專利名稱：具有紫外線反射層的熒光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說來涉及熒光燈，更具體地說，涉及一種紫外線反射阻擋層經(jīng)改進的熒光燈。
保護性薄涂層涂遍熒光燈管的內(nèi)表面歷來用來改善光通維持的情況、降低汞耗、減少燈端的褪色情況和用于裝有導(dǎo)通起動輔助設(shè)施的特殊燈中。涂層在熒光粒子層與玻殼管或玻璃管之間形成阻擋層。
熒光燈阻擋層涂層一般包括直徑大小在10～100納米范圍的氧化鋁或二氧化硅粒子。這些涂層薄(通常厚度小于1微米，一般厚度小于0.5微米)，對可見光的透明度高。阻擋層還有這樣的好處，即可以將某些紫外線反射回?zé)晒鈱樱钃鯇拥闹饕饔檬窃跓晒鈱雍筒Ａеg形成不起化學(xué)反應(yīng)的界面層。
需要有一個能更有效地將紫外線反射回?zé)晒鈱又械淖钃跷荨Ｖ蕴貏e希望更有效地將紫外線反射回去是因為這樣做可以提高熒光粉的利用率，這在采用昂貴的稀土熒光粉時特別重要。
本發(fā)明的目的是提供一種熒光燈或水銀蒸汽放電燈，它具有透光的燈管和放電元件，燈管中密封有保持放電的填充氣體，燈管內(nèi)毗鄰燈管的內(nèi)表面涂有熒光層，管殼與熒光層之間包括阻擋層。阻擋層為γ氧化鋁和α氧化鋁的混合物，其中以重量計，γ氧化鋁占5％～80％，α氧化鋁占20％～95％。


圖1示出了本發(fā)明熒光燈的部分剖視示意圖。
圖2是各種熒光燈工作100小時后測定出的流明值繪制成的曲線。
參閱圖1。圖中示出了具有代表性的低壓汞蒸汽放電熒光燈10，這種燈是本技術(shù)領(lǐng)域所周知的。熒光燈10有玻璃管或透光燈殼12，其橫截面是圓的。玻璃管的內(nèi)表面按照本發(fā)明設(shè)有紫外線反射阻擋層14。阻擋層14的內(nèi)表面有一層熒光層16，阻擋層14夾在管殼12與熒光層16之間。熒光層16最好是諸如稀土三磷光體(triphosphor)層之類的稀土熒光層，但也可以是鹵化磷酸鹽熒光層或任何其它本技術(shù)領(lǐng)域周知的能吸收紫外線的熒光層。
燈管內(nèi)還可以選擇性地設(shè)置其它涂層，例如在靠近層14和16或在該兩層之間可以設(shè)例如多層熒光層，舉例說，在阻擋層與稀土三磷光體層之間設(shè)鹵化磷酸鹽熒光層。
燈兩端的燈頭(base)20把燈牢牢地氣密封接起來，電極構(gòu)件18(提供電弧放電)分別裝在燈頭20上。這一對電極間隔一段距離配置，是用以進行放電的元件。密封的燈管內(nèi)充有保持放電用的填充氣體22。填充氣體22一般為惰性氣體，例如氬氣或氬氣與其它惰性氣體的低壓混合氣，加上少量的水銀，使燈以低蒸汽壓方式工作。
本發(fā)明的紫外線反射阻擋層最好應(yīng)用在低壓汞蒸汽放電燈中，但也可應(yīng)用在高壓汞蒸汽放電燈中。本發(fā)明的阻擋層可用于本技術(shù)領(lǐng)域中周知的有電極的熒光燈，也可用于本技術(shù)領(lǐng)域中周知的無電極的熒光燈，其中，放電元件的結(jié)構(gòu)使其能提供高頻電磁能或高頻輻射。
本發(fā)明的阻擋層有這樣的好處能將紫外線反射回一層或多層熒光層，從而可以利用這個反射回來的紫外線，提高熒光粉的利用率和提高可見光的生成率。涂有本發(fā)明阻擋層的燈還具有這樣的好處1)水銀的需用量??；2)發(fā)射出的紫外線量少；3)三磷光體更易于回收，因而可循環(huán)使用；4)阻擋層是非透明白色的，因而改善了燈的外觀。
阻擋層14是或含有γ氧化鋁粒子與α氧化鋁粒子組成的混合物。γ氧化鋁粒子的表面積為30～140平方米/克，最好為50～120平方米/克，更理想的情況為80～100平方米/克，粒度(直徑)以10～500納米為宜，最好為30～200納米，更理想的情況為50～100納米。α氧化鋁粒子的表面積為0.5～15平方米/克，最好為3～8平方米/克，更理想的情況為5平方米/克左右，粒度(直徑)以50～5000納米為宜，最好為100～2000納米，最佳為500～1000納米，更理想的情況為700納米左右。
阻擋層中混合的氧化鋁粒子，按重量計，γ氧化鋁占5～80％，占10～65％更好，最好占20～40％，最佳占25～35％，更理想的情況占約30％左右，α氧化鋁以重量計占20～95％，占35～90％更好，最好占60～80％，最佳占65～75％，更理想的情況占約70％左右。
