專利名稱：低壓汞汽放電燈和照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)有離密封容器的兩端不同距離的電極對的低壓汞汽放電燈和照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知一種由熒光燈代表的低壓汞汽放電燈，當(dāng)在燈泡中的汞汽壓達到大約0.8Pa時，它照明的效率最高。此時，燈泡壁的冷點溫度大約為40℃。
另一方面，在高氣溫下照明的燈或其燈泡具有高內(nèi)壁負荷(wall load)(燈泡的每表面積的輸入功率(input power))的燈，因為它在燈泡壁的冷點溫度超出大約40℃而使用效率低。作為改進在高溫度冷點下的燈照明效率，有一種方法是在燈泡中填充汞齊(amalgam)，它是汞與其他金屬的合金，而且在高溫度情況下降低汞汽壓達到大約0.8Pa。這種方法主要用于緊湊型自鎮(zhèn)流(selfballasted)熒光燈。
然而，當(dāng)將汞齊用于普通熒光燈時，出現(xiàn)一個問題，即，當(dāng)啟動，特別是在低溫的情況下，汞汽壓降到很低，而且光通量的起始值變得很差。作為解決這個問題的一個手段，已知一種通過確實形成燈泡的冷點、降低在燈一端處的溫度、離開設(shè)置在燈兩端的電極之一有很長距離和充以純汞(如在公開未審查的日本專利申請第267501/1994號中所揭示的那樣)，提高照明效率的方法。
然而，根據(jù)上述離開電極之一端一段距離的方法顯示出在把汞收集到在一端處形成的冷點以前包括總光通量的燈特征不穩(wěn)定。
此外，即使將汞收集到冷點，而且燈特征穩(wěn)定了，由于施于燈的振動等等，使得汞也可能從冷點移動到另一部分，而且燈特征可能再次回到不穩(wěn)定狀態(tài)。
最近，已逐漸發(fā)展一種熒光燈，在周圍溫度高的情況下使用的照明裝置中的大照明輸出情況下，以高于某一等級的照明效率照明的上述熒光燈，而且作為在1999年3月的“關(guān)于能量使用合理化法律”(Law relative torationalization of use of energy)修訂的結(jié)果，這個問題變得越來越重要。
由于上述問題，進行本發(fā)明，其目的在于提供能夠提高啟動光通量并減小燈特征穩(wěn)定的時間的低壓汞汽放電燈和照明設(shè)備。
發(fā)明概述一種低壓汞汽放電燈包括透明氣密容器；安裝在所述氣密容器兩端的電極對，而且如此安裝從而一個電極離開一端的距離長于另一個電極離開另一端的距離；填充所述氣密容器的汞放出體；和包括從所述汞放出體釋放的汞以及惰性氣體的放電介質(zhì)。
此外，本發(fā)明的低壓汞汽放電燈的透明氣密容器可以是所提供的任何管，它能夠透射從在氣密容器中形成的熒光膜放出的紫外線或可見射線，而且將從周圍空氣放出的射線和從內(nèi)部的光暈(envelope)發(fā)出的射線分開，而且不限定它的材料、形狀和直徑。一般，為了適應(yīng)環(huán)境、經(jīng)濟和可使用性的原因，在多種情況下使用堿石灰玻璃。此外，對于一般照明使用，可在多種情況下使用纖細的管狀氣密容器。
一般將設(shè)有燈絲圈的熱電極用作電極。然而，在本發(fā)明中可使用具有電子輻射材料和其他任何材料的冷電極、瓷電極。
將電極設(shè)置在離開由引線等制成的端一段距離的位置上。除了將引線附在容器端的喇叭狀或鈕扣狀柱上以外，支撐電極的引線也可以按照壓密(pinchseal)的直接裝引線的方法嵌入容器。
將電極對設(shè)置在離各端不同長度意味著使在各端和電極之間的長度不同以在端和電極之間形成冷點。
可以純汞或汞齊的形式充入作為放電介質(zhì)的汞。充入的方法和使用量可根據(jù)通常方法。通常，主要將氬用作惰性氣體。然而，可單獨或混合使用氖(Ne)、氪(Kr)和氙(Xe)?？蓪⒁阎某涮顗毫Ψ秶糜诙栊詺怏w。
在填充到容器之前，汞放出體攜帶汞，而在填充之后，它可將汞放出(emit)到容器中。考慮多種方法，例如，用其他金屬制成汞合金的方法、物理或化學(xué)吸收在其他材料中的汞的方法，或者把汞以可填充到容器的大小填充到小容器中，來攜帶汞。然而，假使可將汞容納在所需容器中，那么可使用任何種方法。
考慮到將汞收集到在一端形成的冷點所需的時間，通過由發(fā)明者所進行的試驗可確定它涉及到填充到容器中的汞量。此外，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)填充汞量太多時，將發(fā)生收集到冷點的汞通過振動等從冷點移到其他部分的這一現(xiàn)象，而且還發(fā)現(xiàn)在填充有只需照明用的汞量的燈的情況下，汞很少移動，而且不影響燈特征。換句話說，在容器中被收集到冷點的過量汞的時間被推遲了，而且汞從冷點移到其他地方。
