荧光灯、球形荧光灯和照明装置的制作方法

专利名称：荧光灯、球形荧光灯和照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及荧光灯、球形荧光灯和具有荧光灯或者球形荧光灯的照明装置。
背景技术：
近年来，具有荧光灯的照明装置变得更小，而且它们的输出更高。然而，在小而高输出的照明装置中，荧光灯的光输出趋向于降低。照明装置越小和其输出越大，荧光灯发光管中的温度就越高，结果发光管中的水银蒸气压很可能提高。为了抑制水银蒸气压的过分上升，其内部管(intra-tube)温度可能上升之处使用的荧光灯具有充满主汞齐的发光管。
在带有主汞齐的荧光灯中，如上所述，由于主汞齐抑制水银蒸气压过分上升，其发光效率提高。然而，在这种荧光灯打开之后需要长时间该灯才开始发射预定的光通量，即，荧光灯显示较差的通量启动性能。这是因为和充满纯水银的荧光灯相比，该主汞齐不仅在灯打开时抑制水银蒸气压，而且在内部管温度低到象灯打开之前那样的室温时也同样抑制水银蒸气压。具有主汞齐的荧光灯由于不足的水银蒸气压而在打开之后立即发射弱光通量，但是随着内部管温度上升，提高密封玻璃管内的水银蒸气压，光通量逐渐提高。
因此，具有主汞齐的荧光灯在电极附近的部分具有辅助汞齐，当灯打开时电极附近部分的温度容易上升。这在灯打开后会立即对发光管内的水银蒸气压增加压力，因此提高了通量启动性能。
作为荧光灯带有的辅助汞齐，已知一种包括由其上镀铟(In)的不锈钢制成的基底。然而，这种辅助汞齐对水银的吸收能力高，因此在灯关闭时甚至降低水银蒸气压。
而且，作为荧光灯带有的辅助汞齐，已知一种包括其上镀金(Au)的基底，如日本专利申请KOKAI公开2001-84956中所公开的。在灯保持关闭时，金不过分地吸收水银，因此可以在室温下保持相对高的水银蒸气压。于是，具有包括其上镀金的基底的辅助汞齐的荧光灯在它打开后立即可以获得大输出。金具有高熔点并且几乎不蒸发，并且在荧光灯制造期间的加热步骤中几乎不氧化。鉴于此，金适合于提供辅助汞齐。
然而，在日本专利申请KOKAI公开2001-84956中公开的荧光灯中，辅助汞齐仅有短寿命。也就是说，该灯仅在短期内提高通量启动性能。这是因为金很容易扩散到不锈钢制成的基底中(固相扩散)。请注意，镀在不锈钢基底上的金层在灯打开之后立即弥补荧光灯中的水银蒸气压。因此，金扩散到不锈钢基底中。当基底上的金数量减少时，辅助汞齐不再能用来提供好的通量启动性能。
在日本专利申KOKAI公开2001-84956中说明的技术可以用于长时间保持好的通量启动性能。在这种情况下，辅助汞齐必须镀有厚的金层。金是很昂贵的材料。金层越厚，荧光灯的生产成本越高。

发明内容
本发明的目的是提供长时间呈现好的通量启动性能的荧光灯、球形荧光灯和照明装置。
技术方案1中所述的荧光灯包括发光管和包含在该发光管中的汞齐。该汞齐具有基底、设置在该基底上的金属层和设置在该基底和该金属层之间抑制金属从该金属层扩散到该基底中的扩散抑制层。
除非另有说明，否则该术语的定义和技术含义如下。
发光管可以由可以形成透光密封外壳的玻璃或者陶瓷等等制成。该玻璃可以是具有低软化点并可以容易地进行热处理的铅玻璃、对环境无害的无铅玻璃等等。
该发光管可以是直的、环形的和弯曲的。可选择的，它可以包括通过连通管首尾相连的多个弯管，以形成至少一个放电路径。
当发光管具有弯管时，该弯管可以是U形的。该U形弯管可以通过热熔化直管形构件(例如直的玻璃管)的中部、然后在中部弯曲该管来形成。另外，它可以通过对直管形构件进行造型工艺来制造。术语″U形弯管″是指具有折叠因而放电路径折回的放电路径的管。因此，U形弯管不局限于具有弯曲部分或者圆形部分的管。相反地，它可以弯曲成钝角或者锐角。换句话说，″U形弯管″是指由首尾相连的直管状部分组成因而放电电路可以弯曲的灯泡。弯管可以由通过吹制分离技术(blown-off technique)制造的连接管连接的两个基本平行的直管状部分组成。可选择的，该弯管可以是螺旋管。
该荧光灯可以是一般类型的荧光灯，具有分别位于发光管中设置的放电路径端部的一对电极。另外，该荧光灯可以是没有电极的所谓无电极灯(electrode-less lamp)。如果该荧光灯具有分别位于发光管中形成的放电路径端部的两个电极，该电极可以是由灯丝制成的热阴极、镀有电子发射材料的陶瓷电极或者由镍制成的冷阴极等等。
磷层直接或者间接地形成在发光管的内表面。该磷层可以由稀土金属氧化物磷、卤代磷酸盐(halophosphate)磷等等形成。尽管如此，磷层的材料不局限于这些。为了提高灯的发光效率，希望使用三波长发射磷，该三波长发射磷是分别发射红光、蓝光和绿光分三种磷的混合物。
该发光管充满放电介质。该放电介质可以是水银、惰性气体例如氩、氖、氪或氙或者水银和惰性气体的混合气体。然而，该介质不局限于这些。
包含在发光管中的汞齐较好地用作所谓的“辅助汞齐”。辅助汞齐提高灯的通量启动性能(它能够缩短在灯启动后发光到预定强度的时间)。除该辅助汞齐之外，所谓的“主汞齐”设置在该发光管中，因此在该管中充满汞蒸气。请注意，在灯打开时，该主汞齐提供适当的水银蒸气压。
该主汞齐可以根本不使用。如果是这种情况，可以在该发光管中提供液体水银、水银粒(Zn-Hg合金)、GEMEDIS(商标，由Saes Getters公司制造)等等，从而用水银充满该发光管。在这种情况下，辅助汞齐同样可用于提高荧光灯的通量启动性能。
如果在该发光管中提供了，主汞齐优选是当该灯以稳定状态工作时可以控制水银蒸气压到适当值的汞齐。主汞齐的金属成分和含汞量决定主汞齐的水银蒸气性能。优选作为主汞齐的金属组成成分的金属是铋(Bi)、铅(Pb)、锡(Sn)、铟(In)等等。
因此，例如，主汞齐是铋(Bi)-锡(Sn)-水银(Hg)、铋(Bi)-锡(Sn)-铅(Pb)-水银(Hg)、铋(Bi)-铅(Pb)-铟(In)-水银(Hg)或者锌(Zn)-水银(Hg)等等。但是，主汞齐不局限于这些。
为了使辅助汞齐恰当地执行其功能，优选将其放在温度容易升高的位置，例如在电极附近。在具有电极的荧光灯中，例如，希望辅助汞齐熔焊到支撑电极的内部导线。在包括连接在一起的弯管的荧光灯中，辅助汞齐可以位于一个弯管中，并在放电路径的中点。在无电极灯中，辅助汞齐设置在电流密度高的放电空间中的位置处就更好。
铁(Fe)、镍(Ni)、铬(Cr)、锰(Mn)、铜(Cu)、铌(Nb)、钼(Mo)、锆(Zr)、钛(Ti)、铝(Al)、钨(W)、碳(C)或者包含这件元件中的至少两种的合金耐热性好，而且因此适合于作为辅助汞齐的基底材料。
在包含所述元件中的至少两种的合金中有不锈钢。由不锈钢形成的基底很耐热而且易于处理，而且便宜。考虑到这些点，不锈钢适用于基底材料。优选地，基底形成为象板或者网。另外，形成为线或者空心圆筒。但是，基底的形状不局限于这些。
希望辅助汞齐的金属层由在荧光灯工作时几乎不过分吸收发光管中的水银的金属形成。因此，本发明人研究辅助汞齐的金属层，以提高灯的通量启动性能。
首先，本发明人制备下列辅助汞齐。由不锈钢(即Fe、Ni和Cr的合金)形成并具有2mm×7mm的尺寸和40μm的厚度的基底。然后，不同金属的层通过电镀形成在该基底上。
金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋用作金属层材料。分别具有和如上所述相同基底和金、银、钯、钛、锡、锌和铋的不同类型的辅助汞齐用于球形、13瓦级的荧光灯中，该荧光灯相应于60瓦的白炽灯。
另一方面，制造具有由其上镀铟的上述基底形成的辅助汞齐的球形荧光灯作为比较例8；制造不包括辅助汞齐的球形荧光灯作为比较例9；而且制造具有由其上镀镍的上述基底形成的辅助汞齐的球形荧光灯作为比较例10。这些球形荧光灯是消耗功率为13W荧光灯，相应于60W的白炽灯。
检测所有这样制造的球形荧光灯，确定发光时间和相对光输出之间的关系。
如图27所示，当分别具有金层、银层、铅层、锡层和锌层的球形荧光灯打开时，它们即刻就发光，其强度是当灯在稳定状态下工作时获得的强度的30％到40％。此后光通量较好地提高。虽然图27未显示，但是分别具有钯层、铂层和铋层的球形荧光灯呈现类似的性能。
相反，当根据比较例8的球形荧光灯打开时，它即刻发光，其强度是当灯稳定地工作时获得的强度的大约10％，但是光通量较好地提高。当根据比较例9的球形荧光灯打开时，它的发光强度即刻是大约40％，但是此后光通量没有较好地提高。大约三分钟过去后，其光强才提高到80％。根据比较例10的球形荧光灯呈现类似于根据比较例9的灯的性能。
这些性能可以解释如下。在根据比较例9的球形荧光灯中，没有辅助汞齐，当灯保持关闭时，在发光管中的水银蒸气压不过分地下降。然而，在作为主要热产生部分的放电路径附近存在的液体水银含量不足。不可避免地，光通量不会按照要求提高。
镍几乎不吸收水银。因此，比较例9的情况可以适用于根据比较例l0的球形荧光灯，根据比较例10的球形荧光灯使用镍作为辅助汞齐的金属层材料。
铟可以吸收特大量水银。因此，在根据使用铟用于辅助汞齐金属层的比较例8的球形荧光灯中，当灯保持关闭时，在发光管中的水银蒸气压过分降低。因此，当灯打开时即刻发射的光不够强。
金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋吸收的水银不象镍那样少，而且不象铟那样多。因此，包含具有金、银、钯、铂、铅、锡、锌或者铋金属层的辅助汞齐的球形荧光灯可以从开始就发射强光，并且光通量较好地提高。
后面将说明的技术方案1和2所述的荧光灯最好具有以下的金属层，该金属层包含选自金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、铅(Pb)、锡(Sn)、锌(Zn)和铋(Bi)的至少一种元素，如技术方案9所述的荧光灯。
优选地，金属层主要由选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的一种元素形成，或者金属层主要由包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少两种元素的合金形成。
