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CN1725435B - 道路照明无极灯 - Google Patents

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Beijing Century Zhuoke Energy Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种道路照明无极灯。属于无电极放电灯的技术领域。其用于解决高压钠灯发射光谱不符合人眼中介视觉光谱敏感的道路照明问题。道路照明无极灯包括高频发生器1、耦合器2、放电灯泡3，耦合器2置于放电灯泡3凹进的内管4中，放电灯泡3内表面涂敷多基色荧光粉，其能量分布集中在515±10纳米、527±10纳米、545±10纳米等中介视觉范围内。这种道路照明无极灯可广泛地应用于公共场所和道路的照明。

Description

道路照明无极灯
技术领域
本发明涉及一种无极灯，尤其涉及一种道路照明无极灯。
背景技术
道路是人类夜晚生活的一个重要场所，现代道路照明应适应现代人的需求。道路照明应该具有好的可见度，提供司机及行人充分的视觉信息，适合的光分布使人视觉舒适，另外，适当的光环境还可提高人的注意力。照明专家和人体生理专家均认为，道路照明用光源应选用适合人类视觉、节能、高光效、显色性好、寿命长、光污染小的光源。目前道路照明用灯大多采用高压钠灯、它的特点是：明视觉光效高、寿命长达2-2.5万小时，但它存在一些缺点：
1、高压钠灯发射光谱不符合道路照明要求.道路照明标准(CIE1995)中推荐，机动车交通照明所提供路面的亮度(维护最小值)在5×10-1-2×100cd/m2，属中介视觉范围。昼明夜暗，形成了人类适应天然光线的明暗视觉功能，从人眼生理结构分析得知：人类眼睛视网膜中央的锥体细胞和边缘的杆体细胞对光谱灵敏度的反应是不同的，人眼在三种不同照明环境下的视觉函数曲线，或称光谱光视效率，如图2，曲线5为明视觉光视效率，环境亮度大于10cd/m2的为明视觉范围，锥体细胞参与明视觉活动，对555nm波长的光感觉最灵敏；环境亮度小于1O-2cd/m2的为暗视觉范围，杆体细胞参与暗视觉活动，曲线5为暗视觉光视效率，人眼对507nm波长的光感觉最灵敏；介于10cd/m2与10-2cd/m2之间为中介视觉范围，锥体细胞和杆体细胞共同参与中介视觉活动，人眼的中介视觉敏感区在507-555nm，曲线7示意中介视觉光视效率。传统的高压钠灯的发射光谱覆盖有限波长的范围，峰值波长在580nm处，不在中介视觉光谱敏感区，如图3，曲线8为高压钠灯的光谱分布，大部分的光能量分布在中介视觉敏感区以外，不符合人眼在道路照明环境中的视觉特性。
2、高压钠灯光色差，显色指数低。高压钠灯发射光主要集中在580nm左右，色表为黄色。传统的高压钠灯显色指数Ra不超过30，光色差，使被照物颜色失真较为严重。高压钠灯燃点时温度很高，眩光明显。
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种符合人眼中介视觉光谱敏感的道路照明无极灯。
为了解决上述技术的问题，本发明是通过以下技术方案实现的：道路照明无极灯包括高频发生器1、耦合器2、放电灯泡3，耦合器2置于放电灯泡3凹进的内管4中，放电灯泡3内表面涂敷多基色荧光粉，其能量分布集中在515±10纳米、527±10纳米、545±10纳米等中介视觉敏感区范围内。
本发明也可以通过以下技术方案实现：以上所述的放电灯泡3内表面涂敷的荧光粉按重量比配方如下：30-40％的红色荧光粉，40-60％的绿蓝色荧光粉I，5-15％的绿色荧光粉，5-15％的蓝色荧光粉I，其中红色荧光粉发出波长峰值为610±10纳米的可见光，绿色荧光粉发出波长峰值为545±10纳米的可见光，绿蓝色荧光粉I发出波长峰值为515±10纳米的光，蓝色荧光粉I发出波长为480±10纳米的可见光。
本发明也可以通过以下技术方案实现：以上所述的放电灯泡3壳内表面涂敷的荧光粉按重量比配方如下：35-45％的红色荧光粉，40-50％的绿蓝色荧光粉II，10-20％的绿色荧光粉，5-10％的蓝色荧光粉II，其中红色荧光粉发出波长峰值为610±10纳米的可见光，绿色荧光粉发出波长峰值为545±10纳米的可见光，绿蓝色荧光粉II发出波长峰值为527±10纳米的光，蓝色荧光粉II发出波长为450±10纳米的可见光。
