專利名稱：發(fā)射uv-a或uv-b的放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于發(fā)光裝置的新穎材料，特別涉及用于發(fā)射UV輻射的放電燈的新穎材料的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
包括發(fā)射UV的磷光體的熒光燈被廣泛應(yīng)用于美容和醫(yī)療目的。這些燈通常通過例如使用Hg低壓放電以及包括UV-B或UV-A磷光體或若干UV-A/B磷光體的混合物的發(fā)光屏來產(chǎn)生UV光。最常應(yīng)用的磷光體為作為UV-B發(fā)射體的LaP04:Ce、SrAl12O19 = Ce, Na或 LaB3O6IBi, Gd,以及作為 UV-A 發(fā)射體的(Y, Gd) PO4: Ce、BaSi2O5 = Pb 或 SrB407:Euo
然而，用于消毒或凈化目的的Hg放電燈不使用發(fā)光屏，因?yàn)榈蛪夯蛑袎篐g放電的發(fā)射光譜的光譜功率分布很好地與GAC符合且與分子氧和水的吸收邊符合。
當(dāng)前應(yīng)用的低壓或中壓Hg放電燈的主要缺點(diǎn)是它們強(qiáng)烈依賴于來自(水、空氣) 溫度的輻射輸出。這是由液態(tài)Hg的蒸氣壓造成的，該蒸氣壓是溫度的敏感函數(shù)。
此外，Hg放電和玻璃容器之間的化學(xué)互作用導(dǎo)致形成彩色中心，該彩色中心進(jìn)而導(dǎo)致效率降低。一旦納米尺度顆粒或磷光體顆粒被涂敷在玻璃表面的頂部上，由于彩色中心引起的吸收層的形成被減少。因此，低壓和中壓Hg放電燈表現(xiàn)強(qiáng)的退化并且在約1000 小時(shí)操作后必須被更換。
因此，存在對這樣的可替換磷光體，特別是對UV-A和/或UV-B燈的需求，其至少部分克服上述缺點(diǎn)并且具有更長壽命。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種放電燈，其至少部分地能夠克服上述缺點(diǎn)，并且特別是使能構(gòu)建這樣的放電燈，該放電燈具有良好或改進(jìn)的照明特征以及用于寬范圍應(yīng)用的增加的壽命。
這個(gè)目的是通過根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求I的放電燈實(shí)現(xiàn)。因此，提供了一種放電燈，優(yōu)選地低壓氣體放電燈，其中所述放電燈設(shè)有放電容器，該放電容器包括具有放電維持成份的氣體填充物，其中放電容器的壁的至少一部分設(shè)有發(fā)光材料，該發(fā)光材料包括LUl_x_y _a_bYxGdy) 3Al5_zGaz012: REla: RE2b, REl選自包括下述的群組Pr3+、Tm3+或其混合物，RE2選自包括下述的群組Nd3\ Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+或其混合物并且a為>0且< O. 1，b為彡O且彡O. I, X為彡O且彡I, y為彡O且彡I (條件是a+b+x+y為彡I)并且ζ為彡O且 (5。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，對于在本發(fā)明內(nèi)的寬范圍應(yīng)用，這種放電燈具有下述優(yōu)點(diǎn)中的至少其一由于針對應(yīng)用的作用曲線而優(yōu)化的發(fā)射光譜并且由于磷光體層的再吸收較少，燈效能更高，UV輸出的穩(wěn)定性更高并且因而UV光源的操作壽命更長，容易應(yīng)用快速的切換循環(huán)和快速的燈啟動(dòng)時(shí)間，UV發(fā)射光譜可調(diào)節(jié)，以及燈就其幾何和切換而言的靈活性高。
優(yōu)選地，該放電燈為Xe、Ne或Xe/Ne準(zhǔn)分子放電燈。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，特別是如果REl包括Pr，則ζ為> O. 5且< 5，即發(fā)光材料包括鐠和鎵。令人驚奇地，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)其結(jié)果是，得到的發(fā)光材料的藍(lán)移發(fā)射可以被觀察到，這導(dǎo)致對于本發(fā)明內(nèi)的許多應(yīng)用而言是非常期望的發(fā)光材料。對于具有Tm的許多應(yīng)用也可以觀察到這種效果，不過對于Pr，該效果略微更明顯。然而，下述實(shí)施例也是優(yōu)選的 REl包括Tm并且ζ為彡O. 5且彡5。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，ζ為彡I且< 3。
