專利名稱：低壓汞蒸汽放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括放電容器的低壓汞蒸汽放電燈，所述放電容器以氣密方式密封填充汞和稀有氣體的放電空間，至少一部分放電容器的內(nèi)壁具有透明層，所述透明層包括鈧、釔或稀土金屬的氧化物。
在汞蒸汽放電燈中，汞構(gòu)成(有效)產(chǎn)生紫外(UV)光的主要成份。包含發(fā)光材料(例如熒光粉)的發(fā)光層可以設(shè)置于放電容器的內(nèi)壁上，以便將UV轉(zhuǎn)換為其它波長(zhǎng)，例如UV-B和UV-A，用于曬(tanning)的目的(太陽(yáng)平板燈)，或轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)輻射，用于一般照明的目的。因此，這種放電燈還被稱為熒光燈。低壓汞蒸汽放電燈的放電容器通常是圓形的并且包括細(xì)長(zhǎng)和緊湊的實(shí)施例。一般地，緊湊型熒光燈的管狀放電容器包括具有較小直徑的較短直管部分的集合，其中直管部分利用橋部或通過(guò)彎折部分連接在一起。緊湊型熒光燈一般配有(成一體的)燈頭。
已知在低壓汞蒸汽放電燈中采取了防止放電容器內(nèi)壁中一些部分黑化的措施，在燈工作期間接觸放電的這些部分位于放電空間中。因汞與玻璃相互反應(yīng)而形成的這種黑化是不期望的，它不僅引起較低的光輸出而且還使燈形成無(wú)美感的外觀，特別是因黑化不規(guī)則地發(fā)生，例如以暗斑或暗點(diǎn)形式。使用在開篇段中所述的氧化物，可使放電容器內(nèi)壁的黑化和變色減至最小。
在開篇段中所述那種類型的低壓汞蒸汽放電燈披露于US-A-4544997。在該公知的燈中，在放電容器內(nèi)壁上配備所述氧化物薄層。所述氧化物的公知的透明層幾乎不吸收UV輻射或可見(jiàn)光并且滿足透光率和透輻透射率的要求。
采用這種已知低壓汞蒸汽放電燈的缺點(diǎn)是汞消耗量仍然較高。結(jié)果，這種已知的燈需要較大的汞量來(lái)實(shí)現(xiàn)足夠長(zhǎng)的壽命。在壽命結(jié)束之后不明智的處理情況下，較大的汞量對(duì)環(huán)境是有害的。
本發(fā)明的目的在于提供在開篇段中所述的那種低壓汞蒸汽放電燈，該燈消費(fèi)較少量的汞。
為此，按照本發(fā)明的低壓汞蒸汽放電燈的特征在于，透明層還包括堿土金屬的硼酸鹽和／或磷酸鹽；和／或鈧、釔或者另外的稀土金屬的硼酸鹽和／或磷酸鹽。
包含開篇段中所述氧化物和按照本發(fā)明措施的所述硼酸鹽和／或磷酸鹽的層，對(duì)在工作中在低壓汞蒸汽放電燈的放電容器中占優(yōu)勢(shì)的汞-稀有氣體氣氛的作用呈現(xiàn)非常好的抵抗力。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，配有本發(fā)明透明層的低壓汞蒸汽放電燈的汞消耗量大大低于公知低壓汞蒸汽放電燈的透明層中的汞消耗量。例如，對(duì)配有本發(fā)明透明層的低壓汞蒸汽放電燈與配有包括氧化物的透明層的公知低壓汞蒸汽放電燈進(jìn)行比較。在幾千工作小時(shí)之后，與公知的透明層相比，在本發(fā)明的透明層中發(fā)現(xiàn)實(shí)際上至少小兩倍的汞含量。所述作用在低壓汞蒸汽放電燈的(管狀)放電容器的直管部分和彎折部分中發(fā)生。例如，彎折的燈部分用于彎鉤形(hook-shaped)低壓汞蒸汽放電燈中。按照本發(fā)明的措施特別適于具有彎折的燈部分的(緊湊型)熒光燈。
