专利名称：涂有发光物质的放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涂有发光物质的放电灯，这种灯在工作时可以放电灯的放电管内部所含的一种放电介质中发射主要为远紫外区(VUV)的电磁辐射。所谓远紫外区在这里指的是波长大约在200纳米以下，尤指大约在100纳米至200纳米的范围。借助该发光物质可把VUV辐射转换成具有较长波长的辐射，例如可见光谱范围。
特别是，本发明也涉及上述那类设计成借助介电阻挡放电来工作的放电灯，即所谓的介电阻挡放电灯。这类放电灯的各细节已在先有技术和本申请人先前的专利申请中进行了说明，所以这里不再赘述这种灯的基本的物理和技术细节，这方面可参阅相关的先有技术，在先有技术中，这种灯有时也叫做无声放电灯。这种放电灯也特别适用于脉动式的工作方式，在这种工作方式下可获得发射辐射的特别好的效率。这种灯一般充有惰性气体，最好是氙或隋性气体混合物。在灯工作的过程中，放电管内产生激基缔合物，例如Xe2*，这种激基缔合物发射最大约为172纳米的分子带状辐射。
背景技术：
对例如一般照明、彩色扫描仪、彩色液晶显示屏的背景照相等等所用的白色光可借助合适的白色光发光混合物转换VUV辐射。为此，可根据对灯的彩色再现特性的要求采用双基色发光混合物，例如一种蓝色和一种黄色发光成分，或三基色发光混合物，例如一种红色、绿色和蓝色发光成分。但存在的问题是，特别是一般所用的蓝色发光成分在灯使用的过程中由于VUV辐射而被损害并由此损失发光强度。这样，一种发光混合物的各种发光成分的发光强度产生不同的变化，并由此引起色品位置的不断偏移。此外，在用VUV辐射激发时，公知的红色发光成分具有相当差的量子效率。
在现有技术中，即专利文献US-A 5 714 835提出了一种涂有白色光发光混合物的介电阻挡放电灯。这种白色光发光混合物的成分为红色发光成分(Y0.72Gd0.2Eu0.08)BO3、绿色发光成分(La0.43Ce0.39Tb0.18)PO4和蓝色发光成分(Ba0.94Eu0.06)MgAl10O17。放电介质即惰性气体氙充入灯的内部。在灯工作时，放电介质发射波长小于200纳米的辐射，这种辐射通过白色光发光混合物转换成白色光。
发明内容
本发明的目的是解决前述各种问题并提出一种在工作中发射VUV辐射的、充有效电介质和涂有发光物质的放电灯，这种灯在其光技术性能方面显现出改善的长期特性。这个目的的独特方面在于，这种灯在其使用寿命过程中具有很小的色品位置偏移。
这个目的是通过这样一种放电灯来实现的，该放电灯具有一个放电管、一种位于该放电管内部的并在该灯工作时发射远紫外区的电磁辐射的放电介质和一种涂敷在该放电管壁上的发光物质，其中该发光物质包括至少一种放光成分，其特征为该发光物质包括涂敷在该放电管壁内侧上的第一发光物质层并包括一种通过VUV辐射激发的和为了发射近紫外区(UVA)电磁辐射用的UVA成分，该发光物质包括第二发光物质层，该第二发光物质层通过UVA辐射激发并用来发射可见光区的电磁辐射。从放电介质观察，这两发光物质层的顺序是第一发光物质层在前，第二发光物质层在后。
其中，第二发光物质层同样可涂敷在放电管壁的内侧上即涂敷在第一发光物质层下面，或者第二发光物质层涂敷在放电管壁的外侧上。前者的优点是，发光物质完全在放电管内部，因而不受外部影响；后者的优点是，灯的制作比较简单，因为简单地通过把产生可见辐射的发光物质层事后涂敷在通常制造完的“UVA灯”的放电管外侧上即可实现不同光线颜色的灯。
其他特别有利的诸多方案可从各项从属权利要求中得知。
在产生白色光时，第二发光物质层一般由两种发光成分即一种发蓝色和一种发黄色或发橙色的发光成分组成，或由三种发光成分即一种发红色，绿色和蓝色的发光成分组成。为了达到发光物质涂敷的均匀性和保持尽可能少的所需的工艺步骤，这两种或三种发光成分最好作为发光混合物涂敷成唯一的一层发光层。但原则上每种发光成分也可作为单独的发光层涂敷。
虽然本发明特别适用于调节成白色光的放电灯，但本发明不局限于此，而是也包括发出彩色光的放电灯。