根據(jù)本發(fā)明，在一端形成冷點，而且由汞放出體填充汞，因此，在容器中幾乎沒有過量汞存在，光通量啟動加快，收集到冷點的汞很少移到其他部分，而且穩(wěn)定燈特征。
此外，這里所提到的光通量啟動并不意味著諸如在點亮燈之后光通量一旦上升時的光通量的臨時上升，當(dāng)后來的溫度上升超出最大效率，而光通量下降時，汞汽壓還連續(xù)上升，而是表示在短時間內(nèi)穩(wěn)定光通量的啟動。
此外，在本發(fā)明的低壓汞汽放電燈中，氣密容器的特征在于它是環(huán)型的。
根據(jù)本發(fā)明，可以提高主要在家庭照明裝置中使用的環(huán)型熒光燈的照明效率，而且在啟動時刻穩(wěn)定燈特征。
此外，在低壓汞汽放電燈中，汞放出體的特征在于將它設(shè)置在一個電極側(cè)。
雖然，沒有具體限制安排汞放出體的方法，但是枚舉了關(guān)于將它安裝在一個電極側(cè)旁的細管中、用諸如玻璃的部件固定它等等的方法。當(dāng)汞放出體是加熱和熔化型時，通過加熱可將它固定在容器的內(nèi)表面上的所需點上。
根據(jù)本發(fā)明，通過利用在汞放出體中的剩余汞吸收力的作用，可以容易地將汞收集到在一端形成的冷點，于是光通量的啟動更快，而且能更加確定地穩(wěn)定燈特征。
此外，在本發(fā)明的低壓汞汽放電燈中，汞放出體的特征在于當(dāng)將放電燈安裝在照明裝置中時，將它設(shè)置在低于一個電極的點。
根據(jù)本發(fā)明，在低于電極的點處形成冷點，其中在水平照明時將汞放出體設(shè)置在該點處，因此可確定地利用當(dāng)將汞收集到冷點時，汞放出體的汞吸收力的作用。
此外，本發(fā)明的低壓汞汽放電燈的特征在于它設(shè)有直徑互不相同的并設(shè)定在同一平面上的同心圓狀態(tài)下的第一和第二環(huán)型容器；設(shè)置在第一和第二環(huán)型容器的一端處的第一和第二電極；在遠離第一和第二環(huán)形容器的另一端處通過放電空間形成的橋，從而在第一和第二電極之間發(fā)生放電；在橋和環(huán)型容器的另一端之間形成的無放電路徑形成區(qū)域；填充在環(huán)型容器中的汞放出體，從而將它設(shè)置在無放電路徑形成區(qū)域中；和覆蓋環(huán)型容器的一端和另一端部分。
根據(jù)本發(fā)明，可以提高主要用于家庭使用的照明裝置中的雙環(huán)型熒光燈的照明效率，以及在啟動時的燈特征。
此外，本發(fā)明的第一汞汽放電燈的特征在于它設(shè)有平行設(shè)置的第一和第二直管容器，設(shè)置在這些第一和第二直管容器端處的第一和第二電極，在遠離第一和第二直管容器的另一端的點通過放電空間形成橋從而在第一和第二電極之間發(fā)生放電，在橋和環(huán)型容器的另一端之間形成的無放電路徑形成區(qū)域，在第一和第二直管容器中充入的汞放出體，從而可安排在該無放電路徑形成區(qū)域內(nèi)，以及覆蓋直管容器的一端的底座。
根據(jù)本發(fā)明，可以提高主要用于家庭、設(shè)備和商店的照明裝置的緊致型熒光燈的照明效率，并穩(wěn)定在啟動時刻的燈特征。
此外，在本發(fā)明的低壓汞汽放電燈中，汞放出體的特征在于它是顆粒狀合金，它包括汞和來自包含鉍、鋅、錫、鉛、銀、銦、銅和銻的組中至少一種金屬。
根據(jù)本發(fā)明，可根據(jù)相對簡單的方法將汞填充在容器中。此外，根據(jù)合金的種類，可將汞汽壓控制在所需特征。
此外，在本發(fā)明的低壓汞汽放電燈中，汞放出體的特征在于它是注入汞的多孔顆粒狀介質(zhì)，由來自包含硅、鋁、鈦、鐵和玻璃的組中的至少一種構(gòu)成。
作為包含電解分離鐵(Fe)的塊狀物質(zhì)的多孔介質(zhì)是適合的，其中通過把鐵電極浸入汞獲得上述電解分離鐵并通過施加機械壓力將它加硬成桿狀。
根據(jù)本發(fā)明，可用相對簡單的方法將汞填充在容器中。
此外，在本發(fā)明的低壓汞汽放電燈中，汞放出體的特征在于它的金屬襯底表面涂敷鈦-汞合金。
對于這里提到的汞放出體，可使用由SAES Getter有限公司等制成的品名為“GEMEDIS”的產(chǎn)品。通過將該汞放出體設(shè)置在電極周圍，可以當(dāng)高頻感應(yīng)加熱時由這種裝置放出汞。
根據(jù)本發(fā)明，可通過相對簡單的方法將汞填充到容器中。
此外，在本發(fā)明的低壓汞汽放電燈中，汞放出體的特征在于它是包含處于容易放出狀態(tài)下的汞的容器(capsule)。
根據(jù)本發(fā)明，可通過相對簡單的方法將汞填充在容器中。
此外，在本發(fā)明的低壓汞汽放電燈中，氣密容器的特征在于其中形成熒光隔膜，而且在燈泡的內(nèi)壁符合為500W/m2或更高情況下照明。
已知，可將各種熒光材料用于熒光隔膜，而且例如鹵化磷酸鹽磷光體、三波長發(fā)光型稀土金屬磷光體，等等可用于一般使用的熒光燈。此外，無需多說，根據(jù)熒光燈的用途和級別可使用任何熒光材料。
