水银放电灯中使用的起动薄层和采用这种起动薄层的灯

摘要

一种低压水银放电灯，其外壳密封着，里面为放电空间，外壳的一端设有一个电极，放电空间中密封着水银蒸汽和起动薄层。起动薄层有一层胶结分子筛粒料粘附在金属箔上。

说明书

本发明涉及低压水银放电灯，更具体地说，涉及这种灯中使用的一种起动薄层和使用这种起动薄层的灯。

如图1的示意图所示，在现有技术高环境温度中使用的低压水银放电(荧光)灯往往装有象铋/铟/汞之类的汞齐1，用以控制灯4中的水银蒸汽压力，从而提高灯在这些条件使用时的输出光通量。汞齐1比起纯水银来能吸收水银并能降低高温下的水银蒸汽压力。控制水银蒸汽压力的汞齐经常装在灯座中。有汞齐的灯比起没有汞齐的灯在同样的条件下其输出的光通量要多出25％或以上，这视乎灯使用的工作温度和汞齐的组成而定。

采用汞齐的荧光灯必然有这样的特点，即在较低的温度下(例如室温)更难以起动。灯亮之前，灯中水银的蒸汽压力会因汞齐所处的状况低于能使灯快速可靠起动的状况而减小。如果在甚至更冷的条件下起动汞齐灯，上述问题就变得更加严重，不是灯起动不起来就是灯的使用寿命因每次起动过程中发辉光的时间延长而大大缩短。这是长久以来公知的问题，通常的解决办法是设置起动或辅助汞齐2，将其安置在毗邻的灯电极，受热时可以将水银释放出来进入灯中的位置。水银经辅助汞齐2或“起动薄层”释放后使灯可以在与主汞齐1加热到正常工作温度之前正常起动和工作。经起动薄层2释放出的汞在灯工作期间逐渐为主汞齐所吸收，从而使主汞齐1成了控制灯中水银蒸汽压力的元件。灯关掉之后，起动薄层或辅助汞齐2冷却下来，慢慢吸收主汞齐1释放出的水银蒸汽。这里总希望起动薄层2中的材料的平衡水银蒸汽压低于主汞齐1在任何给定温度下的相应压力。根据这个性能，灯关掉时，水银作为蒸汽逐渐从汞齐1传输给起动薄层2。薄层2的水银含量达到既定的水平时，薄层2的水银蒸汽压力就在该灯温度下与主汞齐1的水银蒸汽压力处于平衡状态。这时，当灯又开灯时起动薄层就随时都可以再次履行其功能了。

参看图1和图2，可以看到一般的起动薄层2(如小型荧光灯4中使用的那种)是一个拉制的被覆有铟金属层8的不锈钢箔6，固定在支撑构件12的金属丝10上，与有关的线圈14间隔一个受控间距S配置。灯亮时，线圈14辐射出的热量使起动薄层2的温度升高，铟被覆层8则释放出大部分吸收的水银，从而促进电弧在灯中的初始放电过程。

迄今荧光灯中使用的一般镀金属的起动薄层存在一系列问题。其中一个问题是，优先用作薄层被覆层材料的铟及其许多合金处在熔融状态(在灯工作期间就是这样)时会润湿并迁徙到毗邻的整个表面上。在某些情况下，铟甚至还会润湿灯壳玻璃16，从而迁徙到引线10，使其再也不能有效地起动薄层快速释放其所含的汞应有的作用。这是因为引线10比薄层2的薄箔衬底6质量大因而变热的速度慢而且平衡温度低所致。目前一般薄层的另一个问题是，在加热灯的密封部分时易氧化。氧化铟起不了所要求的吸收和释放水银的作用。第三个问题是铟的挥发问题。铟在阴极被覆层受激过程中或灯在薄层由于任何原因而过热时的工作期间在发生对薄层产生燃弧过程中会挥发。铟蒸发会沉积在灯壳16内表面的整个荧光被覆层18上，并使输出的光通量损失，且不能在灯的使用寿命期间保持应有的光通量。与镀铟的起动薄层有关的还有另一个问题，即为防止铟从薄层2迁徙到引线10或减慢该迁徙的速度，一般是给引线包上厚厚的一层氧化膜，例如在加工过程中用火焰加热引线10，20。这个氧化过程使引线10，20与线圈14的接触电阻增加，并扩大外触点22，24的电阻范围。高阻值灯不能在某些荧光灯电路，例如通用的“快速起动电路”上达到使灯起动的灯丝温度，这种电路只能在线圈两端提供低的加热电压。

齐汞荧光灯的实例可参看1978年6月6日颁发给J.Bloem等人的美国专利4,093,889、1978年8月8日颁发给G.S.Evans的美国专利4,105,910、1979年6月5日颁发给G.A.Wesselink等人的美国专利4,157,485、1990年11月20日颁发给T.Yorifugi等人的美国专利4,972,118和1993年4月20日颁发给T.Ikeda等人的美国专利5,204,584。