在按照本發(fā)明的低壓汞蒸汽放電燈中的透明層還滿足透光率和輻射透射率的要求，并且容易配置于低壓汞蒸汽放電燈的放電容器的內(nèi)壁上作為極薄、封閉和均勻的透明層。例如，雖然在干燥和燒結(jié)之后可獲得預(yù)定的層，但用適當(dāng)?shù)慕饘?有機(jī)化合物的混合物溶液(例如，丙酮或醋酸鹽，例如與醋酸鈣、醋酸鍶或醋酸鋇混合的醋酸鈧、醋酸釔、醋酸鑭或醋酸釓)或稀釋在水中的硼酸或磷酸的混合物溶液漂洗放電容器，可以對(duì)該透明層產(chǎn)生影響。
在低壓汞蒸汽放電燈中使用本發(fā)明透明層的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，這種層在約254nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)(在放電容器中，汞產(chǎn)生，尤其是以254nm的波長(zhǎng)進(jìn)行諧振輻射)具有較高的反射率。在給定透明層的折射率的情況下，該折射率相對(duì)于放電容器內(nèi)壁的折射率較高，最好選擇這樣的層厚度，使在所述波長(zhǎng)的反射率最大。利用這種透明層，可增加低壓汞蒸汽放電燈的初始光輸出。
在本發(fā)明低壓汞蒸汽放電燈的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，透明層包含鈣、鍶和／或鋇的硼酸鹽和／或磷酸鹽。這樣的透明層具有較高的可見(jiàn)光透射率。并且，具有包含硼酸鈣、硼酸鍶或硼酸鋇或磷酸鈣、磷酸鍶或磷酸鋇的透明層的低壓汞蒸汽放電燈具有良好的保持性。
在本發(fā)明低壓汞蒸汽放電燈的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，透明層包含鑭、鈰和／或釓的硼酸鹽和／或磷酸鹽。這樣的透明層具有較高的紫外輻射和可見(jiàn)光的透射率。已發(fā)現(xiàn)，包含硼酸鑭或硼酸釓或包含磷酸鈰或磷酸釓的透明層具有與放電容器內(nèi)壁的良好附著力。并且，可以用相對(duì)簡(jiǎn)單的方法(例如，利用與硼酸或稀釋的磷酸混合的醋酸鑭、醋酸鈰或醋酸釓)配備該層，這具有節(jié)省費(fèi)用的效果，尤其是在批量生產(chǎn)低壓汞蒸汽放電燈的過(guò)程中。
在低壓汞蒸汽放電燈中使用包含鈧、釔、鑭、鈰和／或釓的硼酸鹽和／或磷酸鹽的透明層的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，這種層在約254nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有較高的反射率。通過(guò)使用所述的高折射率層和使這種層的層厚度最佳，可獲得其初始光輸出增加的低壓汞蒸汽放電燈。在例如用于輻射目的的低壓汞蒸汽放電燈(稱為殺菌燈)，使用這樣的層具有特別的好處。
按照本發(fā)明的低壓汞蒸汽放電燈中的透明層最好包括釔和／或釓的氧化物。這樣的透明層對(duì)于紫外輻射和可見(jiàn)光具有較高的透射率。還發(fā)現(xiàn)，包含所述氧化物的層較少吸濕并具有與放電容器內(nèi)壁的良好附著力。此外，可用較容易的方式(例如，利用醋酸釔或醋酸釓)配置該層，具有節(jié)省費(fèi)用的效果。
在低壓汞蒸汽放電燈的實(shí)際實(shí)施例中，所述透明層具有約5nm到約200nm的厚度。在層厚度大于200nm時(shí)，則有對(duì)放電空間中產(chǎn)生的輻射的太大的吸收。在層厚度小于5nm時(shí)，則有在放電與放電容器的內(nèi)壁之間的相互反應(yīng)。至少大致90nm的層厚度特別適用。以這樣的層厚度，透明層在約254nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有較高的反射率。
