專(zhuān)利名稱(chēng)：低壓汞放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低壓汞放電燈，它在三個(gè)光譜區(qū)域有最大發(fā)射值，該燈裝有一個(gè)氣密的、透輻射的放電容器，其中填充包含汞和稀有氣體的氣體，并裝有一個(gè)至少包括在590-630nm區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射值的第一發(fā)光材料和在520-565nm區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射值的第二發(fā)光材料的發(fā)光層。
在三個(gè)光譜區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射值的低壓汞放電燈在美國(guó)專(zhuān)利4176294和荷蘭專(zhuān)利164697中公開(kāi)了。這些低壓汞放電燈廣泛地用于一般照明，它們的優(yōu)點(diǎn)是具有好的綜合彩色再現(xiàn)性(彩色再現(xiàn)指數(shù)R(a.8)至少為80)，以及高的發(fā)光效率(高達(dá)901m/w或更高)。這是可能的，因?yàn)檫@些低壓汞放電燈的發(fā)射在三個(gè)光譜區(qū)域內(nèi)有最大值。為了實(shí)現(xiàn)這種燈，該低壓汞放電燈包含在590-630nm區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射值的第一(紅色的)發(fā)光材料和在520-565nm區(qū)域有最大發(fā)射值的第二(綠色的)發(fā)光材料。在許多情況下由第三(蘭色的)發(fā)光材料提供在第三光譜區(qū)域即430-480nm區(qū)域所要求的發(fā)射。然而，由汞汽放電自身發(fā)射的可見(jiàn)光輻射在這個(gè)光譜區(qū)域也會(huì)起作用(即436nm汞線的發(fā)射)，所以，在發(fā)光層中，蘭色的發(fā)光材料不是常需要存在的。該低壓汞放電燈發(fā)射白光，在給定的色溫下，即發(fā)射的輻射色點(diǎn)(在CIE)色品圖中的色坐標(biāo)X，Y)正好位于或鄰近普朗克軌跡。除了要求發(fā)光層承擔(dān)有關(guān)低壓汞放電燈輻射光的色溫、彩色再現(xiàn)和發(fā)光效率等上述的特性外，還要求發(fā)光層應(yīng)當(dāng)包括表現(xiàn)出只有小的短時(shí)間衰減的材料(即由于用短波紫外線輻射，特別是185nm輻射照射時(shí)，材料不或很少遭受損害)，同時(shí)，在燈的工作期間，發(fā)光層的衰變產(chǎn)生的很慢，因此使得低壓汞放電燈的壽命幾乎不受其影響，并且在燈的壽命期間涉及發(fā)光層的燈性能不會(huì)有較大變化。由于對(duì)發(fā)光層的這些要求，所以適合作為該層中的發(fā)光材料僅有有限的幾種。在燈的工作期間如果低壓汞放電燈是高負(fù)荷的(低壓汞放電燈在放電柱中損耗功率大于500W/發(fā)光層表面積m2)，尤其如此。在實(shí)際中，常常使用的綠色發(fā)光材料是堿活化的鈰鎂鋁酸鹽(CAT)和釓和堿活化的鈰鎂五硼酸鹽(CBT)。這些材料令人滿(mǎn)意地遵守了列于上面的不相容的要求，并適用于低負(fù)荷和高負(fù)荷的低壓汞放電燈的發(fā)光層中。但是，其缺點(diǎn)是這些材料的成本價(jià)格比較高，對(duì)發(fā)射層成本價(jià)格乃至汞放電燈的成本價(jià)格有不利的影響。
本發(fā)明的目的是提供一種在本說(shuō)明書(shū)開(kāi)頭段所述的低壓汞放電燈，其中發(fā)光層具有非常良好的性能，同時(shí)發(fā)光層的成本價(jià)格比較低。
為此目的，按照本發(fā)明的一種低壓汞放電燈，其特征在于第二發(fā)光材料由下列公式限定Sr(2-x-y)BoxSiO4∶Eu+2y，其中0.2≤x≤1.4和0.0005≤y≤0.05。