短句“金属层主要由选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的一种元素形成”是指包含至少50％质量金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少一种。也就是说，金属层当然可以基本上仅仅由金、银、钯、铂、铅、锡、锌或者铋形成。可选择的，金属层可以由包含至少50％质量选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的一种元件的混合物(合金)形成。该短语“基本上仅仅”是指金属层可以包含微量杂质。更优选地，金属层可以包含至少90％质量选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的任何一种元素。
短句“金属层主要由包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的至少两种元素的合金形成”是指金属层包含至少50％质量选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少两种元素的合金。也就是说，除了那些列举的之外，金属层可以包含任何元素，只要选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的至少两种元素占金属层的至少50％质量。更优选地，金属层包含至少90％质量选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少两种元素的合金。
该金属层可以是不仅包含金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋还包含少量(大约0.1到8％质量)镍(Ni)、铜(Cu)、钴(Co)、铁(Fe)等等的金属层。可选择的，该金属层可以是主要由金或者银组成而且包含少量(大约0.1到8％质量)镍、钴、铂、钯、铜、铁等等的金属层。特别地，通过在金中添加少量镍和钴制备的任何合金都称为“硬金(hard gold)”，它比纯金更硬。由这些合金形成的金属层符合需要，因为它在荧光灯的制造期间几乎不磨损或者剥落。该金属层可以通过电镀或者汽相沉积设置在基底上。
包含选自金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、铅(Pb)、锡(Sn)、锌(Zn)和铋(Bi)的至少一种元素的金属层可以具有下面举例说明的成分。然而，金属层不局限于这些例子。
(a)Pb50％质量；Bi50％质量(b)Au92％质量；Ag8％质量(c)Au75％质量；Ag25％质量(d)Au10％质量；Ag90％质量(e)Au98％质量；Ag1％质量；Ni、Co、Pt、Pd、Cu和Fe1％质量(f)Au92％质量；Ag7％质量；Ni、Co、Pt、Pd、Cu和Fe1％质量(g)Au70％重量；Ag29％质量；Ni、Co、Pt、Pd、Cu和Fe1％质量(h)Au70％重量；Ag23％质量；Ni、Co、Pt、Pd、Cu和Fe7％质量(i)Au40％质量；Ag59％质量；Ni、Co、Pt、Pd、Cu和Fe1％质量(j)Au40％质量；Ag53％质量；Ni、Co、Pt、Pd、Cu和Fe7％质量(k)Bi60％质量；Pb20％质量；Sn10％质量；Cu9％质量；Ni、Co、Pt、Pd和Fe15％质量(1)Au70％质量；Ag20％质量；Cu9％质量；Ni、Co、Pt、Pd和Fe1％质量(m)Au70％质量；Ag20％质量；Bi9％质量；Ni、Co、Pt、Pd、Cu和Fe1％质量(n)Au70％质量；Ag20％质量；Pb9％质量；Ni、Co、Pt、Pd、Cu和Fe1％质量
(o)Au70％质量；Ag20％质量；Sn9％质量；Ni、Co、Pt、Pd、Cu和Fe1％质量优选地，扩散抑制层由金属颗粒几乎不从金属层扩散到其中的材料形成。在技术方案1所述的荧光灯中，因此希望扩散抑制层应该包含选自镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)和钨(W)的至少一种元素，如技术方案2所述的荧光灯。
金、银、钯、铂、铅、锡、锌铋等等尤其几乎不扩散到属于周期表第VI族的元件(铬、钼和钨)和镍中。因此，如果包含镍、铬、钼和钨中的一种或多种的扩散抑制层插入在基底和金属层之间，金属颗粒就几乎不从金属层扩散(固相扩散)到基底中。这可以延长汞齐的寿命。
更希望扩散抑制层主要由选自镍、铬、钼和钨的至少一种元素形成，或者主要由包含选自镍、铬钼和钨中的至少两种元素的合金形成。
短句“扩散抑制层主要由选自镍、铬、钼和钨的至少一种元素形成”是指扩散抑制层包含至少50％质量选自镍、铬、钼和钨的至少一种元素。也就是说，扩散抑制层当然可以基本上仅仅由镍、铬、钼或者钨形成。可选择的，扩散抑制层可以由包含至少50％质量选自镍、铬、钼和钨的一种元素的混合物(合金)形成。短语“基本上仅仅”是指扩散抑制层可以包含微量杂质。更优选地，扩散抑制层包含至少90％质量选自镍、铬、钼和钨的任何一种元素。
短语“主要由包含选自镍、铬、钼和钨的至少两种元素的合金形成”是指扩散抑制层包含至少50％质量包含选自镍、铬、钼和钨的至少两种元素的合金。即，扩散抑制层可以由不仅包含选自镍铬钼和钨的至少两种元素而且还包含其它元素的混合物(合金)形成，只要该至少两种元素占至少50％质量。更优选地，扩散抑制层包含至少90％质量选自镍、铬、钼和钨的至少两种元素。
下列简单方法可以证明该辅助汞齐的金属层几乎不变薄。
首先，制造两种辅助汞齐。一种包括基底(例如由不锈钢制成的基底)和形成在该基底上并且大约0.5μm厚的金属层(例如金层)。另一种包括基底(例如由不锈钢制成的基底)、形成在该基底上并且大约0.5μm厚的扩散抑制层(例如镍层)和形成在该扩散抑制层上并且大约0.5μm厚的金属层(例如金层)。这样制造的辅助汞齐在大约500℃的真空炉中加热大约1小时。然后，没有扩散抑制层的汞齐失去金的光泽并显示不锈钢的光泽，而具有扩散抑制层的汞齐仍然呈现金的光泽。这种简单方法表明，由于插入在基底和金属层之间的扩散抑制层，金属几乎不从金属层扩散到基底中。
为了使灯长时间保持好的通量启动性能，希望该汞齐的扩散抑制层厚度大于等于0.01μm并小于等于5μm。扩散抑制层必须是大于或等于0.01μm厚，因为金属层中的一些金属颗粒也扩散到扩散抑制层中。如果扩散抑制层的厚度小于0.01μm，金属颗粒(金属的晶体)就会从金属层扩散到扩散抑制层中，不久到达基底。如果扩散抑制层的厚度小于0.01μm，它将具有小孔，金属颗粒可以通过该小孔进入基底。为了降低材料成本，减少所需的汞齐量并提高流程效率，希望扩散抑制层小于或等于大约5μm厚，优选大约0.03到2μm厚。
在形成在基底上设置的扩散抑制层上之后，可以几乎不在扩散抑制层上设置金属层(也就是说，金属层可以不敷设在扩散抑制层上)。如果是这种情况，最好在基底和金属层之间设置主要由镍形成的剥落抑制层，更确切地说是在扩散抑制层和金属层之间，如在第12个技术方案中所述的荧光灯中那样。扩散抑制层可以不紧紧地设置在基底上(也就是说，扩散抑制层可以不紧紧地敷设在基底上)。同样在这种情况下，希望在基底和金属层之间设置主要由镍形成的剥落抑制层，更确切地说是在基底和扩散抑制层之间。
短语“主要由镍形成的剥落抑制层”是指包含至少50％质量镍的剥落抑制层。优选地，剥落抑制层包含至少90％质量镍。
在第1到3个技术方案的荧光灯中，扩散抑制层设置在金属层和基底之间从而抑制金属从金属层扩散到基底中。因此，在金属层中的金属颗粒(金属的晶体)几乎不扩散到扩散抑制层或者基底中。这会延长汞齐的寿命(即，通量启动性能由于汞齐而保持优良的周期)。此外，金属层可以比在传统的灯中更细，因为金属颗粒几乎不从金属层扩散到基底中。因此可以降低金属层的材料成本。
镍、铬、钼和钨比不锈钢更昂贵。因此，具有包含选自镍、铬、钼和钨的至少一种元素并且插入在金属层和由不锈钢制成的基底之间的扩散抑制层的任何汞齐都可以以比其基底包含选自镍、铬、钼和钨的至少一种元素的汞齐更低的成本来制造。这种汞齐用于第4技术方案所述的荧光灯。
第3技术方案的荧光灯的优点在于汞齐的材料成本低而且汞齐的重量小。而且，该扩散抑制层可以容易地形成在基底上，而没有小孔。
在根据第12技术方案的荧光灯中，抑制金属层从基底剥落，并且该扩散抑制层和金属层可以容易地形成，一个在另一个上。
技术方案4中所述的荧光灯包括发光管和包含在该发光管中的汞齐。该汞齐具有基底和金属层。该基底包含选自铬、钼和钨的至少一种元素。该金属层包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少一种元素，并且设置在基底上。
优选地，金属层由在荧光灯保持关闭时不会过分地吸收发光管中的水银的金属形成。因此，希望金属层包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的任何一种元素。
更优选地，金属层主要由选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的至少一种元素形成，或者主要由包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少两种元素的合金形成。短语“金属层主要由选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的至少一种元素形成”和短语“主要由包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少两种元素的合金形成”是如上所述同样的意思。
正如已经指出，金、银、钯、铂、铅、锡、锌铋等等尤其几乎不扩散到周期表第VI族的元素(铬、钼和钨)中。因此，如果基底由包含选自铬、钼和钨的至少一种元素的材料形成，金属颗粒将几乎不从金属层扩散到基底中。这可以延长汞齐的寿命。
