CN1842582A - 具有向下转换型磷光体的气体放电灯 - Google Patents

Abstract

一种气体放电灯，其安装有由填充气体填充的气体放电容器，所述填充气体用于支持发射VUV辐射的气体放电；具有包含向下转换型磷光体的磷光体涂层；并具有用于触发和维持气体放电的装置，其中该向下转换型磷光体包含：在主晶格内占据结晶学位置的第一镧系离子和第二镧系离子的活化剂对以及从由铊(I)离子和铅(II)离子形成的组中选择的敏化剂，该气体放电灯对环境友好并具有高的灯效率。本发明还涉及一种向下转换型磷光体，其包含：在主晶格内占据结晶学位置的第一镧系离子和第二镧系离子的活化剂对以及从由铊(I)离子和铅(II)离子形成的组中选择的敏化剂，其中该敏化剂占据结晶学位置，配位数C.N.≥10。

Description

具有向下转换型磷光体的气体放电灯

本发明涉及一种气体放电灯，其安装有由填充气体填充的气体放电容器，所述填充气体用于支持发射VUV辐射的气体放电；具有包含向下转换型磷光体的磷光体涂层，并具有用于触发和维持气体放电的装置。

传统荧光灯为水银气体放电灯，其光发射是基于水银低压气体放电。水银低压气体放电发射的辐射主要位于极大值约为254nm的近紫外区，紫外磷光体将该辐射转换成可见光。

水银气体放电灯具有精制的技术，且就灯效率η_lamp而言，其它灯技术只能与其相当或难以超过该技术。然而，填充气体中的水银日益被认为是对环境有害的并且是有毒的物质，由于使用、制作、以及处理方面的环境风险而在批量生产中应尽可能地避免使用水银。

因此，在一段时间内人们将努力集中于替代灯技术的发展。

传统水银气体放电灯的一个无水银或低水银含量的替代品为氙气低压气体放电灯，该放电灯具有主要包含氙气的填充气体。与水银放电的UV辐射相反，氙低压气体放电灯中的气体放电发射真空紫外辐射(VUV辐射)。由受激准分子例如Xe₂ ^*产生该VUV辐射，该辐射为具有宽光谱的分子能带辐射，光谱最大值约为172nm。使用这种灯技术，已经获得了65％的放电效率η_dis。

氙低压气体放电灯的另一个优点为气体放电的响应时间短，这使其可用作汽车信号灯，用作复印机和传真装置的灯，还可用作水杀菌灯。

然而，尽管氙低压气体放电灯可实现的放电效率η_dis和水银气体放电灯的放电效率相当，但氙低压气体放电灯的灯效率η_lamp仍明显低于水银气体放电灯的灯效率。

原则上，灯效率η_lamp包含如下分量：放电效率η_dis、磷光体效率η_phos、产生的可见光离开灯的比率η_esc、以及磷光体产生的UV辐射的比率η_VUV：

η_lamp＝η_dis·η_phos·η_esc·η_VUV

传统氙低压气体放电灯缺点的内在原因为，通过灯的磷光体涂层而将波长约为172nm的高能VUV光子转变为400nm至700nm可见光谱内的能量相对低的光子。原则上该转换是无效的。即使磷光体的量子效率接近100％，将VUV光子转换为可见光子，由于非辐射跃迁而损失平均65％的能量。

然而令人吃惊的是，已经可能研发出VUV磷光体，该磷光体对于VUV光子到可见光子的转换可获得高于100％的量子效率。可获得这一量子效率的原因为，将电子能量为7.3eV的VUV量子转换为能量约为2.5eV的两个可见量子。例如从Rene T.Wegh，Harry Donker，Koentraad D.Oskam，Andries Meijerink的“Visible  Quantum Cutting inLiGdF4:Eu³⁺through Down-conversion”Science 283，663已知用于氙低压气体放电灯的这种磷光体。

和已知一段时间的多光子磷光体(通过“向上转换”由两个可见的长波长光子产生一个短波长光子)相似，这些新的磷光体由一个短波长的光子产生两个长波长光子，称为向下转换型磷光体。

然而，尽管已知的向下转换型磷光体的量子效率高，这并不意味着磷光体效率η_phos也高。磷光体效率η_phos不仅由量子效率决定，还由磷光体吸收待转换的VUV辐射的能力决定。然而，已知向下转换型磷光体的吸收率非常低。由于晶格内不必要的吸收而损失太多能量，因此降低了对激发态的占据。