發(fā)現(xiàn)本發(fā)明低壓汞放電燈在低壓汞放電燈輻射光的色點(diǎn)、彩色再現(xiàn)性、發(fā)光效率以及在高的和低的負(fù)荷下，發(fā)光層的衰變等方面都具有良好的性能。更進(jìn)一步，Sr(2-x-y)BaxSiO4∶Eu+2y其中0.2≤x≤1.4和0.0005≤y≤0.05)，下面用BOSE表示。它比CAT和CBT明顯便宜。使用BOSE還有一個(gè)出奇的優(yōu)點(diǎn)，就是在不降低低壓汞放電燈的良好性能下，在發(fā)光層中第一發(fā)光材料的數(shù)量常常可以選取的較少。因?yàn)樵趯?shí)際中，第一發(fā)光材料往往是發(fā)光層最貴的成分，這意味著低壓汞放電燈的成本價(jià)格進(jìn)一步降低。
應(yīng)當(dāng)指出，被二價(jià)銪活化的材料和具有Me2SiO4(Me是Sr和/或Ba)基本晶格的發(fā)光材料，從美國(guó)專(zhuān)利3505240中可得知。然而，在這個(gè)專(zhuān)利中，沒(méi)有說(shuō)明在具有三個(gè)光譜區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射值的低壓汞放電燈的發(fā)光層中，使用這樣的材料。上面引證過(guò)的荷蘭專(zhuān)利164697和美國(guó)專(zhuān)利4176294都指出，只有當(dāng)?shù)谝?，第二和第三發(fā)光材料的發(fā)射帶之間沒(méi)有，或有很小的重疊時(shí)，具有高發(fā)光效率的低壓汞放電燈才有好的彩色再現(xiàn)性。然而，如果BOSE是第二發(fā)光材料，就滿(mǎn)足不了這種條件，尤其因?yàn)樵?30-490nm區(qū)域和590-630nm區(qū)域內(nèi)，較低值x的BOSE的發(fā)射，形成一個(gè)BOSE總發(fā)射帶的較大區(qū)域。發(fā)光材料的發(fā)射帶之間有很大的重疊是這種結(jié)果。對(duì)照背景技術(shù)來(lái)看，很驚奇的是，采用BOSE作為在低壓汞放電燈發(fā)光層中的第二發(fā)光材料，導(dǎo)致好的彩色再現(xiàn)性，同時(shí)能保持高的發(fā)光效率。
發(fā)現(xiàn)，如果0.2≤x≤1.4，產(chǎn)生最大發(fā)射的波長(zhǎng)λmax正好在希望的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)。還發(fā)現(xiàn)，隨著x值的增加，λmax值從約565nm(對(duì)于x＝0.2)減小到約520nm(對(duì)于x＝1.4)。
當(dāng)y值低于0.0005時(shí)，發(fā)光材料的激發(fā)輻射有一個(gè)不適當(dāng)?shù)奈兆饔?，致使在?shí)際使用中得到的光通量太低;當(dāng)y值大于0.05時(shí)，導(dǎo)致抑制的濃度達(dá)到這樣的程度，即也獲得不適當(dāng)?shù)墓馔俊Ｒ虼?，這樣成分的BOSE不適宜用于本發(fā)明的低壓汞放電燈。
除波長(zhǎng)λmax外，發(fā)射曲線的半值寬度(＝在發(fā)射曲線半個(gè)高度處的寬度)決定于x。發(fā)光材料的性能由λmax和發(fā)射峰值的半值寬度來(lái)確定。發(fā)現(xiàn)如果在0.35-0.60之間選取x，以致在550-538nm之間和發(fā)射曲線半值寬度在109-94nm之間可獲得λmax值，則這種BOSE在與紅色發(fā)光材料組合時(shí)，很適合形成具有很好性能的發(fā)光層。通過(guò)適當(dāng)選擇混合比率，這個(gè)發(fā)光層發(fā)射光的色點(diǎn)可以在CIE色品圖中調(diào)準(zhǔn)到位于或鄰近于普朗克軌跡。當(dāng)發(fā)光層中也包括在430-490nm區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射的蘭色發(fā)光材料時(shí)，通過(guò)選擇混合比率，使發(fā)光層發(fā)射光的色點(diǎn)有可能調(diào)準(zhǔn)到在CIE色品圖中的適合范圍內(nèi)。特別是，在寬的色溫范圍內(nèi)能得到白光。因此，優(yōu)選的含BOSE的燈，其x在0.35≤x≤0.60的范圍。
