專利名稱：包含磷光體層的氣體放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及介電阻抗放電的氣體放電燈，所述的氣體放電燈具有充氣的放電容器，所述的放電容器包括至少一個(gè)由介電材料制的壁，和至少一個(gè)具有表面的壁，所述的表面對(duì)可見的輻射至少是部分透明的，而且所述的表面用磷光體層涂敷，所述的氣體放電燈，還具有介電阻抗放電的電極構(gòu)件，以及點(diǎn)燃和維持介電阻抗放電的裝置。
介電阻抗放電的氣體放電燈，特別適合辦公室的自動(dòng)化裝置使用，例如彩色復(fù)印機(jī)和彩色掃描儀，也特別適合信號(hào)裝置使用，例如機(jī)動(dòng)車輛的剎車燈和方向指示燈，也特別適合輔助照明裝置使用，例如機(jī)動(dòng)車輛的禮貌照明(courtesy lighting)，以及特別適合陳列品的背景照明和顯示屏使用，例如液晶顯示器。
所述的這些應(yīng)用，要求在整個(gè)燈的長度和高度上亮度均勻。為了增加亮度，必須提高輸入該系統(tǒng)的功率。然而，這會(huì)造成將較大的負(fù)載施加在特別是磷光體層中的磷光體上。隨著輸入功率的增加，在使用過程中，磷光體會(huì)更快地降解，發(fā)光效率也會(huì)更快地降低。
在德國專利19727607A1中已經(jīng)公開一種熒光屏，特別是等離子體顯示屏，它包括一種由鋁酸鹽磷光體制成的磷光體制劑，它具有一層包括一種或多種鏈接的金屬多磷酸鹽涂層，其中的金屬選自堿土金屬、鋅、鎘或錳，它們能保護(hù)磷光體以防退化。
本發(fā)明的目的是提供一種介電阻抗放電的氣體放電燈，這種放電照明器在高功率下也能長期可靠地照明。
按照本發(fā)明，這一目的是通過介電阻抗放電的氣體放電燈實(shí)現(xiàn)的，所述的氣體放電燈，具有充氣的放電容器，所述的放電容器，包括至少一個(gè)由介電材料制的壁和至少一個(gè)具有表面的壁，所述的表面對(duì)可見的輻射至少是部分透明的，而且所述的表面用磷光體層涂敷，所述的磷光體層包括由磷光體粉末制成的磷光體制劑和涂層，所述的涂層包括選自元素鎂、鈣、鋇、鋁、鈧、釔和鑭的氟化物和正磷酸鹽的化合物，所述的氣體放電燈還具有介電阻抗放電的電極構(gòu)件，以及點(diǎn)燃和維持介電阻抗放電的裝置。
在這種介電阻抗放電的氣體放電燈中，減輕或完全抑制了磷光體在VUV或UV-C輻射作用下的降解作用。
上述的氟化物和正磷酸鹽，在磷光體顆粒上形成一種硬的、不溶于水的涂層，它們不與磷光體反應(yīng)，甚至暴露在輻射下也不會(huì)引起這些氟化物和正磷酸鹽的分解。由于它們是無色的，所以它們不影響磷光體的顏色。它們是親水的，所以經(jīng)涂敷的磷光體顆粒易于分散。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，氣體放電與用磷光體層涂敷的壁偶合得非常好。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，優(yōu)選按磷光體計(jì)的涂敷量為0.1-10％(重量)。
特別優(yōu)選磷光體為BaMgAl10O17Eu。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，當(dāng)磷光體為BaMgAl10O17Eu時(shí)，取得了特別有利的效果，涂層包括選自元素鎂、鋇、和鋁的氟化物和正磷酸鹽的化合物。涂層完全、均勻地包覆在BaMgAl10O17Eu粉末的表面上，所述涂層的附著是極好的。
從下面所述的實(shí)施方案可明顯地看出本發(fā)明的這些和其它方面，并利用這些實(shí)施方案來說明本發(fā)明。
