專利名稱：具有類似BaTiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明介紹一種低壓氣體放電燈，它裝有氣體放電管，管內(nèi)含有作為緩沖氣體的惰性氣體填充物和銦、鉈和/或銅的鹵化物；此低壓氣體放電燈還裝有電極及產(chǎn)生和維持低壓氣體放電的裝置。
在低壓氣體放電燈中光的產(chǎn)生是基于這樣的事實(shí)載荷子，特別是電子，但也可以是離子，被燈中電極間的電場快速加速，以致由于它們與燈中氣體填充物的原子或分子發(fā)生碰撞，而導(dǎo)致這些原子和分子產(chǎn)生激發(fā)或電離，當(dāng)氣體填充物的原子或分子回到它們的正常狀態(tài)時，或多或少會有部分激發(fā)能轉(zhuǎn)化為輻射。
在通常的低壓氣體放電燈中氣體填充物包含汞，并在氣體放電管的內(nèi)壁還有熒光涂層。汞蒸汽發(fā)射的輻射主要在高能區(qū)，但在電磁譜的不可見的UV-C光區(qū)，只有使用這些熒光材料，這種輻射才能轉(zhuǎn)換成能量低得多的可見光輻射，這是汞低壓氣體放電燈的一個缺點(diǎn)。因此，這種能量差會轉(zhuǎn)換成并不需要的熱輻射。
氣體填充物中的汞還越來越被認(rèn)為是一種環(huán)境污染物和有毒物質(zhì)，由于它的使用、生產(chǎn)和處置會造成對環(huán)境的危害，只要可能，在現(xiàn)代大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)避免使用汞。
已知用其他物質(zhì)代替氣體填充物中的汞，會影響低壓氣體放電燈的光譜。
例如，從德國專利申請書100 44 562和100 44 563中可以知道，銅化合物或銦化合物，可與包含惰性氣體的氣體填充物一起，加入到低壓氣體放電燈中。然而，當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)的TL電極(帶有三種氧化物(BaO、SrO、CaO)發(fā)射體的鎢絲)時，會發(fā)生氣化，如帶有發(fā)射體的溴化銦會根據(jù)反應(yīng)式而發(fā)生轉(zhuǎn)化，其結(jié)果是發(fā)光的銦或溴化銦會在放電過程中消失。
如果在帶有純鎢電極而不帶發(fā)射體的燈中加入InBr，雖然InBr可在放電過程中保留下來，但也會由于鎢的高的功函數(shù)而發(fā)生大量的濺射，并跟著產(chǎn)生氣泡。而且，由于高的陰極電位降而使這種電極失去優(yōu)勢，從而導(dǎo)致低的放電效率。
因此，本發(fā)明的目的是產(chǎn)生一種沒有上述缺點(diǎn)的低壓放電燈，其中它的輻射要盡可能接近電磁譜的可見光區(qū)域。
通過依據(jù)本發(fā)明的一種低壓氣體放電燈可以達(dá)到上述目的。這種燈裝有氣體放電管，管內(nèi)含有作為緩沖氣體的惰性氣體填充物和銦、鉈和/或銅的鹵化物；這種燈還裝有電極及產(chǎn)生和維持低壓氣體放電的裝置。在這種燈中，選自ABO3或AnBO2+n、AnC2O5+n、或AnD2O3+n的某種化合物用作電子發(fā)射體物質(zhì)，其中A＝堿土元素或幾種不同堿土元素的混合物B＝鈰、鈦、鋯、鉿，或這些元素的混合物C＝釩、鈮、鉭，或這些元素的混合物D＝鈧、釔、鑭、稀土元素或這些元素的混合物。
令人驚奇的是，在燈的工作條件下，類似于BaTiO3的電子發(fā)射體物質(zhì)并不與銦、鉈或銅的鹵化物發(fā)生作用，而是發(fā)生氣化，這已由實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。在這些實(shí)驗(yàn)中，冷陰極燈(直徑約3.5mm、長約40cm的園柱形燈)使用BaTiO3“電極”而不用常用的金屬電極作為燈的耦合結(jié)構(gòu)(所用的工作頻率50kHz或13.56MHz)。依據(jù)本發(fā)明，在此由分子組成的銦、鉈或銅鹵化物的燈填充物與作為電子發(fā)射體物質(zhì)的化合物，不發(fā)生反應(yīng)或至少幾乎感覺不到有反應(yīng)。
