專利名稱：涂有發(fā)光物質(zhì)的放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂有發(fā)光物質(zhì)的放電燈，這種燈在工作時(shí)可以放電燈的放電管內(nèi)部所含的一種放電介質(zhì)中發(fā)射主要為遠(yuǎn)紫外區(qū)(VUV)的電磁輻射。所謂遠(yuǎn)紫外區(qū)在這里指的是波長(zhǎng)大約在200納米以下，尤指大約在100納米至200納米的范圍。借助該發(fā)光物質(zhì)可把VUV輻射轉(zhuǎn)換成具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射，例如可見光譜范圍。
特別是，本發(fā)明也涉及上述那類設(shè)計(jì)成借助介電阻擋放電來工作的放電燈，即所謂的介電阻擋放電燈。這類放電燈的各細(xì)節(jié)已在先有技術(shù)和本申請(qǐng)人先前的專利申請(qǐng)中進(jìn)行了說明，所以這里不再贅述這種燈的基本的物理和技術(shù)細(xì)節(jié)，這方面可參閱相關(guān)的先有技術(shù)，在先有技術(shù)中，這種燈有時(shí)也叫做無聲放電燈。這種放電燈也特別適用于脈動(dòng)式的工作方式，在這種工作方式下可獲得發(fā)射輻射的特別好的效率。這種燈一般充有惰性氣體，最好是氙或隋性氣體混合物。在燈工作的過程中，放電管內(nèi)產(chǎn)生激基締合物，例如Xe2*，這種激基締合物發(fā)射最大約為172納米的分子帶狀輻射。
背景技術(shù)：
對(duì)例如一般照明、彩色掃描儀、彩色液晶顯示屏的背景照相等等所用的白色光可借助合適的白色光發(fā)光混合物轉(zhuǎn)換VUV輻射。為此，可根據(jù)對(duì)燈的彩色再現(xiàn)特性的要求采用雙基色發(fā)光混合物，例如一種藍(lán)色和一種黃色發(fā)光成分，或三基色發(fā)光混合物，例如一種紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光成分。但存在的問題是，特別是一般所用的藍(lán)色發(fā)光成分在燈使用的過程中由于VUV輻射而被損害并由此損失發(fā)光強(qiáng)度。這樣，一種發(fā)光混合物的各種發(fā)光成分的發(fā)光強(qiáng)度產(chǎn)生不同的變化，并由此引起色品位置的不斷偏移。此外，在用VUV輻射激發(fā)時(shí)，公知的紅色發(fā)光成分具有相當(dāng)差的量子效率。
在現(xiàn)有技術(shù)中，即專利文獻(xiàn)US-A 5 714 835提出了一種涂有白色光發(fā)光混合物的介電阻擋放電燈。這種白色光發(fā)光混合物的成分為紅色發(fā)光成分(Y0.72Gd0.2Eu0.08)BO3、綠色發(fā)光成分(La0.43Ce0.39Tb0.18)PO4和藍(lán)色發(fā)光成分(Ba0.94Eu0.06)MgAl10O17。放電介質(zhì)即惰性氣體氙充入燈的內(nèi)部。在燈工作時(shí)，放電介質(zhì)發(fā)射波長(zhǎng)小于200納米的輻射，這種輻射通過白色光發(fā)光混合物轉(zhuǎn)換成白色光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決前述各種問題并提出一種在工作中發(fā)射VUV輻射的、充有效電介質(zhì)和涂有發(fā)光物質(zhì)的放電燈，這種燈在其光技術(shù)性能方面顯現(xiàn)出改善的長(zhǎng)期特性。這個(gè)目的的獨(dú)特方面在于，這種燈在其使用壽命過程中具有很小的色品位置偏移。
這個(gè)目的是通過這樣一種放電燈來實(shí)現(xiàn)的，該放電燈具有一個(gè)放電管、一種位于該放電管內(nèi)部的并在該燈工作時(shí)發(fā)射遠(yuǎn)紫外區(qū)的電磁輻射的放電介質(zhì)和一種涂敷在該放電管壁上的發(fā)光物質(zhì)，其中該發(fā)光物質(zhì)包括至少一種放光成分，其特征為該發(fā)光物質(zhì)包括涂敷在該放電管壁內(nèi)側(cè)上的第一發(fā)光物質(zhì)層并包括一種通過VUV輻射激發(fā)的和為了發(fā)射近紫外區(qū)(UVA)電磁輻射用的UVA成分，該發(fā)光物質(zhì)包括第二發(fā)光物質(zhì)層，該第二發(fā)光物質(zhì)層通過UVA輻射激發(fā)并用來發(fā)射可見光區(qū)的電磁輻射。從放電介質(zhì)觀察，這兩發(fā)光物質(zhì)層的順序是第一發(fā)光物質(zhì)層在前，第二發(fā)光物質(zhì)層在后。
