专利名称：用局部屏障覆层产生不对称或定向光输出的荧光灯及方法
技术领域：
本发明涉及一种具有应用于灯内表面的局部屏障覆层的荧光 灯，其产生不对称或定向方式的光发射，并涉及生产灯的方法。可
在专业设备(fixture)中特別应用，该专业设备利用紧密包装的灯的线 性阵列，用于使对给定面积的亮度级最大化。另外，也可在传统设 备中应用，传统设备在灯的使用期间堆积的灰尘和表面污染造成亮 度降低。但应理解，本发明还适用于其它类似的应用。
背景技术：
专业应用中的其中一个涉及上述内容，专业应用中，紧密包装 的灯的线性阵列用于为给定设备面积和尺寸最大化亮度级。虽然可 以使用其它传统的灯，为该目的所采用的灯实际上可以是紧凑的。 在此情况下，使用的灯为紧密地间隔开的，即，彼此足够紧密，使 灯的外部设备反射器是无效的，设备光输出的大量损失可发生于灯 的侧面及背面。以于这种方式使用的灯的例子为平板显示背光，或 舞台照明"i殳备，其中，空间受到限制，且亮度级必须高且一致。
对于传统灯的应用，甚至当为最佳设备性能将灯间隔开时，在 灯的寿命期间，由于灯外部及设备上的灰尘和污垢堆积，造成的光 损失可能是相当大的。灯和设备清洁的成本可以抑制，并至少代表 重要的操作成本因素。根据IES照明设计手册，申请巻号为1981, ISBN 0-87995-008-0,根据应用环境，由于堆积的污垢对光的吸收，亮度 级损失在几年时间之内可达20%之多。由于堆积的污垢， 一些工业 条件更加迅速地造成亮度降低。在现今的照明市场，其中，灯的制 造者声称，由于抵制污垢和灰尘的影响，清洁的灯有高于90%的流明
保持，在有效的亮度级保持中改进10-20%，对于很多照明系统的使 用者将有相当大的意义。具有非对称灯光输出，向下导向并离开设 备的灯的使用，将减小堆积于灯和设备上表面的灰尘和污垢的影响， 为消费者带来显著改进的亮度保持。描述于此的灯设计提供有效的 非对称定向光输出及改进的光亮度保持。
灯覆层上使用开口 (aperture),以达到已知的某一光发射特征。通 过移除不仅一部分反射覆层而且移除一部分包括磷层的相邻的磷覆 层，历史性地完成照射参数的制定。这些覆层的移除降低了灯流明 并由此降低灯的寿命和效用。虽然仅移除局部或单个层是有利的， 但使用已知的覆层移除技术已被证明是困难的，如机械的刮削或刷 光，或抗腐蚀或者蚀刻方法。这些方法不能提供精确的、准确的或 可重复的覆层移除，并通常不为覆层选择。同样，很难控制开口的 尺寸、形状及边缘渐变。这些技术在灯封壳内侧进行，昂贵且无效。 或者，通过局部覆层沉积技术产生开口，但是这些技术还有相关涂 覆边缘位置控制及生产条件下的可重复性的问题。相比于没有覆层 开口的已涂覆灯，所有这些通常的已知方法导致灯展现出流明损失。
公开于此处的本发明意图提供 一 种灯，在用于灯紧密间隔开的 紧凑的设备中时，其展现出较好的非对称性能，并提供重要的益处。 另外，本发明提供用于生产具有这些特征的灯的方法。当在紧凑的 灯间隔的条件下使用时，定向的非对称光输出的灯，例如相隔小于l 个灯直径，根据在设备前面测量的入射亮度级是更加显著有效的， 光照明的方向是所希望的。当根据本发明所测量的整个灯流明大约 等于已知的对称灯和非对称灯时，该结论尤其正确。
发明内容
本发明提供一种荧光灯及制造焚光灯的方法。灯包括局部反射 屏障覆层，其以定向方式最大化光输出，具有较小的或没有附带的 流明损失。灯展现来自灯的定向表面的反射屏障覆层中开口的改进
的光指向性，通常沿灯的长轴线。在磷覆层应用之前，通过外部激 光消除方法产生反射屏障覆层中的开口。
图1示出根据本发明荧光灯的概略的局部截面。
图1A为具有另外覆层的图1的灯。
图2绘出了照明度(LUX)，其为以各种开口尺寸制造的灯的灯方 向的函数。
图3绘出了屏障开口尺寸，其为非对称光输出中峰值的函数。 图4为根据本发明的灯封壳的照片。
零件列表
标号部件
10灯
12管或封壳
14反射屏障覆层
16磷层