按照本發(fā)明的低壓汞蒸汽放電燈的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，面對(duì)放電空間的透明層一側(cè)配有發(fā)光材料層。在低壓汞蒸汽放電燈中使用本發(fā)明的透明層的優(yōu)點(diǎn)是，與公知的低壓汞蒸汽放電燈的透明層相比，包含發(fā)光材料(例如，熒光粉)的發(fā)光層具有與這種透明層的相當(dāng)好的附著力。
根據(jù)參照下述實(shí)施例進(jìn)行的說(shuō)明，可明了本發(fā)明的這些和其它方案。
附圖中

圖1A表示本發(fā)明低壓汞蒸汽放電燈的實(shí)施例的正視圖；圖1B是如圖1A所示低壓汞蒸汽放電燈細(xì)節(jié)的剖面圖；圖2表示本發(fā)明低壓汞蒸汽放電燈的另一個(gè)實(shí)施例的正視附圖僅僅是圖示性的并且未按比例畫出。特別地，為了清楚的目的，某些尺寸被過(guò)分夸大。附圖中相類似的元件盡量用相同的參考標(biāo)號(hào)表示。
圖1A表示配有透射輻射的放電容器10的低壓汞蒸汽放電燈，放電容器10以氣密方式密封具有大約30cm3容積的放電空間11。放電容器10是(白堊(chalk))玻璃管，具有其(有效)內(nèi)徑D約為10nm的至少大體圓形的橫截面。在本實(shí)施例中，該管按勾形進(jìn)行彎折，該管具有四個(gè)直管部分31、33、35和37以及三個(gè)弓形部分32、34和36。圖1B是圖1A所示低壓汞蒸汽放電燈細(xì)節(jié)的剖面圖。在放電容器10的內(nèi)表面12上配有按照本發(fā)明的透明層16和發(fā)光層17。用罩殼70支撐放電容器10，該罩殼還支撐燈頭71。放電空間11不僅包括汞而且還包括稀有氣體，在本實(shí)施例中為氬。在本實(shí)施例中，不僅放電空間11包括汞，并且汞還以所謂的汞齊形式存在于蒸汽壓力控制部件20中，在本實(shí)施例中，3wt％的汞與例如鉍錫或鉍錫鉛合金形成50mg的汞齊。用于維持放電的裝置40由放電空間11內(nèi)的電極對(duì)41a、41b構(gòu)成。電極對(duì)41a、41b是涂有電子發(fā)射材料的鎢繞組，其中該電子發(fā)射材料為氧化鋇、氧化鈣和氧化鍶的混合物。各電極41a、41b由放電容器10的(鋸齒狀)端部14a、14b支撐。電流供給導(dǎo)體50a、50a＇、50b和50b＇從電極對(duì)41a、41b通過(guò)放電容器10的端部14a、14b到達(dá)外部。電流供給導(dǎo)體50a、50a＇、50b和50b＇與裝在罩殼70內(nèi)并與燈頭71上公知的電和機(jī)械觸點(diǎn)73a、73b電連接的電源(未示出)連接。
圖2表示按照本發(fā)明的配有放電容器100的低壓汞蒸汽放電燈的另一個(gè)實(shí)施例，該放電容器100以氣密方式密封包含汞和稀有氣體的放電空間111。在本實(shí)施例中，放電容器包含按體積為75％的氬和按體積為25％的氖的混合物，該混合物的填充壓力為400Pa。用具有三個(gè)U形部分132、134和136的透光的白堊玻璃管狀部分構(gòu)成放電容器，管狀部分的總長(zhǎng)度為約46cm，內(nèi)徑大約為10nm，并用端部114a、114b進(jìn)行密封。部分132、134和136通過(guò)通道161、162互連。管狀部分的內(nèi)表面設(shè)有透明層116和發(fā)光層117。放電容器10的體積V約為36cm3。電流供給導(dǎo)體150a、150a＇、150b、150b＇穿過(guò)各端部114a、114b到達(dá)設(shè)置于放電空間111中的各自電極141a、141b。
