[发明专利]低气压汞放电灯用铋铅锡汞合金

说明书

技术领域

本发明涉及固态汞合金材料技术领域，具体是指一种低气压汞放电灯用的铋铅锡汞合金。

背景技术

低气压汞放电管内，汞原子被激发产生253.7nm紫外辐射，当汞原子辐射出的253.7nm紫外线照射在邻近的基态汞原子上，会产生共振吸收，产生共振吸收的汞原子可能和其它电子、原子发生碰撞，不能重新辐射出253.7nm的紫外光子。当汞原子浓度较低时，随汞原子浓度增加，253.7nm紫外辐射增加。当汞原子浓度较高时，253.7nm紫外转换效率降低，发光效率降低。灯内存在一最佳汞蒸汽压(以P₀表示)，当灯内汞蒸汽压为P₀时，253.7nm紫外转换效率最高，灯的发光效率最高。

低气压汞放电管的管径不同，灯内需要的P₀值也不同。管径越细，P₀值越大。例如，φ38mm(T12)低压汞灯，资料介绍：P₀＝0.8Pa。我们通过试验测得：φ12mm节能灯，P₀≈1.2Pa；φ8mm节能灯，P₀≈1.7Pa。小管径紧凑型、冷阴极荧光灯等这类低气压汞放电灯，最佳汞蒸汽压P₀大于0.8Pa。对这类低气压气体放电灯，需要在高温下控制汞蒸汽压处于大于0.8Pa(如T3要求控制1.5Pa附近，T2要求控制1.7Pa附近)的P₀值附近的汞合金。

目前工作于60-100℃的汞合金普遍采用铋铅锡汞合金，将铋铅锡汞合金放置在灯的排气管内。在灯燃点的过程中，汞合金既要维持汞蒸汽压在P₀附近，保证灯的光效；同时要使汞合金的熔融温度(合金熔融可流动的温度)高于实际工作温度，否则熔融的汞合金会从排气管中流入灯内，易划粉，造成荧光粉层划痕、脱落，流入灯内的汞合金温度与原设计存放在排气管中的汞合金温度有差异，灯内汞蒸汽压发生变化，灯的光电参数劣化。当汞合金的汞蒸汽压随温度变化的特性曲线中存在汞蒸汽压下降的拐点时，拐点温度附近的汞蒸汽压低，部分灯由于离散性的原因，汞合金处于该温度区域时，253.7nm紫外线辐射效率降低，发光效率低，从而导致灯的光电参数离散性大。

传统的铋铅锡汞合金有三类：一、US4093889公开的铋铅锡质量比约为Bi：Pb：Sn＝54：30：15(原子比约为Bi：Pb：Sn＝48：24：28)，Bi、Pb、Sn原子数与Hg原子数之比为：0.85：0.15～0.98：0.02；二、US6404122公开的铋锡原子比为Bi：Sn＝80：20～20：80，Pb原子数为0.7％≦Pb≦12％，Hg原子数为0.05％≦Hg≦2％；三、日本特开2001-243913公开的铋铅锡汞质量比为Bi：Pb：Sn：Hg＝38～46：15～19：30～36：0.5～15。方案一：专利介绍其稳定控制的汞蒸汽压为0.8Pa(6*10^-3托)，该汞蒸汽压值不适合小管径低气压汞放电灯；合金选择在共晶点附近，液相温度和熔融温度均较低，放在排气管内的汞合金易流入灯内。方案二：Pb、Hg含量均很低，加入灯内的合金需要量增加，成本增加，汞合金的汞蒸汽压—温度特性曲线中存在汞蒸汽压明显下降的拐点；方案三：Sn含量高，Pb含量偏低，液相温度和熔融温度相对较高，其汞蒸汽压—温度特性图表显示其稳定控制的汞蒸汽压为0.8Pa(6*10^-3托)附近，汞合金的汞蒸汽压—温度特性曲线中存在汞蒸汽压明显下降的拐点。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足，提供一种更适用于小管径低气压汞放电灯的汞合金。该合金同时具有以下三方面的特性：1、在工作温度区域内汞蒸汽压能更稳定地控制在1.5Pa附近(1.0Pa～2.0Pa)，在工作温度区域灯的发光效率高；2、汞蒸汽压-温度特性曲线中无汞蒸汽压明显下降的拐点，降低灯的离散性；3、汞合金的液相温度和熔融温度相对较高，使汞合金熔融温度与工作温度相匹配，汞合金易流入灯内的几率大大减小。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种低气压汞放电灯用铋铅锡汞合金，是含铋铅锡汞的合金，铋铅锡汞的质量比为，铋Bi：铅Pb：锡Sn：汞Hg＝30～45：22～40：25～40：1～8。

铋铅锡汞合金优选方案，是铋铅锡汞的质量比为，铋Bi：铅Pb：锡Sn：汞Hg＝35～42：26～36：28～36：2～6。