专利名称：一种高光效荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种ー种高光效荧光灯，更具体的本发明涉及紧凑型多管高光效荧光灯，包括并不限于紧凑型荧光灯、热阴极荧光灯、冷阴极荧光灯、无极电磁感应灯、无汞荧光灯等。
背景技术：
荧光粉层吸收紫外线并发出可见光的荧光灯，其可见光的发射方向在向灯管内和向灯管外的几率是ー样的，这意味着高比例的可见光在灯管荧光层之间来回反射而被吸收。公布的ー个申请号为CN200510022758. 6或申请号CN200610117299. 4的文件试图解决该问题，但其共同采用灯管一侧涂布荧光粉层另ー侧为空透光体(无任何阻挡层)形成可见光通路“窗ロ”的方法，使荧光粉层向灯管内的发射的光从纯开ロ部高比例射出透光体。 上述技术方案存在以下几个问题一是因被透光体吸收和射出透光体的紫外线比例高，降低紫外线利用率，使荧光灯的可见光转换减少；二是会造成汞消耗很大，降低荧光灯寿命； 三是由于荧光灯灯罩距离一般很小，泄露的紫外线可能使灯罩或反光器老化，降低使用寿命和灯具反光器反射效果。我们之所以认为荧光灯是无紫外线安全的，其主要原因是绝大部分紫外线特别是254nm和185nm紫外线被ー层30-50 μ m厚的荧光粉吸收变成可见光，同时荧光粉对紫外线起到反射和阻挡的作用，另外穿过荧光粉的少量紫外线又被灯管玻璃反射、吸收，因此使得荧光灯几乎没有紫外线，而且往往人与灯的距离超过ー米，对微量的紫外线辐射不会有实际上的危害。而作为更安全的无频闪、无紫外荧光灯，也已经在市场销售，如作为书写阅读用的台灯荧光灯管。上述专利申请公布的方案仅仅依靠无紫外线吸收处理的透光体如玻璃阻挡大量紫外线可能不太安全。
发明内容
本发明是鉴于对上述众多问题深入研究并解决了现有技术造成的相关问题。本发明通过在上述“窗ロ”位置设置紫外线反射层和保护层，使紫外线被反射到对应的“非窗ロ” 位置的荧光粉层被荧光粉吸收发出更多的可见光，保护层进ー步对紫外线形成吸收从而保证了荧光灯的安全，而紫外线反射层和保护层把玻璃与汞隔离，减少了汞消耗，进ー步提高了光通維持率。本发明的第一发明的荧光灯的特征在于所述高光效荧光灯在透光体指定位置A 沿透光体长度方向的透光体内设有保护层、至少ー层紫外线反射层和厚度为0-5 μ m的第 ー荧光粉层，所述的紫外线反射层设置在指定位置A的透光体外壁、内壁、保护层或第一荧光粉层上，所述的第一荧光粉层设置在所述的保护层或紫外线反射层上，相对指定位置A 而形成的透光体非指定位置上至少设有比第一荧光粉层厚的第二荧光粉层。指定位置A的透光管、保护层、紫外线反射层和厚度为0-5 μ m的第一荧光粉层共同构成了可见光的通道 “窗ロ”，同时构成了紫外线安全阻挡体，使紫外线基本无法射出透光管，同时把汞和透光体内壁隔离，避免汞与透光体内壁的直接接触，阻止碱性钠离子与汞发生化学反应。紫外线反射层设置在上述的四个位置，都能达到足够阻挡紫外线的功能；当设置ー层紫外线反射层时，优选地设置在保护层上或第一荧光粉层上；本发明的紫外线反射膜可以选择氧化物如 ニ氧化钛、氧化锌、氧化钇、含氧酸盐如含金属离子Sc、Y、La、Gd、Lu、Al或Tb的金属磷酸盐和金属硼酸盐、以及硫酸钡等，优选采用现技术已知的汞吸收率小的具有抗汞吸收的纳米微粒，而优选采用多种物质构成的多层膜组合的复合膜层，形成可见光减反射效应，提高可见光的透过率。公知的复合膜层可采用钛、铈、硅的氧化物或其他含氧酸盐、含氧酸盐与氧化物的組合物制成，依次设置ニ氧化硅膜层和或ニ氧化钛膜层制成复合膜层，每层钛、铈膜层厚度为5-500nm，ニ氧化硅膜层和ニ氧化钛膜层厚度为10-200nm，在透光体外壁上设置一层该复合膜层并在透光体内设置ー层该复合膜层，能使透光体可见光一次透光率达到 95%以上，对紫外线的反射率也接近95%，对荧光灯性能的提高有很大的意义。