在低壓汞蒸汽放電燈的一個(gè)實(shí)施例中，按照本發(fā)明，將其中Me=Sr或Ba和H3BO3的Me(Ac)2溶液的各濃度添加到包含Y(Ac)3(乙酸釔)各濃度的溶液中，用于制造透明層。Me(Ac)2和H3BO3之間的摩爾比保持不變。為了進(jìn)行比較，還準(zhǔn)備1．25wt％的Y(Ac)3。在漂洗和干燥之后，通過(guò)使上述溶液的多余部分流出容器，對(duì)管狀放電容器配備涂層。在涂敷之后，在大約70℃的溫度下在空氣中使放電容器干燥。隨后，對(duì)放電容器提供包括三種公知的磷酸鹽，即具有鋱激活的鋁酸鈰鎂(cerium magnesium aluminate)的綠色發(fā)光材料、具有二價(jià)銪激活的鋁酸鋇鎂(barium magnesium aluminate)的藍(lán)色發(fā)光材料和具有三價(jià)銪激活的氧化釔的紅色發(fā)光材料。在涂敷之后，把放電容器彎折成具有直管部分31、33、35和37和弓形部分32、34和36的彎鉤形(參見(jiàn)圖1A)。然后按常規(guī)方式將一些放電容器組裝成低壓汞蒸汽放電燈。
使用稱為“拍打(clapper)測(cè)試”的測(cè)試檢查發(fā)光材料對(duì)這樣制備的一些放電容器的透明層的附著力。其結(jié)果示于表I中。
表I在帶有或不帶有透明層的放電容器(SL18w)中熒光粉的附著力。
表I列5中指出的“掉粉”數(shù)值包括從0=“不掉粉”(良好的附著力)到10=“全部掉粉”(沒(méi)有附著力)。行1表示直接設(shè)置于放電容器內(nèi)壁上的發(fā)光層的結(jié)果。行2表示公知放電燈的透明層的結(jié)果。表I的行3和4表示按照本發(fā)明的低壓汞蒸汽放電燈的兩個(gè)透明層(不同的Y(Ac)3含量)的結(jié)果。表I表示按照本發(fā)明措施的發(fā)光層與透明層的附著力，其與未涂敷的放電燈可比或優(yōu)于它，并且比公知放電燈的發(fā)光層對(duì)透明層的附著力強(qiáng)得多。
表II表示保持性測(cè)試結(jié)果。
表II帶有或不帶有透明層的放電燈(SL18w)的保持性。
表II表示相對(duì)于公知放電燈和相對(duì)于未涂敷的放電燈來(lái)說(shuō)，配有本發(fā)明透明層的低壓汞蒸汽放電燈的保持性被提高。在其中使用Ba(Ac)2代替Sr(Ac)2作為前驅(qū)物(precursor)的比較測(cè)試表明，這些放電燈的保持性與公知放電燈的保持性可比，但按照本發(fā)明具有附加的Ba的放電燈的發(fā)光層與透明層的附著力被提高。
借助實(shí)例，表III表示低壓汞蒸汽放電燈的汞消耗(用μg Hg表示)結(jié)果。表III的實(shí)例涉及如圖1A和1B所示的具有包含Sr的透明層的低壓汞蒸汽放電燈，其中管狀放電容器以彎勾形式彎折并具有四個(gè)直管部分31、33、35和37以及三個(gè)弓形部分32、34和36。在表III第1列中所示的數(shù)字相應(yīng)于相關(guān)直管和彎折部分的參考標(biāo)號(hào)。在幾千工作小時(shí)之后對(duì)六個(gè)燈(破壞性地)測(cè)量透明層中的汞含量(用μg Hg表示)。所發(fā)現(xiàn)的汞消耗量值是被平均。表III并不表示在電極和汞齊氣氛中消耗的汞的任何測(cè)量結(jié)果。
表III帶有或不帶有透明層的放電燈(SL18w)的各部分的汞消耗(用μg Hg表示)。
表III表示，與沒(méi)有透明層的放電燈或公知的放電燈相比，在放電容器的直管部分31、33、35、37和彎折部分32、34、36中汞消耗量相當(dāng)?shù)?。概略地說(shuō)，從沒(méi)有透明層的放電燈到配有公知的Y2O3的透明層的放電燈，因兩個(gè)因素汞消耗量降低了一個(gè)為2的因素，和汞消耗量還從配有公知的Y2O3透明層到配有本發(fā)明透明層的放電燈，進(jìn)一步被降低了另外的為2的因子。因按照本發(fā)明的措施，汞消耗特別是在放電容器的彎折部分32、34和36被明顯地改變。在使用較厚透明層的情況下后者更為顯著，因在彎折期間放電容器伸長(zhǎng)約30％，以致透明層在放電容器的彎折部分32、34和36比直管部分31、33、35和37更薄。應(yīng)該指出，配有本發(fā)明透明層的低壓汞蒸汽放電燈的色點(diǎn)(color point)滿足客戶要求(x≈0．1，y≈0．32)。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明范圍內(nèi)作出許多改變。