更希望基底主要由选自铬、钼和钨的一种元素形成，或者主要由包含选自铬、钼和钨中的至少两种元素的合金形成。
短句“基底主要由选自铬、钼和钨的一种元素形成”是指基底包含至少50％质量选自铬、钼和钨的至少一种元素。即，该基底当然可以基本上仅仅由铬、钼或者钨形成。可选择的，该基底可以由包含至少50％质量选自铬、钼和钨的一种元素的混合物(合金)形成。短语“基本上仅仅”是指金属层可以包含微量杂质。优选地，基底包含至少90％质量选自铬、钼和钨的任何一种元素。
短句“基底主要由包含选自铬、钼和钨的至少两种元素的合金形成”是指基底包含至少50％质量包含选自铬、钼和钨中的至少两种元素的合金。即，该基底可以由包含其它元素的混合物(合金)形成，只要该至少两种元素占至少50％质量。优选地，该基底包含至少90％质量选自镍、铬、钼和钨的至少两种元素。
该基底可以主要由钼形成。也就是说，基底当然可以仅仅由钼形成。可选择的，基底可以由掺有钇(Y)的钼形成。
该金属层可能容易剥落(也就是说，金属层可能不紧紧地附着于基底)。如果是这种情况，希望在基底和金属层之间设置主要由镍形成的剥落抑制层，如第12技术方案所述的荧光灯。短语“主要由镍形成的剥落抑制层”具有和上面所述相同的意思。
在根据第4技术方案的荧光灯中，即使金属层主要由选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌、铅和铋的一种元素形成，金属颗粒也几乎不从金属层扩散到基底中。这是因为该基底包含选自铬、钼和钨的至少一种元素。因此，可以延长汞齐的寿命(即，通量启动性能由于汞齐而保持优良的周期)。此外，金属层可以比在传统的灯中更薄，因为金属颗粒几乎不从金属层扩散到基底中。因此可以降低金属层的材料成本。
技术方案6中所述的荧光灯包括发光管和包含在该发光管中的汞齐。该汞齐具有基底和在该基底上设置的金属层。构成金属层的晶体是多孔的。
短句“构成金属层的晶体是多孔的”是指如图8和9所示的这种状态。
这种金属层可以通过用金属电镀该基底来形成，如果电极之间的电位比通常更低并且在预定时间内提高，该金属就在基底上形成层。
晶体生长速度不依赖于在电极之间的电位。但是，电位越高，晶核生长越快。因此，如果在电极之间的电位比通常更低，晶体生长就比晶核更快。结果，促进结晶。电极之间的电位在晶体生长到一定程度后提高。然后，晶核生长速度提高，而且阴极表面的离子浓度下降。当阴极表面的离子浓度下降时，几乎不能在整个表面实现放电。仅仅发生局部放电，使得表面逐渐不平。最后，表面具有隆起和凹陷。隆起处的离子浓度比任何其它的区域更高。放电集中在隆起处。因此促进在隆起处及其周围的晶体生长。结果，晶体沉积，形成如图8和9所示的这种多孔层。这种沉积称为“枝状晶沉积”。如果发生普通的沉积，而不是枝状晶沉积，将形成如图10和11所示的这种晶体。
优选地，该金属层是在荧光灯关闭期间几乎不过分地吸收发光管中的水银的金属层。鉴于此，希望金属层包含选自第4技术方案所述荧光灯中的金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少一种元素，如第9技术方案所述的荧光灯中那样。
更优选地，金属层主要由选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的一种元素形成，或者主要由包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少两种元素的合金形成。短句“金属层主要由选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的一种元素形成”和短句“主要由包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少两种元素的合金形成”具有如上述同样的意思。
金属层可以不设置在基底上(也就是说，金属层可以不敷设在基底上)。在这种情况下，希望在基底和金属层之间设置主要由镍形成的剥落抑制层，如第12技术方案所述的荧光灯。短语“主要由镍形成的剥落抑制层”具有和上面所述相同的意思。
在第4或者6技术方案所述的荧光灯中，希望形成金属层的晶体以10％到90％的填充率使用，如第7技术方案所述。
术语“填充率”是金属颗粒实际上占的体积与金属层具有的表观体积的比。
假设具有面积S[cm2]和厚度t[cm]的金(Au)层形成在平坦衬底上。该层的表观体积是S×t。金的比重d是19.32[g/cm3]。如果填充率是100％，金将以d×S×t[g]的量附着到衬底。在图8和9所示多孔金属层中，在晶体之间存在间隙。因此，金将以小于d×S×t[g]的量附着到衬底。图8和9所示(通过枝状晶沉积形成的)多孔金属层具有大约80％的填充率。相反，如图10和11所示(通过普通的沉积形成的)这种金属层具有大约100％的填充率。
如果该金属具有小于10％的填充率，该金属层就容易从基底剥落。如果该金属层具有大于90％的填充率，金属颗粒接触基底的面积将太大因而金属颗粒会容易扩散到基底中。
在技术方案6和7所述的荧光灯中，金属颗粒(金属的晶体)接触基底的面积可以减小。因此，金属颗粒几乎不扩散到基底中。这会延长汞齐的寿命(即，通量启动性能由于汞齐而保持优良的周期)。而且，金属可以比至今可能的更薄，因为金属颗粒几乎不扩散到基底中。这有助于降低金属层的材料成本。
技术方案8所述的荧光灯包括发光管和包含在该管中的汞齐，该汞齐具有基底和设置在该基底上的金属层。构成该金属层的晶体具有满足下列三个条件中至少一个的尺寸。第一、该金属层表面的任选区域具有大于0.02μm的算术平均粗糙度。第二、金属层表面的这些区域具有大于0.3μm的最大粗糙度高度。第三，该金属层表面的10点平均粗糙度大于0.2μm。
第5技术方案所述的荧光灯是技术方案1、2和4中任何一个所述的类型。构成该金属层的晶体具有满足下列三个条件中至少一个的尺寸。第一、该金属层表面的任选区域具有大于0.02μm的算术平均粗糙度。第二、金属层表面的这些区域具有大于0.3μm的最高粗糙度。第三，该金属层表面的10点平均粗糙度大于0.2μm。
在日本工业标准JIS B 0601中规定了算术平均粗糙度Ra、最大粗糙度高度Ry和10点平均粗糙度Rz。它们是表示检测的金属层任意选择的某些部分的表面糙度的参数。通常，物体没有均一的表面粗糙度/一个区域和另一个区域的表面粗糙度不同。因此，金属层不必具有均一的表面糙度，只要它满足上述三个条件中的至少一个，即，算术平均粗糙度Ra＞0.02μm、粗糙度的最大粗糙度高度Ry＞0.3μm和10点平均粗糙度Rz＞0.2μm。
对于技术方案5和8所述的荧光灯，通过金属层具有的表面粗糙度来限定金属层中晶体(即构成金属层的晶体)的尺寸。这是因为金属层的表面随着金属层中的晶体长得更大而变得更粗糙。
通过在预定时间内在电极之间保持相对低的电位然后提高电位经过预定时间，可以用金属电镀基底来形成这种金属层，如形成技术方案6的荧光灯具有的汞齐金属层。这样形成的金属层包括外形像针或者颗粒的晶体，因此具有比普通的光泽镀敷更粗糙的表面。
希望金属层由在荧光灯保持关闭时几乎不吸收发光管中的水银的金属形成。因此，在第5技术方案或者第8技术方案所述的荧光灯中，金属层也应该最好包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少一种元素，如第9技术方案所述的荧光灯中那样。
更优选地，金属层主要由选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的一种元素形成，或者主要由包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少两种元素的合金形成。短句“金属层主要由选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的一种元素形成”和短句“主要由包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少两种元素的合金形成”具有如上述同样的意思。
金属层可以几乎不设置在基底上(也就是说，金属层可以几乎不敷设在基底上)。在这种情况下，希望在基底和金属层之间设置主要由镍形成的剥落抑制层，如第12技术方案所述的荧光灯。短语“主要由镍形成的剥落抑制层”具有和上面所述相同的意思。
在技术方案5或8所述的荧光灯中，金属层中的金属晶体满足下列三个条件中的至少一个。第一个条件是金属层表面的任选区域具有大于0.02μm的算术平均粗糙度。第二个条件是金属层具有大于0.3μm的最大粗糙度高度Ry。第三个条件是金属层的表面具有大于0.2μm的10点平均粗糙度。因此，晶体几乎不从金属层扩散到基底中。这会延长汞齐的寿命(即，通量启动性能由于汞齐而保持优良的周期)。而且，该金属层可以比至今可能的更细，因为晶体几乎不从金属层扩散到基底中。这有助于降低金属层的材料成本。
第10技术方案所述的荧光灯是技术方案1、2、4、6和8中的任何一个所述的类型。其使用的金属层具有0.05μm到5μm的厚度。
金属层越薄，通量启动性能越好。如果灯具有金属层厚度小于或等于5μm的汞齐，就发现灯呈现优良的通量启动性能。如果金属层的厚度大于或等于0.05μm，即使少量金属扩散到基底中，也发现该灯保持优良的通量启动性能直到它的寿命结束。
为了提高通量启动性能、降低材料成本和减少所需汞齐的量，希望金属层尽可能薄。但是，如果金属层太薄，将难于形成和处理它。因此，为了提高通量启动性能、降低材料成本和减少所需汞齐的量以及提高金属层的可加工性，最好金属层为大约0.5μm厚。
在第10技术方案所述的荧光灯中，金属层为0.05μm到5μm厚。这降低了材料成本和汞齐的使用量。此外，该灯可以保持优良的通量启动性能直到它的寿命结束。
第11技术方案所述的荧光灯是技术方案1、2、4、6和8中的任何一个所述的类型。在该灯中，基底厚10μm到60μm。
为了降低成本和减少使用的汞齐量，希望基底厚度小于或等于60μm。为了充分地坚固和耐热，基底的厚度应该大于或等于10μm。优选地，基底是大约40μm±10μm。
