专利名称:长寿命荧光灯的制作方法
发明领域本发明总体上涉及荧光灯，更具体来说，涉及适用于与市场上已有的高频电子镇流器一起工作的长寿命荧光灯。
相关技术描述在北美市场上，T8型荧光灯已经变得相当流行，并且由于其固有的高效率，已经基本上取代了前一代T12型荧光灯。典型的、使用已知的三种成分的稀土荧光粉混合物的北美4管脚T8型荧光灯依靠高频电子镇流器工作，其寿命约为20,000小时。
理想的是最好使T8型荧光灯的寿命至少增加30％(即至少达到26,000小时)。目前还没有寿命至少为26,000小时的长寿命灯。此外，与标准灯相比，已知的延长灯寿命的常规方法(即，在填充气体中使用较重的气体，如氪；使用双阴极等等)与标准灯相比，通常会减小流明输出。
虽然较长的灯寿命变相地使消费者省了钱，但是消费者未必愿意为了使用寿命而牺牲性能。除了省钱以外，较长的寿命对减少与频繁处理烧坏的含汞的荧光灯有关的环境影响来说也是理想的。
因此，需要一种寿命至少为26,000小时的长寿命T8型荧光灯，与标准T8型灯相比，它产生相似的光(流明)输出。最好，这种长寿命灯与目前使用的高频电子镇流器一起工作。
发明概述提供了一种长寿命汞蒸汽放电灯，该灯具有有内表面的透光玻璃罩；用于提供放电的装置；相邻玻璃罩内表面涂覆的，由氧化铝粉末构成的紫外线反射屏蔽层；相邻屏蔽层涂覆的荧光层；以及密封在罩里面的，由汞蒸汽和氩气构成的放电维持填充气体。该填充气体在25℃时的压力为2.9-5乇，荧光层的涂层重量为2-3.5mg/cm2。
附图简述
图1示出了按照本发明的，典型的低压汞蒸汽放电灯。
优选实施例详述在以下的描述中，当给出优选范围时，如5到25(或5-25)，表示最好至少为5，还分别地并且独立地表示最好不超过25。如这里所使用的，“电子镇流器”表示本领域已知的高频电子镇流器，它包括一个很轻的固态电子电路，该电路用于将线电压交流输入信号转换为范围在20-150kHz、更好是20-100kHz、更好是20-80kHz、更好是20-50kHz、更好是20-40kHz的，输出电压范围为150-1000V的高频交流输出信号。电子镇流器最好是瞬间启动的镇流器并且适用于启动本领域已知的T8型荧光灯。退一步说，该镇流器可以是本领域已知的快速启动镇流器。
也如这里所使用的，“T8型荧光灯”为本领域公知的荧光灯，该灯最好是具有圆截面的直线形的，标称长度最好为48英寸并且标称外径为1英寸(1/8英寸的8倍，“T8”中的“8”来源于此)。退一步说，T8型荧光灯的标称长度可以是2、3、6或8英尺，再退一步说，可以是某些其它长度。或者，T8型荧光灯的形状可以不是直线的，例如，圆形或者其它曲线。
“T12型荧光灯”为本领域通常已知的，标称外径为1.5英寸的直线形荧光灯，在其它有关方面与T8型灯相似。
如此处以及权利要求
书中所使用的，瓦特数是依据本领域已知的标准IES 60Hz快速启动参考电路进行测量的。
图1示出了按照本发明的低压汞蒸汽放电荧光灯10。荧光灯10具有一个圆截面的透光玻璃管或罩12。虽然玻璃罩可以有不同的内径和长度，但是，最好玻璃罩12的内径为2.37cm，长度为118cm。相邻玻璃罩12的内表面，最好是直接接触玻璃罩12的内表面涂覆紫外线(UV)反射屏蔽层14。屏蔽层14最好包括由α和γ氧化铝粉末组成混合物，屏蔽层14的涂层重量是0.1-3mg/cm2，最好是0.5-0.7mg/cm2。
相邻屏蔽层14的内表面涂覆荧光层16，最好将其涂在屏蔽层14的内表面上。最好，荧光层16为稀土荧光层，如本领域已知的稀土三色荧光层。退一步说，荧光层16可以是如本领域已知的卤代磷酸盐荧光层，与标准T8型荧光灯相比，虽然它产生的流明较低，但是能够进一步延长寿命。
