CN101246802A - 萤光灯 - Google Patents

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小泽隆二
温正雄
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Chi Mei Corp
Chi Mei Industrial Co Ltd
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Chi Mei Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明是关于一种使用汞及稀有气体为放电气体的萤光灯，其内壁涂布萤光层，该萤光层包含至少一种具有干净表面的萤光体，且该萤光体选自Y2O2S∶Eu3+、ZnS∶Cu∶Al、ZnS∶Ag∶Cl及ZnS∶Ag∶Al。本发明亦提供另一种使用汞及稀有气体为放电气体的萤光灯，其内壁涂布萤光层，该萤光层包含至少一种具有干净表面的萤光体，且该萤光体选自Y2O2S∶Eu3+∶Tb3+及Y2O2S∶Eu3+∶Tb3+∶Pr3+。

Description

萤光灯
技术领域
本发明是关于一种萤光灯，特别是关于一种具有良好发光效率，色相显示范围广、辉度安定性佳且低成本的萤光灯，适合于高演色照明或做为平面显示器的背光源。
背景技术
低压汞蒸气萤光灯因为发光效率较白炽灯泡为高，长久以来可说是最普遍的照明器材，不仅可用于一般室内外照明，亦可用于目前主流的液晶平面电视或显示器，做为背光源用。
一般低压汞蒸气萤光灯的构造大概如图1所示，萤光灯10的容器12内部含有放电气体22，容器内壁涂布有萤光层16，萤光层与容器之间可选择性涂布紫外线反射层14，容器两端则设置放电机构，包含电极18、基座20、内部及外部导线。
图1中公知可用于萤光层的化合物有卤磷酸盐(halophosphate)萤光体，稀土类萤光体等。卤磷酸盐萤光体价格较低，但演色性较差，稀土类萤光体则价格较高，但演色性较佳，使用时可依用途及成本考量单独使用、或混和使用，涂布成单层构造、或分别涂布而形成多层构造的萤光层。其中，稀土类萤光体由于可利用不同发光颜色的稀土活化剂(activator)以发出红、绿、蓝三原色，因此可混和多种颜色萤光体，形成白色发光萤光层。目前低压汞蒸气萤光灯中最为公知的白光稀土萤光体组合大概选自Y2O3:Eu3+(红色)、(YGd)2O3:Eu3+(红色)、(YGd)BO3:Eu3+(红色)、LaPO4:Ce3+:Tb3+(绿色)、MgAl11O19:Ce3+:Tb3+(绿色)、BaMgAl10O17:Eu2+:Mn2+(蓝绿色)、BaMgAl10O17:Eu2+(蓝色)、BaMg2Al16O27:Eu2+(蓝色)、(SrBaCa)5(PO4)3Cl:Eu2+(蓝色)等，然而这些萤光体中，例如Y2O3:Eu3+的发光颜色偏橘色，当用于照明时其演色性会受到限制，而当用于液晶显示器的背光源时，其所能显示的色相显示范围亦会受到限制；此外，以Eu2+为活化剂的蓝色萤光体容易因汞蒸气185nm辐射或制程中的加热处理而劣化，造成发光效率降低，发光颜色偏移。
发明内容
本发明的目的在提供一种萤光灯，以达成一具有良好发光辉度，色相显示范围广，辉度安定性佳且成本低的萤光灯。此萤光灯适合各种用途，例如高演色照明用灯具，或色相显示范围宽广的液晶电视。
为实现上述目的，本发明提供的萤光灯，其包含
放电机构；
容器，其充填气体含汞及稀有气体；
萤光层，其涂布于该容器的内面；
其中，该萤光层至少包含一种表层干净的萤光体，且该萤光体选自Y2O2S:Eu3+、ZnS:Cu:Al、ZnS:Ag:Cl及ZnS:Ag:Al。
所述的萤光灯，其中，该表层干净的萤光体可于300eV的电子线照射下发光。
所述的萤光灯，其中，该表层干净的萤光体至少包含2种选自Y2O2S:Eu3+、ZnS:Cu:Al、ZnS:Ag:Cl及ZnS:Ag:Al的萤光体。
所述的萤光灯，其中，该表层干净的萤光体至少包含3种选自Y2O2S:Eu3+、ZnS:Cu:Al、ZnS:Ag:Cl及ZnS:Ag:Al的萤光体。
所述的萤光灯，其做为液晶显示器的背光源。
本发明提供的萤光灯，还包含
放电机构；
容器，其充填气体含汞及稀有气体；
萤光层，其涂布于该容器的内面；
其中，该萤光层至少包含一种表层干净的白色发光萤光体，且该萤光体选自Y2O2S:Eu3+:Tb3+及Y2O2S:Eu3+:Tb3+:Pr3+。
所述的萤光灯，其中，该表层干净的白色发光萤光体可于300eV的电子线照射下发光。
所述的萤光灯，其做为液晶显示器的背光源。
本发明提供的萤光灯，具有良好发光效率，辉度安定性佳，且低成本，
利用电磁辐射或电子射线激发萤光体以发出各种不同的光线，为一公知技术，例如上述萤光灯，或阴极射线管(Cathod Ray Tube，CRT)显示器。其中阴极射线管所使用的萤光体经几十年的发展，已经趋于最佳化，常见的阴极射线发光(Cathodoluminescent)萤光体(简称CI萤光体)有Y2O2S:Eu3+(红色)、ZnS:Cu:Al(绿色)、ZnS:Ag(蓝色)、ZnS:Ag:Al(蓝色)等，这些CL萤光体长久以来已被使用于CRT电视中，其使用上的安定性及发光颜色皆已经过验证，且因大量工业化生产，其价格亦较低廉。例如Y2O2S:Eu3+的主要发光波长约为626nm，较公知萤光体Y2O3:Eu3+的611nm红色饱和度高；又例如ZnS:Cu:Al的发光波长约530nm，绿色饱和度较公知的LaPO4:Ce3+:Tb3+为高。前述Y2O2S:Eu3+或ZnS:Cu:Al当用于液晶显示器的背光源时可有较广的色相显示范围，用于照明时，配合其他颜色萤光体，可得到演色性较高的萤光灯。然而尽管如此，公知的低压汞蒸气萤光灯却皆未使用上述CL萤光体。理由之一是常见的CL萤光体皆为硫化物，在萤光灯中有与汞反应导致辉度下降(辉度安定性不佳)的疑虑。此外，根据US 6,965,193，其发明说明中记载Y2O2S:Eu3+于低压汞蒸气萤光灯中的安定性及辉度维持率有问题，US 7,128,849亦提及Y2O2S:Eu3+于汞蒸气萤光灯中有长期安定性的问题。因此虽然有文献或专利列举Y2O2S:Eu3+等萤光体可用于汞蒸气萤光灯，但实际上，商业产品的汞蒸气萤光灯中却从未使用该类萤光体。由此可知，Y2O2S:Eu3+等萤光体若欲使用于汞蒸气萤光灯时，须先克服长久以来一直存在的辉度安定性问题。