其中，第二發(fā)光物質(zhì)層同樣可涂敷在放電管壁的內(nèi)側(cè)上即涂敷在第一發(fā)光物質(zhì)層下面，或者第二發(fā)光物質(zhì)層涂敷在放電管壁的外側(cè)上。前者的優(yōu)點(diǎn)是，發(fā)光物質(zhì)完全在放電管內(nèi)部，因而不受外部影響；后者的優(yōu)點(diǎn)是，燈的制作比較簡(jiǎn)單，因?yàn)楹?jiǎn)單地通過把產(chǎn)生可見輻射的發(fā)光物質(zhì)層事后涂敷在通常制造完的“UVA燈”的放電管外側(cè)上即可實(shí)現(xiàn)不同光線顏色的燈。
其他特別有利的諸多方案可從各項(xiàng)從屬權(quán)利要求中得知。
在產(chǎn)生白色光時(shí)，第二發(fā)光物質(zhì)層一般由兩種發(fā)光成分即一種發(fā)藍(lán)色和一種發(fā)黃色或發(fā)橙色的發(fā)光成分組成，或由三種發(fā)光成分即一種發(fā)紅色，綠色和藍(lán)色的發(fā)光成分組成。為了達(dá)到發(fā)光物質(zhì)涂敷的均勻性和保持盡可能少的所需的工藝步驟，這兩種或三種發(fā)光成分最好作為發(fā)光混合物涂敷成唯一的一層發(fā)光層。但原則上每種發(fā)光成分也可作為單獨(dú)的發(fā)光層涂敷。
雖然本發(fā)明特別適用于調(diào)節(jié)成白色光的放電燈，但本發(fā)明不局限于此，而是也包括發(fā)出彩色光的放電燈。
通過上述的解決方案至少同時(shí)獲得了兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)一方面，VUV敏感的發(fā)光成分尤指藍(lán)色發(fā)光成分，例如BaMgAl10O17:Eu只通過位于其上的第一發(fā)光物質(zhì)層發(fā)出的UVA輻射來激發(fā)。這樣就避免了前述用VUV輻射伴生的這種VUV敏感的發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光強(qiáng)度的下降和由此避免了在發(fā)光混合物時(shí)產(chǎn)生的色品位置偏移。另一方面，最好也用UVA輻射激發(fā)紅色發(fā)光成分，這比用VUV輻射有效得多。在這方面，綠色發(fā)光成分要求不苛刻得多，亦即在VUV輻射時(shí)相當(dāng)穩(wěn)定并可用VUV輻射有效激發(fā)。所以，這種綠色發(fā)光成分與藍(lán)色發(fā)光成分的區(qū)別在于，不一定只存在于第二發(fā)光物質(zhì)層中，而是在第一發(fā)光物質(zhì)層中也可與UVA成分混合。在這種情況中，綠色發(fā)光成分主要直接由VUV輻射激發(fā)，而第二發(fā)光物質(zhì)層中的發(fā)光成分則主要被第一發(fā)光物質(zhì)層的UVA成分的UVA輻射激發(fā)，而且不經(jīng)受或最多只經(jīng)受明顯減弱的VUV輻射。所以，單個(gè)發(fā)光成分的發(fā)光強(qiáng)度比常規(guī)的、直接由VUV輻射激發(fā)的發(fā)光混合物均勻得多，因而色品位置偏移也小得多。雖然紅色發(fā)光成分原則上也可在第一發(fā)光物質(zhì)層中與UVA成分混合，但如上所述，紅色發(fā)光成分由于可用UVA輻射進(jìn)行有效的激發(fā)，所以最好用于第二發(fā)光物質(zhì)層。
下列成分已被證明特別適用作UVA成分A)Cea-cLnbRcMgdAl11O16.5+1.5(a+b)-0.5c+d，其中，Ln＝La，Y，Gd，R＝Ba，Ca，Sr，和0.10≤a≤1.00；0≤b≤0.9；0≤c≤0.5a；0.45≤d≤2.00；a+b≤1；B)Ln1-xCexPO4，其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物，和0.01≤x≤0.30
