專利名稱：汞減少的農(nóng)用熒光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓汞蒸汽燈，如眾所周知的熒光燈，其具有帶熒光物質(zhì)涂層的燈殼，更具體說涉及在氧化鋁預(yù)預(yù)涂層上具有3種熒光物質(zhì)的涂層。
背景技術(shù)：
低壓汞蒸汽燈，更廣為人知的是指熒光燈，具有充有汞和稀有氣體的燈殼，以在工作時(shí)保持氣體放電。由氣體放電發(fā)射的射線主要在光譜的紫外線(UV)區(qū)域中，只有少部分在可見光光譜內(nèi)。燈殼的內(nèi)表面通常有多種熒光物質(zhì)混合物構(gòu)成的熒光涂層，當(dāng)紫外線輻射照射熒光涂層時(shí)它發(fā)出可見光。園藝中專用熒光燈，叫農(nóng)用或農(nóng)用光(Agro或Agro-Lite)燈。園藝中用的農(nóng)用燈含熒光物質(zhì)，用它模擬日光和自然光的光照周期。農(nóng)用燈用于室內(nèi)植物生長(zhǎng)，并已開發(fā)出與葉綠素吸收光譜緊密匹配的熒光物質(zhì)。農(nóng)用燈的熒光物質(zhì)在光譜的藍(lán)光區(qū)和紅光區(qū)很豐富，因?yàn)橹参镉盟{(lán)光(波長(zhǎng)約為450nm)生長(zhǎng)根，用紅光(波長(zhǎng)約為600-700nm)進(jìn)行光合作用，生長(zhǎng)莖和開花和產(chǎn)生葉綠素。藍(lán)光/紫外光能抑制細(xì)菌和真菌生長(zhǎng)。
常規(guī)農(nóng)用燈的熒光物質(zhì)汞耗較高，而且，不能在不犧牲燈的壽命的情況下通過毒性浸出過程試驗(yàn)。而且，如果不減少壽命不可能降低農(nóng)用熒光燈的汞耗。
為了提高效率和降低汞耗而不減少燈的壽命，用不同的熒光物質(zhì)混合物形成熒光涂層。并在熒光涂層與玻璃封殼間設(shè)金屬氧化物層。金屬氧化物層將紫外線(UV)輻射向后反射到熒光涂層內(nèi)，經(jīng)過它把已經(jīng)通過的UV射線轉(zhuǎn)變成可見光這提高了熒光物質(zhì)的利用率和增大了光輸出。通過減少粘附在燈管部分的汞量，金屬氧化層能減少汞耗。
所需的熒光燈特性包括高亮度和高顏色再現(xiàn)性。常規(guī)的農(nóng)用熒光燈的有關(guān)色溫是2450K，CRI大于80。特別是，常規(guī)農(nóng)用熒光燈用鍶鎂熒光物質(zhì)(Sr.Mag)，即(Sr，Mg)3(PO4)2∶Sn，和磷酸鍶氯(SCAP)，即Sr5Cl(PO4)3∶Eu兩種熒光物質(zhì)的混合物制成。Sr.Mag在光譜的紅光區(qū)很富裕，SCAP給農(nóng)用燈提供藍(lán)光源。
這些熒光物質(zhì)對(duì)汞耗不利。尤其是Sr.Mag的汞耗最高。汞耗的高百分率使常規(guī)農(nóng)用燈不能滿足TCLP的要求。
因此，要求農(nóng)用熒光燈有高CRI和低汞耗，符合TCLP的規(guī)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供有高CRI和汞耗減少的熒光燈.。
為實(shí)現(xiàn)上述的和其它的發(fā)明目的，提供一種電燈，它具有帶內(nèi)表面的玻璃封殼和至少一個(gè)電極，如設(shè)在玻璃封殼兩端的兩個(gè)電極。電極送電，以在充有汞和電荷維持氣體的封殼內(nèi)產(chǎn)生紫外線。封殼的內(nèi)表面預(yù)涂有金屬氧化物層，如氧化鋁層，以向后反射紫外線到封殼內(nèi)。
氧化鋁上形成熒光物質(zhì)層，以把紫外線轉(zhuǎn)變成可見光。熒光物質(zhì)層用3種熒光物質(zhì)混合物形成，即發(fā)藍(lán)光的鋁酸鋇鎂(BAM)，發(fā)紅光的硼酸鈰釓鎂(CBTM)，和3000K-發(fā)光的鈣鹵代熒光物質(zhì)，，也叫暖白(WW)的三種熒光物質(zhì)混合物。