對燈泡的內(nèi)壁負荷的定義是容器與放電路徑相對的內(nèi)表面的每表面面積的燈輸入電功率，排除容器在其中不形成放電路徑的那部分的內(nèi)表面。
根據(jù)本發(fā)明的低壓汞汽放電燈，可以提供具有快速光通量啟動的高負荷型熒光燈和穩(wěn)定的燈特征。
此外，低壓汞汽放電燈的特征在于從在容器中形成的冷點到容器遠離它的那端的汞擴散路徑大于長400mm，在汞擴散路徑的長度范圍400-500mm內(nèi)，對于每個汞擴散路徑的填充汞量小于6mg，和當(dāng)汞擴展路徑的長度大于500mm時，滿足關(guān)系M≤2800/S，其中S是燈泡的表面積(cm2)和M是對于每個汞擴散路徑的汞的填充量(mg)。
汞收集到在容器中形成的冷點所需的時間與汞的填充量相關(guān)的原因已在上面描述。這里，發(fā)現(xiàn)汞的該填充量的上限值依賴于汞擴散路徑的長度和容器的內(nèi)表面積。換句話說，汞的移動是汞汽被擴散到容器中的低氣壓區(qū)的現(xiàn)象。如果容器的汞擴散路徑很長，那么過量汞移動所需的時間變長，因此必須根據(jù)汞擴散路徑的長度調(diào)節(jié)填充的汞量。此外，如果容器直徑很小，而且它的長度很長，那么對于汞汽很難擴散，因此要求知道與根據(jù)容器的直徑和長度算得的內(nèi)表面積成反比的汞填充量的上限。
當(dāng)發(fā)明者測量啟動穩(wěn)定性特征時，通過改變各種低壓汞放電燈的汞填充量，確定通過用容器的內(nèi)表面積S(cm2)除以校正系數(shù)2800獲得的數(shù)值可以規(guī)定汞填充量M(mg)。此外，也有例外；即，當(dāng)汞擴散路徑的長度是在400-500mm的范圍內(nèi)時，在根據(jù)校正系數(shù)和內(nèi)表面積S之間的關(guān)系獲得的汞填充量的上限值周圍，滿足汞汽擴散的條件；然而，汞量相對容器的容量變得更加過量，而且當(dāng)由過量的汞產(chǎn)生變黑時，通過顆粒狀汞的移動對放電起到反作用，而且顆粒施加振蕩，因此需要規(guī)定汞填充量低于絕對量。通過測試，可確定當(dāng)在汞擴散路徑的長度范圍是400-500mm的范圍內(nèi)，汞填充量低于6mg時，不會產(chǎn)生這些缺陷。此外，還確定在其汞擴散路徑長度小于400mm的放電燈的情況下，如果通過汞放出體填充的汞量小于液汞量(最好是5mg或更少)，那么滿足穩(wěn)定性特征，而且不會產(chǎn)生上述缺陷。
此外，汞擴散路徑是指當(dāng)在管形容器的一端形成冷點時，從容器的一端到另一端的路徑，還意味著當(dāng)在中間區(qū)域形成冷點時，從冷點到管狀容器的端對(根據(jù)形狀，多于兩個端)的路徑，例如，管狀容器的不放電路徑形成區(qū)域。因此，當(dāng)在中間區(qū)域(諸如管狀容器的不放電路徑形成區(qū)域)形成冷點時，有多于一個的汞擴散路徑，而且將獲得用于汞擴散路徑的附加值定義為汞填充量的上限值。在這種情況下的內(nèi)表面積S還不是整個容器的，但是可根據(jù)容器與每個汞擴散路徑相對的內(nèi)表面積部分計算得出。
根據(jù)本發(fā)明，可以最優(yōu)化填充到具有長度超過400mm的汞擴散路徑的低壓汞汽放電燈中的汞量。
此外，本發(fā)明的照明系統(tǒng)包括在本發(fā)明中所述的低壓汞汽放電燈、穩(wěn)定點亮該低壓汞汽放電燈的照明系統(tǒng)和容納低壓汞汽放電燈的照明系統(tǒng)的主體以及照明系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種設(shè)有上述本發(fā)明的低壓汞汽放電燈的照明系統(tǒng)。


圖1是示出在本發(fā)明的第一實施例中的熒光燈的示意剖面圖；圖2是示出在第一實施例中的熒光燈的光通量和照明經(jīng)過時間之間的關(guān)系的示圖；圖3是示出安裝在照明系統(tǒng)中的如圖1所示的熒光燈的狀態(tài)的示意正視圖；圖4是示出在本發(fā)明的第二實施例中的環(huán)型熒光燈的平面圖；圖5是示出如圖4所示的熒光燈的放大實質(zhì)部分的剖面圖；圖6是示出安裝在照明系統(tǒng)中的如圖4所示的熒光燈的狀態(tài)的實質(zhì)部分的放大剖面圖；圖7是示出在第二實施例中的環(huán)型熒光燈的光通量和照明經(jīng)過時間之間的關(guān)系的示圖；圖8是示出在本發(fā)明的第三實施例中的雙環(huán)型熒光燈的示意平面圖；圖9是在本發(fā)明的第四實施例中的緊致型熒光燈的示意平面圖。
實施本發(fā)明的最佳模式下面，參照附圖，描述本發(fā)明的較佳實施例。
圖1是示出在本發(fā)明的第一實施例中的熒光燈的示意剖面圖。