在第11技术方案所述的荧光灯中，基底厚10μm到60μm。因此，汞齐可以充分地坚固和耐热。而且，材料成本可以降低并且可以使用更少量的汞齐。此外，基底可以容易地处理。在该荧光灯中，汞齐在接收到灯打开之后立即产生的热时可以释放水银。
第12技术方案所述的荧光灯是技术方案1、2、4、6和8中的任何一个所述的类型。在这种灯中，主要由镍形成的剥落抑制层设置在基底和金属层之间。
短语“主要由镍形成”具有和如上所述相同的意思。为了减少材料成本、降低所需的汞齐量并防止金属层在灯的制造过程中从基底脱落，剥落抑制层的厚度应该小于或等于5μm，优选大约0.01μm厚。
通常，金属可以较好地敷设在主要由镍形成的外表面上。也就是说，因为该金属层可以容易地敷设在上述外表面上，而且该金属层几乎不会从其上剥落，通过在金属层和基底之间或者金属层和扩散抑制层之间设置主要由镍形成的剥落抑制层，该金属层可以通过剥落抑制层而稳定地设置在基底的外表面上。这可以防止金属层在荧光灯的制造期间剥落，并且灯可以长时间保持更高的通量启动性能。
第13技术方案所述的荧光灯是技术方案1、2、4、6和8中的任何一个所述的类型。该灯还包括在25℃下产生大于或等于0.04Pa水银蒸气压的主汞齐。
为了更加提高通量启动性能，在灯保持关闭时，水银蒸气压应该高。因此希望汞齐应该在25℃下产生大于或等于0.04Pa的水银蒸气压。纯水银在25℃下产生的水银蒸气压为大约0.24Pa。因此，25℃时的水银蒸气压不会大于0.24Pa。更优选地，主汞齐在25℃下应该产生大于或等于0.15Pa的水银蒸气压，而且在50℃到70℃下应该产生1.0Pa到2.0Pa的水银蒸气压。作为具有这种性能的主汞齐，例如，可以提及通过在具有50到60％质量铋(Bi)和35到50％质量锡(Sn)的合金中添加25％质量水银而制备的主汞齐。然而，主汞齐不局限于这个。
因为第13技术方案所述的荧光灯包括在25℃下产生大于或等于0.04Pa水银蒸气压的主汞齐，所以荧光灯的通量启动性能更能提高。而且，在灯以稳定状态工作时，在发光管中的水银蒸气压可以控制到适当的值。
第14技术方案所述的球形荧光灯包括技术方案1、2、4、6和8中的任何一个所述类型的荧光灯、灯驱动装置和罩。该灯驱动装置具有衬底和安装在该衬底上的电子器件，而且设置成对荧光灯输出高频功率。该罩容纳灯驱动装置，并且具一端具有灯座而另一端具有保持部件。该保持部件保持荧光灯。
因为第14技术方案所述的球形荧光灯包括技术方案1、2、4、6和8中的任何一个所述类型的荧光灯，所以该球形荧光灯可以长时间保持优良的通量启动性能。另外，其制造成本比传统的球形荧光灯更低。
第15技术方案所述的照明装置包括荧光灯和该荧光灯连接的主体部件。该荧光灯是技术方案1、2、4、6和8中的任何一个所述的类型。
第16技术方案所述的照明装置包括球形荧光灯和该荧光灯连接的主体部件。该球形荧光灯是第14技术方案所述的类型。
该主体部件可以是已知的类型，例如灯泡掩埋部件或者例如为向下照光设计的直接保持部件。可选择的，该主体部件可以是已经安装的照明装置的主体部件。第15技术方案所述的照明装置和第16技术方案所述的照明装置可以具有小主体部件或者大输出灯驱动装置。在这种情况下，如果荧光灯发光管中的温度可以容易地上升，它们就较好地工作。
第15技术方案所述的照明装置具有可以长时间保持优良通量启动性能的荧光灯。
第16技术方案所述的照明装置具有可以长时间保持优良通量启动性能的球形荧光灯。


图1是显示包括根据本发明第一实施例的荧光灯的球形荧光灯的局部截面侧视图；图2是在根据第一实施例的荧光灯中设置的发光管的放大平面图；图3是显示当发光管由支架支撑时、从灯座看根据第一实施例的荧光灯的发光管的平面图；图4是显示在根据第一实施例的荧光灯中设置的第一辅助汞齐的局部放大截面图；图5是显示在根据第一实施例的荧光灯中设置的第一辅助汞齐的截面图；图6是显示可以在根据第一实施例的荧光灯中设置的另一种辅助汞齐的截面图；图7是显示可以在根据第一实施例的荧光灯中设置的再另一种辅助汞齐的截面图；图8是图4所示辅助汞齐的金属层的照片，放大3,000倍；图9是图4所示辅助汞齐的金属层的照片，放大10,000倍；图10是通过电镀形成的传统金属层的照片，放大3,000倍；图11是通过电镀形成的传统金属层的照片，放大10,000倍；图12是表示在根据第一实施例的荧光灯中观测的第一辅助汞齐温度和检测的氢量之间的关系以及在比较例1中观测的汞齐温度和检测的氢量之间的关系的曲线图；
图13是说明可以代替根据第一实施例的荧光灯中的第一辅助汞齐的第二辅助汞齐的局部放大截面图；图14是说明可以代替根据第一实施例的荧光灯中的第一辅助汞齐的第三辅助汞齐的局部放大截面图；图15是表示具有第一辅助汞齐的荧光灯在打开之后立即呈现的通量启动性能的图表；图16是表示具有第二辅助汞齐的荧光灯在打开之后立即呈现的通量启动性能的图表；图17是表示具有第三辅助汞齐的荧光灯在打开之后立即呈现的通量启动性能的图表；图18是说明根据比较例2的荧光灯在打开之后立即呈现的通量启动性能的图表；图19是显示分别具有第一、第二和第三辅助汞齐的三种荧光灯在打开之后五秒发射的相对光通量和显示比较例2的荧光灯在打开之后五秒发射的相对光通量的表格；图20是在根据第一实施例的荧光灯中代替第一辅助汞齐而使用的部分第四辅助汞齐的放大截面图；图21是解释如何测量在根据第二实施例的荧光灯中设置的发光管表面积的图表；图22是说明根据第二实施例的荧光灯发射的光通量和比较例3、4、5和6的荧光灯发射的光通量如何随着时间而变化的曲线图；图23是说明根据本发明第三实施例的荧光灯的截面图；图24是说明根据第三实施例的荧光灯发射的光通量如何随时间而变化以及比较例7的荧光灯发射的光通量如何随时间而变化的曲线图；图25是显示根据本发明第四实施例的荧光灯的侧视图；图26是显示安装有根据第一实施例的球形荧光灯的照明装置的局部截面侧视图；和图27是表示分别具有金、银、铅、锡和锌的辅助汞齐金属层的球形荧光灯的通量启动性能和时间之间的关系以及传统球形荧光灯的通量启动性能和时间之间的关系的曲线图。
最佳实施方式本发明第一实施例将参考图1到12进行说明。这个实施例应用于荧光灯和包括这种荧光灯的球形荧光灯。
如图1所示，球形荧光灯10包括荧光灯12、罩(cover)40、灯驱动装置50和球体(globe)60。罩40包括罩体41、灯座42和支架43。灯座42设置在罩体41的一端。支架43设置在罩体41的另一端并且用作支撑部件。
罩40和球体60构成外壳(envelope)11。外壳11形成为具有类似于一般照明使用的灯泡的标准尺寸的尺寸，例如具有40W额定功率的白炽灯。荧光灯10的高度H1大约110到125mm，包括灯座42的高度，直径D1大约50到60mm，这是球体60的直径。罩40的直径D2大约40mm。短语“一般照明使用的灯泡”是指JIS C 7501中规定的灯泡。外壳11包含荧光灯12和灯驱动装置50。
荧光灯12包括发光管20、主汞齐26a和辅助汞齐30a。发光管20具有氧化铝(Al2O3)保护膜(未显示)和磷层(未显示)。保护膜形成在管20的内表面。
磷层形成在保护膜上，并且由三波发射磷形成，或者分别发射例如红光、蓝光和绿光的三种磷的混合物形成。例如，红色磷光体是铕活化的氧化钇磷(Y2O2:Eu3+)，具有大约610nm的峰值波长。例如，蓝色磷光体是铕活化的铝酸钡-镁磷(BaMg2Al16O27:Eu3+)，具有大约450nm的峰值波长。例如，绿色磷光体是铈和碲活化的磷酸镧发光物质((La、Ce、Tb)PO4)，具有大约540nm的峰值波长。该三波发射磷可以通过不仅混合上述红色、蓝色和绿色磷光体而且混合发射除了红色、蓝色和绿色之外的颜色的光的磷来调节为发射所需色度的光。磷层通过在如后面所述制造弯管21a、21b和21c后的涂覆而设置在发光管20中。
如图2所示，发光管20包括形状基本上相同的多个弯管。例如，管20包括三个弯管21a、21b和21c。弯管21a、21b和21c排列在规定的位置并通过连接管22一个接一个。通过这样连接，弯管构成一个放电路径。三个弯管21a、21b和21c是U形的。每个弯管具有一对直管23和弯曲部分24。直管23基本上平行。弯曲部分24与直管23首尾相连。如图3所示，弯管21a、21b和21c排列成直管23取决于圆圈，三个弯曲部分24限定三角形。因此，该弯管形成三重U结构。发光管20可以包括四个弯管。在这种情况下，弯管的弯曲部分限定正方形。
弯管21a、21b和21c由无铅玻璃形成。每个弯管具有大约11mm的外径和大约9.4mm的内径以及大约0.8mm的壁厚。它通过平滑地弯曲大约110到130mm长的直管中部来形成。每个弯管的弯曲部分24可以通过加热和弯曲直管的中部然后插入弯曲部分在模子中并且最终对弯曲部分的内部加压，从而形成为所需形状。因此，弯曲部分24可以具有符合模子形状的任何所需形状。
优选地，弯管21a、21b和21c具有9.0到13.0mm的外径和0.5到1.5mm的壁厚。希望发光管20中放电路径的长度应该为250到500mm而且灯输入功率是8到25W。
也就是说，作为弯管21a、21b和21c，如果设计成具有250到500mm长的放电路径和8到25 W的灯输入功率，包括外径9.0到13.0mm和壁厚0.5到1.5mm的玻璃管的发光管20可以构成具有类似于白炽灯的形状的球形荧光灯10。其发明人力图发现如果放电路径延长就可以提高发光管20灯光效率的打开区域。研究表明如果放电路径是250到500mm长和如果灯输入功率是从8W到25W的范围就可以明显地提高灯光效率。
弯管21a、21b和21c容易由于荧光灯10的制造期间受热而变形，或者由于关闭周期和打开周期之间的温差而变形。连接管22的机械强度22下降，很大程度上取决于用作连接管22的玻璃管的外径和壁厚。如果弯管21a，21b和21c具有小于9.0mm的外径或者小于0.5mm的壁厚，发光管20就很可能由于除了弯管21a、21b和21c之外的原因而破碎。因此，不希望弯管21a、21b和31c具有小于9.0mm的外径或者小于0.5mm的壁厚。如果弯管21a，21b和21c具有大于13mm的外径，或者大于1.5mm的壁厚，连接管22将获得足够的机械强度。