18透明屏障覆层
20开口
22填充气体
24底座
26电极
具体实施例方式
参照图l，其示出代表性的荧光灯IO,其通常已知于本技术领域。 荧光灯10具有玻璃管或光透射封壳12，其具有圆形的横截面，并可 包括传统的电极26、填充气体22、及已知于本技术领域的汞成分。 管12由底座24密封于两端。电极26安装于底座24内，并提供电弧放 电。玻璃管的内表面设有两个覆层，其第一层为反射屏障覆层14, 反射屏障覆层14在封壳12的内表面附近沉积。该反射屏障覆层可以 为我们共同的受让人的公开于美国专利第5,602,444中的类型。可以 对覆层进行沉积以使灯封壳12的整个圆周不涂覆反射屏障涂覆材料 层14,从而产生开口20，开口20的功能是引导灯光输出。或者，反 射屏障涂覆材料层14可以传统方式沉积，随后从部分灯封壳12移除， 该处希望具有开口20。在该情况下，覆层沉积使得封壳12的整个内 表面^皮涂覆，可以多种方法形成开口，例如，通过机械的刮削、耐 蚀涂覆(resist coating)、激光消除、或涂覆倾斜的灯泡。相对于屏障 涂覆材料层14，开口20可以保持未涂覆，或可以用包括于图1A中的 透明屏障覆层18涂覆，沉积以保护玻璃封壳。甚至如果使用该透明 覆层，开口保持反射屏障涂覆材料的空缺，以使可见光不通过该灯 封壳部分反射。不同地放置，将可见光开口引导进入反射屏障覆层。
反射屏障覆层的开口的尺寸可以为10至240度的范围，优选地从 60至180度，及更优选地从110至130度。
如前所述，反射屏障覆层内的开口可以通过任何多种方法形成， 包括但不限于，局部层沉积、耐蚀涂覆、机械沖刷、刮削、或激光 消除。在确定可以最佳地达到希望结果的方法时考虑的因素包括自 动化限制、 一致性、及关于边界渐变的精确性。灯封壳12中形成开 口20特别要引起注意的是使用激光将屏障覆层移除以产生开口12的 技术的使用。使用的处理方法是准确的、 一致的及低成本的。在一 个或更多层已沉积于内部的灯封壳表面上之后，采用该处理方法。 处理方法包括受控制的光密度和波长的使用，导致覆层的快速加热， 以被消除，其产生的气体造成覆层从灯泡壁去除。选择的激光波长 最小化玻璃灯泡的吸收。另外，必须最小化发于在灯泡上的激光， 以避免灯泡的老化。这通过作用于灯泡上的光区域上的受控制的移 动完成，其可包含相对于激光移动灯泡，或相对于灯泡移动激光， 或其结合，其导致以任何希望的模式将覆层移除的能力。
可以使用例如ESI 5200激光或其它相似源执行激光消除。虽然对
于层物质和物理参数是特别的，消除反射屏障覆层所需功率在大约0.5 milijoules/cm2 (毫焦耳/平方厘米)至大约500 milijoules/cm2之间。依 赖于采用的激光，激光咬蚀尺寸(bite size)可以达到大约30pm,优选 地为20pm。依赖于激光的尺寸和波长，激光束的速率较高，但是可 以达到大约60mm/sec或更高。由于依赖于所采用的激光技术及覆层 和灯特征而前述参数较高的事实，前述的参数仅为举例。
开口 20可以相对于灯的底座销被导向。依照在设备中灯的安装， 该导向允许用户轻易地向希望的方向引导最亮的灯输出。另外，可 以通过任何传统技术标记灯的外部，以有助于消费者正确地安装灯， 以从发明的涂覆设计得到充分的益处。
现在参照图1和图1A,封壳12的内表面承受笫二覆层，其为磷层 16。磷层可以包括任何已知的磷或磷混合物，传统地用于荧光灯的 制造中。该层沉积于反射屏障覆层14之上，并将覆盖整个内封壳， 包括开口区域，无论这些区域是否用或不用透明的不反射的覆层18。 石寿层16可以通过传统的沉积技术沉积，并应该沉积，以4吏反射屏障 覆层14不受由其沉积的不利影响。当然，可使用希望的另外的覆层。
灯包括展现定向的非对称光输出或直接的光输出的前述特征， 当相比于标准的对称型的灯，大约相等于整个流明。该灯现在将根 据下面的例子描述。
例子l