从WO 2002097859已知具有改善的吸收率的向下转换型磷光体，该磷光体包含：在主晶格内的第一镧系离子和第二镧系离子的活化剂对以及从由铊(I)离子和铅(II)离子形成的组中选择的敏化剂。

尽管根据WO 2002097859的磷光体表现出改善的吸收率，现有技术磷光体仍遭受低效率的问题。

认为是由反向转换机制导致低的效率，该转换机制发生于从活化剂到敏化剂的转换并阻碍了量子剪裁(quantum cutting)过程。

因此，本发明的目标是研发出一种效率得到提高的气体放电灯，其安装有由填充气体填充的气体放电容器，所述填充气体用于支持发射VUV辐射的气体放电；具有包含向下转换型磷光体的磷光体涂层，并具有用于触发和维持气体放电的装置。

根据本发明，由这样的气体放电灯实现该目标，其中该放电灯安装有由填充气体填充的气体放电容器，所述填充气体用于支持发射VUV辐射的气体放电；具有包含向下转换型磷光体的磷光体涂层；并具有用于触发和维持气体放电的装置，其中该向下转换型磷光体包含：在主晶格内占据结晶学位置的第一镧系离子和第二镧系离子的活化剂对以及从由铊(I)离子和铅(II)离子形成的组中选择的敏化剂，其中该敏化剂占据结晶学位置，配位数C.N.≥10。

如果第一镧系离子为钆(III)离子且第二镧系离子从钬(III)离子和铕(III)离子中选择，则本发明可获得相对于现有技术的特别有利的效应。

结合图3中图解1的能级示意图最好地描述了根据本发明的磷光体的主要优点。

对于敏化剂而言，需要考虑激发效率。影响该效率的主要因素为敏化剂的激发截面、浓度、激发机制、和敏化剂寿命。为了最大化激发效率，敏化剂必须具有大的激发截面和大的掺杂浓度。

激发截面很大程度上依赖于激发机制。

在包含Tl⁺或Pb²⁺位于适当主晶格的高配位结晶学位置上的Gd³⁺-Eu³⁺或Gd³⁺-Ho³⁺偶对的向下转换型磷光体中，可以用VUV光将Tl⁺或Pb²⁺激发到A-、B-、C-、或D-能带。在非辐射衰减到A-能带之后，能量转移到Gd³⁺的⁶G_J能级。之后发生向下转换过程。与此同时实现了对VUV光的有效吸收，还有效地将能量转移到Gd³⁺的⁶G_J能级，其中和根据现有技术的磷光体中的Gd³⁺上⁸S_7/2-⁶G_J跃迁相比，对VUV光的吸收对波长的依赖性更小。

在本发明的范围内，向下转换型磷光体的主晶格优选地为氟化物。

根据本发明的一个方面，该向下转换型磷光体的主晶格为钙钛矿。

根据本发明的另一个方面，该向下转换型磷光体的主晶格为钾冰晶石。

在本发明的一个实施例中，优选地该向下转换型磷光体包含作为第一镧系离子的钆(III)离子和作为第二镧系离子的钬(III)离子，以及从由铽(III)离子、镱(III)离子、镝(III)离子、铕(III)离子、钐(III)离子和锰(II)离子组成的组中选择的共活化剂。

优选地，该向下转换型磷光体包含浓度为10.0至99.98mol％的第一镧系离子和浓度为0.01至30.0mol％的第二镧系离子，以及浓度为0.01至30.0mol％的敏化剂。

特别优选地，该向下转换型磷光体包含浓度为0.5mol％的敏化剂。

备选地，该向下转换型磷光体优选包含浓度为0.01至30.0mol％的共活化剂。

特别优选地，该向下转换型磷光体包含浓度为0.5mol％的共活化剂。

本发明还涉及一种向下转换型磷光体，该向下转换型磷光体包含：在主晶格内占据结晶学位置的第一镧系离子和第二镧系离子的活化剂对以及从由铊(I)离子和铅(II)离子形成的组中选择的敏化剂，其中该敏化剂占据结晶学位置，配位数C.N.≥10。

该磷光体的特征为量子效率高、对VUV光子的吸收大、以及此外的高的耐化学腐蚀性，使得所述磷光体尤其适用于商业应用，还适用于等离子体显示屏幕。这种磷光体还可有利地用于机动车辆的信号灯。