只對于高頻率照明型，將輸入功率24W施于在該實施例中的熒光燈101。
用鈉玻璃將透明氣密容器1制成長窄的直管，其直徑大約為16mm和549mm長。
電極2和2’對是熱陰極型，其中圈狀燈絲涂敷有放出體而且在氣密容器1中相互分開相對設(shè)置。將這些電極對2和2’密封在燈泡兩端，由在燈泡1中的喇叭狀引線柱(flare stem)(如下所述)把這些電極對密封在燈泡的兩端。即，由在兩端形成的密封部分1a和1a’密封它們。
如此設(shè)置電極2和2’對，從而來自電極2的密封部分1a的長度L1變得比來自另一電極2’的密封部分1a’的長度L2長大約15mm。此外，在該實施例中的L1大約是35mm和L2大約是20mm。
將鉛玻璃制成的喇叭狀引線柱3和3’對密封在玻璃管1的兩端，構(gòu)成氣密容器1的一部分、支撐并將電極2和2’密封在氣密容器1中。把引線4和4’密封在這些引線柱3和3’，以支撐電極2和2’。將這些引線4和4’從外面連到燈座插頭(未圖示)，其中上述燈座插頭連到氣密容器1的密封部分1a和1a’。
在該實施例中所用到的汞釋放體5是在直徑大約為1mm的球體中制成的鋅-汞齊。將汞釋放體5設(shè)置在電極2處的引線柱3的根部，其中上述電極2離開管1的端部有一段更長的距離。此外，可將汞釋放體5設(shè)置在引線柱3上形成的細管(thin tube)6中，而不是設(shè)置在引線柱3的根部。
在管1的內(nèi)表面上形成熒光隔膜7。此外，可在管1的內(nèi)表面上形成的保護隔膜上形成熒光隔膜7。已知多種熒光材料可用于熒光隔膜7，例如，鹵代磷酸鹽磷光體(halo-phosphate phosphor)、稀土金屬磷光體、三波長發(fā)光型稀土金屬磷光體，等等，都可用于普通照明的熒光燈。
接著，描述該實施例的操作過程。點亮本實施例的熒光燈101和以相同結(jié)構(gòu)(除了充入純汞而沒有用汞放出體之外)的熒光燈(試驗用產(chǎn)品)。比較測試結(jié)果。
作為第一測試條件，測試在相同周圍溫度下打開熒光燈之后穩(wěn)定燈特征(電特征、總光通量)所需的時間。在該實施例中熒光燈所需的時間是20分鐘，而試驗用熒光燈所需的時間是100-200小時。
于是，對于該實施例中的熒光燈，穩(wěn)定燈特征所需的時間明顯短，而且穩(wěn)定試制熒光燈所需的時間很長，和在燈打開器件輸出的光通量的波動變得很大。如此估計是因為汞在冷點處冷凝需要時間，而且由于在試制熒光燈中存在過度汞并容易移到其它部分，所以得不到所需汞汽壓。此外，當(dāng)在該實施例中的汞釋放體是汞齊時，存在一些汞吸收力，而且認為這受到汞趨于在設(shè)置該汞齊的密封部分1a側(cè)冷凝的這一事實的影響。
圖2是示出第一實施例的結(jié)果的示圖。在縱坐標軸上示出光通量的相對值，而且在橫坐標上示出照明經(jīng)過時間。在該圖中，(ⅰ)示出在第一實施例中的熒光燈和(ⅱ)示出充滿20mg液汞而不是小球(pellet)的試驗用熒光燈。
如從該圖中示出，試驗用熒光燈在經(jīng)過時間A時輸出最大光通量一次，但是輸出逐漸下降，而且不穩(wěn)定輸出持續(xù)一段時間。這是因為當(dāng)打開燈時在管內(nèi)溫度上升并達到最佳汞汽壓(大約0.8帕)之后，溫度持續(xù)上升超過該最佳汞汽壓。此后，在管中的所需點處形成冷點，而且汞開始冷凝，因為超出的汞太多，所以汞汽壓變得不穩(wěn)定直至汞完全冷凝在冷點，而且光通量也不穩(wěn)定。于是，試驗用熒光燈直到時間C(幾百小時后)才達到最大照明光通量。
相反，在該實施例中的熒光燈的情況下，當(dāng)在電極2和密封部分1a之間的空間中形成冷點時，升溫慢于試驗用燈的，而且達到最大光通量的時間B稍慢于時間A。然而，經(jīng)過時間A和B都是幾十秒的數(shù)量級，而且?guī)缀醪挥绊憣嶋H運用。在該實施例中，當(dāng)設(shè)定L1從而冷點變成最佳溫度(大約40℃)，在經(jīng)過時間B之后，燈以最大光通量照明。
當(dāng)?shù)诙y量條件情況下，評估該實施例的熒光燈和試驗用熒光燈的光通量產(chǎn)生特征。結(jié)果，在該實施例中的熒光燈是令人滿意的，而且與充以純銀的試驗用熒光燈沒有多大的區(qū)別，并當(dāng)與具有相對低汞汽壓特征的汞齊(諸如，傳統(tǒng)鉍-銦等等)相比較時，有更加顯著的進步。
此外，當(dāng)可通過改變電極2的高度L1來控制在冷點處的溫度時，可以設(shè)計熒光燈的總光通量，以根據(jù)熒光燈的各種特征來最優(yōu)化它。
在該實施例中，將汞齊顆粒用作汞釋放體5，但還可用注入汞的鈦或玻璃制成的多孔介質(zhì)球。
此外，可將商品名為“GEMEDIS”的帶有涂敷在電極附近的金屬基表面上的鈦-汞合金作為密封圈的產(chǎn)品用作汞釋放體。
此外，還可將具有包含汞的容器的用于在密封管1之后從容器釋放汞的細管6用作汞釋放體。