该灯由附加在两端的基座20牢牢地密封起来，在基座20上分别安装了一对被隔开的电极装置18(用于放电的装置)。由汞以及惰性气体构成的放电维持填充气体22被密封在玻璃管里面。最好，惰性气体是100％的基本纯净的氩气(即，该填充气体不包含氪气)。惰性气体和少量的汞提供了低汽压工作方法。
在25℃时，填充气体22的总压力最好是2.9-5乇，最好是3-4.5乇，最好是3-4.2乇，最好是3.1-4乇，最好是3.1-3.9乇，最好是3.2-3.7乇，最好是3.5乇。在25℃时，标准T8型荧光灯的填充气体压力为2.5乇，几种现有的长寿命T8型灯(例如，通用电气的F32T8/XL、飞利浦的F32T8/TL以及Osram的FO32/XP等)的填充气体的压力在25℃时大约为2.8乇。在这些现有灯中，将填充气体压力从2.5增加到2.8乇，虽然以光输出(灯流明)为代价，但灯的寿命增加了大约20％。增加填充气体压力(大约在1.5-2.5乇范围以外)使得灯的性能下降，尤其会减小流明并且导致较高的启动电压。在荧光灯中，较高的填充气体压力的这种负作用是众所周知的，并且在例如J.F.Waymouth，《放电灯》，MIT出版社，牛津，1971中进行了讨论。
按照本发明的长寿命荧光灯，尽管增加了填充气体中的氩气的含量并由此增加了填充气体的压力，但是与标准T8型灯相比，产生的流明相似。通过如以上讨论的新颖的提高氩气压力的组合以及如以下讨论的利用三色荧光粉混合层和UV反射涂层的增加荧光层重量的组合，在实现了长寿命(至少26,000小时)的同时保持了流明输出。
荧光层16最好包含由红色、绿色和蓝色发光稀土荧光粉组成的混合物，最好包含三色荧光粉混合物。红色发光荧光粉最好是用铕(Eu3+)活化的氧化钇，通常缩写为YEO。
绿色发光荧光粉最好是用铈(Ce3+)和铽(Tb3+)活化的磷酸镧，通常缩写为LAP。稍差的绿色发光荧光粉可以是用铽(Tb3+)活化的铈，铝酸镁，通常缩写为CAT，再稍差的是用铈(Ce3+)和铽(Tb3+)活化的钆、戊硼酸镁，通常缩写为CBT，再稍差的是如本领域已知的任何其它适用的绿色发光荧光粉。
蓝色发光荧光粉最好是用铕(Eu3+)活化的钙、锶、氯磷酸钡，稍差的是用铕(Eu2+)活化的钡、铝酸镁，再稍差的是如本领域已知的任何其它适用的蓝色发光荧光粉。
三种三色荧光成分按照如本领域已知的重量百分比基数进行混合，从而获得预选的灯颜色。虽然按照有关的重量百分比可以将三色荧光粉进行有益的组合，从而产生具有其它预定色温的灯，但典型的灯的颜色包括那些具有相关色温(CCT)标称为3,000K、3,500K、4,100K、5,000K和6,500K的颜色。色温最好至少或至多为以上列出的那些，或者最好加上或减去50K、100K、150K或200K。灯的颜色最好位于对应于上述CCT的标准CIE颜色的二、三或四个MPCD间隔。
在稍差的实施例中，在荧光层16中可以使用由其它几种稀土荧光粉组成的稀土荧光粉混合物，如具有4或5种稀土荧光粉的方式。
一般的涂层结构披露在美国专利No.5,602,444中。如该专利所披露的，UV反射屏蔽层14包含涂在玻璃罩12内表面上的由γ和α氧化铝粉末构成混合物，荧光层16涂在屏蔽层14的内表面上。
本发明的荧光层16涂在UV反射屏蔽层14的内表面上，并且优选的涂层重量为2-3.5mg/cm2，更好的是2.2-3.2mg/cm2，更好的是2.4-3mg/cm2，更好的是2.5-2.8mg/cm2，更好的大约是2.6mg/cm2。这表示涂层重量明显地增加了，超过了现有技术，例如美国专利No.5,008,789、No.5,051,653和No.5,602,444”，其中已经使用了典型的大约为1.2和1.7mg/cm2的涂层重量，例如分别用在人们熟知的通用电气公司的STARCOATTMSP和SPX型灯中。由于涂层重量对灯的成本影响很大，因此传统上已经将低涂层重量作为理想的节约成本的措施。