第一荧光粉层可以设置也可以不设置，5 μ m厚度的荧光粉薄层具有较高透明度，对“窗ロ”的可见光透过率没有有大大的影响；第二荧光粉层的厚度一般设置在5-50 μ m,优选20-50 μ m,更优选 30-40 μ m,以保证有足够的荧光粉吸收紫外线，更好地在第二荧光粉层与灯管内壁之间设置荧光粉保护层，以降低灯光衰。另外，所述的紫外线反射层可以是单ー微粒物质构成的，本发明的第二发明的荧光灯的特征在于所述的在透光体指定位置A上设置有至少两层紫外线反射层，所述的紫外线反射层设置在指定位置A的透光管外壁、透光管内壁、 保护层、第一荧光粉层的至少上述两者的界面上。设置两层紫外线反射层可以使紫外线更多的反射回第二荧光粉层，提高紫外线阻挡能力。本发明的第三发明的荧光灯的特征在于所述的在透光体指定位置A设置有3层紫外线反射层，即设置在透光体外壁上的第一反射层、设置在透光体内壁上的第二反射层和设置在保护层上的第三反射层或第一荧光粉层上的第四反射层中的三者。三层紫外线反射层的设置使紫外线透过紫外反射层的比例变得非常低。同时第一紫外反射层、透光管外壁、第二紫外反射层、透光管内壁、保护层、第三反射层交错设置，通过控制不同界面物质折射率，可以提高可见光的透过率。本发明的第四发明的荧光灯的特征在于所述的第一荧光粉层的厚度为0-1 μ m。 更薄的荧光粉层使“窗ロ”的透光率更高。本发明的第五发明的荧光灯的特征在于所述的第一荧光粉层的厚度为0 μ m。在指定位置A上没有设置荧光粉层而只设立紫外线反射层和保护层，在足够阻挡紫外线的同时提高紫外线的利用率，可以使“窗ロ”的透光率达到最高，同时更经济。本发明的第六发明的荧光灯的特征在干所述的第一荧光粉层设置在指定位置A 的保护层、第二反射层、第三反射层或第四反射层上。第一荧光粉层的厚度为5μπι以下，优选300-3000nm，更优选500-1000nm，设置第一荧光粉层可以提高紫外线的利用率，提高灯亮度而不至于对“窗ロ”的透光率造成大的影响。本发明的第七发明的荧光灯的特征在于所述的第一荧光粉层设置有至少两层， 分别设置在指定位置A的保护层、第二反射层、第三反射层或第四反射层的至少两者上。第一荧光粉层的厚度优选可以提高紫外线的。所述的第一荧光粉层的厚度优选lOO-lOOOnm， 更优选为300-800nm，第一荧光粉层设置在不同位置，可以使透过紫外线反射层的紫外线被第一荧光粉再吸收，提高紫外线的利用率。本发明的第八发明的荧光灯的特征在于所述的紫外线第四反射层的厚度大于第三反射层的厚度或第三反射层的厚度大于第二反射层的厚度。设置在保护层上的紫外线第三反射层或设置在荧光粉层外的第四反射层是直接与惰性气体接触的或在荧光粉层之后的第一层紫外线反射层，更厚的膜层可以大大降低紫外线的透过率，减少第二或第三次反射造成的紫外线损失量，提高紫外线的利用率。本发明的第九发明的荧光灯的特征在于所述的反射层至少有ー层延伸到非指定位置。至少ー层紫外反射层延伸到非指定位置，可以使更多透过紫外线反射层的紫外线被反射到非指定区域，同时在非指定区域的紫外线也可被反射回第二荧光粉层。本发明的第十发明的荧光灯的特征在于所述透光体非指定位置中荧光粉层与透光体内壁之间设有可见光反射层。由于本发明“窗ロ”不但安全、高紫外线利用率，而且具有高透光率，在非指定位置设置可见光反射层，可以更有效地提高“窗ロ”方向的亮度。可见光反射层的微粒可以是焦磷酸钙、焦磷酸锶、氧化钛、氧化铝、磷酸镧、硼酸钇等上述物质粒径优选在1-7 μ m之间，更优选在2-5 μ m之间，结晶形状优选棒状或板状或椭圆状，可见光反射层厚度为10-50 μ m,优选厚度为20-30 μ m。
