专利名称：照明装置、低压无极放电灯、及放电管的制作方法
技术领域：
本发明涉及由低压无极放电灯及高频电源构成的照明装置，低压无极放电灯备有一个以气密方式封闭的放电管，该放电管含有可电离的充填物质，并包括外壳部及由该外壳部环绕的凹入部，放电管的外壳部及凹入部各支承着一个发光层，此外，低压无极放电灯还备有一个配置在放电管的凹入部内并与电源电连接的线圈。
本发明还涉及低压无极放电灯。
本发明还涉及放电管。
从US 5006752已知这种照明装置。该已知照明装置的放电管所具有的充填物质为水银和稀有气体。电源和灯共同装在一个壳体上。线圈在正常工作期间产生高频磁场，以保持在由放电管所包围的放电空间中的放电。由此产生UV(紫外光)辐射并在发光层上转换为可见光辐射。术语“高频”的含义应理解为20kHz以上的频率。在该已知照明装置中磁场频率约为3MHz。该线圈围绕着一个软磁材料的磁心，在磁心内封装着一个热管，用于将热量从线圈和磁心放散到灯的周围。因此，该灯能承受相当高的负载。但在过高的负载下，软磁材料磁心的损耗急剧增加，因此将产生更多的热量。这将有可能使合成树脂材料、例如缠绕在磁心上的线圈的绝缘材料开始熔化。
本发明的目的是提供一种在第1段中所述类型照明装置中使用的的方法，能增大该灯的负载能力而无需对照明装置的结构作很大的改变。
为达到上述目的，本发明的照明装置的特征在于凹入部上的发光层的转换效率相对地高于外壳部上的发光层的转换效率。在发光层上的从UV辐射到可见光辐射的转换实际上是有损耗的。在本说明及权利要求中的转换效率的含义应理解为从激发的UV辐射能转换为所发射的可见光辐射能的效率。转换效率与由发光层中的发光物质所进行的转换的量子系数及激发的UV辐射波长和所发射的可见光辐射波长的系数成比例。转换中的能量损耗以热的形式释放。本发明的方法是减少凹入部上的发光层产生的热量，从而降低整个凹入部的温度。
本发明的方法是在凹入部提供一个备用的热导体，但可以交替地与该热导体配合使用，以便使灯的负载能力进一步增加。例如，由此可以获得一组尺寸近似相同但负载能力不同的灯。
已注意到在US 5105122中公开了一种包括低压无极放电灯的照明装置，其凹入部上的发光层成分与外壳部上的发光层成分不同。在该灯中，蓝光发光材料只存在于放电管的外壳部上。其目的是限制在灯的使用寿命期间产生的色点漂移。作为选择，给出了发光层的成分，但在这里其凹入部上的发光层的转换效率相对地低于外壳部上的发光层的转换效率。
另外，本发明的照明装置的特征还在于该线圈围绕着一个软磁材料的磁心，本发明者们发现，转换效率的相当小的差别就已经能使凹入部的温度有相当大的降低。这里假定这是一种自增强效应在起着作用。事实上，在线圈的磁心内也产生损耗，其损耗随温度的升高成比例地增大。因此，发光层内产生的热量越小，则将使磁心内产生的热量也小。
本发明的照明装置的一个有吸引力的实施例的特征是，在外壳部上的发光层中主要含有其发射光谱至少在600nm的波长上具有最大值的发光材料。这种类型的一般发光材料具有相当低的转换效率。
在本发明的照明装置的一个实施例中，可使线圈产生相当大的温度降落，其特征是凹入部上的发光层主要含有其发射光谱在至多500nm的波长上具有最大值的发光材料。这种类型的一般发光材料，与最大值位于较长波长上的发光材料相比，具有较高的转换效率。
当把凹入部上的发光层设置在反射层上时，对进一步降低温度是有利的。由此可减少凹入部对由凹入部上的发光层透射的UV辐射或在该发光层上产生的可见光辐射的吸收，可防止其导致热的产生。
本发明的低压无极放电灯的一个很好的实施例的特征在于放电管具有的可电离充填物质为水银和稀有气体，凹入部上的发光层按重量百分比至少含有50％的由三价铽激活的铝酸铈-镁(CAT)。CAT对低压水银放电所产生的激发辐射具有相当高的转换效率。令人惊异地发现，本实施例的灯与凹入部上的发光层所含上述发光材料的比例较低或根本不含该材料的灯相比，更容易点亮。一种可能的解释是，本实施例的灯的发光层保持有工作期间在放电空间中产生的带电粒子。当在线圈上施加点燃电压时，带电粒子相当容易获得，所以能促进放电的开始。