最好0.02≤x≤0.10；C)Ln1-xCexBO3，其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物，和0.01≤x≤0.20最好0.02≤x≤0.10。
同樣適合作UVA成分的還有，盡管較差一些D)La1-x-yGdxBiyB3O6，其中0.37≤x≤0.80，0.01≤y≤0.03E)Gd1-xPrxMgB5O10其中0.01≤x≤0.05F)Ln1-xPrxSiO5其中Ln＝Y(jié)，Gd或其混合物0.01≤x≤0.05G)Gd1-xCexMgB5O10其中0.02≤x≤0.30H)BaLa1-xCexB9O16其中0.02≤x≤0.30J)Ba1-xPbxSi2O5其中0.02≤x≤0.05。
原則上全部已知的可激發(fā)長(zhǎng)波的發(fā)光物質(zhì)都適用于產(chǎn)生可見輻射的發(fā)光物質(zhì)層。下列發(fā)光物質(zhì)尤其適用。
既可在第一發(fā)光物質(zhì)層中與UVA成分混合又可用于第二或另一發(fā)光物質(zhì)層的適合作綠色發(fā)光成分的，例如有K)LnBO3:Ce，Tb，其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物；L)Ln2SiO5:Ce，Tb，其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物，以及M)SrSi2O2N2:Eu。
適合作第二或另一發(fā)光物質(zhì)層的藍(lán)色或藍(lán)綠色發(fā)光成分的，例如有N)Sr5(PO4)3Cl:Eu或Sr5(PO4)3Cl:Eu，Mn；O)BaMgAl10O16:Eu或BaMgAl10O16:Eu，Mn；P)SrMgAl10O16:Eu或SrMgAl10O16:Eu，Mn；Q)Sr4Al14O25:Eu或Sr4Al14O25:Eu，Mn。
適合優(yōu)先作第二或另一發(fā)光物質(zhì)層的紅色發(fā)光成分的，例如有R)Ln2O2S2:Eu，其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物；S)R2Si5N8:Eu，其中R＝Ba，Ca，Sr。
適合作黃色發(fā)光成分尤其與N～Q所述的藍(lán)色發(fā)光成分之一組合的，例如有T)YAG:Ce，包括業(yè)內(nèi)公知的諸多方案；U)CaSi2O2N2:Eu2+；V)Sr2Si5N8:Ce3+。
上面列出的發(fā)光成分的化學(xué)計(jì)算的組分一般都有少量的變化，所以在上述表示中已進(jìn)行了考慮。
下面結(jié)合一個(gè)實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1a表示介電阻擋放電燈的側(cè)視圖；圖1b表示沿圖1a剖面線A-B剖開的燈的橫剖面；圖1c表示圖1b橫剖面的部分放大圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照?qǐng)D1a～1c的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例來說明本發(fā)明。
放電燈1具有一個(gè)兩端密封的、外直徑約為10毫米的管形放電管2。放電管2用鈉石灰玻璃制成并充有壓力約為15千帕的氙作為放電介質(zhì)。在放電管2的壁的外側(cè)上，涂敷有兩條作為線狀導(dǎo)體構(gòu)成的金屬電極3a、3b，它們徑向?qū)χ貌⑵叫杏诜烹姽艿目v軸。在放電管2的壁的內(nèi)側(cè)上，涂敷有一層“內(nèi)”發(fā)光物質(zhì)層4和一層“外”發(fā)光物質(zhì)層5。相對(duì)于放電介質(zhì)的“外面”第一發(fā)光物質(zhì)層5由UVA成分Ce0.99Ba0.01MgAl11O18.99組成，其層重為1.8毫克/厘米2。而相對(duì)于放電介質(zhì)的“外面”第二發(fā)光物質(zhì)層4則是由紅色發(fā)光成分(R)Y2O2S2:Eu、綠色發(fā)光成分(G)YBO3:Ce，Tb和藍(lán)色發(fā)光成分(B)BaMgAl10O16:Eu按重量百分混合比R∶G∶B＝20∶60∶20組成的一種混合物。第二發(fā)光物質(zhì)層4的層重同樣為1.8毫克/厘米2。在燈1工作100小時(shí)后，尚未發(fā)現(xiàn)色品位置偏移，而用發(fā)光成分YBO3:Eu、LaPO4:Ce和BaMgAl10O16:Eu按重量百分混合比20∶60∶20組成的VUV三基色發(fā)光混合物涂敷的同比的燈則出現(xiàn)了Δx/Δy＝0.004/0.004的色品位置偏移(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CIE色品圖)。