然而，按照本发明的长寿命T8型荧光灯，虽然名义上更贵，但是当结合现有的电子镇流器使用时，对应于大约或至少为26,000、优选为27,000、优选为28,000、优选为29,000、优选为30,000、优选为31,000小时的灯的寿命，比标准T8型荧光灯的寿命长了大约或至少30％，优选为35％，优选为40％，优选为45％，优选为50％，优选为55％。与如上述的氧化铝屏蔽层14一起，所增加的荧光粉涂层重量导致了将由放电产生的全部UV辐射的99％以上吸收，并且随后转换为可见光。这导致在效率上超过现有的、为本领域普遍知道的高性能通用电气SPX型灯3％。因此，由于提高了灯的效率，本发明的荧光灯产生相同的流明(即，至少为2800流明，这是标准T8型灯的特征)所消耗的能量较少。
如上所述，具有由填充气体成分和提高压力构成的新颖组合，由荧光粉成分和提高涂层重量构成的新颖组合，以及由氧化铝屏蔽层成分和涂层重量构成的新颖组合的灯在不牺牲流明输出的情况下减小了功耗并且提高了灯的寿命。
结合下面的例子，将理解本发明以及对本发明的特殊方面的进一步描述。
例1通过ASV(绝对启动电压)灯测试法，在市场上常见的各种瞬间启动电子镇流器上，对按照本发明的灯进行了测试。被测灯具有3.2-3.7乇的氩气压力、大约2.6mg/cm2的三色荧光粉涂层重量，以及0.5-0.7mg/cm2的氧化铝屏蔽层涂层重量。令人惊讶的是，发现尽管在2.5乇之上将填充气体的压力提高，在不用辅助启动进行测试的情况下，被测灯在所有高频电子镇流器上都表现出良好的灯启动性能。因此，按照本发明的灯可以与市场上已经存在的电子镇流器结合起来使用，并且适合于与这样电子镇流器进行有效的电气连接，这意味着消费者在现有荧光照明设备中可以直接开始使用本发明的荧光灯。
例2在标准IES 60Hz参考电路上，对按照本发明的长寿命4管脚T8型灯进行了测试，并且将其性能与相同电路上的标准4管脚T8型灯进行了比较。结果如表1所示。
表1本发明的与标准的T8型荧光灯之间的性能比较
如在表1中可以见到的，本发明的长寿命T8灯与标准T8型灯相比，功耗大约少了5.5％，在100个小时的时候产生的流明输出大约增加了2.6％。在100个小时的时候，虽然标准T8型灯产生88流明/瓦，但改进的长寿命T8型灯产生95流明/瓦。最好，本发明的灯产生至少88流明/瓦，从而与标准灯的性能相称，产生至少95流明/瓦就更好了。
从表1中还可见到，本发明的灯有可以忽略的变色。(表1中的X和Y分别代表灯的红色和绿色的色度坐标，在本发明的和标准的灯之间，二者实际上是不变的)。此外，与等值的标准T8型灯相比，本发明的T8型灯具有标称上相同的颜色显色指数(CRI)特征。因此，实际上所有使用目前的T8型灯的照明应用都可以使用本发明的灯，通过适当地选择在荧光层16中的三色荧光粉重量百分比，它们的CRI特征的和谐性相似。本发明的灯最好具有至少50、最好至少60、最好至少70、最好至少75、最好至少80的CRI。
如此处披露的使用新颖特征组合的灯(即，填充气体基本由提高了压力的汞蒸汽和氩气组成，提高了荧光层以及α和γ氧化铝混合的UV反射屏蔽层的涂层重量)在延长了至少30％的寿命的同时，产生了实际上与标准荧光灯相同的或更大的流明，并且具有相同的和谐颜色着色和色温特性。此外，与标准T8性灯相比，上述新颖的特征组合导致了灯具有相等的或更多的流明供给。流明供给是按照平均流明(超过灯的寿命)与100小时流明的比率来计算的。尽管寿命长，当与快速启动镇流器结合起来使用时，本发明的灯具有至少95％的流明维持率。
尽管参照优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种修改并且用等效物对其要素进行替换。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多修改，以使本发明适合特定的情况或材料。因此，本发明不局限于为实施本发明的最佳方式所披露的特定实施例，而将包括所有在所附权利要求
