光粉体劣化的速度可大幅减缓，因而可有效延长高演色性荧光粉体亦即高演色性灯件200的使用寿年。

图3为本实用新型另一实施例的高演色性灯件300的剖面示意图。高演色性灯件300包含三个紫外灯306、空心外管302、荧光层304、以及二密封结构(图中未绘示)。与图2相似，空心外管302装设于紫外灯306之外，且荧光层304设于空心外管302的内表面上。每一紫外灯306的二末端各有一电极(图中未绘示)。因此，紫外灯306发出的紫外光可穿透紫外灯306之管壁到达荧光层304，而荧光层304会受到紫外光的激发而产生可见光。图3与图2不同之处在于，空心外管302的剖面形状为椭圆形，且根据本实施例，高演色性灯件300内配置了3个紫外灯306。可想而知，虽然图3中绘示了三个紫外灯306，但可依需求运用任何较多或较少数目的紫外灯306，且其亦可依需求改变紫外灯306的排列方式。此外，由于绘图角度的关系，图3并未如图2般绘示密封结构及电极，然而其仍为本实施例的必要组件，并负责与前述实施例相似的功用。

本实施例中，空心外管302的材料为热塑性材料，如聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，PET)。如此一来，可将荧光粉体直接涂布于该热塑性材料的表面上304。其后，将上述热塑性材料卷曲成管状，以形成空心外管302。

根据本实施例，将三个紫外灯306排列于椭圆形空心外管302的长轴L上，以达到最佳的发光效率。本实施例的高演色性灯件300不但具备上述高演色性灯件200的演色性高、使用寿年长等特征，更可用于背光模块中。

根据本新型又一实施例，可将波长转换结构201围绕形成的空间内部和/或空心外管302内部抽真空。传统日光灯件所发出的辉度往往会随着温度降低而下降，当周围环境接近0℃时，发光辉度往往不及30℃的50％。根据本实施例将波长转换结构201围绕形成的空间内部和/或空心外管302内部抽真空之后，由于缺乏空气作为介质，外部温度较不易传导至紫外灯206和/或306，因此在温度变动较大的环境中，相较于传统日光灯件，高演色性灯件200和/或300的辉度变化相对较小。基于同样的理由，高演色性灯件200和/或300也更适用于低温环境中。

由上述本新型的实施例可知，本新型的主要精神与原理系将用以将紫外光波长转换为可见光的荧光层与紫外光的光源分离，故可有效免除传统日光灯件将荧光粉体与紫外线光源置于同一灯管内所致的前述问题。

虽然本实用新型已以多个实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims

1、一种高演色性灯件，其特征在于，包含：

至少一紫外灯；

至少一对电极分别设于每一紫外灯的二末端；

一波长转换结构设于该紫外灯之外，该波长转换结构包含一基材以及设于该基材内表面上的一波长转换涂层，其中该波长转换涂层受该紫外灯发出的紫外光激发，而产生一可见光；以及

该高演色性灯管两末端具有密封结构，以封闭该高演色性灯管，且可供该电极穿出并因而固定该紫外灯，且可供该电极穿出并因而固定该紫外灯。

2、根据权利要求1所述的高演色性灯件，其特征在于，该密封结构为金属套盖或封胶。

3、根据权利要求1所述的高演色性灯件，其特征在于，该波长转换结构围绕形成的空间内部为真空状态。

4、根据权利要求1所述的高演色性灯件，其特征在于，该基材具有一扩散结构、一增亮结构、或一反射式增亮结构。

5、根据权利要求1所述的高演色性灯件，其特征在于，该基材为一坚硬结构或一热塑性结构。

6、根据权利要求1所述的高演色性灯件，其特征在于，该波长转换涂层包含一感光结构、一荧光粉结构、一光致发光结构、一量子点结构、一量子线结构、或一量子阱结构。

7、根据权利要求1所述的高演色性灯件，其特征在于，该波长转换结构的剖面形状可为圆形、椭圆形、或多边形。

8、一种高演色性灯件，其特征在于，包含：

至少一紫外灯；

至少一对电极分别设于每一紫外灯的二末端；

一空心外管装设于该紫外灯之外；

一荧光层设于该空心外管的一内表面上，其中该荧光层受该紫外灯发出的紫外光激发，而产生一可见光；以及

9、根据权利要求8所述的高演色性灯件，其特征在于，该空心外管内部为真空状态。

10、根据权利要求8所述的高演色性灯件，其特征在于，该空心外管的剖面形状可为圆形、椭圆形、或多边形。