雖然，上面以一個(gè)管形放電燈的例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不只限于這種燈。確切地說，本發(fā)明提出的有利方案與放電管的形狀無關(guān)。所以同樣適用于例如文獻(xiàn)US-A 5 994 849提出的面積形燈型。此外，電極是否設(shè)置在放電管壁的外側(cè)或內(nèi)側(cè)以及是否覆蓋一層介電層，都是無關(guān)緊要的。同樣，電極也可以是完全無阻隔的。這方面起決定性作用的只是前述的主題問題，即在燈工作時(shí)，放電介質(zhì)發(fā)射VUV輻射。當(dāng)然，介電阻擋放電燈在這點(diǎn)上具有一定的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)槿缜八?，在一種特定的脈動(dòng)工作方式中，可特別有效地產(chǎn)生VUV輻射。
權(quán)利要求
1.放電燈(1)，具有·一個(gè)放電管(2)，·一種位于放電管(2)內(nèi)并在燈工作時(shí)發(fā)射VUV區(qū)的電磁輻射的放電介質(zhì)，·一種涂敷在該放電管壁上的發(fā)光物質(zhì)，該發(fā)光物質(zhì)包括至少一種發(fā)光成分，其特征為，·該發(fā)光物質(zhì)包括一層涂在該放電管壁內(nèi)側(cè)上的第一發(fā)光物質(zhì)層(5)，包括一種可通過VUV輻射激發(fā)的并用來發(fā)射UVA區(qū)的電磁輻射的UVA成分·該發(fā)光物質(zhì)包括第二發(fā)光物質(zhì)層(4)，該層可通過UVA輻射激發(fā)并用來發(fā)射可見區(qū)的電磁輻射，其中發(fā)光物質(zhì)層(4；5)的順序是這樣的，即從放電介質(zhì)觀察，第一發(fā)光物質(zhì)層(5)在前，第二發(fā)光物質(zhì)層(4)在后。
2.按權(quán)利要求1的放電燈，這種燈的第二發(fā)光物質(zhì)層(4)同樣涂敷在放電管(2)的壁的內(nèi)側(cè)上，具體說涂敷在第一發(fā)光物質(zhì)層(5)的下面。
3.按權(quán)利要求1的放電燈，這種燈的第二發(fā)光物質(zhì)層涂敷在放電管壁的外側(cè)上。
4.按權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的放電燈，該燈具有UVA成分，即Cea-cLnbRcMgdAl11O16.5+1.5(a+b)-0.5c+d，其中，Ln＝La，Y，Gd，R＝Ba，Ca，Sr，和0.10≤a≤1.00；0≤b≤0.9；0≤c≤0.5a；0.45≤d≤2.00；a+b≤1；
5.按權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的放電燈，該燈涂有UVA成分Ln1-xCexPO4，其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物，和0.01≤x≤0.30最好0.02≤x≤0.10；
6.按權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的放電燈，該燈涂有UVA成分Ln1-xCexBO3，其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物，和0.01≤x≤0.20最好0.02≤x≤0.10。
7.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，其中第二發(fā)光物質(zhì)層包括一種藍(lán)色或綠色發(fā)光成分。
8.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，該燈涂有藍(lán)色發(fā)光成分 Sr5(PO4)3Cl:Eu或藍(lán)綠色發(fā)光成分 Sr5(PO4)3Cl:Eu，Mn。