用作弯管21a、21b和21c的材料的玻璃包含大量钠成分(Na2O)，即碱成分。钠成分在形成弯管21a、21b和21c的加热步骤中沉积。它与磷发生反应，可能分解磷。鉴于此，希望弯管21a、21b和21c由基本上不包含铅和包含极少钠成分的材料形成。如果由这种材料形成，弯管将几乎不影响环境并且几乎不分解磷。因此，荧光灯12的通量启动性能可以提高。
用作弯管21a、21b和21c的材料的玻璃具有特定的成分。该玻璃按重量比算由60到75％SiO2、1到5％A12O3、1到5％Li2O、5到10％Na2O、1到10％K2O、0.5到5％CaO、0.5到5％MgO、0.5到5％SrO和0.5到7％BaO形成。在该玻璃中，SrO/BaO≥1.5，并且MgO+BaO≤SrO。由于由具有这种成分的玻璃形成，弯管21a、21b和21c与由含铅玻璃形成的弯管相比更提高发光管20的通量启动性能，但是还不清楚为什么。
每个弯管21a、21b和21c的一端通过夹紧密封等等而密封。弯管另一端通过夹紧密封等等连接到薄管25。薄管25具有2到5mm的外径和1.2到4.2mm的内径。它们从发光管20的一端突出。在位于中间的弯管21b上的薄管25是前导管(dummy pipe)。在位于一侧的弯管21c上的薄管25用来抽空发光管20。在位于另一侧的弯管21a上的薄管25包含主汞齐26a。
例如，主汞齐26a包括由50到60％质量铋(Bi)和35到50％质量锡(Sn)形成的基底，在该基底中添加了12到25％质量水银。
用作电极的灯丝线圈27被密封，而且通过一对插孔28c支撑，该插孔28c在弯管21c(位于发光管20一端)不与其它弯管连接的端部中。同样，用作电极的灯丝线圈27被密封，而且通过一对插孔28a支撑，该插孔28a在弯管21a(位于发光管20另一端)不与其它弯管连接的端部中。插孔28a和28c由通过没有安装的夹紧密封而密封的杜美线(未显示)连接到从发光管20伸出的四根导线29。两对导线或者四根导线29电连接到灯驱动装置50。
多个辅助汞齐块(auxiliary amalgam mass)例如三个辅助汞齐块30a设置在灯丝线圈27附近。更准确地说，三个辅助汞齐块30a中的一个连接到在弯管21a中设置的一个插孔28a。三个辅助汞齐块30a中的另一个连接到在弯管21c中设置的一个插孔28c。剩余的辅助汞齐块30a设置在中间的弯管21b中。这个辅助汞齐块30a连接到通过夹紧密封等等密封并位于放电路径中的插孔28b。
如图4所示，每个辅助汞齐30a具有基底31a、镍层33和金属层32a。更确切地说，镍层33主要由在基底31a上形成为大约0.5μm厚的镍形成。金属层32a基本上仅仅由金(Au)形成并形成在镍层33上。
基底31a是不锈钢(铁镍铬合金)板，例如，该板宽2mm、长7mm和厚40μm。镍层33用作防止金属层32a从基底31a剥落的剥落抑制层。层33也用作防止金属从层32a扩散到基底31a中的扩散抑制层。镍层33通过例如电镀而设置在基底31a上。
具体而言，金属层32a包括至少98％质量金和包含作为杂质的镍、钴等等。金属层32a的平均厚度是1.0μm。金属层32a通过基本纯金的枝状晶沉积形成在镍层33上，该枝状晶沉积通过例如使用碱浴的电镀法来完成。去掉金属层32a任选的某些表面区域并检测表面粗糙度。这些表面区域的算术平均粗糙度Ra为0.047μm，最大粗糙度高度Ry为0.762μm，10点平均粗糙度Rz为0.538μm。
图8和9示出以不同的放大倍数拍摄的金属层32a的中心表面部分。从图8和9看出，构成金属层32a的晶体是多孔的。晶体生长得比形成传统电镀金属层的晶体(参见图10和11)更大。形成金属层32a的晶体以大约80％的填充率存在。
如图5所示，金属层32a可以仅仅设置在基底31a的一个表面上。可选择的，它可以形成在基底31a的两面，如图6所示。另外，它可以覆盖基底31a的所有表面，如图7所示。辅助汞齐30a可以通过在规定尺寸(在本实施例中是大约2mm×大约7mm)的不锈钢带上形成金属层32a来制造。作为替代，它可以通过首先在大不锈钢板上形成金属层32a然后将该板切割成规定尺寸(在本实施例中是大约2mm×大约7mm)的片来制造。
如本技术领域中已知的，如果通过电镀形成，该金属层就容易吸收氢。认为原因如下。
电镀是凭借在包含特定物质的水溶液的液槽中进行的电解而在用作阴极的基底上形成金属层的过程。为了在不锈钢基底上形成金(Au)层，例如使用包含氰化金等等的水溶液，并且该不锈钢基底用作阴极。结果，金层形成在不锈钢基底上。
在电镀中，副反应通常伴随主反应，即物质的电解。更确切地说，副反应是水的氧化(在阳极产生氧气)和水的还原(在阴极产生氢)。在水溶液中发生两种化学反应(即氧化和还原)。在阴极产生的氢容易被吸收到正通过电镀形成的金属层中。
使用酸槽的电镀被认为在副反应中产生比使用中性液槽或者碱槽的电镀更多的氢。
在使用中性液槽或者碱槽的任何电镀中，随着进行用下列反应式(1)表示的水的电解，在副反应中产生氢…(1)任何酸槽都比中性液槽或者碱槽包含更多的氢离子(H+)。因此，在使用酸槽的电镀中，下列反应式(2)的副反应伴随主反应，即用反应式(2)表示的水的电解…(2)这就是为什么通过使用酸槽的电镀形成的任何金属层被认为比通过使用中性液槽或者碱槽的电镀形成的任何金属层吸收更多的氢。
当氢气混合到荧光灯发光管中填充的放电介质中时，它可以提高启动电压、减少紫外线输出或者降低荧光灯的性能。因此希望尽可能防止氢进入发光管。但是，当通过应用电镀制造的辅助汞齐插入在发光管中时，氢不可避免和辅助汞齐一起进入发光管。吸收在辅助汞齐金属层中的氢由于汞齐在荧光灯保持打开时受热而逐渐散发到发光管中，或者由于金属层经受放电引起的溅射而逐渐散发到发光管中。
因此希望辅助汞齐应该尽可能少地吸收氢。氢可以通过加热辅助汞齐而从辅助汞齐除掉。鉴于此，优选氢可以在低温下从其中除去的辅助汞齐。
测量辅助汞齐30a吸收的氢量。还测量的是吸收到根据如下所述比较例1的辅助汞齐中的氢量。
如上所述，辅助汞齐30a包括基底31a、形成在基底31a上的镍层33和由通过枝状晶电镀形成在镍层33上的枝状晶Au形成的金属层32a。金属层32a通过使用如上所述碱槽的电镀来制备。如上所述，金属层32a任选的一些表面区域的算术平均粗糙度Ra为0.047μm，最大粗糙度高度Ry为0.762μm，10点平均粗糙度Rz为0.538μm。
根据比较例1的辅助汞齐包括基底、形成在该基底上的镍层以及通过一般电镀形成的有光泽的金属层或者有光泽的Au层。该基底是2mm宽、7mm长和40μm厚的不锈钢板，象基底31a一样。镍层是0.5μm厚，象镍层33一样。象金属层32a一样，该金属层包括至少98％质量金和包含作为杂质的镍、钴等等。象金属层32a，其具有1.0μm的厚度这种金属层通过使用酸槽的电镀制造。这种金属层任选的某些表面区域具有0.01μm的算术平均粗糙度Ra、0.285μm的最大粗糙度高度Ry和0.01μm的10点平均粗糙度Rz。
氢的吸收量通过四极质谱测量法来测量。四极质谱测量法可以确定从在真空中加热的样品释放的气体成分和气体的化学组成。图12显示四极质谱测量法的结果。更准确地说，图12示出辅助汞齐30a的温度和检测的从汞齐30a释放的氢量之间的关系以及比较例1辅助汞齐温度和检测的从这个辅助汞齐释放的氢量之间的关系。
从图12看出，具有通过枝状晶电镀形成的金属层32a的辅助汞齐30a检测到的最大氢量小于具有通过一般电镀形成的金属层的辅助汞齐检测到的最大氢量。因此，辅助汞齐30a检测到的氢总量小于根据比较例1的辅助汞齐检测到的氢总量。四极质谱测量法的结果分析表明辅助汞齐30a吸收的氢量是比较例1的辅助汞齐吸收的氢量的一半。因此，具有通过(使用碱槽的)枝状晶电镀形成的金属层32a的辅助汞齐30a可以说吸收比通过一般(使用酸槽的)电镀形成的任何辅助汞齐更少的氢。
如图12所示，在低温下从具有通过枝状晶电镀形成的金属层32a的辅助汞齐30a比从具有通过一般电镀形成的金属层的辅助汞齐检测到更多的氢。换句话说，当受到低温加热处理时，具有通过枝状晶电镀形成的金属层32a的辅助汞齐30a可以比具有通过一般电镀形成的金属层的任何辅助汞齐除去更多的氢。
因此，辅助汞齐30a在荧光灯12的制造中进行的加热步骤中可以比传统辅助汞齐除去更多的氢。具有这种辅助汞齐30a的荧光灯12可以在比包括传统辅助汞齐的任何荧光灯更低的起动电压下工作。此外，辅助汞齐30a用来抑制荧光灯12的紫外线输出的减少。
发光管20形成为弯管21a、21b和21c具有50到60mm的高度H2、管20具有200到350mm长的放电路径、弯管21a、21b和21c在它们的并列方向上具有32到43mm的最大宽度D3(参见图1)。发光管20充满400到800Pa充填压力的氩气，该氩气占管20中所有气体的至少99％。
球形荧光灯10将通过提及灯座42作为顶端和球体60作为下端来进一步说明。
罩40包括罩体41、灯座42、和支架43，并且在其中具有用于容纳灯驱动装置50的容纳空间。灯座42设置在罩体41的一端(顶端)。支架43保持设置在罩体41另一端(下端)的荧光灯12。希望罩体41和支架43隔开。但是，罩体41和支架43可以整体地形成。
罩体41耐热的合成树脂例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)形成。如图1所示，罩体41成型为象空心圆筒，从一端(顶端)到另一端(下端)张开。灯座42例如E26型灯座安装在罩体41的一端上。灯座42用胶粘剂或者通过铆接紧固到罩体41。灯座42不必直接连接到罩体41。可以间接地连接到罩体41，或者可以构成为罩体41不可分割的部分。
保持灯驱动装置和发光管的支架43紧固到罩体41的另一端。支架43端口，发光管20的尾部可以穿过该端口。发光管20连接到支架43，该支架43紧固到罩体41并盖住罩体41的开口。连接装置(未显示)将灯驱动装置50的衬底51连接支架43。