设置在凹入部的线圈可产生相当强的电场，由于放电空间中的带电粒子在该电场的影响下被加速，所以在凹入部的发光层上将导致相当大的负载。这可能使该层的发光材料较快老化。当凹入部的发光层主要含有由三价铽激活的铝酸铈-镁(CAT)时，是极为有利的。这种发光材料对在凹入部的表面上经常存在的状态具有相当强的耐受能力，所以能使凹入部上的发光层具有很长的使用寿命。
在另一个很好的实施例中，在凹入部上的发光层载有用金属氧化物、例如氧化钇或氧化铝制成的保护层。这样，即使在使用相当容易损坏的发光材料时，也能使凹入部上的发光层获得相当长的使用寿命。当对凹入部上的发光层的极微小部分分别单独提供保护层时，可获得更好的保护。
本发明的照明装置的电源装在例如固定于放电管并且还支承着灯头的壳体内。这种照明装置适用于更换成白炽灯。在一个变形例中，放电管以可拆的方式固定于壳体，因此可用其他的放电管更换，例如，在工作期间辐射不同色温光线的放电管。另外，本发明的照明装置例如可以由本发明的低压无极放电灯和电源的组件构成，该灯例如用同轴电缆与该电源连接。该同轴电缆例如可穿过铁氧体套管，借以防止高频电磁场的干扰。
参照附图
对本发明的上述内容及其他方面进行更为详细的说明。附图示出本发明照明装置的一个实施例的局部的正视图和局部纵断面图。
图中所示的照明装置包括低压无极放电灯10及高频电源40。灯10备有一个以气密方式封闭的放电管20，它含有可电离的充填物质，这里充的是水银和氩气。该放电管20具有梨形外壳部21及由该外壳部环绕的管形凹入部22，它通过喇叭口部23与该外壳部21连接。放电管20的外壳部21及凹入部22分别支承着发光层24、25。此外，低压无极放电灯10还备有一个配置在放电管20的凹入部22内的线圈30，该线圈30具有由软磁材料、这里是NiZn铁氧体构成的磁心31。该磁心31的长度为50mm，直径为12mm。在一个直径6mm的空腔内装有一个热管，延伸到放电管之外，并用良导热体固定在用作散热片的金属板上(图中未示出)。线圈30通过导线32A、32B电连接于电源40。在正常工作期间由线圈30产生高频磁场，用以维持在放电空间26中的放电。电源40装在固定于灯10的放电管20的壳体41内。壳体41支承着带有与电源40连接的电接点43A、43B的灯头42。
本发明(A)的照明装置10的放电管20的外壳部21上的发光层24，按重量百分比含有6.3％的由二价铕激活的铝酸钡-镁(BAM)、34.3％的由三价铽激活的铝酸铈-镁(CAT)及59.4％的由三价铕激活的氧化钇(YOX)。材料BAM、CAT及YOX的发射光谱的最大值波长(λmax)分别在447、541及610nm。该外壳部21上的发光层24的转换效率为42.3％。凹入部22上的发光层25只含有CAT型的发光材料，其转换效率为43.0％，即高于外壳部21上的发光层24的转换效率。转换效率相当低的发光材料YOX(λmax＝610nm)只存在于放电管20的外壳部21上。制成了3种这类的照明装置(A)。
另外，还制成了2种本发明的照明装置(B)，其凹入部上的发光层只含有转换效率为52％的BAM型发光材料。外壳部上的发光层具有与A型灯外壳部的发光层相同的成分。因此，转换效率相当高的发光材料BAM(λmax＝447nm)主要存在于凹入部。
为进行比较，制作了3种照明装置(C)，其凹入部上的发光层按重量百分比含有77％的YOX及23％的CAT，具有42.2％的转换效率。该转换效率低于外壳部上发光层的转换效率。后者具有与A、B型灯的外壳部上的发光层相同的成分。
除凹入部和外壳部的发光层的成分之外，发光装置A、B、C相同。凹入部上的发光层的涂层重量在所有情况下均为8mg/cm2，而外壳部上的涂层重量为3.2mg/cm2。