9.按權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的放電燈，該燈涂有藍(lán)色發(fā)光成分 BaMgAl10O16:Eu或藍(lán)綠色發(fā)光成分 BaMgAl10O16:Eu，Mn。
10.按權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的放電燈，該燈涂有藍(lán)色發(fā)光成分 SrMgAl10O16:Eu或藍(lán)綠色發(fā)光成分 SrMgAl10O16:Eu，Mn。
11.按權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的放電燈，該燈涂有藍(lán)色發(fā)光成分 Sr4Al14O25:Eu或藍(lán)綠色發(fā)光成分Sr4Al14O25:Eu，Mn。
12.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，該燈的第二或第一發(fā)光物質(zhì)層含有一種綠色發(fā)光成分。
13.按權(quán)利要求12的放電燈，該燈涂有綠色發(fā)光成分LnBO3:Ce，Tb其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物。
14.按權(quán)利要求12的放電燈，該燈涂有綠色發(fā)光成分Ln2SiO5:Ce，Tb，其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物。
15.按權(quán)利要求12的放電燈，該燈涂有綠色發(fā)光成分SrSi2O2N2:Eu。
16.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，該燈的第一或第二發(fā)光物質(zhì)層含有一種紅色發(fā)光物質(zhì)。
17.按權(quán)利要求16的放電燈，該燈涂有紅色發(fā)光成分Ln2O2S2:Eu其中 Ln＝La，Y，Gd或其混合物。
18.按權(quán)利要求16的放電燈，該燈涂有紅色發(fā)光成分R2Si5N8:Eu，其中 R＝Ba，Ca，Sr。
19.按權(quán)利要求7至11任一項(xiàng)的放電燈，該燈涂有一種黃色發(fā)放成分。
20.按權(quán)利要求19的放電燈，該燈涂有黃色發(fā)光成分YAG:Ce。
21.按權(quán)利要求19的放電燈，該燈涂有黃色發(fā)光成分CaSi2O2N2:Eu2+。
22.按權(quán)利要求19的放電燈，該燈涂有黃色發(fā)光成分Sr2Si5N8:Ce3+。
23.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，該燈的放電介質(zhì)包括惰性氣體氙。
24.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，該燈設(shè)計(jì)成一種介電的勢(shì)壘放電燈。
全文摘要
放電燈(1)具有一個(gè)放電管(2)，該放電管包封一種放電介質(zhì)，在燈工作時(shí)，該放電介質(zhì)發(fā)射VUV(遠(yuǎn)紫外)區(qū)的電磁輻射。在該放電管壁的內(nèi)側(cè)上，面向該放電介質(zhì)涂有第一發(fā)光物質(zhì)層，該發(fā)光物質(zhì)層可通過VUV輻射進(jìn)行激發(fā)并包括一種用來發(fā)射UVA(近紫外)區(qū)電磁輻射的UVA成分。此外，放電燈(1)具有第二發(fā)光物質(zhì)層，該層可通過UVA輻射進(jìn)行激發(fā)并用來發(fā)射可見光譜的電磁輻射。這些第二發(fā)光物質(zhì)層或位于第一發(fā)光物質(zhì)層下面，或涂在放電管壁的外側(cè)上。因此，與常規(guī)的、直接用VUV輻射激發(fā)的發(fā)光混合物比較，只產(chǎn)生很小的色品位置偏移。
文檔編號(hào)H01J65/00GK1574192SQ20041004736
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者G·胡伯, F·耶曼, U·米勒, M·查肖 申請(qǐng)人:電燈專利信托有限公司