[发明专利]低压汞蒸气放电灯

说明书

本发明涉及包括放电室的低压汞蒸气放电灯，所述放电室具有可透射放电室内产生的辐射的管状部分，

所述放电室以气密方式密封放电空间，在该放电空间内配有汞和稀有气体的填充物，

放电室的管状部分在其面对放电空间的表面上设置有金属氧化物层和发光层，和

低压汞蒸气放电灯包括用于维持放电室中电放电的放电装置。

在汞蒸气放电灯中，汞构成用于(有效地)产生紫外(UV)光的主要成分。包括发光材料(例如荧光粉)的发光层位于放电室的内壁上，用于将UV转换成例如用于制革(tanning)目的的UV-B和UV-A(太阳板)等其它波长，或转换成用于一般照明目的的可见光辐射。因此，这样的放电灯还被称为荧光灯。低压汞蒸气放电灯的放电室通常是圆形的，并且有细长和紧凑型的实例。通常，紧凑型荧光灯的管状放电室具有相对小直径的相对短的直线状部分的集合，直线状部分通过桥部分或通过弯曲部分互连。紧凑型荧光灯通常配有(一体的)灯座。在这样的低压汞蒸气放电灯的实施例中，放电装置包括排列在放电空间中的电极。另一个实施例包括无电极低压汞蒸气放电灯。

美国专利US4544997披露了在开篇中所述的那种类型的低压汞蒸气放电灯。在该已知的放电灯中，放电室的管状部分至少配有钪、钇、镧、钆、镱和镥组中的一种元素的至少一个氧化物的层。金属氧化物层阻止因与汞相互作用而冲击放电室管状部分的壁，并因此对维持灯的辐射输出有利。通过漂洗放电室的面对放电空间的表面上的金属有机化合物溶液，以及随后使保留在面对放电空间的表面上的膜干燥，并在其后进行烧结，可获得该金属氧化物层。

与没有这种金属氧化物层的灯相比，由于该金属氧化物层，灯的汞消耗量，即在灯工作期间束缚在灯部件上并且不能再用于灯工作的汞量相对较低。尽管如此，已知的灯还是需要相对高的汞剂量，以便实现足够长的寿命。在灯寿命终结之后，不恰当的处理对环境是有害的。

本发明的目的在于提供一种在开篇中所述那种类型的仅消耗相对少的汞量的低压汞蒸气放电灯。

按照本发明，该放电灯的特征在于，发光层包括碱金属氧化物。

低压汞蒸气放电灯的许多部件(例如放电室，发光材料等)不是不与存在于放电室中的汞发生反应的。这样的部件具有吸收汞的趋势。这不仅暗示着放电室中应有更多的汞，以便确保在其寿命期间放电灯能维持工作，而且还暗示在放电灯寿命期间因许多汞化合物吸收UV和/或可见光使放电灯的效率逐渐降低。在低压汞蒸气放电灯的寿命期间，放电室的裸露玻璃吸收几毫克的汞。通过在放电室上配置涂层(例如SiO₂涂层)，这种吸收减少50％，和通过提供适当的金属氧化物层(例如SiO₂/Al₂O₃或SiO₂/Y₂O₃的双涂层)，该吸收被减小到低于几百μg。本发明人发现，放电空间中可用于放电的汞量的减少主要是因碱金属(例如Na和/或K)与汞的交换和汞被放电室的面对放电空间的表面所吸收引起的。在放电灯工作期间，汞进入放电室壁，同时碱金属氧化物留在放电室的壁上。通过放电室壁的汞消耗与配置在放电室内壁上的金属氧化物层中的缺陷(imperfections)有关。这样的缺陷引起放电灯处理期间的不希望的碱金属氧化物的扩散(例如Na₂O和/或K₂O的扩散)，和产生汞原子粘附于放电室未涂敷部分并在此后发生汞在玻璃中的扩散的可能性。由于碱金属氧化物的扩散一般是由放电室壁与发光层之间的浓度梯度驱动的，因而发光层中氧化钠的存在将使放电灯处理期间碱金属氧化物从放电室壁的扩散少很多。

通过适当选择发光层中氧化钠的浓度，可大大防止碱金属氧化物从放电室壁的扩散。为此，按照本发明的低压汞蒸气放电灯优选实施例的特征在于，发光层中的碱金属氧化物包括氧化钠和/或氧化钾，其中碱金属氧化物的浓度为：0.001wt％≤Na₂O≤0.2wt％和/或0.001wt％≤K₂O≤0.2wt％。对于低于0.001wt％的碱金属氧化物的浓度来说，放电室壁与发光层之间的浓度梯度没有明显减小。对于高于0.2wt％的碱金属氧化物的浓度来说，就不再能防止Na₂O和/或K₂O从放电室壁的扩散。

发光层中碱金属氧化物的浓度优选为：0.002wt％≤Na₂O≤0.1wt％和/或0.002wt％≤K₂O≤0.1wt％。