现在将更加详细地描述本发明。

图1包含基于Gd³⁺-Eu³⁺偶对的现有技术能量转移机制的信息。

图2包含基于Gd³⁺-Ho³⁺偶对的现有技术能量转移机制的信息。

图3包含关于用s²离子(例如Pb²⁺)敏化Gd³⁺-Eu³⁺及Gd³⁺-Ho³⁺偶对的信息。

根据本发明的气体放电灯包含气体放电容器，该容器含有气体填充物，并且具有至少一个其表面对可见辐射至少是部分透明且提供有磷光体层的壁。该磷光体层包含具有无机结晶主晶格的向下转换型磷光体形成的磷光体，其已通过第一和第二镧系离子的活化剂对的激活而获得发光能力。使用由铊(I)和铅(II)离子形成的组中选择的敏化剂来敏化该向下转换型磷光体。该敏化剂占据了结晶学位置，配位数C.N.≥10。此外，该气体放电灯装配了用于触发气体放电的电极结构以及用于触发和维持气体放电的另外装置。

优选地，该气体放电灯为氙低压气体放电灯。已知各种类型的氙低压气体放电灯，其不同之处在于气体放电的触发。气体放电的光谱首先包含大部分人眼不可见的VUV辐射，其在气体放电容器内的VUV磷光体涂层中被转换成可见光并随后发射。

下文的术语“真空紫外辐射”也指最大辐射波长范围为145至185nm的电磁辐射。

在气体放电灯的典型构造中，其包含填充了氙气的圆柱形玻璃灯泡，灯泡的外壁上排列了一对相互电绝缘的条形电极。条形电极在灯泡的整个长度上延伸，其两个长边相互对立形成两个间隙。电极连接到工作于20kHz至500kHz量级的交变电压的高电压源的电杆，使得只在灯泡内表面区域内形成电子放电。

对电极施加交变电压时，可在含有氙的填充气体中触发电晕放电。其结果为，在氙气内形成受激准分子，即包含受激发的氙原子和处于基态的氙原子的分子：

激发能量作为VUV辐射再次被发射，其波长为λ＝170至190nm。从电子能量到UV辐射的这一转化的效率非常高。所产生的VUV光子被磷光体层的磷光体吸收，激发能量再次被部分发射，发射波长位于光谱的长波长范围。

原则上，放电容器的形式可以是多样性的，例如盘状，单管，同轴管，直的、U形的、圆形弯曲或盘绕的、圆柱形的或其它形状的放电管。

放电容器的材料则使用石英或玻璃类型。

电极包含诸如铝或银的金属，金属合金，或者诸如ITO的透明导电无机化合物。可将其制成涂层、粘接箔片、导线或导线网。

放电容器填充了包含诸如氙、氪、氖、或氦的惰性气体的气体混合物。填充气体主要包含无氧的氙气，该氙气具有低的气压，例如优选为2Torr。填充气体还包含少量的水银从而维持放电时的低气压。

气体放电容器的内壁部分或者全部涂敷了磷光体涂层，该涂层包含一种或多种磷光体或磷光制剂。该磷光体层还包含有机或无机粘合剂或粘合剂组合。

磷光体涂层优选涂敷在气体放电容器的内壁上作为衬底，并可包含单个磷光体层或多个磷光体层，特别地包含基底层和覆盖层两层。

具有基底层和覆盖层的磷光体涂层可降低覆盖层中向下转换型磷光体的数量，且在基底层中可以使用数量更少的昂贵的磷光体。基底层优选包含卤磷酸钙磷光体作为磷光体，选择该磷光体从而获得预期的灯罩。

覆盖层包含向下转换型磷光体，该磷光体因此将气体放电所产生的大部分VUV辐射直接转换为可见范围的预期辐射。

根据本发明的向下转换型磷光体的一个重要特性在于，其包含第一和第二镧系离子的活化剂对以及位于主晶格内的敏化剂，其中该敏化剂从由铊(I)和铅(II)离子组成的组中进行选择，其占据结晶学位置，配位数C.N.≥10。

