專利名稱：包括金屬鹵化物的低壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓氣體放電燈，低壓氣體放電燈包括具有填充氣體 的氣體放電容器，填充氣體包括從包括鎵、銦、鉈的化合物的組中選 擇出來的放電維持化合物，所說低壓氣體放電燈還包括用于產(chǎn)生并維 持低壓氣體放電的裝置.背景技術(shù)在低壓氣體放電燈中光的產(chǎn)生是基于如下的原理電荷栽體(特 別是電子，但還有離子)通過施加到填充氣體的電場非常強烈地加速， 以致于與燈的填充氣體中的氣體原子或分子的碰撞使這些氣體原子或 分子被激發(fā)或電離。當(dāng)填充氣體的原子或分子返回到基態(tài)時，激發(fā)能 量中的或多或少的實質(zhì)部分轉(zhuǎn)換成輻射。常規(guī)的低壓熒光氣體放電燈包括填充氣體中的汞和，此外，還包 括涂在氣體放電容器內(nèi)部的砩.汞的低壓氣體放電燈的缺點在于汞蒸 氣主要發(fā)射高能輻射，還有不可見的UV-C范圍的電磁誥，這種輻射 必須首先由磷轉(zhuǎn)換成能級低得多的可見輻射。在這個過程中，能量差 轉(zhuǎn)換成不期望出現(xiàn)的熱輻射。此外，填充氣體中的汞越來越多地被看作環(huán)境有害有毒物質(zhì)，在 當(dāng)前的批量生產(chǎn)中，當(dāng)它的使用、生產(chǎn)、和處理對于環(huán)境具有威脅時， 應(yīng)該盡可能地避免。已經(jīng)公知的還有，在用其它物質(zhì)代替填充氣體中的汞時，可能會 影響低壓氣體放電燈的光譜.例如，US2002047525公開了 一種設(shè)有氣體放電容器的低壓氣體放電燈，氣體放電容器包含具有作為紫外發(fā)射體的銦化合物的填充氣體 和一種緩沖氣體，這種低壓氣體放電燈也設(shè)有電極和用于產(chǎn)生和維持 低壓氣體放電的裝置.這種含銦的低壓氣體放電燈在可見光范圍以及 紫外范圍發(fā)出輻射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種低壓氣體放電燈，它的輻射盡可能 地靠近電磁波詳?shù)目梢姽鈪^(qū)，并且它的效率和輻射強度得以改善。按照本發(fā)明，這個目的是通過一種低壓氣體放電燈實現(xiàn)的，這種 低壓氣體放電燈設(shè)有包括填充氣體的氣體放電容器，填充氣體具有放 電維持組合物，放電維持組合物包括從鋁、鎵、銦、鉈的化合物形成 的組中選擇出來的放電維持化合物，從元素鋅、鎘、汞的組中選擇出 來的添加劑和緩沖氣體，所說低壓氣體放電燈進一 步還設(shè)有用于產(chǎn)生 和維持低壓氣體放電的裝置。在按照本發(fā)明的燈里，分子氣體放電發(fā)生在低壓，這種氣體放電 在電磁波鐠的可見光區(qū)和紫外區(qū)發(fā)出輻射。除了在鋁、鎵、銦、鉈的 化合物中存在的鋁、鎵、銦、鉈特征線以外，所說輻射還包括來自于鋁、鎵、銦、鉈的化合物的分子輻射的范圍從320納米到450納米的 一個很寬的連續(xù)諮以及來自于從元素鋅、鎘、汞的組中選擇出來的添 加劑的共振輻射?？赡艿牧硗獾奶砑觿⒁约盁舻膬?nèi)部壓力和操作溫度可以實現(xiàn)對 于連續(xù)光譜的精確定位和光謙分布以及等離子體效率的控制。與磷組合，可使按照本發(fā)明的燈具有明顯大于傳統(tǒng)的低壓氣體放 電燈的視覺效率和輻射強度。用流明/瓦表示的視覺效率是在特定的 可見光波長范圍內(nèi)輻射亮度和產(chǎn)生這種輻射的能量之比。按照本發(fā)明 的燈的高視覺效率意味著以較小的功耗獲得特定的光量。此外，避免 了使用汞。按照本發(fā)明的燈作為一種UV-A燈，可有益地用作制革燈、消毒 燈、或者漆固化(lacquer-curing)燈。