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通過參考結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚。附圖中相同的標(biāo)號(hào)指示相同的元件；其中
圖1示出按本發(fā)明的農(nóng)用熒光燈；
圖2示出按本發(fā)明的農(nóng)用熒光燈的顏色驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；
圖3示出按本發(fā)明的農(nóng)用熒光燈的發(fā)射光譜。
具體實(shí)施例方式
圖1示出低壓汞蒸汽放電燈或熒光燈100，它有氣密地包封放電空間107的細(xì)長(zhǎng)外殼105。圖1所示的燈100是管形燈，其長(zhǎng)度最好為約0.5至8英尺，工作電流為約0.160-1.500Amps，燈功率約為4.0-215瓦。但是燈可以是小型熒光燈，燈可以有其它工作參數(shù)和其它曲線形狀，如U形，或圓形，或其它要求的任何形狀。
圖示的燈100在其每一端有常規(guī)電極構(gòu)件110，它的每一端包括例如由鎢構(gòu)成的燈絲115。電極構(gòu)件110可以只設(shè)在一端，特別是對(duì)小型熒光燈電極構(gòu)件110可以只設(shè)在一端。電極構(gòu)件110不是本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。其它構(gòu)件也能用于燈操作，以在放電空間107中產(chǎn)生和保持放電。例如，位于放電空間107外的線圈可用在放電空間內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，用于產(chǎn)生和保持放電。
再看圖1所示的燈100，電極構(gòu)件110的燈絲115支撐在導(dǎo)電引線絲120上，導(dǎo)電引線絲120穿過在燈100的燈頭135附近的安裝柱130一端設(shè)置的玻璃壓封條125。引線120經(jīng)導(dǎo)電饋電裝置150連接到固定在燈100的相對(duì)端的各個(gè)燈頭135的針形接頭140。
中心引線絲160從每個(gè)安裝柱130穿過每個(gè)壓封圈125，以支撐位于燈絲115周圍的陰極環(huán)170。只在一個(gè)安裝柱130的陰極環(huán)170上夾有密封有一定量汞的玻璃室180。另一安裝柱上無玻璃室，但是，陰極環(huán)170可設(shè)在它的燈絲115周圍，圖1中為了顯示燈絲115而沒畫陰極環(huán)。
金屬絲190繃緊在汞玻璃管蓋180上。金屬絲190在高頻電磁場(chǎng)中感應(yīng)加熱，以切開玻璃室180，使汞釋放進(jìn)玻璃封殼105中的放電空間107中。
用玻璃封殼105包圍的放電空間107充有可離子化的能維持放電的填充氣體，它包括低壓下的諸如氬氣，或氬氣和其他氣體的混合氣體等惰性氣體。在燈工作期間惰性氣體和少量的汞保持電弧放電。燈100工作期間，當(dāng)電極110經(jīng)接觸引腳150電連接到有預(yù)定的供能電位的電源時(shí)，在玻璃封殼105內(nèi)的電極110之間保持氣體放電。氣體放電產(chǎn)生紫外線(UV)，紫外線用圖1中標(biāo)號(hào)210所示熒光物質(zhì)層轉(zhuǎn)換成可見光。
實(shí)際上，外封殼105的內(nèi)表面預(yù)涂有金屬氧化物單層，例如Al2O3 200，在它上面形成熒光層210。氧化鋁預(yù)涂層200向后反射紫外線到熒光層210內(nèi)，通過它把已經(jīng)通過的紫外線轉(zhuǎn)換成可見光，這能提高熒光物質(zhì)利用率和提高光輸出。通過使汞擴(kuò)散進(jìn)玻璃封殼105中，氧化鋁預(yù)涂層能減少汞耗。玻璃安裝柱130和壓封圈125也可以涂氧化鋁預(yù)涂層215，以減少粘接到玻璃安裝柱130和壓封圈125上的汞，進(jìn)一步減少汞耗。