按照本發(fā)明的低壓汞放電燈的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，其特征在于0.01≤y≤0.03。如果低壓汞放電燈有高負(fù)荷，在BOSE中有Eu+2活化劑含量時(shí)，發(fā)現(xiàn)它有好的量子效率(發(fā)光材料輻射的可見(jiàn)光的光子數(shù)量/吸收的紫外線光子數(shù)量)。當(dāng)活化劑含量增加時(shí)，效應(yīng)之一的發(fā)光材料對(duì)氧化的敏感性增強(qiáng)，這對(duì)發(fā)光材料的加工性能有不利的影響。
在按照本發(fā)明所說(shuō)的低壓汞放電燈中，使用被三價(jià)銪活化的稀土金屬氧化物作為第一發(fā)光材料和/或使用被二價(jià)銪活化的材料作為第三發(fā)光材料，產(chǎn)生較高的發(fā)光效率和很好的彩色再現(xiàn)性。這是事實(shí)，例如，使用被三價(jià)銪活化的氧釔作為第一發(fā)光材料。采用被二價(jià)銪活化的材料，尤其是堿土鋁酸鹽和堿土-鎂鋁酸鹽，可得到好的結(jié)果。
本發(fā)明低壓汞放電燈的一個(gè)特例，其特征在于，低壓汞放電燈在放電柱中消耗的功率大于500W/發(fā)光層表面積m2。實(shí)際發(fā)現(xiàn)，因?yàn)锽OSE的很小的短時(shí)間光衰減和其小的衰變，使BOSE特別適合用于高負(fù)荷燈中。
參照三個(gè)表格將更具體地說(shuō)明本發(fā)明。
表Ⅰ表明三個(gè)低壓汞放電燈的發(fā)光效率η(lm/w)與燈點(diǎn)燃小時(shí)數(shù)的函數(shù)關(guān)系。這些低壓汞放電燈的標(biāo)稱(chēng)功率為36W，它們的內(nèi)徑約為24nm。低壓汞放電燈的發(fā)光層包括被三價(jià)銪活化的氧化釔(YOX)作為第一發(fā)光材料和被二價(jià)銪活化的-鎂鋁酸鹽(BAM)作為第三發(fā)光材料。在第一種低壓汞放電燈(按照本發(fā)明)的發(fā)光層中，存在Sr1.58Ba0.4SiO4∶Eu+20.02作為第二發(fā)光材料。為了比較，表Ⅰ還列出了第二種和第三種低壓汞放電燈(兩種都不按本發(fā)明)的數(shù)據(jù)。第二種低壓汞放電燈的發(fā)光層包括CAT和第三種低壓汞放電燈的發(fā)光層包括CBT作為第二發(fā)光材料。發(fā)光層的三種成分的混合比率這樣選擇的，即使得低壓汞放電燈輻射光的色溫約為4000K°。除發(fā)光層的成分外，三種低壓汞放電燈的結(jié)構(gòu)是相同的。從表Ⅰ中可看出下列結(jié)果，按照本發(fā)明低壓汞放電燈的發(fā)光效率的衰減僅是很小的，并且大約相當(dāng)于第二種和第三種低壓汞放電燈的發(fā)光效率衰減，這證明任何快于，例如分別在第二、第三種低壓汞放電燈中包含作為第二發(fā)光材料且相當(dāng)昂貴的CAT和CBT材料的發(fā)光層的衰變，不會(huì)在含Sr1.58Ba0.4SiO4∶Eu+20.02的發(fā)光層的衰減中發(fā)生。表Ⅰ還表明，在第一種低壓汞放電燈中YOX的含量較少。因?yàn)檠趸愂禽^昂貴的，在實(shí)際中，這意味著有進(jìn)一步降低低壓汞放電燈成本價(jià)格的可能性。
表Ⅱ表明在低壓汞放電燈輻射光的一些色溫度下，低壓汞放電燈的發(fā)光效率(η)和彩色再現(xiàn)指數(shù)[R(a，8)]。每個(gè)低壓汞放電燈的發(fā)光層包含了作為第一發(fā)光材料的YOX和作為第三發(fā)光材料的BAM。在表Ⅱ中所列的數(shù)據(jù)是為具有相應(yīng)色溫的低壓汞放電燈計(jì)算出來(lái)的，在這些燈中發(fā)光層分別包含作為第三發(fā)光材料的CBT(為了比較，不按本發(fā)明)的Sr1.58Ba0.6SiO4∶Eu+20.02和Sr1.58Ba0.4SiO4∶Eu+20.02?？梢钥闯觯瑢?duì)于低壓汞放電燈輻射光的給定色溫，不同低壓汞放電燈的發(fā)光效率和彩色再現(xiàn)指數(shù)都是相當(dāng)符合的。還表明，發(fā)光層包含CBT的低壓汞放電燈的性能與發(fā)光層包含Sr1.58Ba0.4SiO4∶Eu+20.02的低壓汞放電燈的性能大約是特別接近的。
表Ⅲ表明，按照本發(fā)明的高負(fù)荷低壓汞放電燈的發(fā)光效率η(lm/w)與燈點(diǎn)燃小時(shí)數(shù)的函數(shù)關(guān)系。低壓汞放電燈在放電柱中損耗的功率約為800W/發(fā)光層表面積m2。燈的發(fā)光層包含作為第一發(fā)光材料的YOX、作為第二發(fā)光材料的Sr1.58Ba0.4SiO4∶Eu+20.02和作為第三發(fā)光材料的BAM?？梢钥闯?，在燈點(diǎn)燃10小時(shí)后，沒(méi)有能測(cè)出發(fā)光層的衰變。