主题发明的涂覆技术用于T8灯的制造。使用第 一反射涂覆材料 层与笫二传统磷材料层来准备灯，第 一反射涂覆材料与公开于我们 共同受让人的美国专利第5,602,444号相一致。通过传统的灯涂覆技 术沉积反射屏障覆层。随后将灯封壳外部暴露于激光光源。消除反 射屏障覆层，以在覆层上产生开口。使用ESI 5200激光执行消除。以 2瓦特及10)Lim的咬蚀尺寸的功率进行操作。光束速率为50mm/sec，在 20pm的线对线的间隔上使用多个通道。在激光消除处理之后，将磷 材料层沉积于灯封壳的整个内表面上。图4为通过主题技术生产的具
有开口的灯的照片，其不必通过进入灯封壳内部完成。虽然示于图4 的开口没有延伸灯封壳的整个长度，但开口的尺寸和形状可以轻易 地改变，以符合设备或灯的使用要求。
制造各种屏障覆层开口尺寸的灯符合根据IES文档LM-41的灯对 称测试。该测试或测量的结果示于图2，其示出非对称可能的程度。 具体而言，图中示出旋转灯时的非对称程度，以术语勒克斯(lux)作为 圆周度数的函数显示。在测得的入射亮度级(lux)中的峰值的高度表示 直接光输出的最佳开口尺寸。其参照图3可更好地理解，其提供一个 区域的屏障开口尺寸，作为非对称光输出的峰值或最佳开口尺寸的 函数。具有如此处所述的覆层开口的灯可以用于很多应用中，除了 别的以外，包括但不限于电影院、舞台、或者剧场照明、工业照明、 复印照明、边缘标志(sign-edge)照明，及平板显示背光。
参照优选实施例已描述了本发明。显而易见地，基于阅读和理 解前述的详细描述，将发生其它的改动及变更。所分析的本发明意 图包括所有这种改动及变更。
权利要求
1.一种灯(10)，包括光透射封壳(12)，其内表面通过反射屏障覆层(14)仅局部地涂覆，以使开口(20)产生于覆层内，以用于光发射，所述灯展现通过所述开口的非对称的光输出，并展现流明基本上等于其中所述封壳内表面用没有开口的反射屏障覆层完全涂覆的灯。
2. 如权利要求1所述的灯(IO)，其特征在于所述开口(20)沿所 述灯的长轴线延伸。
3. 如权利要求I所述的灯(IO)，其特征在于对所述灯的底座(24) 进行标记，以标识非对称光输出的方向。
4. 一种从涂覆的灯封壳(12)的内表面消除一个或多个覆层的方 法，包括用激光照射所述灯封壳的部分外表面，使得至少一个覆层 被加热，并从所述封壳内表面去除，以在所述覆层中产生开口(20), 用于引导灯发射。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于在所述磷层(16)的沉 积之前，所述开口(20)产生于所述反射屏障覆层(14)中。
6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于所述开口(20)沿所述 灯的长轴线延伸。
7. 如权利要求4所述的方法，其特征在于所述激光在至少0.5 毫焦耳/平方厘米的功率，及至少30pm的咬蚀尺寸，及至少40mm/sec 的光束速率上进行操作。
8. 如权利要求4所述的方法，其特征在于在所述消除处理过 程中，所述激光源相对于所述灯封壳(12)移动。
9. 如权利要求4所述的方法，其特征在于在所述消除处理过 程中，所述灯封壳(12)相对于所述激光束移动。
全文摘要
一种灯(10)，包括光透射封壳(12)，其内表面由反射屏障覆层(14)仅局部地涂覆，以使开口(20)产生于覆层内，以用于光发射，灯通过开口展现非对称的光输出，且流明基本上等于其中封壳内表面完全用没有开口的反射屏障覆层涂覆的灯，且激光去除处理用于产生反射屏障覆层开口。
文档编号H01J61/35GK101179001SQ200710165079
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月7日 优先权日2006年11月7日
发明者D·F·富斯特, E·W·巴尔奇, J·B·扬斯马, J·M·本耶达 申请人:通用电气公司