专利名称：填充气体中含铜的低压气体放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低压气体放电灯，该灯有一个内充气体中含有铜的放电管，电极和产生、维持低压气体放电的装置。
背景技术：
低压气体放电灯发光原理是，特别是电子，也可以是离子，在灯电极之间的电场获得很大的加速度，并与灯内填充气体的原子或分子相互撞击，使气体原子或分子被激活或电离。当填充气体原子或分子返回基态时，几乎大部分能量都转化为辐射能。
常规的低压气体放电灯的填充气体中含有水银，并且气体放电管内壁有荧光涂层。水银低压气体放电灯的一个缺点在于水银蒸气主要发射在电磁光谱中为高能的甚至为不可见短波紫外线(UV-C)范围的光。这种主要的辐射光必须首先通过荧光粉将其转化为低能级的可见辐射光。在该过程中，能量差转化为并不希望得到的热辐射。
另外，填充气体中的水银日益被认为是有害环境的有毒物质，由于水银的使用、生产和处置对环境产生威胁，因此近期内应当尽可能避免大量生产。
目前已知可以通过使用其它物质替代填充气体中的水银来改变低压气体放电灯的光谱。
例如，GB2014658A公开了一种低压气体放电灯，该灯包括放电管、电极和作为紫外线辐射源的至少含有卤化铜的填充气体。该含有卤化铜的低压气体放电灯发出的可见光谱区和为324.75和327.4纳米的紫外光谱区。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种其中辐射尽可能接近可见电磁光谱区的低压气体放电灯。
根据本发明，实现发明目的的低压气体放电灯包括一个气体放电管，该放电管中填充的气体中具有铜的化合物，该化合物可以从由铜的氧化物、硫族化物、氢氧化物、氢化物、和有机金属化合物组成的范围中选择，放电管中还有缓冲气体，该低压气体放电灯还包括电极和产生并维持低压气体放电的装置。
在本发明的低压气体放电灯中，分子气体在低压下放电，该气体放电发射的辐射处于电磁光谱中可见光和长波紫外线(UVA)的区域。除了325、327、510、570和578纳米的铜的特征线外，该辐射还包括从400到550纳米这个较宽范围的连续蓝色电磁光谱。由于这种辐射是由分子放电引发的，因此通过选择铜化合物的种类，可能加入的添加剂以及灯的内部压力和工作温度来控制连续光谱的准确位置。
由于与荧光物质配合使用，所以本发明的灯的发光效率比常规的低压水银气体放电灯显著提高。发光效率表示为流明/瓦，即在某一可见光波长范围内光的辐射亮度与产生辐射的能量之间的比值。根据本发明的灯的发光效率高即意味着为了得到某一光能，所需要消耗的能量较少。另外，避免了使用水银。
灯的填充气体中所含的铜的化合物可以从铜的氧化物、硫族化物、氢氧化物、氢化物、和有机金属化合物中选择，该填充气体中还有缓冲气体，在单位区域辐射强度高的情况下发生气体放电。为此，根据本发明的灯可以作为液晶显示屏的背景灯光。
为了通常的照明目的，该灯可以适当加入荧光粉。由于斯托克斯转化损失很小，因而可以得到较高的光输出。
如果填充气体所含的铜化合物是从下列形式选择，则在低的工作温度下的效率还可以提高铜的卤化物、氧化物、硫族化物、氢氧化物、羟化物氢化物和有机金属化合物。
另一种优选方案是填充气体包括作为另一种添加剂的铊的化合物，它可以选自铊的卤化物、氧化物、氧属化物、氢化物及有机金属化合物。这样气体放电就可以得到一个较宽的连续光谱。
气体填充物中的缓冲气体可以从惰性气体中的氦、氖、氩、氪或氙中选择。
在本发明的范围内，优选气体放电管的外表面涂有荧光粉层。根据本发明的低压气体放电灯放射的长波紫外线(UVA)辐射不会被普通玻璃吸收，可以几乎不受损失地穿透放电管的管壁。因而可以在气体放电管的外侧涂荧光粉这样可以简化制造工序。
在本发明的范围内，填充气体最好含有铜的化合物，该化合物从铜的氧化物、硫族化物、氢氧化物、氢化物和有机金属化合物中选择，含量为1至10μg/cm3，氩气压力的分压为1至10mbar。
本发明的这些方面以及其它方面将通过参考一个附图和一个实施例的阐述中详细说明。
在图中图1示意性地显示低压气体放电灯的发光，该放电灯包括含有铜(I)化合物的填充气体。
优选实施例说明在图1所的实施例中，本发明的低压气体放电灯包括一个环绕放电空间的管型灯外壳1，在灯管的两个末端，通过与其焊接的内电极2激发气体放电。低压气体放电灯包括灯座和灯罩3。电流镇流器以已知的方式安置在灯座或灯罩内，该镇流器用来控制气体放电灯的点燃和工作。在另外一个没有在图1显示出的实施方式中，低压气体放电灯可以通过外部镇流器交替地控制和操作。
根据本发明的另外一个实施方式，气体放电管可以是一外部灯围住的多层弯管或盘绕管。