如图1所示，除衬底51之外，灯驱动装置50还具有多个电子器件52。衬底51设置为垂直于通过灯座42中心01的轴X。电子器件52安装在衬底51上。灯驱动装置50是反相电路(高频率灯驱动装置)。灯驱动装置50设置在罩40中，从而使衬底51紧固并且大部分电子器件52设置在灯座42处。灯驱动装置50电连接到灯座42和荧光灯12。通过灯座42接收功率，装置50工作，供应高频功率到用作电极并使荧光灯12发光的灯丝线圈27。就像大多数灯驱动装置一样，灯驱动装置50具有滤波电解电容器(smoothing electrolytic capacitor)。但是，装置50可以不具有这种电容器。
衬底51形状象圆盘。它的直径(即最大尺寸)最多是发光管20最大宽度的1.2倍。包括整流电解电容器、电感器变压器电阻器和薄膜电容器的大多数电子器件52安装在衬底51的一个表面(上表面)上，位于灯座42中。包括场效应晶体管(FET)、整流二极管(REC)和小型电阻器的另一种电子器件安装在衬底51的另一个表面(底面)上，位于发光管20中。
球体60是透明或不透明的，能够透光或者散射光。球体60由玻璃或者合成树脂形成。它形状类似于一般的玻璃灯泡并具有曲面。球体60一端(顶端)具有开口。球体60容纳荧光灯12并下开口处连接到罩40的另一端。球体60散射膜等等，以提高亮度的均匀性。
灯驱动装置50构成为通过给灯供应7到15W的功率并设置发光管20中的电流密度(单位面积的电流)为3到5mA/mm2而使荧光灯12发光。球形荧光灯10的额定输入功率为8W，而且7W的高频功率提供给发光管20。灯电流是120mA，并且灯电压是80V。在发光管20发光时，球形荧光灯10的总光通量合计大约480lm。
下面将参考图13和14说明可代替第一辅助汞齐30a用于荧光灯12的另两种辅助汞齐。
图13所示辅助汞齐30b(以下称为第二辅助汞齐)包括基底31a、金属层32b以及设置在基底31a和金属层32b之间的镍层33。基底31a、金属层32b和镍层33在材料、厚度等等方面和第一辅助汞齐30a的相同。金属层32b为算术平均粗糙度Ra为0.01μm，最大粗糙度高度Ry为0.285μm，10点平均粗糙度Rz为0.155μm。例如，金属层32b可以通过一般的光亮的电镀来形成。
图14所示辅助汞齐30c(以下称为第三辅助汞齐)包括基底31b，该基底31b是具有40μm的厚度和2×7mm的尺寸并主要由钼形成的板。大约0.01μm厚并主要由镍形成的剥落抑制层35形成在基底31b上。设置剥落抑制层35，以使金属层32c紧紧地敷设在基底31b上。它不是必不可少的。在剥落抑制层35上，形成金属层32c。金属层32c在材料方面和如上所述的第一汞齐30a相同。金属层32c的厚度为0.5μm。金属层32c的算术平均粗糙度Ra为0.01μm、最大粗糙度高度Ry为0.285μm以及10点平均粗糙度Rz为0.01μm。例如，金属层32c可以通过一般的光亮的电镀来形成。
测试包括分别带有第一到第三辅助汞齐30a、30b和30c的上述荧光灯12的球形荧光灯10，以确定它们的通量启动性能。结果如下。
测量具有第一辅助汞齐30a的球形荧光灯10的通量启动性能(即，设定当灯10开始以稳定状态工作之后的值为100％，相对于该值的光通量随时间而变化)时。从图15和19看出，在灯10已经总共打开0小时之后，在从灯10打开的时刻开始5秒钟过后，相对光通量(通量启动性能)是56.6％。在灯10已经总共打开100小时之后，从灯10打开的时刻开始5秒过后，相对光通量是52.4％。在灯10已经总共打开500小时之后，从灯10打开的时刻开始5秒过后，相对光通量是54.0％。
测量具有第二辅助汞齐30b的球形荧光灯10的通量启动生能。从图16和19看出，在灯10已经总共打开0小时之后，在从灯10打开的时刻开始5秒钟过后，相对光通量是53.3％。在灯10已经总共打开100小时之后，从灯10打开的时刻开始5秒过后，相对光通量是51.1％。在灯10已经总共打开500小时之后，从灯10打开的时刻开始5秒过后，相对光通量是51.8％。
测量具有第三辅助汞齐30c的球形荧光灯10的通量启动性能。从图17和19看出，在灯10已经总共打开0小时之后，在从灯10打开的时刻开始5秒钟过后，相对光通量是51.7％。在灯10已经总共打开100小时之后，从灯10打开的时刻开始5秒过后，相对光通量是53.9％。在灯10已经总共打开500小时之后，从灯10打开的时刻开始5秒过后，相对光通量是50.9％。
作为比较例2，制造具有传统辅助汞齐的球形荧光灯，该辅助汞齐包括其上以通常的方法镀金的不锈钢基底。测量这种球形荧光灯的通量启动性能。如图18和19所示，在灯10已经总共打开0小时之后，在根据比较例2的球形荧光灯打开的时刻开始5秒钟过后，呈现49.8％的相对光通量。在灯已经总共打开100小时之后，从灯10打开的时刻开始5秒过后，相对光通量是45.9％。在灯10已经总共打开500小时之后，从灯10打开的时刻开始5秒过后，相对光通量是42.6％。
在它已经总共打开100小时之后，包括具有在金属层32a和基底31a之间设置的镍层33的辅助汞齐30a的球形荧光灯10呈现的相对光通量比具有传统辅助汞齐的比较例2的球形荧光灯大6.5％。在总共打开500小时之后，灯10的相对光通量比比较例2大11.4％。此外，灯10在初始状态(即在灯10已经总共打开0小时之后)呈现的相对光通量比比较例2的球形荧光灯大6.8％。
在它已经总共打开100小时之后，包括具有在金属层32a和基底31b之间设置的镍层33的第二辅助汞齐30b的球形荧光灯10呈现的相对光通量比比较例2的球形荧光灯大5.2％。在它总共已经打开500小时之后，灯10呈现的相对光通量比比较例2在相同状态下呈现的相对光通量大9.2％。而且，灯10在初始状态呈现的相对光通量比比较例2大3.5％。
因此，认为设置在基底31a和金属层32a或者32b之间的镍层33抑制金从金属层32a或者32b扩散到基底31a中。由于使用辅助汞齐30a或者30b，荧光灯12可以长时间保持提高的通量启动性能。
此外，具有其金属层32a是粗糙面的第一辅助汞齐30b的球形荧光灯10产生的光通量在其已经总共使用0小时后比具有第二辅助汞齐30b的球形荧光灯10大3.3％(相对值)，在其已经总共使用100小时之后比具有第二辅助汞齐30b的球形荧光灯10大1.3％(相对值)，在其已经总共使用500小时之后比具有第二辅助汞齐30b的球形荧光灯10大2.2％(相对值)。
如上所述，金属层32a是多孔的，晶体的填充率设置为大约80％。这种金属层的某些表面区域随机地选取不同的晶体大小，并且的算术平均粗糙度Ra为0.047μm，最大粗糙度高度Ry为0.762μm，10点平均粗糙度Rz为0.538μm。这有助于防止金从金属层32a扩散到基底31a中。因此，使用辅助汞齐30a不仅能大大地提高球形荧光灯10的通量启动性能，而且可以长时间保持这种提高的通量启动性能。
包括第三辅助汞齐30c的球形荧光灯10在总共使用100小时之后产生的光通量比根据比较例2具有传统辅助汞齐的球形荧光灯产生的光通量大8.0％(相对值)，在总共使用500小时之后产生的光通量比根据比较例2具有传统辅助汞齐的球形荧光灯产生的光通量大8.3％(相对值)。而且，灯10在初始状态产生的光通量比根据比较例2的球形荧光灯在初始状态产生的光通量大1.9％(相对值)。
金属层32c中的金几乎不扩散到基底31b中。这可能是因为基底31b主要由钼形成。因此，辅助汞齐30c使荧光灯12即使它的金属层32c比传统辅助汞齐更细也可以长时间保持提高的通量启动性能。
下面将参考图20说明可代替第一辅助汞齐30a用于荧光灯12的另一种辅助汞齐。
图20所示的辅助汞齐30d(以下称为“第四辅助汞齐”)包括和第一辅助汞齐30a的基底相同的基底31a。基底31a是具有40μm的厚度和2×7μm的尺寸的不锈钢板。主要由镍形成并具有大约0.01μm的厚度的剥落抑制层35a形成在基底31a上。主要由钼形成并具有大约0.05μm的厚度的扩散抑制层34形成在剥落抑制层35a上。而且，主要由镍形成并具有大约0.01μm的厚度的剥落抑制层35形成在扩散抑制层34上。在该剥落抑制层35b上，形成金属层32c。金属层32c由和第一辅助汞齐30a的对应部分相同的材料形成，并具有大约0.5μm的厚度。金属层32c具有0.01μm的算术平均粗糙度Ra、0.285μm的最大粗糙度高度Ry的0.01μm的10点平均粗糙度Rz。例如，金属层32c可以通过一般的光亮的电镀来形成。设置剥落抑制层35a以使扩散抑制层34紧紧地敷设在基底31b上，并且不是必不可少的。同样，设置剥落抑制层35b以使金属层32c紧紧地敷设在扩散抑制层34上，并且不是必不可少的。
在包括第四辅助汞齐的荧光灯12中，金属层32c中的金几乎不扩散到主要由钼形成的扩散抑制层34中。因此，辅助汞齐30d使荧光灯12即使它的金属层32c比传统辅助汞齐更细也可以长时间保持提高的通量启动性能。
一般而言，不锈钢的价格比钼低廉。因此，可以以比具有主要由钼形成的基底31b的第三汞齐30c更低的成本制造包括由不锈钢形成的基底31a和具有主要由钼形成的扩散抑制层34的汞齐30d。
下面将参考图21和22说明本发明的第二实施例。这个实施例应用于荧光灯和包括这种荧光灯的球形荧光灯。
这种球形荧光灯10包括灯驱动装置50。装置50供应7到15 W的灯输出功率、设置发光管20中的电流密度(单位面积的电流)为3到5mA/mm2，从而驱动荧光灯12。第二实施例的荧光灯12具有8W的额定输入功率。7W的功率以高频提供给发光管20。灯电流是120mA，并且灯电压是80V。发光管20发光，提供大约480lm的总光通量。电极27发热，并且在放电路径中发生放电。因此荧光灯12发光。当荧光灯12保持打开时，在弯管21a和21c的电极27附近的温度是100到120℃，在直管23处的温度是70到80℃，在弯曲部分24顶部的温度是大约55℃，并且在球体60内的温度是50到60℃。