本发明人由研究发现，公知的CL萤光体或Y2O2S为白色萤光体，例如Y2O2S:Eu3+:Tb3+或Y2O2S:Eu3+:Tb3+:Pr3+，大多为硫化物，合成时通常须添加助熔剂(flux)以提升萤光体的结晶速度，并长成适当大小的粒子。因此，一般商业上取得的前述萤光体，其表层通常具有严重的污染，污染的来源为残留的助熔剂或其他的反应副产物。例如，Y2O2S:Eu3+的制造过程中通常会添加大量的Na2S4及Na2S助熔剂，在1100℃的高温下，Na2S4会扩散进入Y2O2S的表层。前述表层受污染的萤光体用于阴极射线管时，其辉度受影响程度不大，但用于汞蒸气萤光灯时，则会造成发光辉度降低，辉度安定性变差。本发明人发现，当前述CL萤光体或Y2O2S系白色萤光体经表面处理，使具有干净的表面后，当使用于汞蒸气萤光灯时，不仅辉度增加，且辉度维持率(亦即辉度安定性)亦大幅度改善，从而完成本发明。
附图说明
图1为低压汞蒸气萤光灯结构示意图。
具体实施方式
由于当CL萤光体或Y2O2S为白色萤光体表层污染时，低能量电子射线无法激发萤光体，必须提高电子线能量至某一程度，例如1500eV时才能使的发光；反之，当萤光体表层干净时(具有干净表面)，低能量电子射线即可使萤光体发光，因此本发明所谓的具有干净表面，可由低能量的电子射线照射萤光体时的发光与否来判定。在此，低能量电子射线系指300eV能量的电子射线。前述萤光体表面处理方法则可参考Application ofCathodoluminescence of Display Devices，Kodansha，Tokyo Japan，1994，pp271～294。
本发明的萤光灯使用汞及稀有气体为放电气体，萤光灯容器内壁涂布萤光层，该萤光层包含至少一种具有干净表面的萤光体，且该萤光体选自Y2O2S:Eu3+、ZnS:Cu:Al、ZnS:Ag:Cl、ZnS:Ag:Al、Y2O2S:Eu3+:Tb3+或Y2O2S:Eu3+:Tb3+:Pr3+，上述萤光体视需要可混合公知的汞蒸气萤光灯萤光体一起使用，例如Y2O3:Eu3+、(YGd)2O3:Eu3+、(YGd)BO3:Eu3+、LaPO4:Ce3+:Tb3+、MgAl11O19:Ce3+:Tb3+、BaMgAl10O17:Eu2+:Mn2+、BaMgAl10O17:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(SrBaCa)5(PO4)3Cl:Eu2+等。当汞蒸气灯萤光体中，至少一种类萤光体的全部或部份，使用本发明所述的CL萤光体或Y2O2S白色萤光体，即可有降低成本的效果。在使用红、绿、蓝三色萤光体混合成白色光萤光体的场合，较佳为至少2种萤光体使用选自Y2O2S:Eu3+、ZnS:Cu:Al、ZnS:Ag:Cl、ZnS:Ag:Al的萤光体，更佳则为至少3种萤光体使用选自前述的萤光体。
本发明人更进一步发现，当萤光层使用Y2O2S:Eu3+:Tb3+或Y2O2S:Eu3+:Tb3+:Pr3+时，以单一成分萤光体即可发出白光，因此生产成本可以降低且产品品质可以提升。首先，在生产涂布时，由于萤光体成分单一，可避免多种萤光体混合时组成不均匀的问题，因此生产良率可以提高。其次，在产品使用上，可避免多种颜色萤光体混用时，各种颜色萤光体劣化程度不一致所导致的色相偏移，因此产品品质可以更为安定。
在此，本发明所谓的白色光是由CIE 1931色座标图的色座标决定。一般而言，当萤光灯的发光颜色座标位于普朗克轨迹(Planckian locus，或称Planckian curve、Black body locus等)上时，因发光颜色大致与黑体辐射的颜色相同，因此可视为白色光。普朗克轨迹是由不同温度下的黑体辐射发光颜色所构成，亦即普朗克轨迹代表不同色温的白光色座标。当萤光灯发光颜色座标与普朗克轨迹差距不大时，在实用上亦可视为白色光，因此，本发明的白色光是指色座标与相同色温黑体辐射的差距在20个最小知觉色差(minimum perceptible color difference，MPCD)范围内的颜色。
本发明的萤光灯可使用于室内外照明设备，或做为液晶显示器的背光源，其放电机构可如图1所示，使用热阴极电极为电子源，当由外部施予电流时，可因电极加热温度升高而发射出电子，使容器内的气体解离，并导致放电；或者，本发明中的放电机构亦可如一般液晶显示器背光源中常见的冷阴极萤光灯，于灯管两侧经由导线封入电极，并施予电压而放出电子。冷阴极的材料及形状并无特殊限制，例如形状可为圆筒状、平板状、Y字形、V字形、U字形等，材质例如可为Ni、Mo、Nb、Ta、Cr、Fe等金属或其合金，构造上亦可为多层构造。为延长电极使用寿命，本发明的萤光灯亦可将电极置于外侧，并以高频交流电压诱发气体放电。
本发明萤光灯的容器一般为玻璃，例如钠石灰玻璃、无碱玻璃等，形状上并无特定限制，例如圆管、方管、平板等，其中以圆管较佳。充填气体所用的稀有气体可为氦、氖、氩、氪、氙、或其混和物。例如，充填气体可为氩气及汞，或氖、氩及汞，或氖、氩、氪及汞，其中汞蒸气是由充填于容器中的汞或汞剂(amalgam)挥发所成。