本發(fā)明的范圍并不限于實(shí)施例。本發(fā)明建立在各個(gè)新特征和新特征的各種組合上。任何參考符號(hào)都不能限制權(quán)利要求的范圍。用詞“包括”或“包含”并不排除沒(méi)有在權(quán)利要求中列出的其它元件或步驟。在要素前采用“一個(gè)”或“一種”的表述并不排除存在多個(gè)這種要素。
權(quán)利要求
1．一種低壓汞蒸汽放電燈，包括放電容器(10)，所述放電容器(10)以氣密方式密封填充有汞和稀有氣體的放電空間(11)，至少一部分放電容器(10)的內(nèi)壁具有透明層(16)，所述透明層(16)包括鈧、釔或稀土金屬的氧化物，其特征在于，透明層(16)還包含堿土金屬的硼酸鹽和／或磷酸鹽；和／或鈧、釔或者另外的稀土金屬的硼酸鹽和／或磷酸鹽。
2．如權(quán)利要求1所述的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于，堿土金屬是鈣、鍶和／或鋇。
3．如權(quán)利要求1所述的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于，另外的稀土金屬是鑭、鈰和／或釓。
4．如權(quán)利要求2或3所述的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于，氧化物是氧化釔和／或氧化釓。
5．如權(quán)利要求1、2或3所述的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于，透明層(16)的厚度在5nm和200nm之間。
6．如權(quán)利要求1、2或3所述的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于，透明層(16)的面對(duì)放電空間(11)的一側(cè)配有發(fā)光材料層(17)。
7．如權(quán)利要求6所述的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于，發(fā)光材料包括鋱激活的鋁酸鈰鎂的綠色發(fā)光材料、二價(jià)銪激活的鋁酸鋇鎂的藍(lán)色發(fā)光材料和三價(jià)銪激活的氧化釔的紅色發(fā)光材料的混合物。
全文摘要
一種配有放電容器(10)的低壓汞蒸汽放電燈。放電容器(10)以氣密方式密封填充有汞和稀有氣體的放電空間(11)。至少一部分放電容器(10)的內(nèi)壁配有透明層(16),所述透明層(16)包括鈧、釔或稀土金屬(鑭、鈰、釓、釔和/或镥)的氧化物。該放電燈的特征在于,透明層(16)包含堿土金屬的硼酸鹽或磷酸鹽;和/或鈧、釔或者另外的稀土金屬的硼酸鹽或磷酸鹽。優(yōu)選地,堿土金屬是鈣、鍶和/或鋇。氧化物最好是Y
文檔編號(hào)H01J61/32GK1292930SQ99803919
公開日2001年4月25日 申請(qǐng)日期1999年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月12日
發(fā)明者I·J·M·斯尼克爾斯-亨德里克斯, V·D·希爾登布蘭德, J·H·勒斯 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司