通过打开荧光灯12，在弯管21a、21b和21c的放电中心转移到弯曲部分24顶部的最短距离侧。因此，每个弯曲部分24的顶部和放电路径之间的距离变长。球体60内的温度和弯曲部分24顶部的温度是大约50到60℃，而不是太高，属于容许范围内，并且可以控制水银蒸气压以提供高灯光效率。因此，主汞齐26b可以由水银蒸气压相对较高的汞齐制成，例如，由49％质量铋(Bi)、36％质量锡(Sn)和15％质量水银(Hg)组成的合金。如果主汞齐26b提供高水银蒸气压，则即使在常温下(在这种情况下是25℃)，在发光管中的水银蒸气压20也可以保持相对较高。这可以提高荧光灯12的通量启动性能。例如，辅助汞齐由如上所述的第一辅助汞齐30a形成。但是，辅助汞齐30a可以由第二辅助汞齐30b、第三辅助汞齐30c或者第四辅助汞齐30d替代。第二实施例的任何其它结构特征都和第一实施例相同。因此，将不再说明任何相同的结构特征。
作为以稳定状态工作的荧光灯12，它的温度由于球体60盖住灯12而上升。通过控制由热产生部分的表面积和输入功率决定的温度，荧光灯12的一部分发光管20可以设定在低于或等于70℃。这可以提高荧光灯12的通量启动性能。
直到光通量达到其额定最大值的80％，根据本实施例的球形荧光灯10在通量启动性方面都比得上根据比较例3、4、5和6的球形荧光灯。通过给灯供应市场上可得到的100V功率、保持环境温度在25℃并在无风状态下用灯座42定位该灯来决定每个灯的通量启动性能。对于所有比较的球形灯，电流输入和功率消耗分别是140mA和8W。
根据比较例3的球形荧光包括主汞齐(Bi(49％质量)-Sn(36％质量)-Hg(15％质量)，类似于依据这种本实施例的球形荧光灯10。它具有主要由铟形成的辅助汞齐。
根据比较例4的球形荧光具有主汞齐(Bi(49％质量)-Sn(36％质量)-Hg(15％质量)，类似于依据这种本实施例的球形荧光灯10。它根本没有辅助汞齐。
根据比较例5的球形荧光具有主汞齐(Bi(44％质量)-Pb(19％质量)-Sn(34％质量)-Hg(4％质量)，该主汞齐比根据本实施例的球形荧光灯10中使用的主汞齐提供更低的水银蒸气压。它具有主要由金形成的辅助汞齐。
根据比较例6的球形荧光具有主汞齐(Bi(44％质量)-Pb(18％质量)-Sn(34％质量)-Hg(4％质量)，类似于比较例5的主汞齐。它具有主要由铟形成的辅助汞齐。
图22显示比较的灯的通量启动性能决定结果，即说明每个灯发射的光通量是如何随时间而变。在灯打开之后立即发射的光通量是本实施例＞比较例4＞比较例5≥比较例6＞比较例3。
在灯打开之后，比较例4到6发射的光通量急剧减少，并且打开1秒过后发射的光通量是实施例＞比较例4＞比较例3≥比较例6＞比较例5。
从打开后大约2秒，比较例3到6的灯效率(相对光通量)开始提高。但是，比较例3、5和6需要经过10秒或10秒以上光通量才能达到其全部通量值的40％。
相反，在根据本实施例的球形荧光灯10中，当灯10保持关闭时水银蒸气压高。这是因为灯10使用可以提供高水银蒸气压的主汞齐26b。而且，光通量很快地提高，因为在灯10打开之后，辅助汞齐30a立即释放适当数量的水银，因此不会水银不足。确认本实施例的灯10在打开之后的1秒内获得的光输出就是灯10以稳定状态工作时获得的光输出的50％或50％以上。
本发明人进行了下列实验以发现下面将说明的事实。发光管20具有基本上由以下等式表示的表面积SS＝πDL+2×(π/4)D2…(3)其中D是围绕发光管20的圆周的圆I的直径，L是发光管20的长度。
发明人发现，如果发光管20的表面积S和灯输出P具有下列关系，以正常状态工作的发光管20的一部分可以保持在70℃或更低的温度P/S＜0.12 …(4)本发明人还发现，当灯以正常状态工作时，如果发光管20的一部分为70℃或者是更低的温度，就可以密封水银或者主汞齐26b从而提供常温(25℃)大于或等于0.15Pa的水银蒸气压。
如果下列关系适用，没有球体60的球形荧光灯可以同样地工作P/S＜0.18…(5)象第一实施例一样，依据本实施例的荧光灯12可以长时间保持提高的通量启动性能。而且，在灯12保持关闭时，水银蒸气压可以较高，因为灯12具有在25℃下提供大于或等于0.04Pa的水银蒸气压的主汞齐26b。这可以提高通量启动性能。
在依据本实施例的荧光灯12中，发光管20设计为发光管20的表面积S和灯输出P具有公式(4)的关系。因此，即使是灯12以正常状态工作时，发光管20也可以具有保持在低于或等于70℃的低温部分。因此，发光管20可以容纳在25℃下提供大于或大于0.15Pa的水银蒸气压的水银或者主汞齐26b。这些使得依据本实施例的荧光灯12的通量启动性能与第一实施例的荧光灯相比更提高。
下面将参考图23和24说明本发明的第三实施例。这个实施例是荧光灯和包括该荧光灯的球形荧光灯。
图23示出作为球形荧光灯的无电极(electrode-less)球形荧光灯110。该无电极球形荧光灯110包括作为荧光灯的无电极荧光灯130、罩111和灯驱动装置112。罩111包括罩体111b、灯座111a和支架114。灯座42设置在罩体111b的一端。支架114设置在罩体111b的另一端并且用作保持部件。灯驱动装置112容纳在罩111中。无电极荧光灯130形状象灯泡。
支架114保持荧光灯130。
荧光灯130和罩111构成外壳120。外壳120形成为具有类似于一般照明使用的灯泡的标准尺寸的尺寸，例如具有60W额定功率的白炽灯。荧光灯130具有大约110到140mm的高度H3，包括该灯座111a的高度，并且具有大约50到70mm的外径D4。罩111具有大约50mm的外径D5。短语“一般照明使用的灯泡”是指JIS C 7501中规定的灯泡。
荧光灯130包括发光管113、水银粒26c(Zn(50％质量)-Hg(50％质量)和辅助汞齐30a。发光管113由透光材料形成，例如玻璃，并且外形象球。更确切地说，发光管113具有球形部分113c、环状边缘部分113b和中空部分113a。球形部分113c一端具有开口。边缘部分113b从开口的边向内延伸。中空部分113a是具有底部并且基本上从边缘部分113b的末梢向球形部分113c的中心延伸的空心圆筒。球形部分113c、边缘部分113b和中空部分113a整体地形成。
排气管115设置在中空部分113中。管115沿着中空部分113a的轴从底部中心向开口(向边缘部分113b)延伸。水银粒26c密封在发光管113中，并位于边缘部分113b附近。例如，水银粒26c固定在边缘部分113b的内表面。在该荧光灯130中，水银粒26c可以用主汞齐26b代替以用于根据第二实施例的荧光灯12。
作为支撑元件的导线117a从位于发光管113内部的放电空间中的中空部分113a开始延伸。辅助汞齐30a连接到导线117a。主汞齐30a释放在发光的初始阶段期间吸收的水银，以提高通量启动性能。在荧光灯130中设置的辅助汞齐30a和如上所述的第一辅助汞齐30a相同。该辅助汞齐30a可以由第二到第四辅助汞齐30b、30c和30d中的任何一个代替。辅助汞齐30a由连接到中空部分113a的导线117a支撑，但是它的位置没有特别地限制。而且，辅助汞齐30a的形状不局限于特定的一种。
氧化铝(Al2O3)保护膜(未显示)形成在发光管113的内表面，或者在球形部分113c的内表面和中空部分113a的外表面。由三波发射磷形成的磷层(未显示)形成在该氧化铝保护膜上。
发光管113充满100到300Pa充填压力的氩气，该氩气构成管20中所有气体的至少99％。
灯驱动装置112具有圆盘状电路板112a和多个电子器件112b。电子器件112b安装在电路板112a上。
灯驱动装置112固定到支架114的一侧。荧光灯130连接到支架114的另一侧。支架114具有保持部件114a和中空的圆柱部分114b。保持部件114a是平坦和圆形的并可以在一侧保持灯驱动装置112的电路板112a。中空的圆柱部分114b从支架部分114a的另一侧的中心伸出。保持部件114a和中空的圆柱部分114b整体地形成。中空的圆柱部分114b设置在由中空部分113a外表面限定的区域内。排气管115设置在中空的圆柱部分114b中。
中空的圆柱部分114b用作其周围缠绕励磁线圈的磁芯。产生高频磁场的励磁线圈118缠绕在中空的圆柱部分114b的外部周边部份周围。由铁氧体制成的圆柱形芯棒(未显示)设置在励磁线圈118中。
荧光灯130和支架114连接到罩体111b，盖住在罩体111b一端(下端)形成的开口。因此，安装在支架114上的灯驱动装置112位于在罩体111b和支架114之间提供的空间中。灯座111a例如E26型灯座安装在罩体111b的另一端。灯座111a用胶粘剂或者通过铆接紧固到罩体111b。
下面将说明如何组装无电极球形荧光灯110。
首先，制造支架114，其中，灯驱动装置112连接到保持部件114a，并且线圈18缠绕在中空的圆柱部分114b周围。荧光灯130连接到现在保持灯驱动装置112的保持部件114a。这时，发光管113和支架114通过胶粘剂例如硅树脂紧固到罩111一侧的内表面小(下侧)。灯座111a连接到罩111。从而组装无电极球形荧光灯110。发光管113、励磁线圈118和灯驱动装置112可以通过任何其它的方法来连接。
在无电极球形荧光灯110中，当电流通过线圈118时，励磁线圈118和发光管113产生热。结果，在放电路径中发生放电。荧光灯130发光。也就是说，灯驱动装置112接收10到20W的灯功率并施加500到1,000W/m2的管壁载荷(tube-wall load)到发光管113，使荧光灯130发光。依据本实施例的无电极球形荧光灯110具有12W的额定输入功率。以高频提供11W的功率给荧光灯130。当荧光灯130发光时，无电极球形荧光灯110提供大约800lm的总光通量。
在根据本实施例的无电极球形荧光灯110中，放电空间限定14,000mm2的表面积并且管壁载荷是790W/m2。即使在管113发光时，一部分发光管113也仍然处于低于或等于50℃的相对低温。因此主汞齐可以是提供相对高水银蒸气压的主汞齐。在发光管中的水银蒸气压113可以在常温(大约25℃)下保持相对较高。