為了進行通用的照明，所說的 燈最好與適當(dāng)?shù)牧捉Y(jié)合使用。由于斯托克位移引起的損耗很小，所以 獲得了具有高照明效率的可見光。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選的是，放電維持化合物是從鋁、鎵、 銦、鉈的卣化物形成的組中選擇出來的.填充氣體可以進一步包括從鋅、鎘、和汞的面化物中選擇出來的 面化物。填充氣體可以進一步包括從由鋁、鎵、銦、鉈組成的組中選擇出 來的元素金屬。填充氣體可以進一步包括從由鋅、鎘、和汞組成的組 中選擇出來的元素金屬。
特別期望用作緩沖氣體的情性氣體是從由氦、氖、氬、氪、和氙 形成的組中選擇出來的。有益地，在標(biāo)稱操作的操作溫度下惰性氣體的氣體壓力范圍從o.i到100毫巴，2毫巴是優(yōu)選值。在本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書中，名稱"標(biāo)稱操作"用于表示 其中的放電維持組合物的蒸汽壓力是使燈的輻射效率是燈的最大輻射 效率的至少80%的操作條件，即，該輻射種類的壓力是最佳值的操作條件。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，優(yōu)選的作法是，氣體放電容器包括涂在壁的 內(nèi)或外表面上的磷。按照本發(fā)明的低壓放電燈可以包括用于產(chǎn)生低壓氣體放電的裝 置，它是從包括內(nèi)電極，外電極和無電極的裝置中選擇出來的。在按照本發(fā)明的低壓氣體放電燈中，氣體放電容器可以包括一個 熱反射涂層。參考附圖和6個實施例，本發(fā)明的這些和其它方面將變得清楚明白。


在附圖中圖1示意地表示包括填充氣體的低壓氣體放電燈的光的產(chǎn)生，填 充氣體包含銦(I)化合物和元素鋅；圖2表示包括含有氯化鎵和鋅的填充氣體的低壓氣體放電燈的發(fā) 射光譜；圖3表示包括含有氯化銦和鋅的填充氣體的低壓氣體放電燈的發(fā) 射光譜；圖4表示包括含有溴化銦和鋅的填充氣體的低壓氣體放電燈的發(fā) 射光譜；圖5表示包括含有溴化銦、溴化汞和汞的填充氣體的低壓氣體放 電燈的發(fā)射光譜；圖6表示包括含有碘化銦和鎘的填充氣體的低壓氣體放電燈的發(fā)射光譜；圖7表示包括含有氯化銦和鍋的填充氣體的低壓氣體放電燈的發(fā)
射光譜。
具體實施方式
在如圖1所示的本發(fā)明的實施例中，按照本發(fā)明的低壓氣體放電 燈由管狀燈泡1組成，管狀燈泡1包圍一個放電空間.在管的兩端，密封內(nèi)部電極2，經(jīng)過這些電極可以啟動氣體放電.低壓氣體放電燈包 括一個燈座和一個燈帽3. —個電子鎮(zhèn)流器按照已知的方式集成在燈座 或燈帽內(nèi)，電子鎮(zhèn)流器用于控制氣體放電燈的點火和操作。在圖1未 示出的另一個實施例中，低壓氣體放電燈可以按照另外一種方式經(jīng)過 外部的鎮(zhèn)流器操作和控制.還可以按照另外一種方式實施所說的氣體放電容器，以使得可以 是由外部燈泡包圍的多彎曲管或盤繞管。氣體放電容器的壁優(yōu)選由對 波長在320和400納米之間的UV-A輻射透明的玻璃類、石英、或透 明陶瓷(如氧化鋁)制造出來。在一個實施例中，對于填充氣體，使用一種從鋁、鎵、銦、鉈的 卣化物中選擇出來的數(shù)量為2xl(T"摩爾/cm3到2xlO'8摩爾/cm3 的卣化物和一種惰性氣體制成。情性氣體用作緩沖氣體，以使氣體放 電更容易啟動。對于緩沖氣體，優(yōu)選使用氬。可以用另外的惰性氣體 如氦、氖、氪或氙來代替氳，全部代替或者部分地代替。與現(xiàn)有技術(shù)的燈相比，通過向填充氣體添加從由元素鋅、鎘、和 汞形成的組中選擇出來的一種添加劑，可以極大地改善等離子體效 率。通過在氣體氣氛中組合兩種或多種化合物也可以改善所說的效 率。