专利名称：低压放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低压放电灯，该低压放电灯可以带有电极或者无电极 地实施，并且该低压放电灯的可离子化的填充物需要提高温度以进行发 射。
背景技术：
低压汞灯和低压钠灯通常用作放电灯。单色地发黄光的低压钠灯由于 有缺陷的颜色再现特性只能有P艮地^^用。低压汞灯具有广泛的应用领域，
低压汞灯也称作荧光灯，其中在放电室内产生的具有254nm和185nm的 谐振线的紫外辐射可以借助施加到放电容器上的发光材料转换成可见辐 射。对于低压放电灯，汞是优选的，因为光通量在大约25"C的环境温度 时为最大。
近年来，汞日益被视为不环保并且有毒的物质，在现代的大恥漠生产 中在考虑到无问题地清除照明体废料的情况下也要避免该物质。
在相同发明人的专利申请DE 197 31，168 Al中公开了无汞的高压灯， 其中获得了典型金属卣化物高压灯的光技术特性和电特性。由于对高压灯 和低压灯的不同要求，所以该无汞填充物和放电容器的构造并不能应用于
低压灯。
发明内容
本发明的任务在于实现一种低压放电灯，该低压放电灯无汞地构建并 且提供了最佳条件以激发可离子化的填充物。
根据本发明，该任务通过权利要求1的特征来解决。
根据本发明的无汞低压放电灯具有流体和放电容器，在该放电容器中 存在可离子化的填充物。可离子化的填充物具有压力为0.1到100hPa的 稀有气体或者多种稀有气体的混合物和用于产生对激发发光材料所需的辐射的发射材料。放电容器的表面温度可以至少在局部上借助所述流体来 调节。尽管省去了在荧光灯中通常的工作条件下容易蒸发的并且在低压放
电中以特别高的效率产生^JL发光材料所需的UV辐射的汞，在根据本发 明的无汞低压放电灯中仍然能够实现高的光产出。
优选的是，发射材料至少具有金属Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Ti、 Ge、 Sn、 Se、 Te、 Cr的一种金属、金属卣化物和/或金属有机化合物 (例如螯合物(Chelat))。由此可以实现具有高效率的无汞低压放电灯。
有利的是，借助流体可以调节在放电容器的最冷位置处的表面温度并 且该流体是耐高温的。因此，在放电容器上高的表面温度可以考虑到对可 离子化的填充物所希望的分子混合而言最佳的蒸气压力条件来进行调节。
在一个有利的实施形式中设计有温度调节装置，通过温度调节装置可 以在150C到350t:的范围内以士25k精确地调节流体的温度。由此，在 较长的时段上可以实现最佳的光产出。
流体优选是透明的或者半透明的，并且优选具有珪油，由此可以实现 精确的调温，而不会极大地降低光产出。
流体可以处于至少部分包围放电容器的外壳体中，使得可以使放电容 器升温时的能耗最小化。
优选地，设计有发光材料层，在放电容器的内环周上至少在局部上施 加有该发光材料层。因此，如传统的荧光灯的情况那样，在放电容器上将 所发射的辐射转换成可见辐射。
在另一实施形式中，流体具有发光材料混合物，通过该混合物可以将 放电容器内产生的辐射转换成可见辐射。由此，流体具有双重功能不仅 对放电容器调温而且产生可见辐射。结果，省去了施加发光材料层的步骤。
外壳体可以至少部分净皮真空罩包围，该真空罩佳放电灯的热辐射最小化。
放电容器优选杆状、环形或者U形构建，使得与传统荧光灯类似的 应用领域是可能的。
在另一实施形式中，放电灯无电极地实施，其中放电容器以如下方式 来构建使得形成超环面的(toroidales)气体放电容积，并且通过感应 耦合来触发放电。此外优选的是，放电灯无电极地实施，该放电容器基本 球形地构建并且通过感应耦合触发放电。通过这样的方式，可以实现圆柱形的或者球形的放电容器而没有附加引入的电极，即具有均匀的内表面。 在从属权利要求中公开了根据本发明的改进方案。