图1到图6是图9荧光灯灯管単体的A-A截面剖视图，形状为圆形。为了清晰显示，没有按照实际比列。图1是实施例1所示本发明的一种实施形式。图中1是透光体11是透光体外壁， 12是透光体内壁，21是第一反射层，22是第二反射层，23是第三反射层，3是保护层，4是荧光粉层。在透光体1指定位置A的透光体外壁11上设置紫外线反射膜即第一反射层21，在透光体内壁12上设置紫外线反射膜即第二反射层22，在第二反射层上设置保护膜3，保护膜3上设置紫外线反射膜即第三反射层23，其中第一反射层21与非指定位置透光体外壁 11部分重叠。非指定位置设有荧光粉层4，在荧光粉层4与透光体内壁之间设有保护层3。图2是实施例2所示本发明的另ー种实施形式。图中1是透光体，11是透光体外壁，12是透光体内壁，21是第一反射层，23是第三反射层，3是保护层，4是荧光粉层，5是荧光粉薄层。在透光体1指定位置A的透光体外壁11上设置紫外线反射膜即第一反射层21， 在灯管内壁12上设置保护膜3，在保护膜3上和第三反射层23之间形成荧光粉薄层5，其中第一反射层21与非指定位置透光体外壁11部分重叠。非指定位置设有荧光粉层4，在荧光粉层4与透光体内壁之间设有保护层3。图3是实施例3所示本发明的一种实施形式。图中1是透光体11是透光体外壁， 12是透光体内壁，21是第一反射层，22是第二反射层，3是保护层，4是荧光粉层，5是荧光粉薄层。在透光体1指定位置A的透光体外壁11上设置紫外线反射膜即第一反射层21，在保护膜3上设置紫外线反射膜即第三反射层23，在保护膜3上设置荧光粉薄层5，其中第一反射层21与非指定位置透光体外壁11部分重叠。非指定位置设有荧光粉层4，在荧光粉层 4与透光体内壁之间设有保护层3。图4是实施例4所示本发明的又一种实施形式。图中1是透光体，11是透光体外壁，12是透光体内壁，22是第一反射层，23是第二反射层，3是保护层，4是荧光粉层，5是荧光粉薄层。在透光体1指定位置A的透光体内壁12上设置紫外线反射膜即第二反射层22， 在保护膜3上设置第三反射层23，荧光粉薄层5设置第三反射层23上，其中第一反射层21与非指定位置透光体外壁11部分重叠。非指定位置设有荧光粉层4，在荧光粉层4与透光体内壁之间设有保护层3。图5是实施例5所示本发明的又一种实施形式。图中1是透光体，11是透光体外壁，12是透光体内壁，22是第二反射层，23是第三反射层，5是荧光粉薄层，3是保护层，4是荧光粉层，7是非指定区紫外线反射层。在透光体1指定位置A和非指定位置的所有透光体内壁12上设有紫外线反射膜即第二反射层22，在透光体内壁12上，在第二反射层22上设有保护膜3，在保护膜3上设置紫外线反射膜即第三反射层23，在第三反射层23上设有荧光粉薄层5。非指定位置设有荧光粉层4，在荧光粉层4与保护层3之间设有紫外线反射层 7，透光体内壁12与紫外线反射层7之间设有保护层3。图6是实施例6所示本发明的又一种实施形式。图中1是透光体，11是透光体外壁，12是透光体内壁，21是第一反射层，22是第二反射层，5是荧光粉薄层，3是保护层，4是荧光粉层，6是可见光反射层。在透光体1指定位置A和非指定位置的所有透光体外壁11 上设有紫外线反射膜即第一反射层21，在透光体内壁12上设置紫外线反射膜即第二反射层22，在第二反射层22上设有保护膜3，在保护膜3上设有荧光粉薄层5。其中第一反射层 21与非指定位置透光体外壁11部分重叠。非指定位置设有荧光粉层4，在荧光粉层4与透光体内壁之间设有保护层3，在保护层3上设置可见光反射层6。图7是4U紧凑型荧光灯的正视图。图中1是玻璃管，9是接桥，11是灯丝，10是汞齐。图8是图7的4U紧凑荧光灯B-B截面剖视图，显示本发明在该荧光灯上各灯管单体上设置的可见光反射层6的位置。图中1是透光体，6是可见光反射层，8是“窗ロ”，9是接桥，11是灯丝，10是汞齐。紧凑型4U荧光灯即指由4根U形灯管単体通过接桥10贯通成一个荧光灯。图9是紧凑型多管荧光灯的灯管単体。图中1是玻璃管。
