低压汞蒸汽放电灯 本发明涉及一种配置有放电容器的低压汞蒸汽放电灯，所说的放电容器有传输放电容器中产生的辐射的管形部分并有第一和第二端部，该放电容器形成一放电空间，放电空间中心密封方式填充有汞和惰性气体等填充物，而每个端部支承一装在放电空间内的电极，供电导线从电极引出，通过端部到放电容器外部，放电容器的管形部分在相对放电空间的表面上设置金属氧化物层。
美国专利4,544,997公开了一种这样的灯。此已知灯的放电容器的管形部分有由钪、钇、镧、钆、镱和镥等元素构成的组中的至少一种元素的至少一种氧化物层。由于与汞的相互作用此金属氧化物层减少了对放电容器管形部分的壁的腐蚀，因而对维持灯的辐射输出有良好的作用。通过用金属有机化合物溶液冲洗放电容器的与放电空间相对的表面并将在与放电空间相对的表面上保留的膜烘焙并烧结来获得金属氧化物层。
此金属氧化物层要达到：灯地汞消耗量即在灯工作期间附着于灯元件并已不适合灯工作的汞量，与没有金属氧化物层的灯中的汞消耗量相比是较低的。尽管如此，对于该公知的灯来说，为了得到足够长的寿命，较高的汞剂量仍是必须的。这在灯寿命结束由外行来处理时对环境是有害的。此外，高的汞剂量在经济上阻碍了在汞中添加196Hg(196汞)的实际应用。由US4,379,252可知，汞填料中加进这种同位素的灯有较高的效能。然而这种同位素是相当昂贵的，所以在高的汞剂量情况下，由于这种剂量所需的同位素量的成本太高，也就失去了这种优点。
本发明的目的是提供在开关的章节的描述中提供一种耗汞较小的灯。
按照本发明，达到此目的灯的特征在于第一和第二端部在与放电空间相对的每个表面上都设置金属氧化物层。
与放电空间相对的端部的所有表面区域比管形部分的表面区域少。然而，发明者发现，尽管如此，在已知灯中加到端部的汞量与加到管形部分的汞量相同。此外，意外地发现，在端部金属氧化物的存在不仅大大减少了汞对端部的粘附，而且也显著地降低了加到管形部分的汞量。假定当端部上不存在金属氧化物层时，非本发明的灯的端部释出诸如CO2和H2O等杂质。在工作期间端部承受较高的温度，就会促进所说的杂质的解吸附。所说的杂质能通过放电空间迁移到其它灯元件上并与填料中的汞起反应，因此这种汞消耗在灯的工作中。假定在端部的金属氧化物层减少了杂质的解吸附。
在这些部分沉浸在金属氧化物粒子的悬浮液的情况下，金属氧化物层可以制备在端部上，随后烘干并烧结在其上所保留的敷层，即加热，以从该层中排出诸如粘结剂等辅助材料。因此，例如由于端部沉浸在金属有机化合物的溶液中，能提供这样的层，而且随后干燥和加热该层。
本发明灯的优选实施例的特征在于与放电空间相对的端部表面上的金属氧化物层包括氧化铝和/或氧化钇。已发现氧化铝和/或氧化钇层可更多地降低汞损耗。
本发明灯的有吸引力的实施例的特征在于，与放电空间相对的管形部分的表面上的金属氧化物层包括由镁、铝、钛、锆和稀土金属等构成的系列中的至少一种元素的至少一种氧化物层。在本说明书和权利要求书中的术语“稀土金属”可理解为钪、镱、镧和镧系元素。这样的层是非常非常不活泼的，因而从长远观点看，填料中的汞与金属氧化物层之间的反应而造成的汞消耗是很小的。
按照本发明的灯的实施例得到良好的结果，其特征在于管形部分的金属氧化物层包括氧化铝和/或氧化钇。例如以氧化铝/氧化钇粒子的悬浮液的形式，通过喷雾悬浮液或者在放电容器的内表面上流过这种悬浮液，可提供这样一种层。
一有利的实施例的特征在于在与放电空间相对的表面和金属氧化物层(下文称为保护层)之间，放电容器的管形部分还装有作为抗碱金属层的其它金属氧化物层。抗碱金属层妨碍碱金属离子，例如钠和钾离子从放电容器壁到放电空间的迁移。从而减少了由于与碱金属形成汞齐而产生的汞损耗。
按照本发明的灯的优选实施例的特征在于其它的金属氧化物层包括氧化硅。氧化硅对碱金属离子形成非常好的阻挡层。很容易提供这样一种层。只要用水解四乙基原硅碳酸酯溶液冲洗与放电空间相对的放电容器的表面就可以了。在干燥如此设置在该表面上的氧化硅层之后，可直接设置金属氧化物层。热处理对于增加层的密度是有利的。此热处理，例如与保护层的热处理一致。如果无须对保护层单独热处理，就能使该热处理与在发光层以悬浮的形式设置在灯上的情况下从发光材料的悬浮液中驱除诸如粘结剂等辅助材料所进行的热处理一致。
放电容器支承一发光层，它由发蓝光的用二价铕激活的钡-镁铝酸盐(BAM)、发绿光的用铽作为激活剂的铈-钆-铽五硼酸盐(CBT)、和发红光的用三价铕激活的氧化钆(YOX)构成。这种灯的实例适用于照明目的。在本发明的灯的另一实施例中不存在发光层。灯的这种实施例适合用作例如以杀菌为目的的UV辐射器。
将参照附图详细说明本发明的灯的这些和其它方面。
图1示出本发明的低压汞蒸汽放电灯实施例的纵剖示图。
图2示出图1中II的细节。
