專利名稱：放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汞蒸汽放電燈，它包含管狀燈容器，具有可穿透UV輻射并以密閉方式包圍具有直徑D的放電空間的器壁；填充物，被配置在放電空間中并包含具有至少0.4mg/cm3和至多2.5mg/cm3平均濃度的汞；以及一對(duì)電極，以電極間距L被安裝在放電空間中。
這種燈從普通應(yīng)用中被了解到并且特別在菲利普小型照明設(shè)備商品目錄1995/96，1-98至1-99頁(yè)中被描述，例如具有牌號(hào)HOK20/100類型的燈。已知的燈是UV燈并適用于不同的化學(xué)過(guò)程，例如涂料的固化過(guò)程，但它可替換地被用于在其中需要UV輻射的其他過(guò)程，諸如在水凈化裝置中水的消毒或例如用于在醫(yī)院中手術(shù)室的滅菌。已知的UV燈在UV的C/B區(qū)中的有效UV輸出主要在254nm，即接近進(jìn)行消毒最有效處的265nm的波長(zhǎng)。燈的有效UV輸出是燈在波長(zhǎng)范圍220-320nm內(nèi)運(yùn)行期間所發(fā)射的UV輻射，該UV輻射被利用于，例如，消毒和殺菌。在已知的燈中，器壁由石英玻璃，即具有含量至少95％重量的SiO2的玻璃制成。在運(yùn)行期間燈壁達(dá)到600與900℃之間的溫度，而填充物的汞全部被汽化。已知燈的實(shí)施例適用于，例如，400到17,000W的功率范圍內(nèi)。約2100W功率的燈具有約22mm的內(nèi)徑，約1.7mg/cm3的平均汞濃度，約200mm的電極間距，及約250mm的總長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度基本上由電極間距決定。已知的燈被熟悉制燈技術(shù)領(lǐng)域的人概指為中壓放電燈。在水凈化裝置中現(xiàn)存系統(tǒng)適合于具有長(zhǎng)度在200與300mm之間的燈。已知的燈的缺點(diǎn)在于燈的有效UV輸出以較低的功率被獲得。為了實(shí)現(xiàn)所期望的水的消毒，需要相當(dāng)大量的燈并且消耗相當(dāng)多的能量。而且，較多的能量以熱和光的形式被耗取，這助長(zhǎng)了在水凈化裝置的材料上藻類的有害生長(zhǎng)。
本發(fā)明具有為其目的去提供在開(kāi)頭段落中所描述型式的放電燈，在其額定功率保持相同時(shí)其有效UV輸入被提高。在開(kāi)頭段落中所描述的型式的放電燈是為了這個(gè)目的，其特征在于放電空間的直徑D被選擇以使它處于從10至15mm的范圍。表1列出了按照本發(fā)明和相等長(zhǎng)度及相等功率的已知燈的一些特征。表2示出了有相同長(zhǎng)度及1200W功率的按照本發(fā)明的燈的特征。在表1中，R1是被包含在這里作為參考的已知的燈，而R1的有效UV輸出被看作是100％。當(dāng)燈的內(nèi)徑被減小約30％，從21.6mm到15mm，約4％的較小的、逐漸的全面提高已被發(fā)現(xiàn)將在有效UV輸出上實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)表1中的燈L6、L7、及L8和表2中的燈L12、L13、L14。然而，已被驚人地發(fā)現(xiàn)到內(nèi)徑的進(jìn)一步減小導(dǎo)致直徑對(duì)有效UV輸出的被顯著改變的作用。參見(jiàn)表1中的燈L4及L6和表2中的燈L11及L12，伴隨著從15mm降到13.5mm直徑的不大于10％的減小，不小于約17％的在有效UV輸出上的強(qiáng)烈的提高被發(fā)現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)中內(nèi)徑從13.5mm到，例如10.75mm的更進(jìn)一步的減小被發(fā)現(xiàn)會(huì)引起在燈的有效UV輸出上的降低。然而，這些燈的有效UV輸出仍然高于已知的燈的輸出。
其直徑被選擇將小于10mm的燈的器壁在運(yùn)行期間達(dá)到這樣高的溫度以致存在燈的變形或爆破的很大危險(xiǎn)。
具有至少基本上相同汞濃度及相同電極間距，但具有不同燈管直徑的燈，例如表1中的燈L8、L5，及L2的比較，清楚地顯示如上面所描述的直徑對(duì)燈的有效UV輸出的影響。從表1的數(shù)據(jù)顯而易見(jiàn)對(duì)于按照本發(fā)明具有內(nèi)徑13.5mm的燈其有效UV輸出為最大，該燈比相同額定功率、相同汞濃度、及相同電極間隔，但具有內(nèi)徑21.6mm的燈具有約高過(guò)21％的有效UV輸出，參看表1的燈L5和L8。
表1
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燈的內(nèi)徑被選擇位于12到14mm的范圍內(nèi)。已發(fā)現(xiàn)在這個(gè)范圍內(nèi)有效的UV輸出比較高并且至少基本上不依賴于燈的直徑。這使利用恒定的時(shí)間間隔為施加UV輻射的精確劑量變得可能，由此UV輻射欠劑量或超劑量的風(fēng)險(xiǎn)被相當(dāng)大地降低。