在上述的(A、B、C)灯工作期间，在相对于端部的中心测定了线圈30的表面温度(Tc，℃)。结果列于表中。表中对每种灯还给出了对该照明装置测定的线圈(Tc)的平均温度值(Tcav，℃)，以及凹入部上的发光层的转换效率(ηc，％)
在本发明的照明装置中，线圈具有较低的温度Tc。虽然在A型照明装置中，其凹入部的转换效率与外壳部的转换效率之间仅有很小的正差值(43％对42.3％)，然而却可以实现凹入部温度的相当大的降低。线圈温度的平均值Tcav约比用于比较的灯C低5℃。B型照明装置中的平均温度Tcav更低，约比C型照明装置低18℃。
试验表明，其凹入部上的发光层按重量百分比含有高于50％的发光材料CAT的照明装置，与其中的上述发光层具有较低重量百分比的发光材料CAT的照明装置相比，其点亮要快得多。
权利要求
1.一种由低压无极放电灯(10)及电源(40)构成的照明装置，该低压无极放电灯(10)备有一个以气密方式封闭的放电管(20)，该放电管(20)含有可电离的充填物质，并包括外壳部(21)及由该外壳部环绕的凹入部(22)，放电管(20)的外壳部(21)及凹入部(22)各支承着一个发光层(分别为24、25)，低压无极放电灯(10)还备有一个配置在放电管(20)的凹入部(22)内并与电源(40)电连接的线圈(30)，该照明装置的特征在于凹入部(22)上的发光层(25)的转换效率相对地高于外壳部(21)上的发光层(24)的转换效率。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于线圈(30)围绕着一个软磁材料的磁心(31)。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于在外壳部(21)上的发光层(24)中主要含有其发射光谱至少在600nm的波长上具有最大值的发光材料。
4.根据权利要求1、2或3所述的照明装置，其特征在于在凹入部(22)上的发光层(25)中主要含有其发射光谱在至多500nm的波长上具有最大值的发光材料。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的照明装置，其特征在于凹入部上的发光层设置在反射层上。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的照明装置，其特征在于放电管(20)含有的可电离充填物质为水银和稀有气体，凹入部(22)上的发光层(25)按重量百分比至少含有50％的由三价铽激活的铝酸铈-镁。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于凹入部(22)上的发光层(25)主要含有由三价铽激活的铝酸铈-镁。
8.根据权利要求1至7中任何一项所述的照明装置，其特征在于在凹入部的发光层上载有用金属氧化物制成的保护层。
9.根据权利要求1至7中任何一项所述的照明装置，其特征在于对凹入部上的发光层的极微小部分分别单独提供保护层。
10.根据权利要求1至9中任何一项所限定的低压无极放电灯(10)。
11.根据权利要求1至9中任何一项所限定的放电管(20)。
全文摘要
本发明的照明装置包括一个低压无极放电灯(10)及一个高频电源(40)。该低压无极放电灯(10)备有一个以气密方式封闭的放电管(20)，该放电管(20)含有可电离的充填物质，并包括外壳部(21)及由该外壳部环绕的凹入部(22)，放电管(20)的外壳部(21)及凹入部(22)各支承着一个发光层(分别为24、25)。低压无极放电灯(10)还备有一个配置在放电管(20)的凹入部(22)内并与电源(40)电连接的线圈(30)。凹入部(22)上的发光层(25)的转换效率相对地高于外壳部(21)上的发光层(24)的转换效率。这种措施能使磁心(31)具有较低的温度。
文档编号H01J61/46GK1148906SQ96190210
公开日1997年4月30日 申请日期1996年1月22日 优先权日1995年2月10日
发明者P·H·安东尼斯, P·波斯马 申请人:菲利浦电子有限公司