书范围以内的实施例。
权利要求
1.一种汞蒸汽放电荧光灯(10)，该灯包括一个具有内表面的透光玻璃罩(12)；用于放电的装置(18)；一个由相邻所述玻璃罩(12)的所述内表面涂覆的氧化铝构成的紫外线反射屏蔽层(14)；一个紧靠屏蔽层(14)涂覆的荧光层(16)；以及密封在所述玻璃罩(12)内的放电维持填充气体(22)，所述填充气体(22)由汞蒸汽和氩气组成，在25℃时的压力为2.9-5乇，所述荧光层(16)具有2-3.5mg/cm2的涂层重量。
2.如权利要求
1所述的灯(10)，所述荧光层(16)包括由红、绿以及蓝色发光稀土荧光粉混合成的三色荧光粉系统。
3.如权利要求
1所述的灯(10)，所述屏蔽层(14)由α和γ氧化铝颗粒的混合物构成，所述屏蔽层(14)直接与所述玻璃罩(12)的所述内表面接触。
4.如权利要求
1所述的灯(10)，所述屏蔽层(14)具有0.1-3mg/cm2的涂层重量。
5.如权利要求
4所述的灯(10)，所述填充气体(22)在25℃时具有3.2-3.7乇的压力，并且所述荧光层(16)具有2.4-3mg/cm2的涂层重量。
6.如权利要求
4所述的灯(10)具有至少为95％的流明维持率。
7.如权利要求
1所述的灯(10)，所述屏蔽层(14)具有0.5-0.7mg/cm2的涂层重量。
8.如权利要求
1所述的灯(10)，所述荧光层(16)具有2.4-3mg/cm2的涂层重量。
9.如权利要求
1所述的灯(10)，所述填充气体(22)在25℃时具有3-4.5乇的压力。
10.如权利要求
1所述的灯(10)具有至少88流明/瓦的流明效率。
11.如权利要求
1所述的灯(10)具有至少26,000小时的灯寿命。
12.如权利要求
1所述的灯(10)，其中所述灯(10)在100小时时至少产生2800流明。
13.如权利要求
1所述的灯(10)，所述灯(10)具有至少为75的颜色显色指数。
14.如权利要求
1所述的灯(10)，其中所述灯(10)为T8型荧光灯。
15.如权利要求
1所述的灯(10)，所述荧光层(16)为卤代磷酸盐荧光层。
16.一种汞蒸汽放电荧光灯(10)，该灯包括一个具有内表面的透光玻璃罩(12)；用于放电的装置(18)；一个由相邻所述玻璃罩(12)的所述内表面涂覆的氧化铝构成的紫外线反射屏蔽层(14)；一个相邻所述屏蔽层(14)涂覆的荧光层(16)；以及被密封在所述玻璃罩(12)里面的放电维持填充气体(22)，所述填充气体(22)由汞蒸汽和氩气组成并且在25℃时具有3.2-3.7乇的压力，所述荧光层(16)具有2.6mg/cm2的涂层重量，所述屏蔽层(14)由α和γ氧化铝的混合物构成并且具有0.5-0.7mg/cm2的涂层重量。
17.如权利要求
16所述的灯(10)，所述荧光层(16)由红、绿以及蓝色发光稀土荧光粉混合成的三色荧光粉系统构成。
18.如权利要求
16所述的灯(10)具有至少26,000小时的灯寿命以及至少95％的流明维持率。
专利摘要
提供了一种长寿命汞蒸汽放电灯。该灯具有紫外线反射屏蔽层、涂在屏蔽层上的稀土三色荧光层以及由汞蒸汽和氩气组成的填充气体。最可取的是，屏蔽层具有大约2.6mg/cm
文档编号H01J61/12GKCN1311510SQ02140379
公开日2007年4月18日 申请日期2002年7月2日
发明者I·V·利斯特赛恩, G·E·萨瑟三世, T·F·索勒斯, W·E·杰克逊 申请人:通用电气公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (2),