在燈的實(shí)施例中，電極間距L被選擇處于從200到300nm的范圍內(nèi)。現(xiàn)在系統(tǒng)的尺寸被使得適合于使用電極間距約240mm的已知的燈。如果根據(jù)在本發(fā)明的燈中電極間距等于所使用的已知燈的間距，則燈可能具有與已知燈相同的尺寸。按照本發(fā)明的燈適合用于作翻新改造的市場(chǎng)中，因?yàn)橐阎臒裟芎?jiǎn)單地用按照本發(fā)明的燈替代而不改變現(xiàn)存系統(tǒng)被要求的尺寸。
在按照本發(fā)明的燈的良好的實(shí)施例中，燈在放電空間中具有0.5到1.1mg/cm3的平均汞濃度。在已知的燈R1中平均汞濃度約為1.7mg/cm3。已發(fā)現(xiàn)如與已知燈的UV輸出相比較，在燈的有效UV輸出上高達(dá)約7％的提高可用根據(jù)本發(fā)明的具有平均汞濃度為0.5-1.1mg/cm3的燈來(lái)實(shí)現(xiàn)。這通過(guò)表1的L8和R1被證明。具有內(nèi)徑13.5mm的燈L3、L4、及L5還顯示汞濃度的減少對(duì)有效UV輸出的積極影響，大約7％的有效UV輸出的提高同樣在這里被觀察到。內(nèi)徑從21.6mm減小到13.5mm與汞濃度從1.7mg/cm3減小到0.7mg/cm3相配合造成約35％的有效UV輸出的提高，參看表1的燈R1和L4。從實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)內(nèi)徑和汞濃度對(duì)燈的有效UV輸出的影響還出現(xiàn)在具有不同功率的燈中，例如具有1200W功率的燈，參看表2中燈L10到L14。與已知的燈相比較，參看表1的燈R1和L9，在具有內(nèi)徑21.6mm的燈的情況下增加汞濃度，例如高達(dá)2.2mg/cm3，導(dǎo)致有效UV輸出的降低。
表2
需進(jìn)一步指出UV低壓汞蒸汽放電燈是普通公知的。低壓汞蒸汽放電燈一般具有0.005-0.1mg/cm3的平均汞濃度。這些燈由于其比較低的功率和比較大的體積而具有非常低的功率密度的缺點(diǎn)，這使這些燈變得不適合于被期望的強(qiáng)輻射的用途。
按照本發(fā)明的燈的一種實(shí)施例用圖解法被示于附圖中，其中

圖1示出燈的軸向剖面圖。
在圖1中，放電燈具有內(nèi)徑在10與15mm之間的管狀燈容器2，按照本發(fā)明在圖中內(nèi)徑是13.5mm，以及可穿過(guò)UV輻射并以密閉的方式包圍放電空間5的器壁4，該器壁具有約1.75mm的壁厚度9。燈的容器2由穿透UV輻射的石英玻璃制成，而另一方面它可以是穿透UV輻射的半透明陶瓷燈容器，例如由被致密燒結(jié)的氧化鋁制成(也稱為“DGA材料”)。為了獲得在220到300mm波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)，主要在255nm處的有效UV輻射輸出的所期望的光譜，燈1具有在放電空間5中僅僅包含起動(dòng)器氣體，例如具有1.33kPa的氬，和平均濃度至少0.4mg/cm3而至多2.5mg/cm3的汞的填充物，在圖中大約為0.7mg/cm3的平均汞濃度。然而，另一方面，填充物可包含高達(dá)重量0.2％的諸如碳?xì)浠衔铩⒀?、氮、及鎘的常見(jiàn)雜質(zhì)，但它們對(duì)于獲得有效UV輸出的所期望的光譜不是主要的。一對(duì)電極6被安裝在放電空間5中并配置有以通過(guò)燈容器2的器壁的電流引線7的形式到燈管外部的電連接裝置。電極對(duì)具有約240mm的電極間距L，它基本上確定了約300mm的燈的總長(zhǎng)度。圖1的燈1具有2500W的運(yùn)行額定功率。
權(quán)利要求
1.汞蒸汽放電燈(1)，它包含管狀燈容器(2)，具有可穿透UV輻射并以密閉的方式包圍具有直徑D的放電空間(5)的器壁(4)；填充物，被配置在放電空間(5)中并包含具有至少0.4mg/cm3和至多2.5mg/cm3平均濃度的汞；以及一對(duì)電極(6)，以電極間距L被安裝在放電空間(5)中，其特征在于放電空間(5)的直徑D被選擇以使它位于從10到15mm的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的放電燈，其特征在于放電空間(5)的直徑D被選擇以使它位于從12到14mm的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的放電燈，其特征在于電極間距L被選擇以使它位于從200到300nm的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的放電燈，其特征在于放電空間(5)中平均汞濃度在0.5與1.1mg/cm3之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有紫外(UV)輻射可穿透器壁(4)的管狀放電燈(1)。管(2)包圍具有內(nèi)徑D的放電空間(5)。放電空間(5)包含在0.4－2.5mg/cm
文檔編號(hào)H01J61/30GK1381067SQ01801524
公開(kāi)日2002年11月20日 申請(qǐng)日期2001年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月31日
發(fā)明者H·J·G·吉倫, K·L·C·萊納特斯, B·迪利森 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司