用于改變含磷光體的涂層的流明維持率特性的組合物和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
本發(fā)明通常涉及照明系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)。更特別地，本發(fā)明涉及熒光燈和熒光燈所用的用以產(chǎn)生可見(jiàn)光的涂層體系。
【背景技術(shù)】
[0002]
自從20世紀(jì)30年代起，熒光燈已得以使用和商品化。最近，在所有行業(yè)中，包括照明業(yè)，消費(fèi)者和生產(chǎn)者日益增加地考慮產(chǎn)品的能量效率和對(duì)環(huán)境的影響。這樣，由于熒光燈相比于常規(guī)白熾燈光增加的能量效率，因此其使用率不斷增加。由于發(fā)光二極管(LED)的更大效率和光度的潛力，熒光燈受到來(lái)自LED的大的競(jìng)爭(zhēng)。已進(jìn)行顯著努力和研究以改進(jìn)熒光燈的流明輸出而不增加功率要求或不顯著增加材料成本。
[0003]熒光燈10的非限制性的例子示意性地示于圖1中。燈10表示為具有密封玻璃管，所述密封玻璃管由包圍內(nèi)部室14的玻璃封套或殼12組成。室14優(yōu)選在極低壓力下，例如大約0.3%大氣壓，并含有氣體混合物，所述氣體混合物具有可被電離以產(chǎn)生包括紫外(UV)波長(zhǎng)的輻射的至少一種成分。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這種氣體混合物包含一種或多種惰性氣體(例如氬氣)或一種或多種惰性氣體與低壓下的其他氣體的混合物，以及少量的汞蒸氣。室14內(nèi)的電極16電連接至從燈10的相對(duì)設(shè)置的底部20延伸的電接觸銷18。當(dāng)接觸銷18連接至電源時(shí)，施加的電壓使電流流動(dòng)通過(guò)電極16，并使電子從一個(gè)電極16迀移至在室14的另一端處的另一電極16。在所述過(guò)程中，所述能量將少量的液體汞從液態(tài)轉(zhuǎn)化為帶電(電離)氣(蒸氣)態(tài)。電子和帶電氣體分子移動(dòng)通過(guò)室14，偶爾與氣體萊分子碰撞并激發(fā)氣體萊分子，升高汞原子中的電子的能級(jí)。為了返回至其初始能級(jí)，電子釋放光子。
[0004]由于汞原子中的電子排布，由這些電子所釋放的大多數(shù)光子具有紫外(UV)波長(zhǎng)。這并非可見(jiàn)光，這樣，為了使燈10發(fā)射可見(jiàn)光，必須將這些光子轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光波長(zhǎng)。這種轉(zhuǎn)化可通過(guò)設(shè)置于玻璃殼12的內(nèi)表面處的涂層22進(jìn)行。涂層22包含磷光體粉末，且如圖1所示，通過(guò)例如氧化鋁(A1203)的UV反射阻擋層24而與玻璃殼12分隔。如本領(lǐng)域已知，可通過(guò)如下方式制得涂層22:將含有所需的一種或多種磷光體的粒子以及一種或多種表面活性劑、分散劑、增稠劑等的懸浮體施用至殼12，然后進(jìn)行玻璃退火操作，所述玻璃退火操作涉及加熱施用的懸浮體以去除懸浮體組分，留下磷光體粒子(和可能的其他粒子材料)以在殼12上形成涂層22。由被電離汞蒸氣發(fā)射的UV波長(zhǎng)被涂層22內(nèi)的磷光體組合物吸收，從而激發(fā)磷光體組合物而產(chǎn)生發(fā)射通過(guò)玻璃殼12的可見(jiàn)光。更特別地，當(dāng)磷光體原子的電子被光子撞擊時(shí)，電子被激發(fā)至更高能級(jí)，并發(fā)射光子以返回至其初始能級(jí)。發(fā)射的光子具有比碰撞光子更少的能量，并在可見(jiàn)光譜中，從而提供燈10的照明功能。燈10的顏色和光度大大源于涂層22中所用的一種或多種磷光體。
[0005]低壓熒光燈中的汞主要發(fā)射波長(zhǎng)為254 nm的UV輻射，并在較少程度上發(fā)射波長(zhǎng)為185 nm的UV輻射。如本文所用，“主要地”和“主要的”意指例如以重量、體積、摩爾或其他定量百分比計(jì)，某物含有比任意其他單獨(dú)的成分更多的一種成分(“主要成分”)。由于這些術(shù)語(yǔ)在本文中與輻射相關(guān)使用，因此“主要地”和“主要的”表示在輻射波段中比任意其他單獨(dú)的波長(zhǎng)更普遍的波長(zhǎng)。一些概數(shù)為如下:由低壓熒光燈產(chǎn)生的UV輻射的大約90%在主要254 nm波長(zhǎng)處，余量(大約10%)為185 nm波長(zhǎng)。這兩個(gè)波長(zhǎng)落入稱為紫外亞型C的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。低壓汞燈中所用的磷光體通常由包含主要波長(zhǎng)(254 nm)的不同范圍的波長(zhǎng)激發(fā)，以吸收盡可能多的UV輻射。熒光燈的效率和效力以及它們的涂層體系可基于所用的磷光體和吸收的光的波長(zhǎng)而不同。