通过上述的解决方案至少同时获得了两个优点一方面，VUV敏感的发光成分尤指蓝色发光成分，例如BaMgAl10O17:Eu只通过位于其上的第一发光物质层发出的UVA辐射来激发。这样就避免了前述用VUV辐射伴生的这种VUV敏感的发光物质的发光强度的下降和由此避免了在发光混合物时产生的色品位置偏移。另一方面，最好也用UVA辐射激发红色发光成分，这比用VUV辐射有效得多。在这方面，绿色发光成分要求不苛刻得多，亦即在VUV辐射时相当稳定并可用VUV辐射有效激发。所以，这种绿色发光成分与蓝色发光成分的区别在于，不一定只存在于第二发光物质层中，而是在第一发光物质层中也可与UVA成分混合。在这种情况中，绿色发光成分主要直接由VUV辐射激发，而第二发光物质层中的发光成分则主要被第一发光物质层的UVA成分的UVA辐射激发，而且不经受或最多只经受明显减弱的VUV辐射。所以，单个发光成分的发光强度比常规的、直接由VUV辐射激发的发光混合物均匀得多，因而色品位置偏移也小得多。虽然红色发光成分原则上也可在第一发光物质层中与UVA成分混合，但如上所述，红色发光成分由于可用UVA辐射进行有效的激发，所以最好用于第二发光物质层。
下列成分已被证明特别适用作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。
同样适合作UVA成分的还有，尽管较差一些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，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。
原则上全部已知的可激发长波的发光物质都适用于产生可见辐射的发光物质层。下列发光物质尤其适用。
既可在第一发光物质层中与UVA成分混合又可用于第二或另一发光物质层的适合作绿色发光成分的，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。
适合作第二或另一发光物质层的蓝色或蓝绿色发光成分的，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。
适合优先作第二或另一发光物质层的红色发光成分的，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。
适合作黄色发光成分尤其与N～Q所述的蓝色发光成分之一组合的，例如有T)YAG:Ce，包括业内公知的诸多方案；U)CaSi2O2N2:Eu2+；V)Sr2Si5N8:Ce3+。
上面列出的发光成分的化学计算的组分一般都有少量的变化，所以在上述表示中已进行了考虑。
下面结合一个实施例来详细说明本发明。
图1a表示介电阻挡放电灯的侧视图；图1b表示沿图1a剖面线A-B剖开的灯的横剖面；图1c表示图1b横剖面的部分放大图。
具体实施例方式
下面参照图1a～1c的一个优选实施例来说明本发明。
放电灯1具有一个两端密封的、外直径约为10毫米的管形放电管2。放电管2用钠石灰玻璃制成并充有压力约为15千帕的氙作为放电介质。在放电管2的壁的外侧上，涂敷有两条作为线状导体构成的金属电极3a、3b，它们径向对置并平行于放电管的纵轴。在放电管2的壁的内侧上，涂敷有一层“内”发光物质层4和一层“外”发光物质层5。相对于放电介质的“外面”第一发光物质层5由UVA成分Ce0.99Ba0.01MgAl11O18.99组成，其层重为1.8毫克/厘米2。而相对于放电介质的“外面”第二发光物质层4则是由红色发光成分(R)Y2O2S2:Eu、绿色发光成分(G)YBO3:Ce，Tb和蓝色发光成分(B)BaMgAl10O16:Eu按重量百分混合比R∶G∶B＝20∶60∶20组成的一种混合物。第二发光物质层4的层重同样为1.8毫克/厘米2。在灯1工作100小时后，尚未发现色品位置偏移，而用发光成分YBO3:Eu、LaPO4:Ce和BaMgAl10O16:Eu按重量百分混合比20∶60∶20组成的VUV三基色发光混合物涂敷的同比的灯则出现了Δx/Δy＝0.004/0.004的色品位置偏移(根据标准CIE色品图)。
虽然，上面以一个管形放电灯的例子对本发明进行了说明，但本发明不只限于这种灯。确切地说，本发明提出的有利方案与放电管的形状无关。所以同样适用于例如文献US-A 5 994 849提出的面积形灯型。此外，电极是否设置在放电管壁的外侧或内侧以及是否覆盖一层介电层，都是无关紧要的。同样，电极也可以是完全无阻隔的。这方面起决定性作用的只是前述的主题问题，即在灯工作时，放电介质发射VUV辐射。当然，介电阻挡放电灯在这点上具有一定的优势。因为如前所述，在一种特定的脉动工作方式中，可特别有效地产生VUV辐射。
权利要求
