用于改变含磷光体的涂层的流明维持率特性的组合物和方法
【技术领域】
[0001]
本发明通常涉及照明系统和相关技术。更特别地，本发明涉及荧光灯和荧光灯所用的用以产生可见光的涂层体系。
【背景技术】
[0002]
自从20世纪30年代起，荧光灯已得以使用和商品化。最近，在所有行业中，包括照明业，消费者和生产者日益增加地考虑产品的能量效率和对环境的影响。这样，由于荧光灯相比于常规白炽灯光增加的能量效率，因此其使用率不断增加。由于发光二极管(LED)的更大效率和光度的潜力，荧光灯受到来自LED的大的竞争。已进行显著努力和研究以改进荧光灯的流明输出而不增加功率要求或不显著增加材料成本。
[0003]荧光灯10的非限制性的例子示意性地示于图1中。灯10表示为具有密封玻璃管，所述密封玻璃管由包围内部室14的玻璃封套或壳12组成。室14优选在极低压力下，例如大约0.3%大气压，并含有气体混合物，所述气体混合物具有可被电离以产生包括紫外(UV)波长的辐射的至少一种成分。根据现有技术，这种气体混合物包含一种或多种惰性气体(例如氩气)或一种或多种惰性气体与低压下的其他气体的混合物，以及少量的汞蒸气。室14内的电极16电连接至从灯10的相对设置的底部20延伸的电接触销18。当接触销18连接至电源时，施加的电压使电流流动通过电极16，并使电子从一个电极16迀移至在室14的另一端处的另一电极16。在所述过程中，所述能量将少量的液体汞从液态转化为带电(电离)气(蒸气)态。电子和带电气体分子移动通过室14，偶尔与气体萊分子碰撞并激发气体萊分子，升高汞原子中的电子的能级。为了返回至其初始能级，电子释放光子。
[0004]由于汞原子中的电子排布，由这些电子所释放的大多数光子具有紫外(UV)波长。这并非可见光，这样，为了使灯10发射可见光，必须将这些光子转化为可见光波长。这种转化可通过设置于玻璃壳12的内表面处的涂层22进行。涂层22包含磷光体粉末，且如图1所示，通过例如氧化铝(A1203)的UV反射阻挡层24而与玻璃壳12分隔。如本领域已知，可通过如下方式制得涂层22:将含有所需的一种或多种磷光体的粒子以及一种或多种表面活性剂、分散剂、增稠剂等的悬浮体施用至壳12，然后进行玻璃退火操作，所述玻璃退火操作涉及加热施用的悬浮体以去除悬浮体组分，留下磷光体粒子(和可能的其他粒子材料)以在壳12上形成涂层22。由被电离汞蒸气发射的UV波长被涂层22内的磷光体组合物吸收，从而激发磷光体组合物而产生发射通过玻璃壳12的可见光。更特别地，当磷光体原子的电子被光子撞击时，电子被激发至更高能级，并发射光子以返回至其初始能级。发射的光子具有比碰撞光子更少的能量，并在可见光谱中，从而提供灯10的照明功能。灯10的颜色和光度大大源于涂层22中所用的一种或多种磷光体。
[0005]低压荧光灯中的汞主要发射波长为254 nm的UV辐射，并在较少程度上发射波长为185 nm的UV辐射。如本文所用，“主要地”和“主要的”意指例如以重量、体积、摩尔或其他定量百分比计，某物含有比任意其他单独的成分更多的一种成分(“主要成分”)。由于这些术语在本文中与辐射相关使用，因此“主要地”和“主要的”表示在辐射波段中比任意其他单独的波长更普遍的波长。一些概数为如下:由低压荧光灯产生的UV辐射的大约90%在主要254 nm波长处，余量(大约10%)为185 nm波长。这两个波长落入称为紫外亚型C的波长范围内。低压汞灯中所用的磷光体通常由包含主要波长(254 nm)的不同范围的波长激发，以吸收尽可能多的UV辐射。荧光灯的效率和效力以及它们的涂层体系可基于所用的磷光体和吸收的光的波长而不同。
