專利名稱：具有含錫的氣體填充物的低壓氣體放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低壓氣體放電燈，該低壓氣體放電燈備有含氣體填充物的氣體放電容器，并具有電極和用于產(chǎn)生和維持低壓氣體放電的裝置。
在低壓氣體放電燈中產(chǎn)生光是以以下事實為基礎(chǔ)的電荷載流子、尤其是電子，也可以是離子，被燈的電極之間的電場很強地加速，在燈的氣體填充物中，由于與氣體填充物的氣體原子或分子的撞擊，它們激發(fā)氣體填充物或使它們電離。當(dāng)氣體填充物的原子或分子返回到它們的正常狀態(tài)時，可能是較大或較小的一部分激發(fā)能被轉(zhuǎn)換成輻射。
常規(guī)低壓氣體放電燈在氣體填充物中含有汞，并且還備有在氣體放電容器內(nèi)部的熒光涂層。汞低壓氣體放電燈的缺點是汞蒸氣主要在高能量、但在電磁譜的不可見UV-C范圍內(nèi)發(fā)射輻射，只通過使用這些熒光材料才可以將這種輻射以充分低的能量轉(zhuǎn)換成可見輻射。因此能量差被轉(zhuǎn)換成不希望的熱輻射。
氣體填充物中的汞越來越被看作環(huán)境污染和有毒物質(zhì)，由于在其使用、生產(chǎn)和處理中涉及到環(huán)境危害，因此在現(xiàn)代批量生產(chǎn)中這是應(yīng)該避免的。
已知通過用其它物質(zhì)代替氣體填充物中的汞可以影響低壓氣體放電燈的光譜。例如，從德國專利申請DE10044562和DE10044563中已知，銦化合物或銅化合物可以與緩沖氣體一起使用作為低壓氣體放電燈中的氣體填充物。
迄今為止，錫鹵化物的使用只從關(guān)于高壓放電燈的德國專利申請DE2455277中知道，該燈具有作為起動氣體的一定量的惰性氣體和在0和50mg/cm3之間的汞以及至少1μmol的至少一種錫鹵化物，其中放電容器含有元素銦、鉍、鉛、鎵、和鋅中的至少一種，或者是它們的鹵化物的至少一種的形式，它們的含量應(yīng)該對校正由燈發(fā)射的輻射的色點有效。
本發(fā)明的目的是產(chǎn)生環(huán)境友好的低壓氣體放電燈，無汞蒸氣，該低壓氣體放電燈傳遞電磁譜的可見范圍內(nèi)或可見光譜附近的不可見UV輻射內(nèi)的高輻射輸出，在熒光材料的幫助下可以以低能量損失將上述高輻射輸出轉(zhuǎn)換成可見輻射。由此該放電燈具有比主要發(fā)射極短波的UV輻射的低壓氣體放電燈更高的效率，其中所述極短波的UV輻射可以只利用能量損失被熒光材料轉(zhuǎn)換成可見輻射。后種放電燈的例子是基于原子汞輻射的熒光燈。
這個目的根據(jù)本發(fā)明通過低壓氣體放電燈來實現(xiàn)，該低壓氣體放電燈設(shè)有氣體放電容器，所述氣體放電容器含有作為緩沖氣體的惰性氣體填充物，并且該燈還設(shè)有電極和用于產(chǎn)生和維持低壓氣體放電的裝置，并含有至少一種錫鹵化物。
這種低壓氣體放電燈一般含有氣相的2×10-11到2×10-9mole/cm3的錫鹵化物。特別優(yōu)選的是含有氣相的大約2×10-10mole/cm3的錫鹵化物，對應(yīng)大約10μbar的工作壓力。
在根據(jù)本發(fā)明的燈中，在低壓下發(fā)生分子氣體放電，發(fā)射可見輻射和在電磁譜的UVA范圍附近的輻射。這種光譜示于

圖1中，其中示出了在UV范圍內(nèi)的Sn原子線的光譜和在可見范圍內(nèi)的Sn分子輻射。則只有UV輻射必須借助合適的熒光材料轉(zhuǎn)換成可見輻射。相反，輻射的可見部分不必用熒光材料進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的燈的高效率。由于這是分子放電的輻射，因此在450-550nm內(nèi)的寬連續(xù)性的精確位置可以通過錫化合物、任何其它添加劑和內(nèi)部燈壓力的性質(zhì)以及工作溫度來控制。
與熒光材料組合，根據(jù)本發(fā)明的燈具有比常規(guī)低壓汞放電燈高很多的視覺效率。以流明/瓦表示的視覺效率是一定可見波長范圍內(nèi)的輻射的亮度與用于輻射的產(chǎn)生能量之間的比。根據(jù)本發(fā)明的燈的高視覺效率意味著通過較低功耗實現(xiàn)了一定量的光。
根據(jù)本發(fā)明的燈的特別有利的工作壓力是通過將放電容器的壁溫度設(shè)置為T*±50K的溫度來實現(xiàn)的。這里T*對于氯化錫為220℃，對于溴化錫為230℃，并且對于碘化錫為275℃。在發(fā)熱期間產(chǎn)生的損失可以利用熱反射外泡來最小化，例如在鈉蒸氣低壓氣體放電燈中實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的燈的氣體填充物包括錫鹵化物和惰性氣體。惰性氣體用作緩沖氣體。優(yōu)選的緩沖氣體是氬。氬可以全部或部分地用其它惰性氣體如氦、氖、氪或氙來代替。在工作溫度時惰性氣體的氣體壓力有利地等于1-5mbar，并優(yōu)選為2mbar左右。