根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，放電容器的壁的至少一部分設(shè)有堿性金屬氧化物，該堿性金屬氧化物優(yōu)選地選自包括下述的群組MgO、MgAl2O4^ Al2O3或Ln2O3 (Ln=Sc、Y、La、Gd、Lu) 或其混合物。對于本發(fā)明內(nèi)的許多應(yīng)用而言這已經(jīng)表現(xiàn)出是有利的，因?yàn)樵趬勖陷椛漭敵鱿陆当挥^察到減小。
該堿性金屬氧化物優(yōu)選地被提供為納米尺度顆粒材料，其平均顆粒尺寸為> IOnm 且< I μ m,優(yōu)選地彡IOOnm且< 500nm。優(yōu)選地,或者它與發(fā)光材料一起被提供(例如形成一個(gè)層，該層包括這兩種材料)，或者它被提供為在發(fā)光材料上或下的層。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，放電容器的壁的至少一部分設(shè)有另一發(fā)光材料，該另一發(fā)光材料選自包括下述的群組(Y1-^aLux) BO3: Pra, (Y1^aLux) PO4: Pra, (Y1^aLux) PO4: Bia、 La1^aPO4: Pra> (Y1^aLux) AlO3: Pra> (Ca1^2aSrx) 2P207:PraNaa> (Ca1^2aSrx)Al12O19ICeaNaa 或 (La1^aGdx) PO4: Cea, x彡0且彡I并且a為>0且彡O. I (對于所有材料)或其混合物。
借此，對于許多應(yīng)用，針對給定應(yīng)用的作用光譜來優(yōu)化燈光譜是可行的。
本發(fā)明還涉及(Lu1HbYxGdy)3Al5_zGaz012:REla:RE2b在發(fā)射 UV-A和 / 或UV-B 的照明系統(tǒng)中作為活化劑的用途，其中REl選自包括下述的群組Pr3+、Tm3+或其混合物，RE2選自包括下述的群組:Nd3+、Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+或其混合物并且a為>0且< O. 1， b為彡O且彡O. I, X為彡O且彡I, y為彡O且彡I (條件是a+b+x+y為彡I)并且ζ為彡O 且彡5。
一種包括如此處所述的放電燈或者利用如上所述的磷光體材料的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在一個(gè)或多個(gè)下述應(yīng)用中使用用于醫(yī)學(xué)療法的設(shè)備(例如治療諸如銀屑病的皮膚疾病)用于美容皮膚護(hù)理的設(shè)備(例如曬黑裝置)水消毒和/或凈化應(yīng)用，例如通過使用附加TiO2光催化劑化學(xué)反應(yīng)器，例如用于光化學(xué)合成例如維生素D3的先進(jìn)化學(xué)產(chǎn)物。
前述成份、以及所要求保護(hù)的成份和依據(jù)本發(fā)明在所描述實(shí)施例中將使用的成份，在它們的尺寸、形狀、放電燈選擇和技術(shù)構(gòu)思方面不受到任何特殊的例外，使得相關(guān)領(lǐng)域中已知的選擇準(zhǔn)則可以不受限制地被應(yīng)用。


本發(fā)明目的的附加細(xì)節(jié)、特征、特性和優(yōu)點(diǎn)在從屬權(quán)利要求、附圖以及下述對各圖和示例的描述中公開，所述圖和示例以示例性方式示出根據(jù)本發(fā)明的放電燈的若干實(shí)施例 和示例。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的放電燈的非常示意性截面視圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)光材料的發(fā)射光譜(示例I)。圖3示出圖2的材料的激發(fā)光譜。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第二發(fā)光材料的發(fā)射光譜(示例II)。圖5示出圖4的材料的激發(fā)光譜。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第二發(fā)光材料的發(fā)射光譜(示例III)。圖7示出圖6的材料的激發(fā)光譜。圖8示出包括示例I和II的材料的Xe準(zhǔn)分子放電燈的發(fā)射光譜。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的放電燈的非常示意性截面視圖。放電燈10(其 主要為現(xiàn)有技術(shù))包括玻璃管14，磷光體12提供在該玻璃管內(nèi)。此磷光體包括本發(fā)明的 發(fā)光材料。取決于應(yīng)用，另外的磷光體和堿性金屬氧化物納米顆粒也可以存在于此區(qū)域中。 另外，兩個(gè)電極(例如由A1制成)18被提供。通過下述發(fā)明示例將進(jìn)一步理解本發(fā)明，所述發(fā)明示例純粹是僅僅用于說明本發(fā) 明并且不是限制性的。示例 I