圖3是示出如圖1所示的安裝在照明系統(tǒng)中的熒光燈的狀態(tài)的正視圖。在該示圖中，照明系統(tǒng)主體20設(shè)有套11和11對來支撐本發(fā)明的熒光燈101，而且將照明系統(tǒng)12容納在其中。
接著，參照圖4至6，描述本發(fā)明的第二實施例的環(huán)型熒光燈。圖4和環(huán)型熒光燈的平面圖，圖5是如圖4所示的熒光燈的實質(zhì)部分的放大剖面圖和圖6是示出如圖4所示的安裝的照明系統(tǒng)中的熒光燈的狀態(tài)的實質(zhì)部分的放大剖面圖。此外，為了方便，通過簡化示出在該實施例中的環(huán)型熒光燈，因此在該圖中的尺寸比例與實際燈不同。此外，可用相同標號表示與第一實施例中相同的元件，而且省略詳細描述。
氣密容器1是由堿石灰玻璃制成的環(huán)型管。氣密容器1的外直徑大約是16.5mm，厚度大約為1.1mm，環(huán)外直徑大約是373mm和環(huán)內(nèi)直徑大約是340mm。此外，該實施例的環(huán)型熒光燈是額定功率為34W的FHC型燈。
將鉛玻璃制成的喇叭狀引線柱3L和3S分別密封在該氣密容器1的兩端。這些柱3L和3S具有引線柱管，其外直徑大約為8mm和在除了密封部分之外的中間部分的厚度大約為1.0mm。
把引線柱3L密封在密封容器1的一端側(cè)的密封部分1a中，和將引線柱3S密封在另一端側(cè)的密封部分1a’。
在引線4和4’對以及由鉛玻璃制成的外直徑大約是5.5mm以及厚度大約為0.9mm的細管6和6’穿過引線柱3L和3S，而且在向氣密容器1的外側(cè)突出大約5-10mm的點密封。在引線柱3L中密封的細管6用作排氣管，來在彎曲氣密容器1之后進行排氣。
由圈狀燈絲組成的放電極2連接在引線4，4和4’，4’端之間，而且將引線4，4和4’，4’的另一端引到氣密容器1的外面。
熔化由汞齊球組成的汞放出體，并固定在引線柱3L側(cè)的密封部分1a和用于當(dāng)彎曲它時卡住(chuck)氣密容器的節(jié)點之間。這種汞放出體5是直徑大約為1mm的顆粒狀鋅-汞合金，在彎曲氣密容器1之后從細管6填充，通過從密封部分1a的外側(cè)吹來熱氣熔化和固定。此外，從汞放出體5釋放入氣密容器1的汞大約是6mg。此外，固定在該實施例中的汞放出體5，但是不需要固定它來獲得啟動的穩(wěn)定特征，而且可以在氣密容器1中可移動填充。然而，如果將汞放出體5固定在氣密容器1中，那么可抑制通過在運輸和安裝期間施于環(huán)型熒光燈的振蕩產(chǎn)生的聲音，而且不至于破壞熒光隔膜，以及后面將要描述的電極2和2’。此外，如果將汞放出體5安裝在細管6中，那么可以省略固定處理和控制。此外，對于熔化和固定汞放出體5或者釋放汞所需的加熱，除了如上所述的吹入熱氣的方法之外，可以利用在排氣和彎曲處理期間，加熱氣密容器之后所剩熱量。
引線柱3L和3S具有于密封部分1a和1a’不同的長度。即，引線柱3L的引線柱的長度Sh大約為27mm，而且安裝高度(mount height)Mh(從密封部分1a到電極2的長度)大約是37mm。此外，引線柱3S的引線柱管的長度Sh’大約是13mm，而且安裝高度Mh’大約是22mm，和該引線柱3S的尺寸與傳統(tǒng)產(chǎn)品的相同。
在氣密容器1的內(nèi)表面上，形成由三帶發(fā)光型(three band luminous type)稀土金屬磷光體或連續(xù)帶發(fā)光型鹵化磷酸鹽磷光體構(gòu)成的熒光隔膜7。例如，在氣密容器1的內(nèi)表面上形成包含鋁礬土(Al2O3)微粒的保護隔膜，而且可在該保護隔膜上形成這種熒光隔膜7。在氣密容器1中單獨或者混合充入汞和這種稀有氣體(如氬(Ar)、氪(Kr)、氖(Ne)、氙(Xe))作為放電保持介質(zhì)(discharge retaining medium)。在該實施例中，在壓強大約為2.5托的氣密容器1中，充入100％的氬(Ar)。
通過把它們架在氣密容器1的兩端，在密封部分1a和1a’之間安裝底座(base)9。電氣連接到電極的4個引線插頭91從該底座9向氣密容器1的中央側(cè)傾向地突出。在這4個引線插頭91的垂直和側(cè)向點之間的空間大約為6mm和10mm，與傳統(tǒng)標準化底座的插頭空間尺寸不同，從而不能將傳統(tǒng)插座安裝到底座9上，從而阻止它們的錯誤插入。
將環(huán)型熒光燈102安裝并支撐在照明裝置的燈架(lamp holder)(未圖示)上，而且將插座插入引線插頭91，通過高頻照明電路供電，導(dǎo)致放電并點亮燈。
接著，描述在該實施例中的操作過程。在環(huán)型熒光燈102上，通過在電極2和2’之間發(fā)生的放電，繼續(xù)發(fā)光，而且氣密容器1的溫度上升。通過這種照明使得溫度最高的點靠近電極2和2’。此外，最低溫度點是通過在引線柱3L側(cè)的節(jié)點以環(huán)形形成的密封部分1a，而且該最低溫度點變成冷點。