阻擋層14按下列工序涂敷到熒光燈上。按重量將γ氧化鋁和α氧化鋁混合起來。這些粒料應(yīng)基本上純凈，或者具有基本上不含光吸收性雜質(zhì)或光吸收性雜質(zhì)含量極小的高純度。接著將氧化鋁連同諸如聚丙烯酸銨之類的分散劑和其它本技術(shù)領(lǐng)域周知的任選的添加劑一起分散在水載液中，得到的懸濁液以重量計含大約5～15％的氧化鋁和1～3％的分散劑。接著將懸濁液作為涂料涂敷在玻璃管內(nèi)側(cè)并加熱，和熒光涂料一樣地涂敷和加熱，這是本技術(shù)領(lǐng)域所周知的。在加熱階段，其它非氧化鋁的成分都被蒸發(fā)掉，只有氧化鋁留在涂層上。阻擋層涂敷得使涂層或阻擋層中氧化鋁的重量(涂層重量)為0.1～3毫克氧化鋁/平方厘米，最好為0.3～1毫克氧化鋁/平方厘米，最佳是0.5～0.7毫克氧化鋁/平方厘米，更理想的情況為0.6毫克氧化鋁/平方厘米左右。
低壓汞蒸汽放電燈按本發(fā)明涂上阻擋層時紫外光(特別是254納米光波)相對硫酸鋇的反射率至少為50％較好，至少為70％更好，最好至少為90％，最佳為70～95％，更理想的情況約為80～90％。
下面的一些實例進一步說明本發(fā)明的各個方面。除非另有說明，實例中的百分比是重量百分比。
實例1將氧化鋁涂料涂在平玻璃片上，然后用SPEX漫反射率光譜儀加以測定。顯示出的反射率值是相對于硫酸鋇標(biāo)準(zhǔn)在254納米波長下的反射率，254納米波長為低壓汞蒸汽燈的主要放電發(fā)射波長。試樣A為大約99％，表面積為90～100平方米/克的γ氧化鋁。試樣B為大約99％，表面積為4～6平方米/克的α氧化鋁。試樣C為70％試樣B中使用的α氧化鋁和30％試樣A中使用的γ氧化鋁。
涂層重量以毫克/平方厘米計。超過大約0.55毫克/平方厘米試樣A就難以涂敷和采用。
試樣A試樣B 試樣C涂層反射率涂層反射率涂層反射率重量 重量 重量0.080 12.3％0.3246.7％0.1343.2％0.147 14.2％0.4756.2％0.2660.2％0.276 20.9％0.6462.4％0.4169.2％0.295 28.3％0.7770.6％0.5274.9％0.418 24.5％0.9874.0％0.5784.1％0.520 37.9％1.7182.3％0.9587.2％10.492.4％1.2388.9％1.7993.2％在涂層重量相同的情況下，本發(fā)明涂層的反射率較大。這是令人驚奇和出乎意料之外的。
實例2進行了與實例1同樣的試驗。受測試的試樣為α氧化鋁(表面積4～6平方米/克)與γ氧化鋁(表面積90～100平方米/克)的混合物。列出的百分率為α氧化鋁的百分率，其余為γ氧化鋁。反射率是相對于254納米波長下的硫酸鋇標(biāo)準(zhǔn)的反射率。涂層重量以毫克/平方厘米計。
α氧化鋁的百分率 涂層重量 反射率100.0％ 1.17 86.0％91.3％1.16 90.8％82.2％1.13 92.5％76.1％1.08 93.8％68.2％1.03 94.9％61.4％1.08 93.7％54.0％1.07 93.4％46.6％1.03 90.7％37.7％1.13 91.7％0.0％ 1.18 85.8％實例3圖2示出了用32瓦4英尺長的T8熒光燈進行一系列試驗的結(jié)果。底部的水平軸線表示每個燈的3000K三磷光體的克數(shù)。左邊的垂直軸線表示熒光燈工作100小時之后測出的流明值。黑三角形表示三磷光體層下涂有本發(fā)明的阻擋層的熒光燈，阻擋層為70％α氧化鋁(為表面積4～6平方米/克)和30％γ氧化鋁(為表面積90～100平方米/克)，涂層重量為0.5毫克/平方厘米。黑方塊表示涂層重量為0.4毫克/平方厘米的γ氧化鋁(表面積為90～100平方米/克)的阻擋層。黑圓點表示無阻擋層的熒光燈。黑十字表示沒有阻擋層但三磷光體層底下有鹵化熒光層的燈，鹵化熒光層的涂層重量為2.5毫克/平方厘米。虛線SP表示標(biāo)準(zhǔn)熒光燈必須滿足的2850流明額定值。虛線SPX表示高級熒光燈需要滿足的2950流明額定值。圖2的曲線表明，涂有本發(fā)明阻擋層的熒光燈其性能比那些沒有涂上本發(fā)明阻擋層的熒光燈顯著優(yōu)異。
雖然上面是就本發(fā)明的一些最佳實施例舉例說明的，但不言而喻，在不脫離本發(fā)明在本說明書中所公開的和權(quán)利要求的范圍的前提下是可以對各部分進行種種修改和重新設(shè)計的。
權(quán)利要求
1.一種水銀蒸汽放電燈，具有一個透光的燈殼和放電元件，燈殼中密封有保持放電的填充氣體，燈管內(nèi)毗鄰燈殼的內(nèi)表面涂有熒光層，燈殼與熒光層之間有阻擋層，阻擋層包括γ氧化鋁和α氧化鋁的混合物，其中以重量計，γ氧化鋁占5％～80％，α氧化鋁占20％～95％。