本发明也可以通过以下技术方案实现：以上所述的放电灯泡壳内表面涂敷的荧光粉按重量比配方如下：20-50％的红色荧光粉，10-30％的绿蓝色荧光粉I，10-30％的绿蓝色荧光粉I I，10-30％的绿色荧光粉，5-25％的蓝色荧光粉I I，其中红色荧光粉发出波长峰值为610±10纳米的可见光，绿蓝色荧光粉I发出波长峰值为515±10纳米的光，绿蓝色荧光粉II峰值为527±10纳米的可见光，绿色荧光粉峰值为545±10纳米的可见光，蓝色荧光粉II发出波长为450±10纳米的光。
本发明也可以通过以下技术方案实现：以上所述的放电灯内管4外表面涂敷的荧光粉按重量比配方如下：0-20％的红色荧光粉，80-100％的绿色荧光粉，其中红色荧光粉发出波长峰值为610±10纳米的可见光，绿色荧光粉发出波长峰值为545+10纳米的可见光。
本发明也可以通过以下技术方案实现：以上所述的耦合器2磁性材料按重量比配方为：68-72％的Fe2O3，20-24％的Mn3O4，6-10％的ZnO。
本发明还可以通过以下技术方案实现：以上所述的红色荧光粉结构式为Y2O3:Eu3+，所述绿色荧光粉结构式为CeMgAl11O19:Tb3+，所述蓝色荧光粉I结构式为(Ba，Ca，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+，所述蓝色荧光粉II结构式为BaMgAl10O17:Eu2+，所述绿蓝色荧光粉I结构式为BaMgAl10O17:Mn2+，所述绿蓝色荧光粉II结构式为Zn2SiO4:Mn。
本发明也可以通过以下技术方案实现：以上所述的放电灯泡3的外表面敷有不超过2微米的TiO2涂层。
本发明也可以通过以下技术方案实现：以上所述的耦合器2绕线架采用聚醚醚酮材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：具有光谱分布符合人眼中介视觉光谱敏感度、显色性好、能耗低、寿命长的特点。
附图说明
图1是道路照明无极灯结构示意图。
图2是人眼在三种不同照明环境下的光效率或称光视效率曲线或称视觉函数的示意图。
图3是高压钠灯的发射光谱示意图。
图4是耦合器的结构示意图。
图5是耦合器电感与高频发生器扼流圈电感随温度变化曲线示意图。其中11为扼流圈电感随温度变化曲线12为耦合器电感随温度变化曲线。
图6是图1的局部剖面放大图。
图7-12是本发明使用的几种单色荧光粉的发射光谱分布曲线示意图。
图13-15是本发明的道路照明用无极灯的发射光谱分布曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：图1给出了道路照明用无极灯的外形图，它包括高频发生器1、耦合器2、放电灯泡3；耦合器2置于放电灯泡3凹进的内管4中；放电灯泡内涂敷多基色荧光粉；高频发生器1产生的高频能量通过耦合器2耦合到放电灯泡3内的等离子体中，激发等离子体和通过荧光粉转换发光，本发明放电灯泡所发出的光基本符合人眼在道路照明环境下中介视觉的光谱特征，确保道路照明良好的视觉效果和舒适性。
图4是耦合器的结构图，9为磁性材料，10为绕线架。无极灯作为道路照明，需要稳定的工作状态，一直以来，磁性材料的损耗高，其温度系数与灯的工作温度不匹配。无极灯作为道路照明，工作温度高，如绕线架材料变形温度低，就降低了无极灯工作的可靠性。在磁性材料方面，使用高纯度、高活性的粉料，其按重量比配方为：Fe2O3：70％，Mn3O4：22％，ZnO：8％；图5为耦合器电感与高频发生器扼流圈电感随温度变化曲线，11为扼流圈电感随温度的变化曲线，12为耦合器电感随温度的变化曲线，耦合器磁芯为正温度系数，实现了与高频发生器内扼流圈温度系数在工作段的互补性，对稳定功率、提高可靠性起重要作用。如实施例中所述，耦合器磁性材料为锰锌材料，其磁性材料使用实测的数据如下：
Figure S05112681420050819D000041
  Tc   ≥300   ≥300   ℃
如上述实施例中所述进行点燃，功率、温度参数如下表：
时间hr 功率w   灯底座温度℃   磁芯工作温度℃   环境温度℃
  0   137.4   70   209   25
  1   136.8   71   209   25