如圖6所示，可見在將環(huán)型熒光燈102水平安裝在照明裝置(未圖示)中的狀態(tài)下，把汞放出體5固定在低于密封部分1a的位置上。當(dāng)環(huán)型熒光燈102水平發(fā)光時，在低于密封部分1a的固定汞放出體5的點處形成冷點，而且可以通過當(dāng)將汞收集到冷點時利用汞放出體5的汞吸收力的作用，有效地收集汞。
在該實施例中，汞放出體5固定在低于密封部分1a的點，因為在低于密封部分1a處形成冷點。然而，當(dāng)在細管6中形成冷點時，理想的是在細管6中固定汞放出體5。
在管外直徑是29mm的傳統(tǒng)環(huán)型熒光燈的情況下，在大多數(shù)情況下離開電極對最遠的氣密容器的中央部分處形成冷點。在該實施例的環(huán)型熒光燈的情況下，這種管的內(nèi)直徑細如20mm或者更低，而且它的燈泡的內(nèi)壁負荷(wallload)(在管中的每表面面積的輸入功率)超出500W/m2，因此溫度在具有大于氣密容器的中央部分的安裝高度Mh的引線柱3L的密封部分1a處變低，即放電路徑的當(dāng)中，而且在此形成冷點。特別是，在引線3L側(cè)形成的冷點具有一個優(yōu)點，那就是當(dāng)它離開電極2和放電路徑多于30mm的距離時，它很難受到放電熱量的影響，而且可能將冷點保持在相對適當(dāng)?shù)臏囟?，即使?dāng)被安裝在有罩子的照明裝置中，而且在該裝置中的溫度很高。因此，通過使得汞汽壓強接近最適當(dāng)值，可以抑制發(fā)光輸出下降，并提高發(fā)光效率，即使在周圍溫度高的情況下燈連續(xù)點亮?xí)r。
根據(jù)由本發(fā)明者等進行的試驗，確定當(dāng)在其氣密容器的外直徑細如14-18mm(厚度0.8-1.3mm)的環(huán)型熒光燈102上引線柱3L的安裝高度是30-50mm和引線柱光高度Sh是20-40mm時，出現(xiàn)上述影響。當(dāng)引線柱3L的安裝高度Mh小于30mm時，放電所產(chǎn)生的熱量影響細管6或密封部分1a，而且不作為冷點。此外，當(dāng)安裝高度高于50mm時，電極部分靠近彎曲的氣密容器的壁，而且破壞熒光隔膜，或者在不是理想的氣密容器上反射電極部分的陰影，而且在根據(jù)熒光燈的種類變化的安裝高度35-45mm的情況下效果最好。
此外，關(guān)于引線柱3L的引線柱管高度Sh，從制造的角度來看，當(dāng)考慮到放電產(chǎn)生的熱效應(yīng)，20-40mm是理想的。
當(dāng)在該實施例中使得環(huán)型熒光燈102的引線柱3L的安裝高度Mh為37mm、使得引線柱3S的安裝高度Mh’是23mm，在燈電壓125V燈電流380mA和燈功率48W下開燈，并在環(huán)境溫度35℃時測其初始光通道，以及開燈100小時后，可確定它在總光通量42501m和86.8 lm/W的高效率下發(fā)光。另一方面，當(dāng)在引線柱3L和3S的安裝高度Mh和Mh’都是23mm時在相同燈功率，周圍溫度35℃的情況下，測定初始光通量時，燈效率下降大約5％，因此可見特別提高了在高溫環(huán)境中的該實施例中的環(huán)型熒光燈102的照明效率。
此外，當(dāng)在該實施例中的環(huán)型熒光燈102水平照明時，在密封部分1a處形成冷點，將在氣密容器1中的汞快速通過汞汽擴散收集到冷點，光通量快速啟動和燈特性穩(wěn)定。填充在氣密容器中的汞量在收得到冷點以后小如大約6mg，而且不存在由于振蕩等等，汞從冷點移到其他部分的現(xiàn)象。
此外，由于在低于密封部分的固定汞放出體5的位置上形成冷點，所以可以利用在將汞收集到冷點時汞放出體5的汞吸收力的作用，有效地吸收汞。
圖7是示處第二測量的結(jié)果示圖，而且在縱坐標軸上示出光通量的相對值，并在橫軸上示出照明經(jīng)過時間。在該示圖中，實線所示從(ⅲ)是在第二實施例中的環(huán)型熒光燈，和破折線示出的(ⅳ)是作為比較例子的環(huán)型熒光燈。比較例子的環(huán)型熒光燈與在第二實施例中的環(huán)環(huán)熒光燈相同結(jié)構(gòu)，除了填充20mg的液體純汞，而不是汞放出體。
如圖7所示，第二實施例的環(huán)型熒光燈達到100％相對光通量值，而且在開始照明之后的大約3分鐘飽和，同時比較例子的環(huán)型熒光燈在開始照明之后的3分鐘內(nèi)達到100％的相對光通量，但是此后，光通量下降大約8.5％，而且不穩(wěn)定輸出持續(xù)一段時間。于是，當(dāng)在開始照明之后，過去80分鐘時，再次達到100％的相對光通量值。