依據(jù)本發(fā)明用作電子發(fā)射體物質(zhì)的化合物，在此簡稱為類似于BaTiO3的物質(zhì)。
在依據(jù)本發(fā)明的燈中，分子的氣體放電發(fā)生于低壓狀態(tài)下，發(fā)出的輻射在電磁譜的可見光區(qū)和接近紫外吸收區(qū)。如果用銅的鹵化物，則輻射除了包含位于325、327、510、570和578nm的銅特征線以外，還包含一個位于電磁譜藍(lán)光區(qū)400-550nm的寬連續(xù)譜。如果用銦的鹵化物，除了有位于410和451nm的銦特征線外，還觀察到在320-450nm范圍的寬連續(xù)譜。因?yàn)檫@是從分子放電產(chǎn)生的輻射，連續(xù)譜的精確位置可通過銅、鉈或銦的鹵化物、任何其他添加劑的性質(zhì)、燈內(nèi)壓力和工作溫度來控制。
依據(jù)本發(fā)明的燈結(jié)合使用熒光材料，就會具有比常規(guī)的低壓汞放電燈高得多的視覺效率。以流明/瓦表示的視覺效率是指，在一定的可見光波長范圍的輻射亮度與產(chǎn)生輻射的能量之比。依據(jù)本發(fā)明的燈的高視覺效率，即意味著用較低的電力消耗就能獲得一定量的光。
在最簡單情況下，氣體填充物包含1-10μg/cm3的銦、鉈和/或銅的鹵化物及惰性氣體。惰性氣體用作緩沖氣體并促進(jìn)氣體放電的觸發(fā)。優(yōu)選的緩沖氣體是氬氣，氬氣可以全部或部分地由其它惰性氣體，如氦、氖、氪或氙替代。
如將燈的內(nèi)部工作壓力最優(yōu)化，效率還能進(jìn)一步提高。緩沖氣體的冷注壓力最大為10毫巴，優(yōu)選1.0-2.5毫巴。
從一種更有利的尺寸已證實(shí)，通過合適的設(shè)計(jì)尺寸來控制燈的工作溫度，能提高依據(jù)本發(fā)明的低壓氣體放電燈的流明效率。燈的直徑和長度的選擇，要使得當(dāng)外部溫度為25℃時，燈在工作時的內(nèi)部溫度要達(dá)到170-285℃。內(nèi)部溫度是指氣體放電管最冷區(qū)域的溫度，因?yàn)楣軆?nèi)會由于放電而產(chǎn)生溫度梯度。
為了提高內(nèi)部溫度，氣體放電管也可以涂上用來反射紅外輻射的涂層，優(yōu)選包含摻銦的氧化錫作涂層來反射紅外輻射。
必須強(qiáng)調(diào)，電子發(fā)射體物質(zhì)ABO3或AnBO2+n、AnC2O5+n或AnD2O3+n在工作過程中很容易被還原，所以這些物質(zhì)在燒上一段時間后，會以ABO3-ε、AnBO2+n-ε、AnC2O5+n-ε或AnD2O3+n-ε形式存在。在這些還原的化合物中，ε代表0-1之間的小數(shù)。當(dāng)然，也可以直接用稍微還原的電子發(fā)射體物質(zhì)。
象BaTiO3或類似物質(zhì)一樣，依據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射體物質(zhì)，可用來作為由分子組成的銦、鉈和/或銅的鹵化物電容式運(yùn)作的耦合結(jié)構(gòu)，如

圖1所示。然而，依據(jù)本發(fā)明的發(fā)射體物質(zhì)也可用在鎢電極上，如圖2所示。最后，依據(jù)本發(fā)明的發(fā)射體物質(zhì)也可用作電極材料(沒有鎢絲)。但這種所謂的棒狀電極(圖3)必須通過輔助物質(zhì)而使它變得具有導(dǎo)電性，為此，用燒結(jié)在一起的鈦酸鋇和金屬鎢是合適的。