表Ⅰ發(fā)光效率η(1m/W)點(diǎn)燃小時(shí)0小時(shí)100小時(shí)500小時(shí)發(fā)光層34% YOX,13% BAM,89868453% Sr1.58Ba0.4SiO4:Eu+20.0261% YOX,9%BAM,89858430% CAT55% YOX,9% BAM,92908836% CBT
表ICBT Sr1.38Ba0.6SiO4:Eu+20.02Sr1.58Ba0.4SiO4:Eu+20.02ηR(a,8)ηR(a,8)ηR(a,8)色溫2700K9284908891833000K9185898890844000K9183889290835000K8982869287836500K887984908682表IIIη(1m/W)點(diǎn)燃小時(shí)0小時(shí)100小時(shí)發(fā)光層53 % YOX41 % BOSE53536 % BAM
權(quán)利要求
1.一種在三個(gè)光譜區(qū)域有最大發(fā)射值的低壓汞放電燈，它裝有氣密的透輻射的放電容器，該容器中填充的氣體包括汞和稀有氣體，并裝有一個(gè)至少包括在590-630nm區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射值的第一發(fā)光材料和在520-565nm區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射值的第二發(fā)光材料的發(fā)光層，其特征在于，該第二發(fā)光材料由下列公式限定Sr(2-x-y)BaxSiO4∶Eu+2其中0.2≤x≤1.4和0.0005≤y≤0.05
2.如權(quán)利要求1所述的低壓汞放電燈，其特征在于.0.35≤x≤0.60。
3.如權(quán)利要求1或2所述的低壓汞放電燈，其特征在于，0.01≤x≤0.03。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的低壓汞放電燈，其特征在于，發(fā)光層包括在430-490nm區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射值的第三發(fā)光材料。
5.如上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的低壓汞放電燈，其特征在于，該第一發(fā)光材料是一種被三價(jià)銪活化的稀土金屬氧化物。
6.如權(quán)利要求4或5所述的低壓汞放電燈，其特征在于，該第三發(fā)光材料是被二價(jià)銪活化的材料。
7.如上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的低壓汞放電燈，其特征在于，低壓汞電燈在放電柱中損耗的功率大于500W/發(fā)光層表面積m2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低壓汞放電燈，它在三個(gè)光譜區(qū)域有最大發(fā)射值，它裝有氣密的透輻射的放電容器，其中填充包括汞和稀有氣體的氣體，并裝有一個(gè)至少包括在590-630nm區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射值的第一發(fā)光材料和在520-565nm區(qū)域內(nèi)有最大發(fā)射值的第二發(fā)光材料的發(fā)光層。按照本發(fā)明，該第二發(fā)光材料由下列公式限定Sr這樣實(shí)現(xiàn)的低壓汞放電燈裝備具有良好性能的發(fā)光層，同時(shí)該發(fā)光層的成本價(jià)格低。
文檔編號(hào)C09K11/77GK1079075SQ93100108
公開(kāi)日1993年12月1日 申請(qǐng)日期1993年1月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月7日
發(fā)明者G·H·A·W·范德林登, A·J·迪里達(dá), B·M·J·施梅斯 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司