考慮到用于比較的環(huán)型熒光燈的光通量變得不穩(wěn)定，因為在氣密容器中的密封部分1a處形成冷點，而且開始將汞收集到該冷點，但是氣壓變得不穩(wěn)定，直至由于存在過量汞而完全凝結(jié)在冷點。
接著，參照圖8和圖9，示出在第三和第四實施例中的雙環(huán)型熒光燈和緊致型熒光燈。用相同標號表示與第一和第二實施例中相同的元件，而且省略對它們的描述。
圖8是在第三實施例中的雙環(huán)型熒光燈的示意平面圖。
雙環(huán)型熒光燈103設(shè)有氣密容器1和1’作為第一和第二環(huán)型管，它們的直徑互不相同。將這些氣密容器1和1’定位成在同一平面上的同心圓形，并用橋8連接。此外，這些氣密容器1和1’的內(nèi)直徑大約是18mm，而外直徑分別為334mm和400mm。
在這些氣密容器1和1’的一端側(cè)，安排第一和第二電極2和2’。在離開氣密容器1和1’的另一端1c和1c’18-26mm的位置上形成橋8，從而產(chǎn)生放電空間以在電極2和2’之間放電。
在橋8和氣密容器1和1’的另一端1c和1c’之間，存在不放電路徑形成區(qū)域13，其中形成不放電路徑，而且該不放電路徑形成區(qū)域13變成冷點。
與第二實施例相同，將包含鋅-汞合金的直徑為1mm的顆粒狀汞放出體5固定在不放電路徑形成區(qū)域13的氣密容器1’的內(nèi)表面上。
把底座9安裝在氣密容器1和1’的一端和另一端1c和1c’。此外，把底座9安裝在氣密容器1和1’上，從而不覆蓋橋8和一部分不放電路徑形成區(qū)域13。
在雙環(huán)型熒光燈10的情況下，在第三實施例中，在不放電路徑形成區(qū)域13中形成冷點，在與上述實施例相同點亮熒光燈時，通過擴散汞汽，將在氣密容器1和1’中的汞快速收集到冷點，光通量快速啟動，而且穩(wěn)定燈特征。當(dāng)在氣密容器中的汞量小如6mg時，在冷點處收集到的汞不通過振蕩移到其他部分。在該情況下，從固定汞放出體5的端1c’分別到電極2和2’形成汞擴散路徑，因此填充的汞量低于上限值，它是對于這兩個汞擴散路徑中的每個路徑規(guī)定的上限值的附加值。在該實施例的情況下，計算時，對于每個汞擴散路徑的填充汞量的上限值是4.5mg，而且因此，整個汞擴散路徑的汞的填充量的上限值變成9mg。
此外，當(dāng)在其中固定汞放出體5的不放電路徑形成區(qū)域13中形成冷點時，可以利用在將汞收集到冷點時汞放出體5的汞吸收力的作用，有效地收集汞。
此外，當(dāng)在另一端1c和1c’形成的細管(未圖示)中形成冷點時，理想的是將汞發(fā)出體5安排在細管中。然而，如果燈特征是穩(wěn)定的，那么將可汞放出體5填充在可移動狀態(tài)下的氣密容器1和1’。
圖9是在第四實施例中的緊致型熒光燈的示意平面圖。
緊致型熒光燈104具有平行直管的氣密容器1和1’。通過橋8將這些氣密容器1和1’互連。此外，這些氣密容器1和1’的內(nèi)直徑大約是15mm，而管長度大約1，150mm。
在這些氣密容器1和1’的一端，排列第一和第二電極(未圖示)。在離開氣密容器1和1’的另一端1c和1c’30mm點形成橋8，從而產(chǎn)生用于導(dǎo)致放電的放電空間。
在橋8和氣密容器1和1’的另一端1c和1c’之間，存在不放電路徑形成區(qū)域13，其中形成不放電路徑，而且不放電路徑形成區(qū)域13變成冷點。
在不放電路徑形成區(qū)域13中的氣密容器1’的內(nèi)表面上，與第二實施例相同，固定包含鋅-汞合金，直徑大約為1mm的顆粒狀汞放出體5。
將底座9安裝在氣密容器1和1’的一端側(cè)上。
在第四實施例中的緊致型熒光燈104的情況下，在不放電路徑形成區(qū)域13中形成冷點，而且通過點亮熒光燈，通過汞汽擴散，將在氣密容器1和1’中的汞快速收集到冷點，快速產(chǎn)生光通量，而且與上述實施例相同穩(wěn)定燈特征。當(dāng)在氣密容器中的汞量小如大約6mg時，不存在通過振蕩等將在冷點收集到的汞收集到冷點。
此外，當(dāng)在其中固定汞放出體5的不放電路徑形成區(qū)域13中形成冷點時，可以通過當(dāng)將汞收集到冷點，利用汞放出體5的汞吸收力的作用，有效地收集汞。
此外，當(dāng)在其他端1c和1c’處形成的細管(未圖示)中形成冷點時，理想的是將汞放出體5安排在細管中。然而，如果燈特征是穩(wěn)定的，那么可以在氣密容器1和1’中可移動地填充汞放出體5。
根據(jù)本發(fā)明，在熒光燈的一端形成冷點，而且有汞放出體將汞填充在氣密容器中，因此在氣密容器中不存在過量汞，快速啟動光通量，在冷點中收集到的汞很少移到其他部分，而且穩(wěn)定燈特征。
此外，這里所提到的光通量的啟動不意味著在啟動照明時一次上升之后光通量的臨時上升，而且在后來的溫度上升時連續(xù)汞汽壓上升超過最大效率，而是表示在短時間內(nèi)的穩(wěn)定光通量啟動。
權(quán)利要求