Claims (8)

1. 一种萤光灯，其包含
放电机构；
容器，其充填气体含汞及稀有气体；
萤光层，其涂布于该容器的内面；
其中，该萤光层至少包含一种表层干净的萤光体，且该萤光体选自Y2O2S:Eu3+、ZnS:Cu:Al、ZnS:Ag:Cl及ZnS:Ag:Al。
2. 根据权利要求1所述的萤光灯，其中，该表层干净的萤光体可于300eV的电子线照射下发光。
3. 根据权利要求1所述的萤光灯，其中，该表层干净的萤光体至少包含2种选自Y2O2S:Eu3+、ZnS:Cu:Al、ZnS:Ag:Cl及ZnS:Ag:Al的萤光体。
4. 根据权利要求1所述的萤光灯，其中，该表层干净的萤光体至少包含3种选自Y2O2S:Eu3+、ZnS:Cu:Al、ZnS:Ag:Cl及ZnS:Ag:Al的萤光体。
5. 根据权利要求1所述的萤光灯，其做为液晶显示器的背光源。
6. 一种萤光灯，其包含
放电机构；
容器，其充填气体含汞及稀有气体；
萤光层，其涂布于该容器的内面；
其中，该萤光层至少包含一种表层干净的白色发光萤光体，且该萤光体选自Y2O2S:Eu3+:Tb3+及Y2O2S:Eu3+:Tb3+:Pr3+。
7. 根据权利要求6所述的萤光灯，其中，该表层干净的白色发光萤光体可于300eV的电子线照射下发光。
8. 根据权利要求6所述的萤光灯，其做为液晶显示器的背光源。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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