气体放电通道的壁最好是对于长波紫外线(UVA)辐射来说是透明的玻璃材料。在这个例子中，填充气体所含的铜化合物是从铜的氧化物、硫族化物、氢氧化物、氢化物和有机金属化合物中选择，范围在1至10μg/cm3，填充气体还包括惰性气体。惰性气体作为缓冲气体促进气体放电的点燃。缓冲气体最好使用氩。也可以用其它惰性气体全部或部分代替氩，比如氦，氖，氪。
通过在填充气体中加入添加剂可以显著地提高发光效率，该添加剂可以从铜的卤化物和铊的卤化物、氧化物、硫族化物、氢氧化物、氢化物和有机金属化合物中选择。
通过优化工作期间灯内的压力，效率还可以提高。冷态的充气压力最大是10mbar，优选压力在1.0至2.5mbar之间的范围。
现已发现，根据另一个优化措施，通过使用合适的结构措施控制灯的工作温度可以提高低压气体放电灯的发光效率。灯的直径和长度的选择要使灯工作时外部温度是25℃，内部温度是350℃至450℃。由于放电引起管内温度的梯度变化，所以这个内部温度是气体发电管温度的最低点。
为了提高内部温度，可以用红外线辐射反射涂层覆盖气体放电管。最好使用由掺杂铟的锡氧化物组成的红外线辐射反射涂层。
根据本发明的适合于低压气体放电灯的电极的材料是镍、镍合金或是具有高熔点的金属，优选是钨和钨合金。还有带钍氧化物、铟氧化物或铜氧化物的钨合成物也可以使用。
在图1的实施例中，灯的气体放电管的外表面覆盖荧光涂层4。气体放电产生的紫外线辐射激发荧光涂层中的荧光粉从而在可见光区5发出光线。
荧光涂层的化学组成决定光谱和色调。可以用作荧光粉的材料要适于吸收辐射并能发射出合适例如红、绿、蓝三原色的波长范围的光，以及确保获得高荧光发射量。
不一定要将合适的荧光粉和荧光粉化合物涂在气体放电管的内侧；也可以涂在不吸收紫外辐射的用普通玻璃制成的气体放电管的外侧。
在另一实施方式中，灯可以由高频电场的电容激发，电极设置在气体放电管的外侧。
还有一种实施方式，灯由高频感应场激发。
灯点燃后，电极发射的电子使填充气体中的分子激发，根据特征辐射以及400到550纳米范围内的连续光谱发出紫外光。
放电加热了填充气体从而得到理想的蒸汽压力和350℃到450℃的理想工作温度，这时发出的光线最佳。
在工作过程中产生填充气体的辐射，表明除了铜元素在325，329，510，570和578纳米的光谱线，强烈的在很宽范围内连续的分子光谱处于400至550纳米之间，这是由铜化合物分子放电产生的，所述填充气体包括铜化合物，该经合物选自铜的氧化物、硫族化合物、氢氧化物、氢化物和有机金属化合物，该填充气体还包括缓冲气体。
实施例1一可透过紫外线辐射的圆柱形玻璃放电管，长15厘米，直径2.5厘米，内置电极为钨。放电管抽真空，同时加入配量为3μg/cm3的氧化铜(I)，3μg/cm3的溴化铜(I)，3μg溴化铊(I)。分压为10mbar的氩也充入其中。
外部交流电源提供交流电发光，工作温度420℃，发光效率85lm/W。
权利要求
1.一种带有气体放电管的低压气体放电灯，该放电管中的填充气体包括铜化合物，该化合物从铜的卤化物、氧化物、硫族化物、氢氧化物、氢化物和有机金属化合物组成的范围中选择，该填充气体还包括缓冲气体，该低压气体放电灯还有电极和低压气体放电的发生及维持装置。
2.如权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于填充气体包括作为添加剂的卤化物，卤化物从卤化铜的范围中选择的。
3.如权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于填充气体进一步包含作为添加剂的铊的化合物，该化合物从铊的卤化物、氧化物、氧属化物、氢化物及有机金属化合物的范围中选择。
4.如权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于填充气体包含作为缓冲气体的惰性气体，该惰性气体选自氦、氖、氩、氪或氙。
5.如权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于气体放电管外表面包覆荧光粉。
6.如权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于填充气体中作为添加剂的卤化铜和卤化铊的摩尔比为1∶1。
全文摘要
一种具有气体放电管的低压气体放电灯,放电管内填充具有铜的化合物,该化合物从铜的卤化物、氧化物、硫族化物、氢氧化物、氢化物和有机金属化合物中选择,填充气体还包括缓冲气体,该低压气体放电灯还有电极和低压气体放电的发生及维持装置。
文档编号H01J61/16GK1342995SQ0113574
公开日2002年4月3日 申请日期2001年9月5日 优先权日2000年9月8日
发明者R·希尔比格, R·P·肖尔, A·克伯, J·拜尔 申请人:皇家菲利浦电子有限公司