以下参照优选的实施例更为详细地阐述了本发明，其中
图1A示出了对应于第一实施例的无汞4氐压放电灯，而图1B示出了 在直线A-A处通过图1A的低压放电灯的剖面，
图2示出了对应于第二实施例的无汞低压放电灯，以及
图3示出了对应于第三实施例的无汞低压放电灯。
具体实施例方式
现在参照图1A中所示的第一实施例来描述才艮据本发明的灯。
根据本发明的对应于第一实施例的灯是无汞低压放电灯1。该灯1具 有管状的放电容器2，该管状的放电容器的两个端部段4、 6气密地封闭。 电极支架8、 10分别与放电容器2的端部4、 6熔融在一起。电极支架8 具有电极灯丝12以及两个与电极灯丝12的端部电连接的馈电线16a、 16b，电极支架10具有电极灯丝14以及两个与电极灯丝14的端部电连接 的馈电线18a、 18b。电极灯丝12、 14设置在放电容器2的内部空间20 中并且横向于放电容器2的纵轴线设置。
在放电容器2的内部空间20中存在无汞的发射材料作为稀有气体-分子气体-混合物形式的、可离子化的填充物。该混合物具有稀有气体或
者稀有气体混合物形式的基本气体，例如由稀有气体Ar、 Ne、 He、 Xe、 Kr中的至少一种构成，压力范围典型为0.1至100hPa。为了离子化和激 发，在填充气体中存在金属Fe、 Co、 Ni、 Cu 、 Al、 Ga、 In、 TI、 Ge、 Sn、 Se、 Te、 Cr中的一种和/或至少一种金属囟化物。优选的是，金属以 金属有机的螯形化合物形式存在。
第一实施例的放电容器2例如以25mm的直径和200mm的长度来构 建。内部空间中的可离子化的填充物在该例子中具有压力为2.5 hPa的 Ar以及分别为0.2 mg的InBr和InCl与金属In构成的混合物。
为了形成可离子化的填充物的蒸气压力，需要大约150匸至大约400■C、优选至350"C范围的提高的壁温度。
发明AiL现，关于放电容器所使用的尺寸、在第一实施例中尤其是关 于管直径在某个压力条件下，在同时比较精确地调节沿放电容器壁的均匀 温度分布的情况下，实现了可离子化的填充物的最佳^JL。在此特别感兴 趣的是放电容器的最冷点的温度、即在所谓冷点(Cold-spot)处的温度。 根据发明人的知识，放电容器外壁的流体调温是特别有利的。
为了进行这种流体调温，放电容器2在其整个纵轴上被薄壁的外壳体 22包围，在该外壳体中存在可调温的、在可见范围和近UV范围中透明 的、耐高温的流体24。该流体24包围包括冷点的放电室2并且例如另一硅 油，尤其是甲基苯基聚硅氧烷。
围绕容器的流体层具有大约O.lmm到3mm的层厚度，并且通过泵 26经加热装置28来泵送。泵26例如是隔膜泵或者叶片泵。在热循环过 程中在外壳体22的流体出口附近还存在温度传感器30，该温度传感器的 输出信号到达图1A中未示出的电调节回路，在该电调节回路中例如通过 加热装置28调节流体中预先给定的大约220X: ± 15K的温度。通过这种 调节可以4狄电容器2的外壁在大约± 25K的窄的温度范围内调温。
加热装置28、泵26和温度传感器30在图1中位于低压放电灯1的、 邻近电极灯丝8的端部区段4上的灯头中，并且能够实现放电容器被流体 持续地环流，由此在放电容器上存在所希望的温度。附加地，在低压灯l 的灯头中可以设置有热交换器，通过该热交换器可以利用流体24中的馈 电线16a、 16b和电极灯丝12、 14的热。
对于加热装置28，尤其是也为了辐射加热，可以使用盘绕地实施的 薄的加热丝或者沿着放电容器的整个伸展施加到放电容器上的电阻层。该 加热丝或者电阻层可以与所使用的流体直接接触，使得可以获得流体的均 匀的并且能量有效的加热。
在外壳体22的内表面上存在发光材料层32，该发光材料层将由于气 体放电而从可离子化的填充物中发射的辐射转换成可见光。在此，由于放 电而发射的辐射在发光材料层的发光材料的激发范围中。