2.如權(quán)利要求1所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述氧化鋁混合物以重量計為10％～65％的γ氧化鋁和35％～90％的α氧化鋁。
3.如權(quán)利要求2所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述氧化鋁混合物以重量計為20％至40％的γ氧化鋁和60％至80％的α氧化鋁。
4.如權(quán)利要求1所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述氧化鋁混合物以0.1至3毫克/平方厘米的涂層重量存在于所述阻擋層中。
5.如權(quán)利要求4所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述氧化鋁混合物以0.3至1毫克/平方厘米的涂層重量存在于所述阻擋層中。
6.如權(quán)利要求5所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述氧化鋁混合物以0.5至0.7毫克/平方厘米的涂層重量存在于所述阻擋層中。
7.如權(quán)利要求1所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述熒光層是稀土熒光層。
8.如權(quán)利要求7所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，在所述阻擋層與所述稀土熒光層之間還有鹵化磷酸鹽熒光層。
9.如權(quán)利要求1所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述γ氧化鋁的表面積為30至140平方米/克，所述α氧化鋁的表面積為0.5至1.5平方米/克。
10.如權(quán)利要求9所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述γ氧化鋁的表面積為50至120平方米/克，所述α氧化鋁的表面積為3至8平方米/克。
11.如權(quán)利要求1所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述氧化鋁混合物在所述阻擋層中形成的涂層重量能有效地相對硫酸鋇254納米波長的紫外光產(chǎn)生至少70％的反射率。
12.如權(quán)利要求11所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述氧化鋁混合物在所述阻擋層中形成的涂層重量能有效地相對硫酸鋇對254納米波長的紫外光產(chǎn)生至少80％的反射率。
13.如權(quán)利要求1所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述水銀蒸汽放電燈是個具有一對彼此間隔一段距離配置的電極的低壓汞蒸汽放電燈。
14.如權(quán)利要求1所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，阻擋層主要包括γ氧化鋁和α氧化鋁的混合物，所述氧化鋁混合物以重量計為10％至65％的γ氧化鋁和35％至90％的α氧化鋁。
15.如權(quán)利要求14所述的水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述水銀蒸汽放電燈是個具有一對彼此間隔一段距離配置的電極的低壓水銀蒸汽放電燈，所述熒光層為稀土熒光層，所述氧化鋁混合物在所述阻擋層中形成的涂層重量能有效地相對硫酸鋇254納米波長的紫外光產(chǎn)生至少70％的反射率。
全文摘要
一種熒光燈，其玻殼與熒光層之間有一層反射紫外光的阻擋層。阻擋層為γ氧化鋁和α氧化鋁的混合物，以重量計最好為5％～80％的γ氧化鋁和20％～95％的α氧化鋁。阻擋層能有效地將紫外光反射回?zé)晒鈱樱瑥亩岣邿晒夥鄣睦寐屎彤a(chǎn)生可見光的效率。
文檔編號H01J61/44GK1153995SQ9611980
公開日1997年7月9日 申請日期1996年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月28日
發(fā)明者J·B·詹斯馬 申請人:通用電氣公司