[0006]光源的表观或感知颜色可以以色温描述，色温为发射具有与所考虑的辐射大约相同的色度的辐射的黑体的温度。相比于具有4100K的色温的光源，具有3000K的色温的光源具有更大的红色组分。作为另外的例子，具有感官上“暖白”色的荧光灯可具有大约3000K的相关色温(CCT)，而具有感官上“冷白”色的荧光灯可具有大约4000K的CCT。荧光灯性能的另一量度为显色指数(CRI)。光源的CRI不表示光源的表观颜色，而是光源与理想或自然光源相比如实再现物体颜色的能力的定量量度。CRI仅可在具有相同CCT的两个光源中进行准确比较。最高的可能的数字CRI值为100。基本上为黑体的白炽灯具有100的CRI。典型的LED具有80或更多的CRI，并声称CRI至多为98，而荧光灯通常具有在约50至约90的范围内的CRI。就此而言，荧光灯的高CRI可被认为是约80和更高，特别是至少87。
[0007]可估量荧光灯性能的另一度量标准为光输出或流明维持率，其表征灯在其寿命内提供大致相同量的光度的能力。取决于所用的磷光体，所有的灯随时间显示光度的一定降低，尽管一些灯显示比其他灯更大的光度降低。诸如锰掺杂的硅酸锌绿光磷光体(ZSM)的硅酸锌磷光体为可显示差的流明维持率特性的磷光体的特定但非限制性的例子，其他值得注意的例子包括锶基磷光体，如锡掺杂的磷酸锶红光磷光体(SR)和锡掺杂的磷酸锶蓝光磷光体(SB)，以及通常较小程度上的卤代磷光体。ZSM磷光体已在发射绿光的灯中单独使用，且与其他磷光体组合使用以发射白光。作为后者的非限制性的例子，含有ZSM、SR和SB的磷光体共混物已用于或考虑用于配制以获得约4100K的色温的高CRI灯中，含有ZSM、硼酸铯镁(CBM)、铕掺杂的铝酸锶(SAE)和卤代磷光体的磷光体共混物已用于或考虑用于配制以获得2700K至3500K的色温的高CRI灯中。尽管这些磷光体共混物具有某些所需的品质，例如优良的显色、初始颜色性质和/或初始光级，但它们遭受至少部分归因于它们的ZSM含量的差的流明维持率特性。
[0008]差的流明维持率的特征在于在灯的正常操作过程中磷光体的快速劣化，且差的流明维持率在诸如T5、T5H0、CFL和BIAX型的高载灯中是特别明显的。ZSM、SR和SB的差的流明维持率特性可部分归因于它们的汞消耗(结合)的倾向，且ZSM的差的流明维持率特性还可至少部分归因于对低压汞灯所发射的185 nm辐射的敏感性。已进行各种尝试来改进含有ZSM和/或显示差的流明维持率特性的其他磷光体的灯中的流明维持率。例如，已尝试化学气相沉积(CVD)涂层和表面涂浆，但获得有限的成功。另外，研究了氧化铝或二氧化硅的阻挡涂层和添加，但并未完全成功。
[0009]鉴于如上，希望改进包含具有差的流明维持率倾向的某些磷光体(包括但不限于ZSM、SR和SB)的荧光灯的流明维持率特性。
【发明内容】
[0010]
本发明提供了能够改变含磷光体的涂层和使用这种涂层的荧光灯的流明维持率特性的方法和含磷光体的涂层组合物。
[0011]根据本发明的一个方面，一种含磷光体的涂层包含至少第一磷光体，所述第一磷光体在暴露于至少第一波长的紫外辐射时劣化，所述含磷光体的涂层还包含添加剂组合物，所述添加剂组合物具有足够的量并足够均匀地分布以减少所述第一磷光体对第一波长的紫外辐射的吸收。
[0012]根据本发明的另一方面，一种用于改进荧光灯的流明维持率的方法包括形成含磷光体的涂层，以包含在荧光灯的操作过程中劣化的至少第一磷光体，以及形成所述含磷光体的涂层，以进一步包含添加剂组合物