真空罩34包围放电容器2和外壳体22，该真空罩通过外本体36来 形成边界。红外>^射层被施加到外本体36的内壁上，通过该红外>^射层 又将放电容器中产生的并且穿透外壳体22的红外辐射朝着放电容器2反 射。为了起动放电灯，流体24经历通过泵26产生的提高的体积流量的快 速加热，使得以短的加热时间达到最佳温度。
在点燃放电灯之前，电极灯丝12、 14例如通过电流预热 (Stromvorheizung)被预加热到大约850匸到卯0X:的温度。
在放电灯工作期间所希望的是,放电容器的最冷的点根据对可离子化 的填充物最佳的蒸气压力*来调节。在此，放电容器的沿着其出现M 辐射的放电的区段可以被调温直到比温度调节后的最冷的点高50-75K。 结果，可以使对于外壳体22中的流体24的精确的温度调节缩减到基本上 在放电容器的冷点的区域中的温度调节。放电容器的壁的其余区域因此具 有提高了 25-75K的温度。
在放电灯的调光过程中，通过流体24的调温可以主动地调节放电灯 的最佳冷点温度，使得即使在明显降低故电功率的情况下也可以实现由于 放电引起的最佳的辐射产出。
在第一实施例的一种变形方案中，在外壳体22上并未设置发光材料 层32，而是在外壳体22中环流的流体中设置发光材料微粒，例如固体粉 末混合物形式的发光材料^^立，这些发光材料微粒由于流体流动而围绕放 电容器均匀分布并且具有发光材料层32的功能，也就是说，由于在放电 容器中进行放电而^iL了在可见范围中的发光。
上面所描述的第一实施例涉及具有用于点燃和用于能量耦合输入的 电极灯丝的低压放电灯。然而，本发明并不限于此，而是可以使用任意的 电激发方法或者电磁激发方法来点燃和将能量耦合输入到任意放电容器 中。这在下面示例性地参照第二和第三实施例来描述。
图2示出了对应于第二实施例的无电极的低压放电灯100,其具有圆 柱状构建的放电容器102，用于长形线圏106的内凹进部104被引入该放 电容器中。该线圏106具有初级绕组108。初级绕组108在其端部与高频 电源相连，使得围绕初级绕组产生高频磁场，借助该高频磁场在放电容器 102的内部空间120的超环面的区域110中维持放电。
可离子化的填充物的类型和具有通过泵126环绕放电容器102流动的 流体124的外壳体122、作为用于温度调节的传感器的温度传感器130、 在外壳体122上的发光材料层132、真空罩134和具有红外涂层138的外 本体136对应于第一实施例的类似元件，使得就工作原理而言参照第一实 施例。在图3中所示的对应于第三实施例的低压放电灯200中，放电容器 202构建为球形。可离子化的填充物设置在内部空间220中，并且放电容 器202被由外壳体222容纳的流体224包围。
印制导线206螺旋状地施加到外壳体222上，高频电压可以通过两个 馈电线216a、 216b施加到印制导线上，由此在放电容器202中可产生高 频磁场。该磁场在放电容器202的内部空间220中的区域210中维持放电。
在外壳体222上与印制导线206相邻地设置有带有两个流体供给管路 208a、 208b的附加件208,这些流体供给管路将冷却后的流体从放电容器 的外壁输送走而将加热后的流体向放电容器的外壁输送。在流体供给管路 208a、 208b之间存在温度调节区段204，在该温度调节区段中设置有泵 226、加热装置228和温度传感器230。通过附加件208能够实现流体224 从故电容器202的外壁流走并且在流体又流到放电容器的外壁之前获得 预先确定的温度。在外壳体222上的发光材料层232、真空罩234、外本 体236和红外涂层238在第三实施例中构建为球形，但在功能上对应于第 一实施例的类似元件，于^1省去了详细的描述。