按照本發(fā)明的介電阻抗放電的氣體放電燈包括一個(gè)包含所充氣體的放電容器，所述的放電容器，包括至少一個(gè)由介電材料制的壁和至少一個(gè)具有表面的壁，所述的表面對(duì)可見的輻射至少是部分透明的，而且所述的表面用磷光體層涂敷，所述的磷光體層包括具有涂層的由磷光體粉末制成的磷光體組合物，所述的涂層包括選自元素鎂、鈣、鋇、鋁、鈧、釔和鑭的氟化物和正磷酸鹽的化合物。此外，氣體放電燈還具有介電阻抗放電的電極構(gòu)件，以及點(diǎn)燃和維持所述介電阻抗放電的裝置。
氣體放電燈的典型結(jié)構(gòu)包括圓柱形的、充氙的玻璃燈泡，其外壁具有一對(duì)條狀的電極，所述電極的配置，使其互相電絕緣。這對(duì)條形電極在整個(gè)燈泡的長度內(nèi)延伸，它們長的側(cè)面互相對(duì)著，同時(shí)留下二條間隙是透明的。這對(duì)電極與高壓電源的引線相連，高壓電源在約20-500kHz的交變電壓下運(yùn)行，按著這種方式，放電只在燈泡的內(nèi)表面范圍發(fā)生。
如果對(duì)電極施加交流電壓，則會(huì)在所充的含氙氣體中點(diǎn)燃電暈放電。這引起在氙氣中生成激發(fā)物，即由被激發(fā)的氙原子和基態(tài)的氙原子組成的分子。
激發(fā)能是以波長λ＝170-190nm的UV輻射形式釋放的。這種電子能量向UV輻射的轉(zhuǎn)換是非常有效的。磷光體層中的磷光體吸收所生成的UV光子，在波長較長的光譜區(qū)域內(nèi)又獲得一部分激發(fā)能。
對(duì)于放電容器，原則上可以采用許多不同的結(jié)構(gòu)形狀，例如板狀的、簡單管、同軸管、直的、U-形的、環(huán)狀彎曲的或蛇形圓柱的，或不同形狀的放電管。
當(dāng)使用石英或玻璃之類的材料作為放電容器的材料時(shí)，放電容器對(duì)VUV和UV-C輻射是透明的。
電極由金屬，例如鋁或銀、金屬合金組成，或由透明的、導(dǎo)電的無機(jī)化合物組成，例如ITO。具體而言，電極可以是涂層、附著的箔、金屬線或金屬線網(wǎng)。
為了將光的照度集中在一個(gè)指定的方向上，放電容器的一部分，可具有用作VUV和UV-C光反射器的涂層。
放電容器充滿包含惰性氣體如氙、氪、氖或氦的氣體混合物。主要包含不合氧的氙氣的氣體填充物是優(yōu)選的。
氣體放電容器內(nèi)壁的一部分或全部，涂敷以包含一種或多種磷光體或磷光體制劑的磷光體層。而且，磷光體層可以包含有機(jī)或無機(jī)的粘合劑或粘合劑組合物。
至于磷光體，優(yōu)選采用VUV磷光體，VUV磷光體一般包括無機(jī)含氧材料如用百分之幾活化劑摻雜的氧化物、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽或硅酸鹽的主晶格。按照本發(fā)明，具有穩(wěn)定涂層的鋁酸鹽磷光體是基于MeMgAl10O17的最重要的磷光體，式中Me＝Ba、Sr、Eu，它們具有β-氧化鋁型晶體結(jié)構(gòu)，例如BaAl10O17Eu(BAM)、Ba(MgAl)10O17Mn和BaAl12O19Mn，以及具有相似晶體結(jié)構(gòu)的磷光體，例如BaMgAl16O27Eu和BaMgAl14O23Eu。此外，也可以使用具有磁鉛石結(jié)構(gòu)MeAl12O19或Ba(Mg，Al)11O19Eu結(jié)構(gòu)的鋁酸鹽磷光體，式中Me＝Ca、Sr、Eu。這些鋁酸鹽磷光體在被UV或真空-UV輻射激活時(shí)是特別有效的。
特別優(yōu)選的磷光體是發(fā)紅光的(Y，Gd)BO3Eu，發(fā)綠光的ZnSiO4Mn和發(fā)藍(lán)光的BaMgAl10O17Eu。