打开根据本实施例的无电极球形荧光灯110和根据比较例7的无电极球形荧光灯，并比较通量启动性能，直到光通量达到其额定最大值的80％。通过向灯供应市场上供应的100V功率、保持环境温度在25℃和用在无风状态下向上对准的灯座42定位该灯，决定每个灯的通量启动性能。功率消费是大约12W。
根据比较例7的无电极球形荧光灯包括和根据本实施例的无电极球形荧光灯110中使用的同样类型的水银粒，但是没有辅助汞齐。
图24显示测定的性能。即，它说明荧光灯发射的光通量是如何随时间改变的。关于打开之后即时的相对光输出(相对光通量)，灯具有下列关系本实施例＞比较例7。
在根据比较例7的灯打开之后，它的光通量立即急剧地减少。甚至从打开后1秒，关于相对光输出，该灯关于相对光输出具有下列关系本实施例＞比较例7。
由于使用提供相对高水银蒸气压的水银粒，从它打开的时刻开始，根据比较例7的灯输出在稳定状态下的输出值的大约65％。但是，在打开开始20秒过去之后，它的输出不能达到稳定状态下的输出值的70％或以上。
相反，当灯110保持关闭时，在根据本实施例的无电极球形荧光灯110中的水银蒸气压高。这是因为灯110使用提供高水银蒸气压的主汞齐26b。此外，辅助汞齐30a释放适当数量的水银，使得水银不会不足。因此，光通量快速加大。证实本实施例的光输出在打开之后的一秒内达到当灯以稳定状态工作时具有的值的大约50％或以上。
象第一实施例一样，由于具有辅助汞齐30a，依据本实施例的无电极球形荧光灯110可以长时间具有提高的通量启动性能。而且，在灯12保持关闭时，水银蒸气压可以是高的，因为灯12具有在25℃提供大于或等于0.04Pa水银蒸气压的水银粒26c。这可以提高通量启动性能。
下面将参考图25说明本发明的第四实施例。这个实施例是一种紧凑型荧光灯。紧凑型荧光灯70包括发光管71、主汞齐26a、辅助汞齐30a和灯座80。
发光管71具有由透光的玻璃制成的直灯泡，并且具有1mm到15mm的内径。更具体地说，发光管71具有内径为13mm、外径为15mm的一对直灯泡72。直灯泡72并排设置，并且在它们的末端部分通过桥形连接部分73彼此彼此连通。因此，发光管71是H形的。直灯泡72的中部用热固性粘合剂74例如硅树脂固定在一起。磷膜(未显示)形成在每个灯泡72的内表面上。例如，主汞齐由如上所述的主汞齐26b形成。例如，辅助汞齐由如上所述的第一辅助汞齐30a形成。主汞齐26b可以由主汞齐26a代替。辅助汞齐30a可以由第二到第四辅助汞齐30b、30c和30d中的任何一个代替。
发光管71充满稀有气体例如氩和水银。充满管71中的水银来自于密封在发光管71中的主汞齐26b和辅助汞齐30a。
发光管7 1的端部或者直灯泡72的加盖端分别容纳两个灯丝电极3 3。每个灯丝电极93由杆84支撑通过插孔85。图25仅仅显示设置在一个直灯泡72中的灯丝电极。在每个直灯泡72的加盖端，设置薄壁管78，并且薄壁管78向电极延伸。例如，主汞齐26b设置在薄壁管78中。例如，辅助汞齐30a连接到保持灯丝电极83的插孔85。
灯座80具有灯座体80a和四个灯座插脚80b。灯座插脚80b从灯座体80a的一端伸出。例如，灯座80是为紧凑型荧光灯设计的GY10q型。
例如，灯座体80a由电绝缘合成树脂形成。它的形状象扁圆的圆盘，具有几乎平坦的两个端部。它一端具有一对插入孔81，发光管71的直灯泡72的加盖端插入该对插入孔81中。而且，灯座体80a的一端还具有两个凹穴82，该凹穴82分别延伸到插入孔81。薄壁管78位于该凹穴82中。凹穴82并排设置。灯座80和发光管71通过胶粘剂例如硅树脂彼此固定。
在紧凑型荧光灯70中，该紧凑型荧光灯70具有薄壁灯泡72，但是可以产生足够的光输出，当灯70打开时在发光管72中引起的放电中心非常靠近连接部分73。因此，直灯泡72的末端远离放电中心。因此，在紧凑型荧光灯70保持打开时，发光管71中的温度可以是高的。但是，直灯泡71末端的温度可以是低的以致于可以控制水银蒸气压以达到足够的灯光效率。这是为什么灯70可以使用提供相对较高水银蒸气压的主汞齐26b。
在紧凑型荧光灯70中，水银很可能积聚在直灯泡72的末端。在灯70打开之后的即时，水银几乎不被加热。因此只要灯70保持关闭发光管71中的水银蒸气压就不降低太多是令人满意的。鉴于此，希望提供主要由金、银、钯、铂、铅、锡、锌或者铋形成的辅助汞齐例如辅助汞齐30a。如果这样形成辅助汞齐，灯70就可以长时间具有提高的通量启动性能。
如上所述，根据本实施例的紧凑型荧光灯70使用提供高水银蒸气压的主汞齐26b并在灯70保持关闭时不过分吸收发光管71中的水银的辅助汞齐30a。荧光灯70中的水银蒸气压可以在常温保持相对高的状态。这提高通量启动性能。此外，因此而提高的通量启动性能可以长时间保持。
例如，根据第一和第二实施例的球形荧光灯10可用于图26所示的照明装置1。照明装置1是装配在顶板C中的向下光。它包括主体2、插座3和球形荧光灯10。插座3紧固到主体2。灯10连接到插座3。
如上所述配置的球形荧光灯10可用于照明装置1，以代替一般照明使用的灯泡。在这种情况下，如果它以和一般照明使用的灯泡发射的光相同的方式分布，灯10发射的光可以以足够的量施加到在主体2中设置并位于插座3附近的反射体。这使得照明装置1获得象设计的那样的工作性能。此外，如果照明装置1是具有光通过其散射的遮光布的台灯，球形荧光灯10可以以和一般照明使用的灯泡几乎相同的方式分布光。
主体2可以是新的主体或已经装配在顶板中的主体，并且，如果它具有灯座42可以进行可分离的连接的插座3，它就可以固定球形荧光灯10。照明装置1不局限于向下光。它可以具有可以直接保持球形荧光灯10的任何其它类型的主体2。
照明装置1也可以具有根据第三实施例的无电极球形荧光灯110，代替球形荧光灯10。根据第四实施例的紧凑型荧光灯70需要用于和照明装置1不同的照明装置。例如，它用于以下照明装置，该照明装置包括主体、可以保持例如为紧凑型荧光灯设计的GY10q型的灯座80的插座以及用于驱动该紧凑型荧光灯70的灯驱动装置。
辅助汞齐30a到30d分别的金属层32a到32c主要由金形成。然而，它们不局限于金层。各自包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的至少一种元素的金属层具有在灯保持关闭时不过分吸收水银的共同特性。
工业实用性本发明可以提供长时间呈现优良的通量启动性能的荧光灯。而且，本发明可以提供类似于白炽灯并长时间呈现优良的通量启动性能的球形荧光灯。更进一步，本发明可以提供具有该荧光灯或者该球形荧光灯的照明装置。
权利要求
1.一种荧光灯，其特征在于包括发光管和包含在该发光管中的汞齐，其中该汞齐具有基底、设置在该基底上的金属层和设置在该基底和该金属层之间抑制金属从该金属层扩散到该基底中的扩散抑制层。
2.根据权利要求1的荧光灯，其特征在于该扩散抑制层包含选自镍、铬、钼和钨的至少一种元素。
3.根据权利要求1或2的荧光灯，其特征在于该扩散抑制层厚0.01μm到5μm。
4.一种荧光灯，其特征在于包括发光管和包含在该发光管中的汞齐，其中该汞齐具有基底和设置在该基底上的金属层，该基底包含选自铬、钼和钨的至少一种元素，并且该金属层包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋的至少一种元素。
5.根据权利要求1、2和4中任何一个的荧光灯，其特征在于构成该金属层的晶体满足以下三个条件中的至少一个该金属层表面的任选区域具有大于0.02μm的算术平均粗糙度；该金属层具有大于0.3μm的最大粗糙度高度Ry；和该金属层表面具有大于0.2μm的10点平均粗糙度。
6.一种荧光灯，其特征在于包括发光管和包含在该发光管中的汞齐，并且该汞齐具有基底和设置在该基底上的金属层，其中构成该金属层的晶体是多孔的。
7.根据权利要求4或6的荧光灯，其特征在于构成该金属层的晶体以10％到90％的填充率提供。
8.一种荧光灯，其特征在于包括发光管和包含在该发光管中的汞齐，该汞齐具有基底和设置在该基底上的金属层，其中构成该金属层的晶体满足以下三个条件中的至少一个该金属层表面的任选区域具有大于0.02μm的算术平均粗糙度；该金属层具有大于0.3μm的最大粗糙度高度Ry；和该金属层表面具有大于0.2μm的10点平均粗糙度。
9.根据权利要求1、26和8中任何一个的荧光灯，其特征在于该金属层包含选自金、银、钯、铂、铅、锡、锌和铋中的至少一种元素。
10.根据权利要求1、2、4、6和8中任何一个的荧光灯，其特征在于该金属层厚0.05μm到5μm。
11.根据权利要求1、2、4、6和8中任何一个的荧光灯，其特征在于该基底厚10μm到60μm。
12.根据权利要求1、2、4、6和8中任何一个的荧光灯，其特征在于主要由镍形成的剥落抑制层设置在该基底和该金属层之间。
13.根据权利要求1、2、4、6和8中任何一个的荧光灯，其特征在于包括在25℃下提供大于或等于0.04Pa水银蒸气压的主汞齐。
14.一种球形荧光灯，其特征在于包括权利要求1、2、4、6和8中任何一个限定的荧光灯；具有衬底和安装在该衬底上的电子器件并且构成为向该荧光灯输出高频功率的灯驱动装置；和能够容纳该灯驱动装置的、在一末端具有灯座而另一末端具有支撑部分的罩，该支撑部分支撑该荧光灯。
15.一种照明装置，其特征在于包括权利要求1、2、4、6和8中任何一个限定的荧光灯；和该荧光灯连接的主体。
16.一种照明装置，其特征在于包括权利要求14限定的球形荧光灯；和该荧光灯连接的主体。
全文摘要
辅助汞齐(30a)容纳在发光管(20)中。辅助汞齐(30a)具有基底(31a)、设置在该基底(31a)上的金属层(32a)和设置在该基底(31a)和该金属层(32a)之间的扩散抑制层(33)。
文档编号F21S2/00GK1765001SQ20048000404
公开日2006年4月26日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年2月17日
发明者高原雄一郎, 泉昌裕, 田村畅宏, 中村光纪, 池田敏幸 申请人:东芝照明技术株式会社