為了能在燈殼105內(nèi)表面上施加熒光層，按通用方法加懸浮液形成氧化鋁預(yù)涂層200，例如，氧化鋁懸浮在水基溶液中，用該溶液向下沖洗燈管或燈殼105，溶液流過燈殼內(nèi)表面直至溶液從另一端流出為止。在干燥室內(nèi)干燥溶液，之后，用相同的方式加熒光物質(zhì)涂層210并燒結(jié)或烘烤一定時(shí)間。
用公知方法，如用有懸浮的氧化鋁的水溶液涂覆玻璃安裝柱130和壓封圈125，之后，干燥和燒結(jié)，以在玻璃安裝柱130和壓封圈125上形成氧化鋁預(yù)涂層。
熒光物質(zhì)涂層210包括3種熒光物質(zhì)混合物。3種熒光物質(zhì)混合物包括用Eu激活的發(fā)藍(lán)光的鋁酸鋇鎂(BAM)，即BaMgAl10O17∶Eu；和用Mn繳活的發(fā)紅光的硼酸鈰釓鎂(CBTM)，即(Ce，Gd，Tb)MgB5O10∶Mn；和3000K發(fā)光的用Sb，Mn激活的鈣鹵代熒光物質(zhì)，即Ca10(PO4)6(F，Cl)2∶Sb，Mn，叫暖白(WW)的混合物。
表1給出了按本發(fā)明的農(nóng)用熒光燈的3種熒光物質(zhì)混合物的具體組成，也叫AG，與常規(guī)的農(nóng)用熒光燈相比，規(guī)定了大致的重量百分比。常規(guī)的農(nóng)用熒光燈和本發(fā)明的農(nóng)用熒光燈的CRI均大于80。
表1
表2列出了本發(fā)明的農(nóng)用熒光燈的3個(gè)樣品AG-1至AG-3和有兩種熒光物質(zhì)混合物的常規(guī)農(nóng)用燈(叫做AGRO)的100小時(shí)發(fā)光測(cè)試結(jié)果。第2和3列表示X和Y色點(diǎn)坐標(biāo)；第4列表示以絕對(duì)溫度K表示的相關(guān)色溫(CCT)，第5列表示測(cè)試燈樣品的流明值。
有這3種熒光物質(zhì)混合物的本發(fā)明的農(nóng)用熒光燈的流明高于有兩種熒光物質(zhì)混合物的常規(guī)熒光燈的流明。如表2所示，與大約1900流明的常規(guī)農(nóng)用熒光燈相比，本發(fā)明農(nóng)用熒光燈能提供約2350流明的優(yōu)良的發(fā)光性能。
表2圖2顯示出農(nóng)用熒光燈的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上，圖2示出4級(jí)橢圓農(nóng)用熒光燈顏色驗(yàn)收指標(biāo)的最外一級(jí)橢圓。如圖2和表2所示，本發(fā)明的農(nóng)用熒光燈的XY顏色坐標(biāo)落入圖2所示的最外一級(jí)橢圓中。
圖3中以實(shí)線畫出按本發(fā)明的農(nóng)用熒光燈的發(fā)射頻譜，以虛線畫出常規(guī)農(nóng)用熒光燈的發(fā)射頻譜。
本發(fā)明的農(nóng)用熒光燈的3種熒光物質(zhì)混合物允許燈100用氧化鋁預(yù)涂層200來使玻璃封殼105與汞隔開，以減小汞耗。除氧化鋁預(yù)涂層200外，熒光物質(zhì)層210的汞耗小于其它熒光物質(zhì)的汞耗，還能增大亮度。
用UV氧化鋁預(yù)涂層上的3種熒光物質(zhì)混合物層代替常規(guī)燈的熒光物質(zhì)層，能增大亮度和減小汞耗。表2中示出的進(jìn)行100小時(shí)的光度測(cè)試結(jié)果所采用的燈是F40T12，它是4英尺長(zhǎng)的直管燈。常規(guī)熒光燈所用原料熒光物質(zhì)重量約是6.5±0.3克。反之，3種熒光物質(zhì)混合物的重量為大量減少，例如為6.1±0.2克。因此，本發(fā)明的熒光燈每英尺的熒光物質(zhì)重1.475至1.575克。鋁預(yù)涂層200重量約為120至240mg。