具体实施例方式下面结合实施例和说明书附图，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。在本发明中，若非特指，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。 下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。以下參照图1-图8来说明本发明的几种实施形态。图示的技术实施方案中，1-透光体，11-透光体外壁，12-透光体内壁，21-第一反射层，22-第二反射层，23-第三反射层，3是保护层，4是设置在非指定位置B的荧光粉层， 5-荧光粉薄层，6-非指定位置可见光反射层，7-非指定位置紫外线反射层，8-“窗ロ ”，9-接桥，10-汞齐，11-灯丝另外设置保护膜3，是为了抑制钠的析出，并防止水银的侵入以及由于紫外线照射所引起的黑化或荧光体侵入玻璃中。保护膜3可以用公知的200-800nm左右的氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化铈、氧化钇等的至少ー种微粒作为基质，且所形成的膜厚为200-900nm左右，最佳大约700nm。
设置紫外线反射膜的主要目的是为了解决现有技术中透光体内可见光射出灯管效率偏低的问题，构建ー个高效防紫外线泄露的“窗ロ”使透光体内可见光能高效率射出透光体可见光在在透光体指定位置A21上形成紫外线反射膜，具体的指形成在透光体外壁U的紫外线反射膜，22是形成在透光体内壁12上的紫外线反射膜，23是形成在保护膜 3外的紫外线反射膜。紫外线反射膜可采用Y氧化铝、α氧化铝、氧化硅、钛、铈氧化物等物质构成或现有的其他如硫酸钡、硼酸钇等金属含氧酸盐构成。基质材料的颗粒一般在 I-IOOOnm之间，更好在1_5、200nm之间，最好在l-30nm，也可以采用微粒小的物质与较大微粒粒径的物质混合使用，比如具体用5-30nm的磷酸钇与300-800nm的磷酸钇混合。在成膜基质材料选择上应选择不吸汞或与汞不反应的微粒物质。另外基质材料应对紫外线几乎不吸收或吸收及其微小。另外，当紫外线反射层如第三反射层或第二反射层与惰性气体直接接触吋，该膜层的厚度相对比另外紫外线反射膜厚些。比如当设置第三反射层，第三反射层厚度比第二反射层和第一反射层膜层厚为佳。具体说，涂层按照単位面积重量计，第三反射层的厚度采用lmg/cm2，而第二反射层或第一反射层可采用0. 5mg/cm2，第一反射层还可采用 0. 3mg/cm2。可见光反射膜6形成在非指定位置B的荧光粉层4与保护膜3之间。可见光反射膜可采用焦磷酸锶板状或棒状或椭圆形微粒或片状氧化钇等物质微粒基质材料构成，一般微粒物质的粒径在1-7 μ m之间，而膜层厚度在35-50 μ m之间效果更好，最佳大约在40 μ m。紫外线反射层7设置在非指定位置荧光粉层和保护层之间。另外上述紫外线反射层、保护膜层或可见光反射层的基质材料微粒可以采用溶胶-凝胶法制的，也可以采用涂敷法或其他公知方法进行成膜。溶剂一般采用乙醇、异丙醇、醋酸纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酸铵、聚环氧乙烷等水溶性溶剤。为了增强膜层的被覆強度，需要添加粘合剂在成膜的基质材料中并不改变膜层的光学特性和功能，比如添加硼酸钡钙、氧化硼、磷酸、硼酸盐等物质，作为粘合剂的上述物质其平均粒径最好为400nm以下，更好为300nm以下，添加的量与微粒物质重量比在4-15%之间。