通過優(yōu)化操作期間燈的內(nèi)部壓力可以進一步改善這個效率。緩沖 氣體的冷填充壓力最大為100毫巴，優(yōu)選地，所說的壓力在l.O到5.0 毫巴之間的一個范圍，更加優(yōu)選地為2.0毫巴。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過借助于合適的結(jié)構(gòu)方面的措施來控制燈的操作溫 度，可以實現(xiàn)低壓氣體放電燈的發(fā)光效率的增加.對燈的直徑和長度 進行選擇，以使在外部溫度為25° C的操作期間獲得在14 0。 C-290 。C范圍內(nèi)的內(nèi)部溫度.這個內(nèi)部溫度涉及到當(dāng)氣體放電容器內(nèi)放電發(fā) 生溫度梯度時氣體放電容器的最冷點。為了增加內(nèi)部溫度，還可以為氣體放電容器涂敷紅外輻射反射涂層。優(yōu)選地，使用氣化錫的紅外輻射反射涂層.按照本發(fā)明的低壓氣體放電燈可以包括用于產(chǎn)生和維持低壓氣體 放電的裝置，該裝置包括內(nèi)部電極或者外部電極或者無電極的裝置。在按照本發(fā)明的低壓氣體放電燈中用于電極的合適材料例如包括 鎳、鎳合金、或者高熔點的金屬，特別是鵠和鵠合金.還可以適當(dāng)?shù)?使用鴿與氧化釷或氧化鋅的復(fù)合材料。通過在電極上提供發(fā)射體材 料，可以進一步減小電極的功函數(shù)。在按照圖1的實施例中，燈的氣體放電容器4的內(nèi)表面涂有磷層 4，。來源于氣體放電的紫外輻射激發(fā)磷層中的磷，從而產(chǎn)生可見光區(qū)5 的光輻射。磷層的化學(xué)組分確定了光詳或者光的色調(diào)，適合用作礴的材料必 須能夠吸收產(chǎn)生的輻射并且發(fā)射合適波長范圍內(nèi)的所說輻射，例如三 基色紅、藍(lán)、綠，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高的熒光量子產(chǎn)額。合適的褲和磷組合物不一定非得加入到氣體放電容器的內(nèi)部；它 們可以按照另一種方式加到氣體放電容器的外部，因為通常的玻璃類 并不吸收UV-A輻射。按照另一個實施例，使用高頻場按照電容方式激發(fā)所說的燈，電 極設(shè)置在氣體放電容器的外側(cè)。按照下一個實施例，借助于高頻場或者借助于使用感應(yīng)線團或高 頻天線的微波設(shè)備，按照電感方式激發(fā)所說的燈。當(dāng)燈點火時，由電極發(fā)射的電子激發(fā)填充氣體的原子和分子從而 發(fā)射輻射。放電使填充氣體加熱，從而可以達到期望的蒸汽壓力和范圍從200 ° C到300。 C的期望操作溫度，這時的光輸出是最佳的。在操作期間從包括鋁、鎵、銦、鉈的化合物以及由包括元素鋅、 鎘、和汞在內(nèi)的組中選擇出來的添加劑的填充氣體產(chǎn)生的輻射展現(xiàn)出 在化合物中存在的元素鋁、鎵、銦、鉈的特征線光謙以及元素鋅、鎘、 和汞的特征線光詳。除了這些元素的特征線發(fā)射以外，填充氣體還發(fā)射在320和450 納米之間的一個增強的、寬的、連續(xù)的分子光謙，它是通過鋁、鎵、 銦、鉈的化合物的分子放電產(chǎn)生的。當(dāng)卣化物的分子量增加時，這個 連續(xù)的分子光誨的最大發(fā)射范圍移動到更長的波長。