在给定的容积中，放电中的功率耦合输入典型为2-50W，而通过交变 电场的电磁能量耦合输入在大约50Hz至3GHz的范围中进行。
本发明并不限于第一至第三实施例的放电容器、外壳体和外本体的形 状，而是可以存在任意形状和尺寸的放电容器/本体，只要可以实现具有 放电容器的可调节的表面温度的无汞低压放电灯。
因此，本发明涉及一种具有放电容器的无汞低压放电灯，在该放电容 器中存在可离子化的填充物。至少在局部上可以调节放电容器的表面温度 以及由此可离子化的填充物的温度，使得发射材料可以产生对^L发光材 料所需的辐射。流体调温优选通过温度调节电路在使用温度传感器、泵和 加热装置的情况下进行。
权利要求
1.一种无汞低压放电灯(1，100，200)，具有放电容器(2)，在该放电容器中存在能够离子化的填充物，该填充物具有a)压力在0.1到100hPa之间的稀有气体或者多种稀有气体的混合物，以及b)用于产生对激发发光材料所需的辐射的发射材料；以及具有流体(24)，通过流体能够至少在局部上调节该放电容器(2)的表面温度。
2. 根据权利要求1所述的低压放电灯，其中发射材料至少具有金属 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Ti、 Ge、 Sn、 Se、 Te、 Cr的至少一种 金属、金属g化物和/或金属有机化合物。
3. 根据权利要求1或者2所述的低压放电灯，其中放电容器(2 )的 最冷部位处的表面温度能够通过流体来调节，并且其中该流体是耐高温 的。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的低压放电灯，具有温度调节装 置，通过该温度调节装置能够在150C到350X:的范围内以士25k精确地 调节流体的温度。
5. 根据上^K利要求中任一项所述的低压放电灯，其中流体(24) 是透明的或者半透明的并且优选具有硅油。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的低压放电灯，其中流体(24) 位于至少部分包围放电容器(2)的外壳体(22)中。
7. 根据权利要求6所述的低压放电灯，其中设置有发光材料层，在 放电容器(2)或者外壳体(22)的内环周上至少局部地施加该发光材料 层。
8. 根据权利要求6所述的低压放电灯，其中流体(24)具有发光材 料混合物，通过该发光材料混合物能够将放电容器中产生的辐射转换成可 见辐射。
9. 根据权利要求7或者8所述的低压放电灯，具有真空罩(34)，该 真空罩至少部分包围外壳体(22)。
10. 根据上a利要求中任一项所述的低压放电灯，其中放电容器(2 ) 构建为杆形、环形或者U形。
11. 根据权利要求1至9中任一项所述的低压放电灯(100 )，该低压 放电灯无电极地实施，其中放电容器(102)以如下方式来构建使得形成超环面的气体放电容积并且通过感应耦合来触发放电。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的低压放电灯(200 )，该低压 放电灯无电极地实施，其中放电容器(202)基本上球形地构建，并且通 过感应耦合来触发放电。
全文摘要
本发明涉及一种无汞低压放电灯，其具有放电容器，在该放电容器中存在可离子化的填充物。至少能够在局部上调节放电容器的表面温度以及由此可离子化的填充物的温度，使得发射材料可以产生对激发发光材料所需的辐射。流体调温优选通过温度调节电路在使用温度传感器、泵和加热装置的情况下来进行。
文档编号H01J61/12GK101517697SQ200780035138
公开日2009年8月26日 申请日期2007年10月10日 优先权日2006年10月17日
发明者克劳斯·施托克瓦尔德, 赫伯特·魏斯 申请人:奥斯兰姆有限公司