荧光粉层使用三基色荧光粉組成。可以是红色粉、緑色粉的組合，也可以使红色粉、緑色粉和蓝色粉的組合，当然単色粉和多基色粉同样也可以使用。进ー步本实施例采用了红色粉和緑色粉的組合。荧光粉层4的厚度优选为5-50 μ m,更优选为20-40 μ m,最佳为35 μ m。采用现技术涂敷在非指定位置透光体保护层3上。而荧光粉薄层5与荧光粉层4的荧光粉組成一致，其厚度为lOOnm-5 μ m,优选荧光粉薄层的厚度优选100-1 μ m,更优势500-1 μ m,最佳约为 800nm。透光体可以采用多种管径，在本实施例中采用16mm的透光体。具体而言，本系列实施例采用了管径为16mm，长度为255mm的紧凑型4U紧凑型荧光灯，灯功率120w。以下对各实施例的荧光灯初始亮度进行比较。比较数据见下表1中。表 权利要求
1.一种高光效荧光灯，其組成包括透光体，其特征为所述高光效荧光灯在透光体指定位置A沿透光体长度方向的透光体内设有保护层、至少ー层紫外线反射层和厚度为0-5 μ m 的第一荧光粉层，所述的紫外线反射层设置在指定位置A的透光体外壁、内壁、保护层或第 ー荧光粉层上，所述的第一荧光粉层设置在所述的保护层或紫外线反射层上，相对指定位置A而形成的透光体非指定位置上至少设有比第一荧光粉层厚的第二荧光粉层。
2.根据权利要求书1所述的ー种高光效荧光灯，其特征为所述的在透光体指定位置A 上设置有至少两层紫外线反射层，所述的紫外线反射层设置在指定位置A的透光管外壁、 透光管内壁、保护层、第一荧光粉层的至少上述两者的界面上。
3.根据权利要求书1或2所述的ー种高光效荧光灯，其特征为所述的在透光体指定位置A设置有3层紫外线反射层，即设置在透光体外壁上的第一反射层、设置在透光体内壁上的第二反射层和设置在保护层上的第三反射层或第一荧光粉层上的第四反射层中的三者。
4.根据权利要求书1所述的ー种高光效荧光灯，其特征为所述的第一荧光粉层的厚度为 0-1 μ m0
5.根据权利要求书1所述的ー种高光效荧光灯，其特征为所述的第一荧光粉层的厚度为 0 μ m0
6.根据权利要求书1或4所述的ー种高光效荧光灯，其特征为所述的第一荧光粉层设置在指定位置A的保护层、第二反射层、第三反射层或第四反射层上。
7.根据权利要求书5所述的ー种高光效荧光灯，其特征为所述的第一荧光粉层设置有至少两层，分别设置在指定位置A的保护层、第二反射层、第三反射层或第四反射层的至少两者上。
8.根据权利要求书1或2或3所述的ー种高光效荧光灯，其特征为所述的紫外线第四反射层的厚度大于第三反射层的厚度或第三反射层的厚度大于第二反射层的厚度。
9.根据权利要求书1或2或3所述的ー种高光效荧光灯，其特征为所述的第三反射层或第四反射层延伸到非指定位置。
10.根据权利要求书1-9之一所述的ー种高光效荧光灯，其特征为所述透光体非指定位置中荧光粉层与透光体内壁之间设有可见光反射层。
全文摘要
本发明涉及一种高光效荧光灯，其组成包括透光体，其特征为所述高光效荧光灯在透光体指定位置A沿透光体长度方向的透光体内设有保护层、至少一层紫外线反射层和厚度为0-5μm的第一荧光粉层，所述的紫外线反射层设置在指定位置A的透光体外壁、内壁、保护层或第一荧光粉层上，所述的第一荧光粉层设置在所述的保护层或紫外线反射层上，相对指定位置A而形成的透光体非指定位置上至少设有比第一荧光粉层厚的第二荧光粉层。本发明解决了现有技术中透光体内可见光射出灯管效率偏低的问题，灯亮度显著提高，提高幅度最大达到27％，最小幅度达到15％。
文档编号H01J61/35GK102592947SQ201110002409
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者毛有强 申请人:毛有强