例1長度為25cm、直徑為2.5cm的石英的圓筒形放電容器設(shè)有銅的外 部電極。抽空放電容器，同時加入劑量為0.1毫克的氯化鎵和0.2毫克 的鋅。還要在2.5毫巴的冷壓力下引入氬。從一個外部源提供頻率為 13.5兆赫茲的一個高頻場，并且在操作的壁溫度為270° C的情況下測量等離子體效率的最大值。在圖2中表示出發(fā)射光詳，其中包括在403納米和417納米的藍(lán)色 Ga線、在288納米和294納米的Ga紫外線、氯化鎵的寬帶發(fā)射以及 在214納米和308納米的鋅的紫外共振線、以及在468納米、472納米、 481納米的可見光發(fā)射。例2長度為25cm、直徑為2.5cm的石英的圓筒形放電容器設(shè)有導(dǎo)電材 料的外部電極。抽空放電容器，同時加入劑量為0.1毫克的氯化銦和 0.1毫克的鋅。還要在2.5毫巴的冷壓力下引入氬。從一個外部源提供 頻率為13.5兆赫茲的一個高頻場，并且在操作的壁溫度為287° C的情 況下測量等離子體效率的最大值。在圖3中表示出發(fā)射光詳，其中包括在410納米和451納米的藍(lán)色 In線、在326納米和在250納米和300納米之間的In的紫外線、在340 納米和380納米之間的氯化銦的寬帶發(fā)射、以及在214納米和308納米 的鋅的紫外共振線、以及在4M納米、4"納米、481納米的可見光發(fā) 射。例3長度為25cm、直徑為2.5cm的石英的圓筒形放電容器設(shè)有導(dǎo)電材 料的外部電極。抽空放電容器，同時加入劑量為0.12毫克的溴化銦和 0.1毫克的鋅。還要在2.5毫巴的冷壓力下引入氬.從一個外部源提供 頻率為13.5兆赫茲的一個高頻場，并且在操作的壁溫度為287° C的情 況下測量等離子體效率的最大值。在圖4中表示出發(fā)射光謙，其中包括在410納米和451納米的藍(lán)色 In線、在326納米和在250納米和300納米之間的In的紫外線、在355 納米和395納米之間的溴化銦的寬帶發(fā)射、以及在214納米和308納米 的鋅的紫外共振線、以及在468納米、472納米、481納米的可見光發(fā) 射。
例4長度為25cm、直徑為2.5cm的對UV-A輻射透明的玻璃的圓筒形 放電容器設(shè)有導(dǎo)電材料的外部電極。抽空放電容器，同時加入劑量為 0.2毫克的溴化銦、0.05毫克溴化汞和0.2毫克的銦。還要在2.5毫巴的 冷壓力下引入氬。從一個外部源提供頻率為13.5兆赫茲的一個高頻 場，并且在操作的壁溫度為228° C的情況下測量等離子體效率的最大值。在圖5中表示出發(fā)射光詳，其中包括在410納米和451納米的藍(lán)色 In線、在326納米和在250納米和300納米之間的In的紫外線、在355 納米和395納米之間的溴化銦的寬帶發(fā)射、在254納米的汞的相互組 合線、以及在405納米、436納米、和546納米的可見光發(fā)射。例5長度為25cm、直徑為2.5cm的對UV-A輻射透明的玻璃的圓筒形 放電容器設(shè)有導(dǎo)電材料的外部電極。抽空放電容器，同時加入劑量為 0.1毫克的碘化銦、和0.1毫克的鎘。還要在2.5毫巴的冷壓力下引入 氬。從一個外部源提供頻率為13.5兆赫茲的一個高頻場，并且在操作 的壁溫度為260。 C的情況下測量等離子體效率的最大值。在圖6中表示出發(fā)射光譜，其中包括在410納米和4M納米的藍(lán)色 In線、在326納米和在250納米和:300納米之間的In的紫外線、在400 納米的碘化銦的寬帶發(fā)射、在326納米和299納米的鎘的相互組合線、 以及在477納米、480納米、和509納米的可見光發(fā)射。例6長度為25cm、直徑為2.5cm的對UV-A輻射透明的玻璃的圓筒形 放電容器設(shè)有導(dǎo)電材料的外部電極，抽空放電容器，同時加入劑量為 0.1毫克的氯化銦、和0.1毫克的鎘.還要在2.5毫巴的冷壓力下引入 氬。從一個外部源提供頻率為13.5兆赫茲的一個高頻場，并且在操作 的壁溫度為279° C的情況下測量等離子體效率的最大值。在圖7中表示出發(fā)射光謙，其中包括在410納米和納米的藍(lán)色 In線、在326納米和在250納米與300納米之間的In的紫外線、在340 納米和380納米之間的氯化銦的寬帶發(fā)射、在326納米的鎘的相互組 合線、在229納米的允許共振線、以及在477納米、4S0納米、和509 納米的可見光發(fā)射。圖6還表示包括氯化銦但沒有由本發(fā)明公開的添加劑的燈的較小 強度的發(fā)射。