优选地，第一镧系离子为钆(III)离子，第二镧系离子从钬(III)离子和铕(III)离子中选择。

在根据本发明的磷光体中，可以使用任何卤素或卤素混合物作为阴离子。在本发明的优选实施例中使用氟化物。

用于制备磷光体的适当的主晶格包含a)钙钛矿相关结构、b)钾冰晶石、以及c)MGd₂F₇型三元钆氟化物。

a)根据本发明可用的钙钛矿相关结构的通式为M′M″GdF₆，其中M′为Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag，M″为Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn。

可以用通式ABX₃代表理想钙钛矿结构的化学组成。钙钛矿结构是由包含A、B、X三种化学元素的立方体构建而成，其中A、B、X各元素的比例为1∶1∶3。A和B原子作为阳离子，X原子通常为氟，作为阴离子。阳离子A的大小总是和氟相当，而阳离子B要小很多。各个阳离子的化合价各不相同，只要阳离子化合价总和等于三个阴离子电荷即可。

在理想的无畸变的钙钛矿结构中，各阴离子和阳离子A形成立方密堆积，使得A位被12个阴离子包围，配位数C.N.等于12。

阳离子B占据晶格中的仅由6个阴离子形成的八面体空位。

钙钛矿的组分变化导致形成了多少有点畸变，对称性不高的钙钛矿结构。

用一种或多种其它阳离子部分替代阳离子A与/或B，可以形成具有钙钛矿结构的化合物的变体，使得最初的三元钙钛矿ABX₃转变成具有多种元素的钙钛矿结构，例如四元、五元、六元、七元钙钛矿等。

可以替代B位上的钆的阳离子的示例为：浓度为0.01至30mol％的Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺、Lu³⁺，浓度为0.01至90mol％的Al³⁺、Ga³⁺、In³⁺、Sc³⁺、Y³⁺、La³⁺。

在B位上具有阳离子空位的M′M″GdF₆钙钛矿相关结构具有大的最终各向异性环境，其特征为晶体场劈裂大，这显著地改善了离子对Gd³⁺-Eu³⁺和Gd³⁺-Ho³⁺对VUV辐射的吸收。大的晶体场劈裂还导致涉及光子产生的内部弛豫机制的机会增大，迄今为止尚未在相当但更为各向异性的介质中发现显著的该现象。

b)根据本发明可用的钾冰晶石结构的通式为A_2-yB_1+yMe³⁺X₆，其中A为诸如Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag的单价离子，B为诸如Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag的单价离子；A不同于B，Me³⁺为三价离子，优选为钆；X为F、Cl、Br、I中的至少一种，0＜y＜1且0＜x＜0.3。

可以替代B位上的钆的阳离子的示例为：浓度为0.01至30mol％的Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺、Lu³⁺，浓度为0.01至90mol％的Al³⁺、Ga³⁺、In³⁺、Sc³⁺、Y³⁺、La³⁺。

钾冰晶石的结晶学和更为熟知的钙钛矿结构有关。

钾冰晶石可以结晶成各种晶系，取决于组成该化合物的各种离子的离子半径。已知有立方、三斜、和六角钾冰晶石。结晶成任何晶系的钾冰晶石都可用于本发明。

c)三元钆氟化物MGd₂F₇包含阳离子M的C.N.为14的主晶格。12个阴离子排列在第一配位球上，两个附加的阴离子排列在第二配位球上。

由于配位数高且配位体为非极性，这些主晶格的特征为阳离子的配位场低，其中该阳离子为主晶格的一部分。

尽管结构上的考虑极为重要，组分也应该包含必需的离子对Gd³⁺-Eu³⁺及Gd³⁺-Ho³⁺及其混合物。

使用浓度为0.01至30mol％的Eu³⁺或浓度为0.01至30mol％的Ho³⁺与主晶格中的钆进行部分交换。

掺杂了活化剂对Gd³⁺-Eu³⁺或Gd³⁺-Ho³⁺的磷光体优选包含10至99.8mol％的三价Gd³⁺，以及0.01至30mol％特别优选地为1.0mol％的三价钬或三价铕。