1.放电灯(1)，具有·一个放电管(2)，·一种位于放电管(2)内并在灯工作时发射VUV区的电磁辐射的放电介质，·一种涂敷在该放电管壁上的发光物质，该发光物质包括至少一种发光成分，其特征为，·该发光物质包括一层涂在该放电管壁内侧上的第一发光物质层(5)，包括一种可通过VUV辐射激发的并用来发射UVA区的电磁辐射的UVA成分·该发光物质包括第二发光物质层(4)，该层可通过UVA辐射激发并用来发射可见区的电磁辐射，其中发光物质层(4；5)的顺序是这样的，即从放电介质观察，第一发光物质层(5)在前，第二发光物质层(4)在后。
2.按权利要求1的放电灯，这种灯的第二发光物质层(4)同样涂敷在放电管(2)的壁的内侧上，具体说涂敷在第一发光物质层(5)的下面。
3.按权利要求1的放电灯，这种灯的第二发光物质层涂敷在放电管壁的外侧上。
4.按权利要求1至3任一项的放电灯，该灯具有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.按权利要求1至3任一项的放电灯，该灯涂有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.按权利要求1至3任一项的放电灯，该灯涂有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.按前述权利要求任一项的放电灯，其中第二发光物质层包括一种蓝色或绿色发光成分。
8.按前述权利要求任一项的放电灯，该灯涂有蓝色发光成分 Sr5(PO4)3Cl:Eu或蓝绿色发光成分 Sr5(PO4)3Cl:Eu，Mn。
9.按权利要求1至7任一项的放电灯，该灯涂有蓝色发光成分 BaMgAl10O16:Eu或蓝绿色发光成分 BaMgAl10O16:Eu，Mn。
10.按权利要求1至7任一项的放电灯，该灯涂有蓝色发光成分 SrMgAl10O16:Eu或蓝绿色发光成分 SrMgAl10O16:Eu，Mn。
11.按权利要求1至7任一项的放电灯，该灯涂有蓝色发光成分 Sr4Al14O25:Eu或蓝绿色发光成分Sr4Al14O25:Eu，Mn。
12.按前述权利要求任一项的放电灯，该灯的第二或第一发光物质层含有一种绿色发光成分。
13.按权利要求12的放电灯，该灯涂有绿色发光成分LnBO3:Ce，Tb其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物。
14.按权利要求12的放电灯，该灯涂有绿色发光成分Ln2SiO5:Ce，Tb，其中Ln＝La，Y，Gd或其混合物。
15.按权利要求12的放电灯，该灯涂有绿色发光成分SrSi2O2N2:Eu。
16.按前述权利要求任一项的放电灯，该灯的第一或第二发光物质层含有一种红色发光物质。
17.按权利要求16的放电灯，该灯涂有红色发光成分Ln2O2S2:Eu其中 Ln＝La，Y，Gd或其混合物。
18.按权利要求16的放电灯，该灯涂有红色发光成分R2Si5N8:Eu，其中 R＝Ba，Ca，Sr。
19.按权利要求7至11任一项的放电灯，该灯涂有一种黄色发放成分。
20.按权利要求19的放电灯，该灯涂有黄色发光成分YAG:Ce。
21.按权利要求19的放电灯，该灯涂有黄色发光成分CaSi2O2N2:Eu2+。
22.按权利要求19的放电灯，该灯涂有黄色发光成分Sr2Si5N8:Ce3+。
23.按前述权利要求任一项的放电灯，该灯的放电介质包括惰性气体氙。
24.按前述权利要求任一项的放电灯，该灯设计成一种介电的势垒放电灯。
全文摘要
放电灯(1)具有一个放电管(2)，该放电管包封一种放电介质，在灯工作时，该放电介质发射VUV(远紫外)区的电磁辐射。在该放电管壁的内侧上，面向该放电介质涂有第一发光物质层，该发光物质层可通过VUV辐射进行激发并包括一种用来发射UVA(近紫外)区电磁辐射的UVA成分。此外，放电灯(1)具有第二发光物质层，该层可通过UVA辐射进行激发并用来发射可见光谱的电磁辐射。这些第二发光物质层或位于第一发光物质层下面，或涂在放电管壁的外侧上。因此，与常规的、直接用VUV辐射激发的发光混合物比较，只产生很小的色品位置偏移。
文档编号H01J65/00GK1574192SQ20041004736
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月2日 优先权日2003年6月2日
发明者G·胡伯, F·耶曼, U·米勒, M·查肖 申请人:电灯专利信托有限公司