用約15至40mg的汞制造常規(guī)的4英尺色調(diào)燈。相反，本發(fā)明的農(nóng)用燈用3種熒光物質(zhì)混合物，其長(zhǎng)度為4英尺，燈的壽命為20,000小時(shí)，所需的汞低于15mg，通常長(zhǎng)度為8英尺以下的熒光燈需要的汞量約為3至8mg，例如4英尺長(zhǎng)的燈需要的汞量約為4.4mg，而且，仍能保持高亮度輸出，如表2所示，發(fā)光量仍能保持約2350流明。因此，本發(fā)明的燈每英尺需要的汞量約為1.0至1.1mg。
由于熒光物質(zhì)210有優(yōu)良的組分，以及UV預(yù)涂層200減少汞離子與玻璃封殼105的相互作用，和更有效地使UV射線向后反射進(jìn)熒光物質(zhì)層，所以，提高了光輸出和減少了汞耗，從而提高熒光物質(zhì)的利用率，和增強(qiáng)可見光的產(chǎn)生率。
已特別詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但應(yīng)了解，在本發(fā)明構(gòu)思和發(fā)明范圍內(nèi)還會(huì)有各種改進(jìn)。在解釋所附權(quán)利要求書時(shí)，應(yīng)了解
詞“包括”是指除權(quán)利要求書中所列的元件外不排除還有其它元件存在；
詞“組成”是指除權(quán)利要求書中所列的那些元件外沒有其它元件存在；
位于元件前面的詞“一個(gè)”不排除多個(gè)這種元件的存在；
權(quán)利要求書中的標(biāo)號(hào)不限制它的范圍；
幾種“裝置”可用同樣的硬件或軟件實(shí)施的結(jié)構(gòu)或功能來代表。
權(quán)利要求
1.一種電燈(100)，包括
封殼(105)，它具有內(nèi)表面并包封放電空間(107)，放電空間中充有汞；
至少一個(gè)電極(110)，其用于在所述放電空間(107)中產(chǎn)生紫外線輻射；和
在所述內(nèi)表面上形成的熒光物質(zhì)層(210)，以把所述紫外線輻射轉(zhuǎn)變成可見光；
其中，所述熒光物質(zhì)層(210)配置成可以在約2500K的色溫下輸出約為2350流明的亮度。
2.按權(quán)利要求1的電燈(100)，其中，所述熒光物質(zhì)層(210)由鋁酸鋇鎂，硼酸鈰釓鎂，和鈣鹵代熒光物質(zhì)組成。
3.按權(quán)利要求1的電燈(100)，其中，所述熒光物質(zhì)層(210)由約3.5wt％的鋁酸鋇鎂，約42.5wt％的硼酸鈰釓鎂和約54wt％的鈣鹵代熒光物質(zhì)組成。
4.按權(quán)利要求1的電燈(100)，其中，所述汞重量少于15毫克。
5.按權(quán)利要求1的電燈(100)，其中，所述汞重量約為1.0-1.1毫克/英尺。
6.按權(quán)利要求1的電燈(100)，還包括在所述內(nèi)表面與所述熒光物質(zhì)層(210)之間形成的氧化鋁層(200)。
7.按權(quán)利要求1的電燈(100)，其中，所述熒光物質(zhì)層(210)的重量約為1.475-1.575克/英尺。
全文摘要
一種電燈，具有帶內(nèi)表面的封殼和位于封殼每端的兩個(gè)電極。電極供電，以在充有汞和電荷維持氣體的封殼內(nèi)產(chǎn)生紫外線輻射。封殼內(nèi)表面形成有氧化鋁預(yù)涂層，氧化鋁預(yù)涂層將紫外線輻射向后反射到封殼內(nèi)。氧化鋁上形成熒光物質(zhì)層，以將紫外線射線轉(zhuǎn)變成可見光。熒光物質(zhì)層由3種熒光物質(zhì)混合物制成，即鋁酸鋇鎂，硼酸鈰釓鎂和鈣鹵代熒光物質(zhì)的混合物制成。
文檔編號(hào)H01J61/35GK1401132SQ0180512
公開日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2001年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月18日
發(fā)明者K·S·沃斯, B·A·卡特, E·W·J·L·奧門 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司