第一镧系离子和第二镧系离子的活化剂对以及共活化剂离子协助实现光子的连续发射，磷光体藉此由UV光子产生不止一个可见光子。

另一个要求为，在主晶格内的高配位结晶位置上含有敏化剂。敏化剂原子直接吸收入射光子，或者从主晶格吸收入射光子，并将其转移到活化剂离子。

从由铊(I)离子和铅(II)离子形成的组中选择敏化剂。通常，根据其电子结构也用6s2离子表示这些离子。

在氟化物主晶格内的高配位结晶位置上含有Tl⁺或Pb²⁺，其中Tl⁺或Pb²⁺优选地位于成分为M′M″GdF₆的钙钛矿相关类型结构的M′或M″位上，其中M′为Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag，M″为Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn，且Tl⁺或Pb²⁺与12个氟离子配位；优选地位于成分为M′₂M″GdF₆的钾冰晶石类型结构的M′位上，其中M′为Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag，M″为Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag，且Tl⁺或Pb²⁺与12个氟离子配位；优选地位于成分为MGd₂F₇的结构的M位上，其中M为Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn，且Tl⁺或Pb²⁺与14个氟离子配位。

敏化剂增强了向下转换型磷光体对VUV辐射的灵敏度，使其对波长的依赖性更小。敏化剂在100至200nm的预期VUV范围内具有强的本征吸收，其超出了未敏化的向下转换型磷光体在约183、195、及202nm处的本征吸收。激发能量传递到活化剂对将会遭受损耗，因为晶格不完美会导致横穿晶格的激发态以热振荡的形式将能量释放到所述晶格。接着，减小的、被吸收的激发能量转移到活化剂，并触发向下转换机制。这导致向下转换型磷光体的发光增强，因为该磷光体已经被敏化剂“敏化”，一旦暴露于VUV辐射就能发光。

该向下转换型磷光体附加地可包含共活化剂。

从三价离子铽、镱、镝、钐以及二价离子锰的组中选择该共活化剂。

本发明人相信利用Gd³⁺-Eu³⁺或Gd³⁺-Ho³⁺离子对并以诸如Tl(I)或Pb(II)的s²离子为敏化剂的如下可能的能量转移机制。

Tl(I)或Pb(II)敏化剂吸收入射的VUV辐射(波长为100至200nm)，并将能量转移至Gd³⁺⁶G_J态(或者转移至能量高于⁶G_J的能级)(图3)。

对于Gd³⁺-Eu³⁺离子对的情形，该激发机制可以为Gd^{3+ 8}S_7/2- ⁶G_J激发或激发到能级高于钆(III)离子的⁶G_J，之后发生钆(III)离子和铕(III)离子之间的交叉弛豫跃迁Gd^{3+ 6}G_J- ⁶P_J/Eu^{3+ 7}F_1- ⁵D₀。

接着，铕(III)离子发射可见的第一光子，其能量对应于跃迁Eu^{3+ 5}D₀-⁷F_J。

钆(III)离子随后通过Gd^{3+ 6}P_J-⁸S_7/2/Eu^{3+ 7}F_1- ⁵D_J将能量转移给子晶格中的另一个铕(III)离子，Eu^{3+ 5}D_J- ⁷F_J发射产生可见的第二光子。

对于Gd³⁺-Ho³⁺离子对的情形，该激发机制可以为Gd^{3+ 8}S_7/2- ⁶G_J激发或激发到能级高于钆(III)离子的⁶G_J，之后发生钆(III)离子和钬(III)离子之间的交叉弛豫跃迁Gd^{3+ 6}G_J- ⁶P_J/Ho^{3+ 5}I_8- ⁵F₅。

接着，钬(III)离子发射可见的第一光子，其能量对应于跃迁Ho^{3+ 5}F_5-5I₈。

钆(III)离子随后通过Gd^{3+ 6}P_J- ⁸S^7/2/Eu^{3+ 7}F_1- ⁵D_J转移将能量转移给子晶格中的另一个铕(III)离子，Eu^{3+ 5}D_J- ⁷F_J发射产生可见的第二光子。

钆(III)离子的Gd^{3+ 6}P_J- ⁸S_7/2能态将能量转移到共活化剂之后，共活化剂的发射产生可见的第二光子。

每吸收一个VUV光子就发射可见的两个光子，使得向下转换效率为100至200％。

该量子剪裁概念是对现有技术的量子剪裁概念的改进，后者是基于相互作用的稀土离子，即Gd³⁺-Eu³⁺(图1)和Gd³⁺-Ho³⁺(图2)。包含离子偶对的典型化合物为例如LiGdF₄:Eu或LiGdF₄:Ho，Tb。对于现有技术材料，实验上已经证明向下转换效率可高达200％。然而，鉴于迄今为止的技术应用，该材料一方面存在VUV吸收很低的问题。其结果为，绝大部分入射光被反射。此外，由于起始于Gd³⁺上⁸S_7/2- ⁶G_J的特殊能量转移机制，其吸收受限于183、195、202nm三个窄线。并非所有这些线都和172nm处的Xe放电发射带最大值相关。根据这种情况，未出现160至180nm发射的向下转换。在202nm激发处，量子效率迄今仅到达约70％，光输出约30％。应该明确指出，这包含了向下转换效应。