因此需要有水银放电灯使用的一种无迁徙倾向、在灯密封过程中不氧化、在高的工作温度下不蒸发也无需将导线氧化的起动薄层。

因此本发明的目的是提供水银放电灯中使用的一种起动薄层，该起动薄层的被覆材料不会迁徙到引线或玻璃上，不会氧化，不会在高温工作条件下蒸发，也无需将引线氧化。

根据上述和其它目的，稍后即可以看到，本发明的特点是提供低压水银放电灯中使用的一种起动薄层。起动薄层由金属箔和粘附在金属箔上的一层胶结分子筛颗粒组成。

按照本发明的另一个持点，本发明提供的低压水银放电灯，其外壳是密封着的，外壳中是放电空间，外壳的一端设有热发射电极。放电空间中密封着惰性气体和一定量的水银，且设有起动薄层。起动薄层体有一层粘附在金属箔上的胶结分子筛颗粒。

现在参看附图更具体地说明本发明的上述和其它特点，包括各部分的结构和组合的各种新颖细节，并在权利要求书中指出。不言而喻，本发明装置的具体实施例仅仅是举例说明而已，并不是对本发明的限制。在不脱离本发明范围的前提下可以在许多不同实施例中应用本发明的原理和特点。

参看展示出本发明实施例的附图，从这些附图可以清楚了解本发明新的特点和优点。

附图中：

图1是低压水银放电灯一部分的示意侧视图，说明现有技术中汞齐的配置方式；

图2是图1被覆有汞齐的起动薄层的放大示意剖视图；

图3和图1类似，但示出了本发明一个实施例中水银放电灯的一种形式；

图4和图2类似，但示出了本发明一个实施例的起动薄层的一种形式。

参看图3和图4，可以看到图中示出的起动薄层32与图2中所示的起动薄层2类似，只是配备一层胶结分子筛颗粒层38代替图2中的铟金属层8。举例说，适用的分子筛有美国UOP公司(25E.AlgonquinRoad，Des Plaines，IL，60017)出品的分子筛吸附剂(Molsiv Adsorbent)5A粉。分子筛粒料可与适量的无机粘合剂(例如胶态氧化铝溶胶)混合，涂到起动薄层32的钢箔36上时形成粘附漆状的膜层。适用的胶态氧化铝溶胶有美国PQ公司(Ashland，MA 01721)出品的Nyacol AL-20。金属箔36最好采用多孔不锈钢网，最好在空气中加热预氧化，以除去任何油膜并提高与分子筛粒料层38的粘附作用。

从图3中可以看到，应用上述起动薄层32经改进的灯34的结构与图1中所示的类似。不同的地方在于，上面装有汞齐32的引线40为一般未经氧化过的引线，起动薄层32配置得比图1一般起动薄层2的情况距线圈44近一点，这样做有益，可以提高薄层的工作温度因而更能及时地将水银释放出来。

这里使用的“分子筛”一词是指能根据分子的临界直径有选择地将分子分开的脱水晶体沸石。沸石是分子群，其特征在于，含有结构SiO、和Al₃O₄、单个(或多个)阳离子以平衡硅酸铝结构的负电荷，和结合水。沸石可以是晶态的或非晶态的。这里所说的分子筛特别是指晶态沸石。阳离子通常为钠和钙连同钡、钾、镁、锶和铁都可以。天然沸石总共约40种，较常见的有菱沸石、grnelinite、插晶菱沸石、八面沸石、方沸石、crionite和发光沸石。“5A型”的分子筛其晶体结构为立方体的“A”晶体结构，其特征在于其三维网格由许多直径为11.4埃的孔穴为许多直径4.2埃的圆孔所隔开组成。上述圆孔直径叫做孔隙直径。除去结晶水之后，剩下来的“活性”晶态沸石的空隙容积为45容积％。瞬时起动薄层中水银的吸附过程即在这些晶体内的空隙中进行的。

这些沸石，作为分子筛的一类，具有这样的特点，即能够吸附临界尺寸小于沸石有效孔径的分子。被吸附的化学物质可以通过加热释放出来。

因此，这里提供了一种被覆物质不会迁徙到其安装所在的引线上的起动薄层。分子筛物质仍然牢靠粘附在不锈钢上。此外，这里还提供一种灯密封过程中不致氧化、在高温工作时汞齐成分不致蒸发而且无需将引线氧化的被覆材料。

不言而喻，本发明决不局限于这里所公开和/或附图中展示的具体结构，在不脱离权利要求书范围的前提下是可以提出修改或等效方案的。