  2   136.5   87   210   25
  3   135.2   74   207   25
  4   134.8   71   205   25
  5   134.8   71   205   25
  6   135.1   72   205   25
  7   135   80   210   25
本表说明：
A、从上午8时至下午3时，每小时取一组数据分析功率变化范围。
B、灯底座温度没有超过90℃，保证了灯光输出在范围。
C、磁芯工作温度未超过210℃，居里温度为≥300℃。在40℃环境温度条件下，实测磁芯温度为235℃，经过在50℃高温环境试用三个月，灯工作正常，耦合器各部件拆开做试验均正常。
如实施例中所述，其对稳定照明装置功率的贡献如图5所示。
耦合器绕线架材料采用改性的聚醚醚酮，它是一种具有耐温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料，其负载变形温度高达350℃，连续使用温度为300℃，同时耐紫外线辐射，耐高频场作用。
图6是图1的局部剖面图，是本发明实施例的氧化钛涂层的结构，13为玻壳，14为外涂的氧化钛涂层，15为荧光粉层。一个照明系统所提供的照度，从它被点亮的那一刻起，就开始不断地下降，除去灯的总光通量输出减少，以及损坏率之外，尘埃和污垢也是造成照度下降的一个原因，因此，灯和灯具及环境的清洁是我们必须常做的事情，一般情况下，每年需去污清扫二次以上，增加了照明装置维护工作量。
无极灯外表面的光触媒涂层具有0.5-2微米的厚度，采用喷涂或浸涂的方法，较均匀地涂敷于无极灯外表面。将本实施例无极灯放在重污染环境点燃，三个月后，实施本例者，灯表面污垢少于未实施本例者。
根据图2，人眼的中介视觉敏感区在507-555nm，路灯所提供路面的亮度在5×10-1-2×100cd/m2，处于中介视觉范围，此时的视觉敏感(波长)区应在507-555nm内，因此无极灯的发射光谱的主要峰值应定在该区域，从而获得在道路照明环境下人眼的较高视觉灵敏度，取得比较好的节能效果。同时，兼顾显色指数，在蓝光区和红光区，有相应的次峰。
图7-12是本实施例所采用的几种单色荧光粉的发射光谱分布曲线示意图；图7为红色粉，图8为绿色粉，图9为蓝色粉I，图10为蓝色粉I I，图11为蓝绿色粉I，图12为蓝绿色粉II。
根据图7-12所示的几种单色荧光粉，配制成的荧光粉，制成无极灯发射光谱分布图见图13-图15。
图13所示的本发明的实施例，主峰在515nm±10nm，并在545nm±10nm有一个次峰，为提高显色指数，在蓝光区和红光区，有相应的次峰。显色指数Ra能达到60-80。
图14所示的本发明的一个实施例，主峰在545±10nm，并在527±10nm有一个连续宽峰，527±10nm的可见光波，在道路照明视觉区域，为最敏感区，这样一来，此灯比较附合道路照明环境下人眼的视觉特性，同样，为提高显色指数，在蓝光区和红光区，有相应的次峰。显色指数Ra能达到75-85。
图15所示的本发明的一个实施例，主峰在545±10nm，并在527±10nm、515±10nm有两个次峰，在中介视觉敏感区有一个相对连续的光谱分布，这样一来，此灯比较适合人眼的视觉特性，同样，在蓝光区和红光区，有相应的次峰。显色指数Ra能达到75-85。
如上所述，本发明是通过调整荧光粉配方来实现的，荧光粉的涂层是通过灌涂或喷涂的方式来实现的，三个实施例的配方如下：
上表中，荧光粉A是峰值为610nm±10nm红色荧光粉，结构式可以为Y2O3:Eu3+，
荧光粉B是峰值为545nm±10nm绿色荧光粉，结构式为CeMgAl11O19:Tb3+，
荧光粉C是峰值为480nm±10nm述蓝色荧光粉I，结构式为(Ba，Ca，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+，
荧光粉D是峰值为450nm±10nm蓝色荧光粉II结构式为BaMg Al10O17:Eu2+，
荧光粉E是峰值为515nm±10nm绿蓝色荧光粉I结构式为BaMg Al10O17:Mn2+，
荧光粉F是峰值为527nm±10nm所述绿蓝色荧光粉I I结构式为Zn2SiO4:Mn。

Claims (10)