对于氙辐射的波长范围，根据本发明的敏化的向下转换型磷光体的吸收系数特别大，量子效率水平高。主晶格并不涉及发光过程，但其影响活化剂离子和敏化剂离子的能级的准确位置并因此影响吸收和发射的波长。

发射带位于近紫外到黄-橙的范围，但主要位于电磁光谱的红光和绿光范围。这些磷光体的消光温度高于100℃。

磷光体颗粒的晶粒尺寸并不关键。通常，所使用的磷光体为晶粒尺寸分布在1至20微米之间的精细晶粒粉末。

至于在放电容器的壁上制作磷光体层的工艺，可以考虑例如静电沉积或静电支持溅射的干法涂敷工艺以及例如浸沾涂敷或溅射的湿法涂敷工艺。对于湿法涂敷工艺，必须将磷光体制剂分散在水、有机溶剂、在可使用的情况下还包含分散剂、表面活性剂及抗发泡剂或粘合剂制剂。适用于根据本发明的气体放电灯的粘合剂制剂为有机或无机粘合剂，其能够承受250℃的工作温度而不毁坏、变脆、或变色。

例如，可通过流涂工艺将磷光体制剂涂敷到放电容器壁上。流涂工艺的涂层悬浮液包含水或者诸如乙酸丁酯的有机化合物作为溶剂。通过添加诸如稳定剂、液化剂、纤维素衍生物的辅助剂，从而稳定该悬浮液并影响其流变性能。将磷光体悬浮液I涂敷到容器壁上形成薄层，在600℃下将其烘干并长时间灼烧。

同样优选地，磷光体层的磷光体制剂静电沉积在放电容器的内侧上。

对于发射白光的气体放电灯，优选地将选自BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺和Sr₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺组的发蓝光的磷光体和选自RbGd₂F₇:Eu，Tl；KMgF₃:Gd，Eu，Pb；BaGd₂F₇:Eu，Pb；KGd₂F₇:Eu，Bi组的发红光的磷光体以及选自(Y，Gd)BO₃:Tb和LaPO₄:Ce，Tb组的发绿光的磷光体或诸如LiGdF₄:Ho，Tb，Tl的发红绿光的磷光体相组合。磷光体层的膜厚通常为5至100μm。

随后将容器抽真空，从而除去所有气体污染物，特别是氧气。随后用氙气填充该容器并将其密封。

示例1

长度为590mm、直径为24mm、壁厚度为0.8mm的圆柱形玻璃放电容器填充了气压为200hPa的氙气。放电容器含有形式为贵金属棒的轴平行的内部电极，其中该贵金属棒的直径为2.2mm。由两个导电银条组成的外部电极位于放电容器的外侧，该导电银条宽度为2mm，其排列成与轴平行并电连接到电源。通过脉冲直流电压操作该灯。

放电容器的内壁涂敷了磷光体层。

磷光体层含有由下述成分形成的三能带磷光体混合物：蓝光成分的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺，绿光成分的LaPO₄:Ce，Tb，以及红光成分的KSrGdF₆:Eu，Tl。

为了制作含有1.0mol％铕及0.1mol％铊的KSrGdF₆:Eu，Tl，将49.50克GdF₃、13.55克KF、29.44克SrF₂、0.49克EuF₃、以及0.52克TlF在玛瑙研钵中完全混合并研磨。在石英试管内的金刚砂坩埚内预烧该混合物，预烧的真空气压为8×10^-2Pa，温度为300℃，预烧时间为2小时。在烧制时，用氩气清洗石英试管三次，并再次抽真空至8×10^-2Pa。随后以5.5℃/min的速率将炉温升到750℃，在750℃下将该混合物烧结8小时。重新研磨所烧结的粉末并过滤成40μm的晶粒尺寸。采用X射线衍射仪检查所形成的相的晶体结构。