1．一種低壓汞汽放電燈，其特征在于，包括透明氣密容器；安裝在所述氣密容器兩端的電極對，而且如此安裝從而離開一端的距離長于離開另一端的距離；填充所述氣密容器的汞放出體；和包括從所述汞放出體釋放的汞以及惰性氣體的放電介質(zhì)。
2．如權(quán)利要求1所述的低壓汞汽放電燈，其特征在于，所述氣密容器是環(huán)型的。
3．如權(quán)利要求1或2所述的低壓汞汽放電燈，其特征在于，將所述汞放出體設(shè)置在所述電極的一側(cè)。
4．如權(quán)利要求3所述的低壓汞汽放電燈，其特征在于，當(dāng)在水平狀態(tài)下將放電燈安裝在發(fā)光裝置中時，將所述汞放出體設(shè)置在低于所述電極一側(cè)的位置上。
5．一種低壓汞汽放電燈，其特征在于，包括直徑不同并定位在同一平面上的同心圓中的第一和第二環(huán)型管；設(shè)置在所述第一和第二環(huán)型管的一端的第一和第二電極；在離開所述第一和所述第二環(huán)型管的另一端的位置上通過放電空間形成的橋，從而在所述第一和第二電極之間產(chǎn)生放電；在所述橋和所述環(huán)型管的另一端之間形成的非放電路徑形成區(qū)域；在環(huán)型管中充入汞放出體，從而設(shè)置在所述非放電路徑形成區(qū)域中；和覆蓋所述非放電路徑形成區(qū)域在所述環(huán)型管的一端和另一端的部分的底座。
6．一種低壓汞汽放電燈，其特征在于，包括第一和第二直管；在所述第一直管的一端形成的第一電極和在所述第二直管的一端形成的第二電極；在離開所述第一和所述第二環(huán)型管的另一端的位置上通過放電空間形成的橋，從而在所述第一和第二電極之間產(chǎn)生放電；在所述橋和所述直管的另一端之間形成的非放電路徑形成區(qū)域；在所述第一和第二直管中充入汞放出體，從而被設(shè)置在所述非放電路徑形成區(qū)域中；和覆蓋所述直管的一端側(cè)的底座。
7．如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的低壓汞汽放電燈，其特征在于，所述汞放出體是顆粒狀形合金，它包括汞和來自包含鉍、鋅、錫、鉛、銀、銦、銅和銻的組中至少一種金屬。
8．如權(quán)利要求1或2所述的低壓汞汽放電燈，其特征在于，所述汞放電體是充入汞的多孔介質(zhì)球，所述多孔介質(zhì)球主要包括來自包含硅、鋁、鈦、鐵和玻璃的組中的至少一種。
9．如權(quán)利要求1或2所述的低壓汞汽放電燈，其特征在于，在金屬底座表面上所述汞放出體涂敷有鈦-汞合金。
10．如權(quán)利要求1或2所述的低壓汞汽放電燈，其特征在于，所述汞放出體是內(nèi)側(cè)包含汞的容器，從而能夠放電。
11．如權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求所述的低壓汞汽放電燈，其特征在于，在氣密容器中形成熒光隔膜，從而在燈泡的內(nèi)壁負荷為500W/m2的情況下照明。
12．如權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所述的低壓汞汽放電燈，其特征在于，在容器中形成的冷點到所述容器離所述冷點最遠的一端的每個汞擴散路徑的長度大于400mm，在所述汞擴散路徑長度為400-500mm的范圍內(nèi)對于每個汞擴散路徑充入的汞量小于6mg，而當(dāng)所述汞擴散路徑的長度超出500mm時，滿足下列關(guān)系M≤2800/S其中，S(cm2)是當(dāng)所述汞擴展路徑的長度超出500mm時在管內(nèi)的表面積，和M(mg)是對于每個汞擴散路徑的充入汞量。
13．一種照明系統(tǒng)，其特征在于，包括根據(jù)如權(quán)利要求1至12所述的低壓汞汽放電燈；穩(wěn)定地點亮所述低壓汞汽放電燈的照明裝置；和容納所述低壓汞汽放電燈和所述照明裝置的主體。
全文摘要
一種低壓汞汽放電燈(10'),包括透明氣密容器(1);安裝在所述氣密容器(1)中并設(shè)置在兩端的電極對(2)和(2’),從而一個電極離開密封部分(1a)和(1a’)的距離長于其他電極的,在氣密容器中填充的汞放出體(5)和包含從汞放出體(5)釋放的汞和惰性氣體的釋放介質(zhì)。在低壓汞汽放電燈(10)的一個密封部分(1a)處形成冷點,而且由汞放出體(5)填充汞,因此在管(1)中幾乎不存在過量汞,光通量快速啟動,在冷點中收集到的汞很少移到低壓部分,而且燈特征穩(wěn)定。
文檔編號H01J61/12GK1286801SQ99801695
公開日2001年3月7日 申請日期1999年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月29日
發(fā)明者依藤孝, 杉山謙二, 中村俊之, 山田市郎 申請人:東芝照明技術(shù)株式會社