依據(jù)本發(fā)明的發(fā)射體物質(zhì)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，取決于釋放電子只需要低的功函數(shù)這一事實(shí)。
依據(jù)本發(fā)明的低壓氣體放電燈的一個可能的實(shí)施方案是，在燈的外表面涂上一層熒光涂層。氣體放電管發(fā)射的紫外輻射激發(fā)此熒光涂層中的熒光材料，從而在可見光區(qū)發(fā)出光。此熒光涂層的化學(xué)組成決定光譜和光的色彩?？捎米鳠晒獠牧系哪切┎牧媳仨毮芪账a(chǎn)生的紫外輻射，并發(fā)出在合適波長范圍的光，如三種基本顏色紅、藍(lán)和綠，而且能有高的熒光量子產(chǎn)額。
然而，合適的熒光材料及熒光材料的組合并不一定要用在氣體放電管的內(nèi)部，也可以用在放電管的外部，因?yàn)樗a(chǎn)生的在紫外吸收區(qū)的輻射不會被普通類型的玻璃所吸收。
依據(jù)本發(fā)明的低壓氣體放電燈的一種有利的用途是，用作日光浴的紫外吸收燈、消毒燈和疼痛治療等。作為一般照明用，這種燈要與合適的熒光材料相結(jié)合。由于從斯托克斯漂移(Stokes Shift)產(chǎn)生的損失很低，所以可得到大于100流明/瓦這樣高光產(chǎn)額的可見光。
權(quán)利要求
1.一種裝有氣體放電管的低壓氣體放電燈，此氣體放電管包含作為緩沖氣體的惰性氣體填充物和銦、鉈和/或銅的鹵化物；此低壓氣體放電燈還裝有電極和產(chǎn)生和維持低壓氣體放電的裝置；其特征在于用選自ABO3或AnBO2+n、AnC2O5+n、或AnD2O3+n的一種化合物作為電子發(fā)射體物質(zhì)，其中A＝堿土元素或幾種不同堿土元素的混合物B＝鈰、鈦、鋯、鉿或這些元素的混合物C＝釩、鈮、鉭或這些元素的混合物D＝鈧、釔、鑭、稀土元素或這些元素的混合物。
2.在權(quán)利要求1中要求專利保護(hù)的一種低壓氣體放電燈，其特征在于用選自ABO3-ε、AnBO2+n-ε、AnC2O5+n-ε或AnD2O3+n-ε的一種還原的發(fā)射體物質(zhì)作為電子發(fā)射體物質(zhì)，其中ε代表0-1之間的一個小數(shù)。
3.在權(quán)利要求1或2中要求專利保護(hù)的一種低壓氣體放電燈，其特征在于它包含選自氦、氖、氬、氪、和/或氙的一種惰性氣體作為緩沖氣體。
4.在權(quán)利要求1-3中任何一條要求專利保護(hù)的低壓氣體放電燈，其特征在于氣體放電管的內(nèi)部和/或外部涂有熒光涂層。
5.在權(quán)利要求1中要求專利保護(hù)的電子發(fā)射體物質(zhì)作為分子鹵化銦、鹵化鉈/或鹵化銅放電的電容式操作的耦合結(jié)構(gòu)的用途。
6.在權(quán)利要求1中要求專利保護(hù)的電子發(fā)射體物質(zhì)作為鎢電極上的發(fā)射體的用途。
7.在權(quán)利要求1中要求專利保護(hù)的電子發(fā)射體物質(zhì)作為電極材料，它已通過使用添加劑而變得具有導(dǎo)電性的用途。
全文摘要
描述了一種低壓氣體放電燈，它裝有氣體放電管，管內(nèi)含有作為緩沖氣體的惰性氣體填充物和銦、鉈和/或銅的鹵化物；這種燈還裝有電極及產(chǎn)生和維持低壓氣體放電的裝置；電極帶有選自ABO
文檔編號H01J61/06GK1682348SQ03821467
公開日2005年10月12日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月12日
發(fā)明者R·肖爾, R·希爾比希, B·勞森伯格 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司