按照这种方式，获得了最初371m/W的光输出。工作1000小时之后，光输出约为341m/W。对VUV光的量子效率约为70％。

示例2

长度为590mm、直径为24mm、壁厚度为0.8mm的圆柱形玻璃放电容器填充了气压为200hPa的氙气。放电容器含有形式为贵金属棒的轴平行的内部电极，其中该贵金属棒的直径为2.2mm。由两个导电银条组成的外部电极位于放电容器的外侧，该导电银条宽度为2mm，其排列成与轴平行并电连接到电源。通过脉冲直流电压操作该灯。

放电容器的内壁涂敷了磷光体层。

磷光体层含有由下述成分形成的三能带磷光体混合物：蓝光成分的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺以及红绿光成分的CsBaGdF₆:Ho，Tb，Pb(其中Ho为1.0mol％，Tb为1.0mol％，Pb为1.0mol％)。

为了制作含有1.0mol％钬、1.0mol％铽、及1.0mol％铅的CsBaGdF₆:Ho，Tb，Pb，将49.00克GdF₃、35.51克CsF、40.89克BaF₂、0.52克HoF₃、0.50克TbF₃、以及0.57克PbF₂在玛瑙研钵中完全混合并研。在石英试管内的金刚砂坩埚内预烧该混合物，预烧的真空气压为8×10^-2Pa，温度为300℃，预烧时间为2小时。在烧制时，用氩气清洗石英试管三次，并再次抽真空至8×10^-2Pa。随后以5.5℃/min的速率将炉温升到750℃，在750℃下将该混合物烧结8小时。重新研磨所烧结的粉末并过滤成40μm的晶粒尺寸。采用X射线衍射仪检查所形成的相的晶体结构。

按照这种方式，获得了最初371m/W的光输出。工作1000小时之后，光输出约为341m/W。对VUV光的量子效率约为70％。

示例3

长度为590mm、直径为24mm、壁厚度为0.8mm的圆柱形玻璃放电容器填充了气压为200hPa的氙气。放电容器含有形式为贵金属棒的轴平行的内部电极，其中该贵金属棒的直径为2.2mm。由两个导电银条组成的外部电极位于放电容器的外侧，该导电银条宽度为2mm，其排列成与轴平行并电连接到电源。通过脉冲直流电压操作该灯。

放电容器的内壁涂敷了磷光体层。

磷光体层含有由下述成分形成的三能带磷光体混合物：蓝光成分的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺，绿光成分的LaPO₄:Ce，Tb，以及红光成分的Rb₂NaGdF₆:Eu，Pb(其中铕为1.0mol％，铅为1.0mol％)。

为了制作含有1.0mol％铕及1.0mol％铅的Rb₂NaGdF₆:Eu，Pb，将49.50克GdF₃、48.60克RbF、9.81克NaF、0.49克EuF₃、以及0.57克PbF₂在玛瑙研钵中完全混合并研磨。在石英试管内的金刚砂坩埚内预烧该混合物，预烧的真空气压为8×10^-2Pa，温度为300℃，预烧时间为2小时。在烧制时，用氩气清洗石英试管三次，并再次抽真空至8×10^-2Pa。随后以5.5℃/min的速率将炉温升到750℃，在750℃下将该混合物烧结8小时。重新研磨所烧结的粉末并过滤成40μm的晶粒尺寸。采用X射线衍射仪检查所形成的相的晶体结构。

按照这种方式，获得了最初371m/W的光输出。工作1000小时之后，光输出约为341m/W。对VUV光的量子效率约为70％。

示例4

长度为590mm、直径为24mm、壁厚度为0.8mm的圆柱形玻璃放电容器填充了气压为200hPa的氙气。放电容器含有形式为贵金属棒的轴平行的内部电极，其中该贵金属棒的直径为2.2mm。由两个导电银条组成的外部电极位于放电容器的外侧，该导电银条宽度为2mm，其排列成与轴平行并电连接到电源。通过脉冲直流电压操作该灯。

放电容器的内壁涂敷了磷光体层。

磷光体层含有由下述成分形成的三能带磷光体混合物：蓝光成分的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺，绿光成分的LaPO₄:Ce，Tb，以及红光成分的BaGd₂F₈:Eu，Pb(其中铕为1.0mol％，铅为1.0mol％)。