所述磷光體的吸收系數(shù)特別高，而且對(duì)氙輻射范圍波長的量子產(chǎn)量高。主晶格不參加發(fā)光過程，但它卻影響活化劑離子能級(jí)的準(zhǔn)確位置，并從而影響吸收和發(fā)射的波長。
磷光體顆粒的粒度是不重要的，一般使用細(xì)粒粉末的磷光體，粒度分布為1-20μm。
這些磷光體粉末以選自元素鎂、鈣、鋇、鋁、鈧、釔和鑭的氟化物和正磷酸鹽的一種或多種化合物涂敷均勻薄層。
層的厚度一般為0.001-0.2μm，由于如此之薄，所以能被UV輻射穿透，而不會(huì)損失大量的能量。特別是MgF2，還具有特征的低折射率n＝1.3。
例如，采用從氣相中沉積或采用濕法涂敷，可在磷光體顆粒上施加這些材料的涂層。
優(yōu)選采用沉淀作為濕法涂敷磷光體顆粒的方法。沉淀方法是基于水溶性氟化物或正磷酸鹽，在磷光體粉末存在下與鎂、鈣、鋇、鋁、鈧、釔或鑭的水溶性化合物發(fā)生有控制的緩慢的反應(yīng)。這些化合物在反應(yīng)溶液中的濃度緩慢地增加，直至達(dá)到沉淀點(diǎn)為止。濃度的進(jìn)一步增加使元素鎂、鈣、鋇、鋁、鈧、釔或鑭的氟化物和正磷酸鹽在磷光體顆粒上沉淀，磷光體顆粒起晶核的作用。
鎂、鈣、鋇、鋁、鈧、釔或鑭的水溶性起始化合物是碳酸鹽或硝酸鹽。對(duì)水溶性的正磷酸鹽和氟化物，特別適合采用鈉的化合物。
為了制備反應(yīng)溶液，把一種或多種水溶性的正磷酸鹽和氟化物溶解在水中，即可以分別溶解，也可以同時(shí)溶解。正磷酸鹽或氟化物在水溶液中的濃度為0.5-10％(重量)，視陽離子而定。
通常采用水作溶劑。有機(jī)溶劑例如乙醇、甲醇、丙酮等的含量為20-90％(重量)，要求有專門的安全措施，然而，有機(jī)溶劑會(huì)改善正磷酸鹽和氟化物的沉積。
待涂敷的磷光體在這種溶液中分散10-30分鐘。此外，用水制備水溶性的鎂鹽、鈣鹽、鍶鹽、鋇鹽、鋁鹽、鈧鹽、釔鹽、或鑭鹽溶液，其濃度為1-15％(重量)。
將這種溶液加入磷光體懸浮液中，連續(xù)地監(jiān)測pH值。所述的pH值必須保持在中性至堿性范圍內(nèi)，優(yōu)選保持在9.5-11.5，如有必要，通過計(jì)量加入氫氧化鈉溶液或氨。將懸浮液攪拌1-5小時(shí)，以便不可逆轉(zhuǎn)地老化該涂層。
然后，把磷光體制劑與過量的涂敷液分離，用醇/水之類的洗滌液洗滌，在溫度100-150℃下干燥。采用這種方法制備的涂層在機(jī)械上和化學(xué)上是非常耐久的，涂層牢固地附著在基質(zhì)上。
通過ESCA測定，可以確認(rèn)涂層是否完全包覆了磷光體顆粒，雖然在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并不需要通過涂敷將磷光體顆粒絕對(duì)密地包封起來。
涂層是親水的，并能與一般的涂層兼容，所以它適合用作另一些涂層的底層，隨后可以施加另一些涂層，以改善粉末的性質(zhì)或磷光體的顏色。
涂層本身不會(huì)發(fā)生降解?？傊?，能將磷光體的使用壽命總共提高到5-10倍，這可由ALT實(shí)驗(yàn)確定。
為了在放電容器的壁上制造磷光體層，除了采用濕法涂敷，例如浸漬涂敷、或噴霧以外，還可以采用干法涂敷，例如靜電沉積或采用靜電協(xié)助施粉。在濕法涂敷的情況下，必須將磷光體制劑分散在水、有機(jī)溶劑中，如果需要，要和分散劑、表面活性劑、消泡劑、或粘合劑一起分散。能耐操作溫度250℃而不分解、脆裂或脫色的有機(jī)或無機(jī)粘合劑，適合用作按照本發(fā)明的氣體放電燈的粘合劑制劑。
例如，采用流動(dòng)涂敷方法，可將磷光體制劑施加到放電容器的壁上。用于流動(dòng)涂敷方法的涂敷懸浮液包含水或有機(jī)化合物，例如乙酸丁酯作為溶劑。加入輔助試劑例如穩(wěn)定劑、稀釋劑、纖維素衍生物來穩(wěn)定懸浮液，并影響其流變學(xué)性質(zhì)。以薄層的形式將磷光體懸浮液施加到容器壁上，然后干燥，在600℃下灼燒。