[0006]光源的表觀或感知顏色可以以色溫描述，色溫為發(fā)射具有與所考慮的輻射大約相同的色度的輻射的黑體的溫度。相比于具有4100K的色溫的光源，具有3000K的色溫的光源具有更大的紅色組分。作為另外的例子，具有感官上“暖白”色的熒光燈可具有大約3000K的相關(guān)色溫(CCT)，而具有感官上“冷白”色的熒光燈可具有大約4000K的CCT。熒光燈性能的另一量度為顯色指數(shù)(CRI)。光源的CRI不表示光源的表觀顏色，而是光源與理想或自然光源相比如實(shí)再現(xiàn)物體顏色的能力的定量量度。CRI僅可在具有相同CCT的兩個(gè)光源中進(jìn)行準(zhǔn)確比較。最高的可能的數(shù)字CRI值為100?；旧蠟楹隗w的白熾燈具有100的CRI。典型的LED具有80或更多的CRI，并聲稱CRI至多為98，而熒光燈通常具有在約50至約90的范圍內(nèi)的CRI。就此而言，熒光燈的高CRI可被認(rèn)為是約80和更高，特別是至少87。
[0007]可估量熒光燈性能的另一度量標(biāo)準(zhǔn)為光輸出或流明維持率，其表征燈在其壽命內(nèi)提供大致相同量的光度的能力。取決于所用的磷光體，所有的燈隨時(shí)間顯示光度的一定降低，盡管一些燈顯示比其他燈更大的光度降低。諸如錳摻雜的硅酸鋅綠光磷光體(ZSM)的硅酸鋅磷光體為可顯示差的流明維持率特性的磷光體的特定但非限制性的例子，其他值得注意的例子包括鍶基磷光體，如錫摻雜的磷酸鍶紅光磷光體(SR)和錫摻雜的磷酸鍶藍(lán)光磷光體(SB)，以及通常較小程度上的鹵代磷光體。ZSM磷光體已在發(fā)射綠光的燈中單獨(dú)使用，且與其他磷光體組合使用以發(fā)射白光。作為后者的非限制性的例子，含有ZSM、SR和SB的磷光體共混物已用于或考慮用于配制以獲得約4100K的色溫的高CRI燈中，含有ZSM、硼酸銫鎂(CBM)、銪摻雜的鋁酸鍶(SAE)和鹵代磷光體的磷光體共混物已用于或考慮用于配制以獲得2700K至3500K的色溫的高CRI燈中。盡管這些磷光體共混物具有某些所需的品質(zhì)，例如優(yōu)良的顯色、初始顏色性質(zhì)和/或初始光級(jí)，但它們?cè)馐苤辽俨糠謿w因于它們的ZSM含量的差的流明維持率特性。
[0008]差的流明維持率的特征在于在燈的正常操作過(guò)程中磷光體的快速劣化，且差的流明維持率在諸如T5、T5H0、CFL和BIAX型的高載燈中是特別明顯的。ZSM、SR和SB的差的流明維持率特性可部分歸因于它們的汞消耗(結(jié)合)的傾向，且ZSM的差的流明維持率特性還可至少部分歸因于對(duì)低壓汞燈所發(fā)射的185 nm輻射的敏感性。已進(jìn)行各種嘗試來(lái)改進(jìn)含有ZSM和/或顯示差的流明維持率特性的其他磷光體的燈中的流明維持率。例如，已嘗試化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層和表面涂漿，但獲得有限的成功。另外，研究了氧化鋁或二氧化硅的阻擋涂層和添加，但并未完全成功。
[0009]鑒于如上，希望改進(jìn)包含具有差的流明維持率傾向的某些磷光體(包括但不限于ZSM、SR和SB)的熒光燈的流明維持率特性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]
本發(fā)明提供了能夠改變含磷光體的涂層和使用這種涂層的熒光燈的流明維持率特性的方法和含磷光體的涂層組合物。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種含磷光體的涂層包含至少第一磷光體，所述第一磷光體在暴露于至少第一波長(zhǎng)的紫外輻射時(shí)劣化，所述含磷光體的涂層還包含添加劑組合物，所述添加劑組合物具有足夠的量并足夠均勻地分布以減少所述第一磷光體對(duì)第一波長(zhǎng)的紫外輻射的吸收。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于改進(jìn)熒光燈的流明維持率的方法包括形成含磷光體的涂層，以包含在熒光燈的操作過(guò)程中劣化的至少第一磷光體，以及形成所述含磷光體的涂層，以進(jìn)一步包含添加劑組合物