为了制作含有1.0mol％铕及1.0mol％铅的BaGd₂F₈:Eu，Pb，将49.50克GdF₃、20.44克BaF₂、0.49克EuF₃、以及0.28克PbF₂在玛瑙研钵中完全混合并研磨。在石英试管内的金刚砂坩埚内预烧该混合物，预烧的真空气压为8×10^-2Pa，温度为300℃，预烧时间为2小时。在烧制时，用氩气清洗石英试管三次，并再次抽真空至8×10^-2Pa。随后以5.5℃/min的速率将炉温升到750℃，在750℃下将该混合物烧结8小时。重新研磨所烧结的粉末并过滤成40μm的晶粒尺寸。采用X射线衍射仪检查所形成的相的晶体结构。

按照这种方式，获得了最初371m/W的光输出。工作1000小时之后，光输出约为341m/W。对VUV光的量子效率约为70％。

示例5

长度为590mm、直径为24mm、壁厚度为0.8mm的圆柱形玻璃放电容器填充了气压为200hPa的氙气。放电容器含有形式为贵金属棒的轴平行的内部电极，其中该贵金属棒的直径为2.2mm。由两个导电银条组成的外部电极位于放电容器的外表面上，该导电银条宽度为2mm，其排列成与轴平行并电连接到电源。通过脉冲直流电压操作该灯。

放电容器的内壁涂敷了磷光体层。

磷光体层含有由下述成分形成的三能带磷光体混合物：蓝光成分的BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺，绿光成分的LaPO₄:Ce，Tb，以及红光成分的Cs₂KGdF₆:Eu，Tl(其中铕为1.0mol％，铽为1.0mol％)。

为了制作含有1.0mol％铕及1.0mol％铽的Cs₂KGdF₆:Eu，Tl，将49.50克GdF₃、71.03克CsF、13.55克KF、0.49克EuF₃、以及0.52克TlF在玛瑙研钵中完全混合并研磨。在石英试管内的金刚砂坩埚内预烧该混合物，预烧的真空气压为8×10^-2Pa，温度为300℃，预烧时间为2小时。在烧制时，用氩气清洗石英试管三次，并再次抽真空至8×10^-2Pa。随后以5.5℃/min的速率将炉温升到750℃，在750℃下将该混合物烧结8小时。重新研磨所烧结的粉末并过滤成40μm的晶粒尺寸。采用X射线衍射仪检查所形成的相的晶体结构。

按照这种方式，获得了最初371m/W的光输出。工作1000小时之后，光输出约为341m/W。对VUV光的量子效率约为70％。

Claims (10)

1.一种气体放电灯，其安装有由填充气体填充的气体放电容器，所述填充气体用于支持发射VUV辐射的气体放电；具有包含向下转换型磷光体的磷光体涂层；并具有用于触发和维持气体放电的装置，其中该向下转换型磷光体包含：在主晶格内占据结晶学位置的第一镧系离子和第二镧系离子的活化剂对以及从由铊(I)离子和铅(II)离子形成的组中选择的敏化剂，其中该敏化剂占据结晶学位置，其配位数C.N.≥10。

2.权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，第一镧系离子为钆(III)离子，第二镧系离子则从钬(III)离子和铕(III)离子中选择。

3.权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，向下转换型磷光体的主晶格为氟化物。

4.权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，向下转换型磷光体的主晶格为钙钛矿。

5.权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，向下转换型磷光体的主晶格为钾冰晶石。

6.权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，向下转换型磷光体包含作为第一镧系离子的钆(III)离子，作为第二镧系离子的钬(III)离子或铕(III)离子，以及从由铽(III)离子、镱(III)离子、镝(III)离子、铕(III)离子、钐(II)离子以及锰(II)离子形成的组中选择的共活化剂。

7.权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，向下转换型磷光体包含的第一镧系离子的浓度为10.0％至99.98mol％，第二镧系离子的浓度为0.01至30.0mol％，敏化剂的浓度为0.01至30.0mol％。

8.权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，向下转换型磷光体包含浓度为0.5mol％的敏化剂。

9.权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，向下转换型磷光体包含浓度为0.01至30.0mol％的共活化剂。

10.一种向下转换型磷光体，其包含：在主晶格内占据结晶学位置的第一镧系离子和第二镧系离子的活化剂对以及从由铊(I)离子和铅(II)离子形成的组中选择的敏化剂，其中该敏化剂占据结晶学位置，配位数C.N.≥10。

Images