另外，對(duì)于放電容器內(nèi)部的磷光體層，優(yōu)選采用靜電沉積磷光體制劑。
磷光體層的厚度一般為5-100μm。
然后抽空容器，除去所有的氣體雜質(zhì)，特別是氧。接著將容器充滿氙氣并密封。
實(shí)施例1將100g BaMgAl10O17Eu分散在1升水中，濕磨處理8小時(shí)，將磷光體顆粒解聚。將21g Mg(NO3)2×6H2O溶解在200ml水中，在連續(xù)攪拌下，以滴加方式，將其加入解聚的磷光體懸浮液中。保持懸浮液的pH值為6.5-7.5。在滴加NaF溶液以后，再將懸浮液攪拌1小時(shí)，將pH值提高到8.5。再攪拌30分鐘后，將經(jīng)涂敷的磷光體過濾出來，用蒸餾水多次洗滌。接著，經(jīng)涂敷的磷光體在120℃下干燥4小時(shí)。結(jié)果，獲得用5％(重量)MgF2涂敷的BaMgAl10O17Eu。
實(shí)施例2將100g BaMgAl10O17Eu分散在1升水中，濕磨處理8小時(shí)，將磷光體顆粒解聚。將10g Na3PO4×12H2O溶解在200ml水中，在連續(xù)攪拌下，以滴加方式，將其加入解聚的磷光體懸浮液中。將懸浮液的pH值保持在8.0-9.0。在滴加磷酸鈉溶液后，再將懸浮液攪拌1小時(shí)，將pH值提高到9.5。再攪拌30分鐘后，將經(jīng)涂敷的磷光體過濾出來，用蒸餾水多次洗滌。然后將經(jīng)涂敷的磷光體在120℃下干燥4小時(shí)，接著在500℃下在N2氣氛中處理2小時(shí)。結(jié)果，獲得用5％(重量)Ba3(PO4)2涂敷的BaMgAl10O17Eu。
權(quán)利要求
1.一種用于介電阻抗放電的氣體放電燈，所述的氣體放電燈具有充氣的放電容器，所述的放電容器包括至少一個(gè)由介電材料制成的壁和至少一個(gè)具有表面的壁，所述的表面對(duì)可見的輻射至少是部分透明的，而且所述的表面用磷光體層涂敷，所述的磷光體層包括由磷光體粉末制成的磷光體制劑和涂層，所述的涂層包括選自元素鎂、鈣、鋇、鋁、鈧、釔和鑭的氟化物和正磷酸鹽的化合物，所述的氣體放電燈還具有介電阻抗放電的電極構(gòu)件，以及點(diǎn)燃和維持介電阻抗放電的裝置。
2.權(quán)利要求1的氣體放電燈，其特征在于，涂層施加量按磷光體計(jì)為0.1-10％(重量)。
3.權(quán)利要求1的氣體放電燈，其特征在于，磷光體為BaMgAl10O17Eu。
4.權(quán)利要求1的氣體放電燈，其特征在于，磷光體為BaMgAl10O17Eu，涂層包含選自元素鎂、鋇和鋁的氟化物和正磷酸鹽的化合物。
全文摘要
介電阻抗放電的氣體放電燈,該燈具有充氣的放電容器,該放電容器包括至少一個(gè)由介電材料制的壁和至少一個(gè)具有表面的壁,該表面對(duì)可見的輻射至少是部分透明的,而且該表面用磷光體層涂敷,所述的磷光體層包括由磷光體粉末制成的磷光體制劑和涂層,該涂層包括選自元素鎂、鈣、鋇、鋁、鈧、釔和鑭的氟化物和正磷酸鹽的化合物,所述的氣體放電燈,還具有介電阻抗放電的電極構(gòu)件以及點(diǎn)燃和維持介電阻抗放電的裝置。
文檔編號(hào)H01J65/00GK1327257SQ0112080
公開日2001年12月19日 申請(qǐng)日期2001年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月31日
發(fā)明者C·菲爾德曼, T·于斯特爾, C·R·隆達(dá), H·O·容克, J·梅里克 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司