根據(jù)本發(fā)明使用的氣體放電容器一般具有在外表面上的熒光涂層。由根據(jù)本發(fā)明的燈發(fā)射的UVA輻射不被正常壁材料吸收，而是幾乎沒有損失地穿過放電容器的壁。優(yōu)選使用的壁材料是石英、氧化鋁、釔鋁石榴石、或類似已知的玻璃材料。由于這些材料允許UVA輻射基本上不受阻礙地通過，因此熒光涂層也可以施加于氣體放電容器的外部。因此簡化了制造工藝。結(jié)果是，也可以排除放電等離子體與熒光材料之間的不希望的相互作用(化學(xué)反應(yīng)、在強UV輻射下的老化、熱損害)。
各種變化的幾何形狀對于放電容器都是可行的。優(yōu)選使用圓柱形和球形幾何形狀。
在根據(jù)本發(fā)明的燈中，可以用外部電極和高頻交變電場例如2.65MHz、13.56MHz、...、2.4GHz等容性地或感應(yīng)性地激發(fā)放電。還可以用由導(dǎo)電材料(例如鎢或錸)構(gòu)成的內(nèi)部電極來進(jìn)行操作。這里內(nèi)部電極可以設(shè)有低功函數(shù)的發(fā)射材料。
如果根據(jù)本發(fā)明的燈設(shè)有合適的熒光材料，則它可以用于一般照明目的。由于來自Stokes Shift的損失很低，因此可以用高于100流明/瓦的高光產(chǎn)量獲得可見光。
實施例圖1示出了用13.56MHz和外部電極激發(fā)的放電的光譜。放電容器是圓柱形的并且長度為14cm、直徑為2.5cm。填充物包括0.3mg的SnBr2和5mbar Ar(冷卻壓力)。放電功率為3瓦。壁溫度設(shè)置為220℃。可清楚辨別的是Sn線(也參見具有Sn的方案的圖2和3)和在可見光譜范圍內(nèi)的寬連續(xù)性。
權(quán)利要求
1.一種低壓氣體放電燈，它設(shè)有氣體放電容器和電極以及用于產(chǎn)生和維持低壓氣體放電的裝置，其中氣體放電容器含有作為緩沖氣體的惰性氣體，其特征在于它含有至少一種錫鹵化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓氣體放電燈，其特征在于它含有氣相的2×10-11到2×10-9mole/cm3的錫鹵化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的低壓氣體放電燈，其特征在于它含有氣相的大約2×10-10mole/cm3的錫鹵化物，并對應(yīng)大約10μbar的工作壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的低壓氣體放電燈，其特征在于設(shè)置T*±50K的壁溫度，其中T*對于氯化錫為220℃，對于溴化錫為230℃，并且對于碘化錫為275℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的低壓氣體放電燈，其特征在于惰性氣體的氣體壓力在1和5mbar之間的范圍內(nèi)，并優(yōu)選為2mbar左右。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的低壓氣體放電燈，其特征在于作為放電的結(jié)果而發(fā)射的UV輻射通過合適的熒光材料轉(zhuǎn)換成可見輻射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的低壓氣體放電燈，其特征在于放電器件的壁包括石英、Al2O3、釔鋁石榴石或類似已知材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的低壓氣體放電燈，其特征在于放電可以用外部電極和高頻交變電場感性地或容性地激發(fā)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的低壓氣體放電燈，其特征在于內(nèi)部電極包括導(dǎo)電材料(例如鎢或錸)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的低壓氣體放電燈，其特征在于它含有內(nèi)部電極，該內(nèi)部電極附加地設(shè)有低功函數(shù)的材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低壓氣體放電燈，它設(shè)有氣體放電容器和電極以及用于產(chǎn)生和維持低壓氣體放電的裝置，所述氣體放電容器含有作為緩沖氣體的惰性氣體，其中該燈含有至少一種錫鹵化物。
文檔編號H01J61/20GK1682347SQ03821509
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者R·P·肖爾, R·希爾比希, A·G·R·克貝爾, J·拜爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司