示例I涉及Lu3Al5012:Tm,其按下述方式制成。開始材料59. 093g(148. 5mmol)Lu203、24. 471g(240mmol)Al203 以及 1. 014g(3. 0mmol)Tm203溶解于濃HN03中。隨后通過蒸發(fā)移除溶劑，并且將剩余粉末在600°C 燒制2小時(shí)以分解硝酸鹽。隨后，將所得物粉末化并且添加1.680g(20mmol)AlF3作為助熔劑。接著，將該粉 末在C0氣氛中在1300°C退火2小時(shí)，粉末化并且在C0氣氛中在1500至1700°C再次燒制 4小時(shí)。最后，粉碎所獲得的粉餅，并且將該粉末篩濾通過36Mm篩子。圖2示出示例I的材料的發(fā)射光譜，圖3示出示例I的材料的激發(fā)光譜?？梢郧?楚地看出，此材料為用于在用于UV-A輻射的放電燈中使用的出色材料。示例II
示例II涉及Lu3GaAl4012:Pr,其按下述方式制成。開始材料59. 093g(148. 5mmol) Lu203、19. 577g(192mmol)Al203、8. 997g(48mmol) Ga203以及3. 064g(3. 0mmol)Pr60n溶解于濃HN03中。隨后通過蒸發(fā)移除溶劑，并且將剩余 粉末在600°C燒制2小時(shí)以分解硝酸鹽。隨后，將所得物粉末化并且添加1.680g(20mmol)AlF3作為助熔劑。接著，將該粉 末在C0氣氛中在1300°C退火2小時(shí)，粉末化并且在C0氣氛中在1500至1700°C再次燒制 4小時(shí)。最后，粉碎所獲得的粉餅，并且將該粉末篩濾通過36Mm篩子。圖4示出示例I的材料的發(fā)射光譜，圖5顯示示例I的材料的激發(fā)光譜。顯然，此 材料為用于在用于UV-B輻射的放電燈中使用的出色材料。示例III示例III涉及Lu3Ga2Al3O12:Pr，其按照與示例II的材料類似的方式制成。
圖6示出示例I的材料的發(fā)射光譜，圖7示出示例I的材料的激發(fā)光譜?？梢郧宄乜闯?，此材料為用于在用于UV-B輻射的放電燈中使用的出色材料。
示例性XE準(zhǔn)分子放電燈將借助使用示例I和II的材料的示例性Xe準(zhǔn)分子放電燈來進(jìn)一步說明本發(fā)明。此燈其按下述方式制成。
在醋酸丁酯基礎(chǔ)上利用硝化纖維作為結(jié)合劑，制作納米顆粒MgO的懸浮液。通過使用澆涂相關(guān)工序，將該懸浮液應(yīng)用到標(biāo)準(zhǔn)UV透明玻璃管的內(nèi)壁。隨后，在醋酸丁酯基礎(chǔ)上利用硝化纖維作為結(jié)合劑，制作Lu3GaAl4O12:Pr (示例II)和Lu3Al5012:Tm(示例I)的懸浮液。借助類似的澆涂相關(guān)工序，將該懸浮液應(yīng)用到預(yù)涂敷燈管的內(nèi)壁，典型磷光體層重量的范圍為2-6mg/cm2。在峰值溫度為500至600°C的標(biāo)準(zhǔn)加熱循環(huán)中灼燒該結(jié)合劑。利用徹底泵浦循環(huán)，用Xe填充玻璃管，從而嚴(yán)格排除氧雜質(zhì)，并且最終密封。典型氣體壓力為 200-300mbar純Xe。借助粘附或印刷，Al電極附著到管的外側(cè)。利用脈沖驅(qū)動(dòng)方案，燈典型地在5kV和25kHz操作。發(fā)射光譜利用光譜多分析儀來確定并且示于圖8。