图1示出配备有玻璃放电容器10的低压汞蒸汽放电灯，所说的玻璃放电容器10有用以传输在放电容器10中所产生的辐射的管形部分11和第一与第二端部12a、12b。管形部分11长为120cm内径为2.5cm。放电容器10围有一放电空间13，其中以气密方式充有1mg汞和惰性气体(这里是氩)等填充物。每个端部12a、12b都支承一装在放电空间13中的电极20b(在第一端部12a的电极未绘出)。供电导线30a、30a′、30b、30b′从电极20b经过端部12a、12b延伸到放电容器10的外部。供电导线30a、30a′、30b、30b′连接到固定在灯帽32a、32b上的接触销31a、31a′、31b、31b′。环绕每个电极20b设置电极环21a(第二端部12b上的电极环未绘出)。用以盛汞的玻璃瓶22固定在电极环21a上。在玻璃瓶22上方绷紧的金属丝23用高频电磁场感应加热，从而使瓶22被切开，所配备的汞从瓶22中释出，进入放电空间13。
放电容器10的管形部分11在其与放电空间相对的表面14上配置有金属氧化物层15(见图2)。
第一和第二端部12a、12b在其与放电空间相对的表面14a、14b上也配备有金属氧化物层15a、15b。
与放电空间相对的端部12a、12b的表面14a、14b上的金属氧化物层15a、15b在这种情况下包括氧化钇。通过将端部12a、12b浸入乙酸钇溶液中制备涂层重量为15～30μg/cm2的氧化钇层15a、15b，随后烧干并烧结保留在端部12a、12b上的涂层。在所示的实施例中，氧化钇层15a、15b延伸到距与管形部分11接合处2～3mm。这就促进了端部12a、12b与管形部分11的熔合。
与放电空间相对的管形部分11的表面14上的金属氧化物层15包括由镁、铝、钛、锆和稀土元素构成的系列中的至少一种元素的氧化物。在这种情况下金属氧化物层15是涂层重量为30μg/cm2的氧化钇层。
放电容器10的管形部分11在其与放电空间相对的表面14与氧化钇层15之间还支承着用作抗碱金属层的其它金属氧化物层16。在所示的实施例中，此其它的氧化物层16由涂层重量为12μg/cm2的氧化硅构成。氧化钇层15支承由发光材料BAM、CBT和YOX构成的，涂层重量为1.8mg/cm2的发光层17。
为进行比较，制作了非本发明的灯，这种灯除了在端部无金属氧化物层外，其它所有方面都与本发明的灯一致。
将这些灯进行5000小时的寿命试验。在寿命试验之后用湿化学分析法确定结合到端部(A)和管形部分(B)的汞量。结果(以μg计)示于表1，(I)为本发明(II)为非本发明。 灯元件表1：灯中以μg计结合汞的量I为本发明，II为非本发明 I II A 10 61 B 24 73
在端部(A)结合的汞量，本发明的量显著减小，而在管形部分(B)结合的汞量也明显减少。
为了进一步试验，制造两组10只本发明的灯如一组10非本发明的灯。放电容器的管形部分在所有情况下都配置有发光层，而氧化铝层位于与放电空间相对的管形部分表面和发光层之间。由氧化铝粒子(这里是由Degussa Alon-C型构成)的悬浮液获得氧化铝层。此外每组10个灯中的5个在与放电空间相对的管形部分表面和氧化铝层之间设置由氧化硅构成的抗碱金属层。通过用水解四乙基原硅酸盐溶液冲洗与放电空间相对的放电容器的表面未制备氧化硅层。氧化硅层和氧化铝层的涂层重量分别为12和55μg/cm2。发光层的涂层重量是1.8mg/cm2。本发明第一组灯的端部配置有涂层重量约30μg/cm2的氧化钇层。在本发明第二组灯中，其端部配置有涂层重量约250μg/cm2的氧化铝层，而非本发明的一组灯其端部没有金属氧化物层。
灯中填充有0.4mg的汞和氩填充物。在工作1000小时后测量已结合的汞的总量。所用的测量方法是以自由汞移动到直流工作的灯的负极这种现象为基础。在正极端附近以灯所辐射的光强降低的方式可看出汞的位移。在试验期间所用的测量方法的实施例中，在正极端部附近的光强下降到额定值的60％的瞬间，直流电压的极性转换。此瞬间与相对端附近的光强下降到额定值的60％的瞬间之间的时间长度是仍然存在的自由汞的一个量度从而也是汞损耗的量度。用由湿化学分析法得到的结果校验此测量方法。
工作达1000小时期间的汞损耗(以μg计)示于表II中。此表括弧内的数字也指示从1小时到1000小时期间汞的损耗。表2：在工作多达1000小时期间以μg计的汞损耗，和从1小时到1000小时工作期的汞损耗(在括弧间)，本发明的灯和非本发明的灯的比较管形部分的涂层 端部的涂层 Y2O3 Al2O3 Al2O3225(144)220(114)291(196) SiO2/Al2O3168(83)147(69)200(112)
由测量值可见本发明的汞损耗显著减少。第一小时工作期间的汞损耗(80～110μg)实际上与管形部分的涂层和在端部是否存在涂层无关。在工作第一小时之后的期间，本发明的汞损耗相当明显地减少，此减少量在26％～42％的范围内，26％是在灯的端部上使用氧化钇层作为金属氧化物层时的减少量，所说的灯在管形部分上具有与抗碱金属层结合的由氧化钇构成的金属氧化物层，所说的抗碱金属层由氧化硅构成，42％是在灯的端部上使用氧化铝层时的减少量，所说的灯在管形部分上除具有发光层之外，还有氧化铝层。已发现在放电容器的管形部分配置由氧化硅层支承的氧化铝层同时端部涂复氧化铝的灯，其汞损耗最低。