[其他]气体放电灯

说明书

本发明涉及一种金属蒸汽类的气体放电灯，例如荧光灯，该灯有一个两端熔封上电极的管状玻壳或放电管，以及在管中通过放电在电极间形成的阳极柱，在上述阳极柱内激发出金属蒸汽离子，并发出紫外光。放电管内壁涂一层阻挡层作为保护，以防止紫外线穿过覆于管内壁的荧光粉或发光粉层。

大家知道：放电灯的有效光输出会随灯使用寿命（即点燃时间）逐步降低。这关系有时称作流明维持关系。这方面的实验证明：放电灯玻壁上呆着的各种物质：发光粉颗粒、汞、电极装置均会与灯气氛内的各种气体杂质（例如，氮、一氧化碳、二氧化碳、水和碳氢化合物）之间发生相互作用，从而对灯亮度产生不良影响。上述物质相互作用可引起多种化学反应，从而会

-减少发光粉的物理效率;

-降低放电管通过可见光的能力;

-污染灯内气氛，随之影响灯的光特性和灯的有效光长度。

气体放电灯，例如荧光灯，其中放电管或玻壳为碳酸钠玻璃，玻壳内装有汞、荧光粉、发射物质、惰性气体充填物和各种气体杂质，构成了一种化学的强反应系统。因此，通过放电机构产生的化学反应物会参与许多不同的反应过程，并常影响这些反应过程的速度和平衡状态。最近几年，出现向较小直径放电管转变会导致放电管单位玻璃面积上的壁负载加重。因此，产生的富能紫外光（波长为185纳米）相对于激发辐射（波长为254纳米）的比例有所增加。该种高强度185纳米紫外光是由于放电管阴阳极之间延伸的阳极柱所形成的等离子体内电子温度高而造成的，从而导致出现富能化学反应物。

显然，在直径逐步缩小的放电管或玻壳的制造中，逐渐提高的要求就落在灯结构上，要考虑选用能承受较高强度紫外光造成的化学破坏的那些元件。在这些小直径灯中，尤其是汞原子，当激发到6¹P₁（6.7e电子伏）量级时就对某种发光粉构成威胁，这时，发光粉的晶格或活化中心与大于1.5波林（Pauling）单位的电负性正离子结合起来。如所周知，被激发的汞原子在室温就与氧原子按下式反应：

反应产物是氧化汞，氧化汞以有色光吸附层形式凝结在灯放电室的各个部位，主要凝结在处于法拉弟暗区周围区的发光粉层上，该处有相当多的正和负载流子（尤其是，Hg⁺、Hg⁺₂O^-）。

会使灯亮度下降的别的因素是紫外辐射的干扰及汞原子与放电管玻壁附有物质的反应。大家知道，不同牌号波璃对富能辐射有不同的敏感度。这种现象称为光致亮度减小现象，该现象是玻璃中的各种原子（常是氧化物中的金属离子）之间光化学诱发的氧化还原反应（电子转移）的结果。这些光化学过程常使玻璃颜色变化（变色作用），随后对可见光的透过性降低。紫外辐射和玻璃的相互作用，有时也会使汞原子第二次牵连进产生别种光吸收化合物（例如HgS）的过程中去。

在汞放电灯取得进展的年代里，发表了许多文章，其中讨论了有关结合在玻璃放电管内的能形成汞合金的那些原子与汞起反应的问题，还讨论了与生成的反应物的光吸收特性有关的问题。

在灯的有效寿命各阶段形成汞合金的程度，主要取决于制造灯管壳的玻璃的成分及玻璃表面条件。在大约600℃炉中烘掉发光粉层中的粘结剂的制灯阶段，碱已从玻璃内部扩散出来，从而玻面被生成的汞合金反应物活化。着色到某种程度的碱汞合金的形成，例如：Na_nHg_m（n、m＝1-8），被认为是光反常衰减的原因之一。

因管经缩小（单位面积上的壁负载较高）产生光化学反应（光致亮度减小现象）及形成汞合金两者的危险变大，所以想把反应物尽可能分离开。适合于最佳光发射的那些发光粉（即三基色类发光粉），要想设置一层有效的阻挡层来防止汞合金形成，通常不能满足要求。产生最亮的光所需的最适粒度分布（2-8微米）会使粉层比较多孔，从而形成机械强度差的抗汞蒸气阻挡层。另外，由于相当粗粒的发光粉反射185纳米的紫外辐射甚差，并且对富能辐射的吸收也差，所以185纳米的紫外辐射基本上穿透过去。因此，大约50%的185纳米紫外辐射到达灯管壳的玻璃表面，以致引发各种化学过程或光化学过程。