1.一种道路照明无极灯，包括高频发生器(1)、耦合器(2)、放电灯泡(3)，耦合器(2)置于放电灯泡(3)凹进的内管(4)中，其特征在于放电灯泡(3)内表面涂敷多基色荧光粉，荧光粉按重量比配方如下：30％的红色荧光粉，60％的绿蓝色荧光粉I，5％的绿色荧光粉，5％的蓝色荧光粉I，其中红色荧光粉发出波长峰值为610±10纳米的可见光，绿色荧光粉发出波长峰值为545±10纳米的光，绿蓝色荧光粉I发出波长峰值为515±10纳米的光，蓝色荧光粉I发出波长为480±10纳米的可见光；其能量分布集中在515±10纳米、527±10纳米或545±10纳米中介视觉敏感区范围内；所述红色荧光粉结构式为Y2O3:Eu3+，所述绿色荧光粉结构式为CeMgAl11O19:Tb3+，所述蓝色荧光粉I结构式为(Ba，Ca，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+，所述绿蓝色荧光粉I结构式为BaMgAl10O17:Mn2+。
2.一种道路照明无极灯，包括高频发生器(1)、耦合器(2)、放电灯泡(3)，耦合器(2)置于放电灯泡(3)凹进的内管(4)中，其特征在于放电灯泡(3)内表面涂敷多基色荧光粉，荧光粉按重量比配方如下：35％的红色荧光粉，45％的绿蓝色荧光粉II，10％的绿色荧光粉，10％的蓝色荧光粉II，其中红色荧光粉发出波长峰值为610±10纳米的可见光，绿色荧光粉发出波长峰值为545±10纳米的光，绿蓝色荧光粉II发出波长峰值为527±10纳米的光，蓝色荧光粉II发出波长为450±10纳米的可见光；其能量分布集中在515±10纳米、527±10纳米或545±10纳米中介视觉敏感区范围内；所述红色荧光粉结构式为Y2O3:Eu3+，所述绿色荧光粉结构式为CeMgAl11O19:Tb3+，所述蓝色荧光粉II结构式为BaMgAl10O17:Eu2+，所述绿蓝色荧光粉II结构式为Zn2SiO4:Mn。
3.一种道路照明无极灯，包括高频发生器(1)、耦合器(2)、放电灯泡(3)，耦合器(2)置于放电灯泡(3)凹进的内管(4)中，其特征在于放电灯泡(3)内表面涂敷多基色荧光粉，荧光粉按重量比配方如下：40％的红色荧光粉，25％的绿蓝色荧光粉I，20％的绿蓝色荧光粉II，10％的绿色荧光粉，5％的蓝色荧光粉II，其中红色荧光粉发出波长峰值为610±10纳米的可见光，绿色荧光粉发出波长峰值为545±10纳米的可见光，绿蓝色荧光粉I发出波长峰值为515±10纳米的光，绿蓝色荧光粉II发出波长峰值为527±10纳米的可见光，蓝色荧光粉II发出波长为450±10纳米的光；其能量分布集中在515±10纳米、527±10纳米或545±10纳米中介视觉敏感区范围内；所述红色荧光粉结构式为Y2O3:Eu3+，所述绿色荧光粉结构式为CeMgAl11O19:Tb3+，所述蓝色荧光粉II结构式为BaMgAl10O17:Eu2+，所述绿蓝色荧光粉I结构式为BaMgAl10O17Mn2+，所述绿蓝色荧光粉II结构式为Zn2SiO4:Mn。
4.根据权利要求1、2或3所述的道路照明无极灯，其特征在于：该放电灯内管(4)外表面涂敷的荧光粉按重量比配方如下：0-20％的红色荧光粉，80-100％的绿色荧光粉，其中红色荧光粉发出波长峰值为610±10纳米的可见光，绿色荧光粉发出波长峰值为545±10纳米的可见光。
5.根据权利要求4所述的道路照明无极灯，其特征在于：该放电灯内管(4)外表面涂敷的荧光粉按重量比配方如下：20％的红色荧光粉，80％的绿色荧光粉。
6.根据权利要求1、2或3所述的道路照明无极灯，其特征在于：耦合器(2)磁性材料按重量比配方为：68-72％的Fe2O3，20-24％的Mn3O4，6-10％ZnO。
7.根据权利要求1、2或3所述的道路照明无极灯，其特征在于：放电灯泡(3)的外表面敷有不超过2微米的TiO2涂层。
8.根据权利要求4所述的道路照明无极灯，其特征在于：放电灯泡(3)的外表面敷有不超过2微米的TiO2涂层。
9.根据权利要求6所述的道路照明无极灯，其特征在于：所述的耦合器(2)磁性材料按重量比配方为：70％的Fe2O3，22％的Mn3O4，8％ZnO。
10.根据权利要求6所述的道路照明无极灯，其特征在于：耦合器(2)绕线架采用聚醚醚酮材料。
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