上文詳細(xì)實(shí)施例中的元件和特征的具體組合僅僅是示例性的；這些教導(dǎo)與此專利和通過引用被結(jié)合的專利/申請中的其它教導(dǎo)的互換和替代也明確被考慮。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，對此處所描述內(nèi)容進(jìn)行的變動(dòng)、調(diào)整和其它實(shí)施方式可以被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所想到，而不背離所要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍。因此，前述說明書僅僅是示例的方式并且不是旨在限制。在權(quán)利要求中，措詞"包括"不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞 〃一〃("a"或"an")不排除多個(gè)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中陳述某些措施的純粹事實(shí)并不指示無法有利地使用這些措施的組合。本發(fā)明的范圍在下述權(quán)利要求及其等同特征中定義。另外，說明書和權(quán)利要求中使用的附圖標(biāo)記不限制所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種放電燈，該放電燈設(shè)有放電容器，該放電容器包括具有放電維持成份的氣體填充物，其中放電容器的壁的至少一部分設(shè)有發(fā)光材料，該發(fā)光材料包括(LUl_x_y_a_bYxGdy) 3A15_,GazO12REla:RE2b, REl選自包括下述的群組Pr3+、Tm3+或其混合物，RE2選自包括下述的群組:Nd3+、Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+ 或其混合物并且 a 為 >0 且< O. l，b 為> O 且彡 O. 1，X為彡O且彡I, y為彡O且彡I (條件是a+b+x+y為彡I)并且z為彡O且彡5。
2.權(quán)利要求I的放電燈，其中該放電燈為Xe、Ne或Xe/Ne準(zhǔn)分子放電燈。
3.權(quán)利要求I或2的放電燈，其中z為彡O.5且彡5。
4.權(quán)利要求3的放電燈，其中z為彡I且彡3。
5.權(quán)利要求I至4中任意一項(xiàng)的放電燈，其中放電容器的壁的至少一部分設(shè)有堿性金屬氧化物，該堿性金屬氧化物優(yōu)選地選自下述的群組Mg0、MgAl204、Al203或Ln2O3 (Ln=Sc、Y、La、Gd、Lu)或其混合物。
6.權(quán)利要求I至5中任意一項(xiàng)的放電燈，其中放電容器的壁的至少一部分設(shè)有另一發(fā)光材料，該另一發(fā)光材料選自包括下述的群組(Y1^aLux) BO3: Pra, (Y1^aLux) PO4: Pra,(Yi-x-aLux)P04:Bia、La1^aPO4IPra, (Y1-^aLux)AlO3IPra, (Ca1^2aSrx) 2P207:PraNaa, (Ca1^2aSrx)Al12O19ICeaNaa或(La1^aGdx)PO4 = Cea, x彡O且彡I并且a為>0且彡O. I (對于所有材料)或其混合物。
7.(LUl_x_y_a_bYxGdy) 3Al5_zGaz012: REla: RE2b 在發(fā)射 UV-A 和 / 或 UV-B 的照明系統(tǒng)中作為活化劑的用途，其中REl選自包括下述的群組Pr3+、Tm3+或其混合物，RE2選自包括下述的群組:Nd3+、Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+ 或其混合物并且 a 為 >0 且< O. l，b 為> O 且彡 O. 1，X為彡O且彡I, y為彡O且彡I (條件是a+b+x+y為彡I)并且z為彡O且彡5。
8.一種包括根據(jù)權(quán)利要求I至6中任意一項(xiàng)的放電燈和/或利用權(quán)利要求7的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在一個(gè)或多個(gè)下述應(yīng)用中使用 用于醫(yī)學(xué)療法的設(shè)備(例如治療諸如銀屑病的皮膚疾病)， 用于美容皮膚護(hù)理的設(shè)備(例如曬黑裝置)， 水消毒和/或凈化應(yīng)用，例如通過使用附加TiO2光催化劑， 化學(xué)反應(yīng)器，例如用于光化學(xué)合成例如維生素D3的先進(jìn)化學(xué)產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有新穎石榴石型Pr或Tm摻雜磷光體的放電燈，其具有出色的UV-A和UV-B光譜屬性。
文檔編號(hào)H01J61/44GK102985512SQ201180034610
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者T.朱伊斯特, G.格魯伊爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司