權(quán)利要求
1、 一種低壓氣體放電燈，這種低壓氣體放電燈設(shè)有包括填充氣體 的氣體放電容器，填充氣體具有放電維持組合物，放電維持組合物包 括從由鋁、鎵、銦、鉈的化合物形成的組中選擇出來的放電維持化合 物，從元素鋅、鎘、汞的組中選擇出來的添加劑和緩沖氣體，所說低 壓氣體放電燈進一步還設(shè)有用于產(chǎn)生和維持低壓氣體放電的裝置，
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓氣體放電燈，其中放電維持化合 物是從鋁、鎵、銦、鉈的由化物形成的組中選擇出來的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓氣體放電燈，其特征在于填充氣 體進一步包括從鋅、鎘、和汞的卣化物中選擇出來的離化物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓氣體放電燈，其特征在于填充氣 體進一步包括從由鋁、鎵、銦、鉈組成的組中選擇出來的元素金屬。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓氣體放電燈，其特征在于填充氣 體進一步包括從由鋅、鎘、和汞組成的組中選擇出來的元素金屬.
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓氣體放電燈，其中填充氣體包括 用作緩沖氣體的惰性氣體，所說惰性氣體是從由氦、氖、氬、氪、和 氣形成的組中選擇出來的。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低壓氣體放電燈，其中填充氣體包括 用作緩沖氣體的惰性氣體，所說惰性氣體是從由氦、氖、氬、氪、和 氣形成的組中選擇出來的，并且，惰性氣體在標(biāo)稱操作的操作溫度下 的氣體壓力范圍小于100毫巴。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓氣體放電燈，其特征在于氣體放 電容器包括磷涂層。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓氣體放電燈，其特征在于用于產(chǎn) 生低壓氣體放電的裝置是從包括內(nèi)電極、外電極、和無電極的裝置中 的裝置選擇出來的。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低壓氣體放電燈，其特征在于氣體放 電容器包括一個紅外反射涂層。
全文摘要
一種低壓氣體放電燈，這種低壓氣體放電燈設(shè)有包括填充氣體的氣體放電容器(1)，填充氣體具有放電維持組合物，放電維持組合物包括從由鋁、鎵、銦、鉈的化合物形成的組中選擇出來的放電維持化合物，從元素鋅、鎘、汞的組中選擇出來的添加劑和緩沖氣體，所說低壓氣體放電燈進一步還設(shè)有用于產(chǎn)生和維持低壓氣體放電的裝置(2)。
文檔編號H01J65/00GK101124651SQ200580017084
公開日2008年2月13日 申請日期2005年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者A·G·R·科伯, J·貝爾, R·P·肖爾, R·希爾比格, S·施文 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司