CN1957438A - 包括放电维持化合物的低压放电灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低压气体放电灯，这种低压气体放电灯包括气体放电容器，该气体放电容器包含具有锌化合物和缓冲气体的填充气体，所说低压气体放电灯还包括电极和用于产生和维持低压气体放电的装置。

Description

包括放电维持化合物的低压放电灯
技术领域
本发明涉及低压气体放电灯，低压气体放电灯包括含有填充气体的气体放电容器，内部或外部电极或者是无电极并且具有用于产生并维持低压气体放电的装置，该填充气体具有放电维持化合物。
背景技术
在低压气体放电中光的产生是基于如下的原理：电荷载体(特别是电子，但还有离子)通过灯的电极之间的电场非常强烈地加速，以致于与灯的填充气体中的气体原子或分子碰撞使这些气体原子或分子被激发或电离。当填充气体的原子或分子返回到基态时，激发能量中的或多或少的实质部分转换成辐射。
常规的低压气体放电灯在填充气体中包括汞，此外，在气体放电容器内部还有磷涂层。汞的低压气体放电灯的缺点在于汞蒸气主要发射高能辐射，还有电磁谱的不可见的UV-C范围，这种辐射必须首先由磷转换成能级低得多的可见辐射。在这个过程中，能量差转换成不期望出现的热辐射。
此外，填充气体中的汞越来越多地被看作环境有害有毒物质，在当前的批量生产中，当它的使用、生产、和处理对于环境具有威胁时，应该尽可能地避免。
已经公知的还有，通过用其它物质代替填充气体中的汞，可以影响低压气体放电灯的光谱。
例如，US2002047525公开了一种设有气体放电容器的低压气体放电灯，气体放电容器包含具有作为紫外发射体的铟化合物和缓冲气体的填充气体，这种低压气体放电灯也设有电极和用于产生和维持低压气体放电的装置。这种含铟的低压气体放电灯在可见光范围以及紫外范围发出辐射。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种低压气体放电灯，它的辐射尽可能地靠近电磁波谱的可见光区，并且具有改进的效率和辐射强度。
按照本发明，这个目的通过一种包括气体放电容器的低压气体放电灯实现，该气体放电容器包含具有锌化合物和缓冲气体的填充气体，所说低压气体放电灯还包括内部或外部电极或者是无电极并且具有用于产生和维持低压气体放电的装置。
在按照本发明的灯里，分子的气体放电发生在低压，这种气体放电在电磁波谱的可见光区发射一些宽带辐射，但主要是在电磁波谱的UV范围，同时还有原子锌的特征线。
与磷组合，按照本发明的灯具有明显大于传统的低压汞放电灯的视觉效率。用流明/瓦表示的视觉效率是在特定的可见波长范围内辐射的亮度和产生该辐射的能量之比。按照本发明的灯的高视觉效率意味着以较小的功耗获得特定的光量。此外，避免了使用汞。
按照本发明的灯作为一种UV灯，可有益地用作消毒灯、或者漆固化灯(lacquer-curing lamp)。为了进行通用的照明目的，该灯与适当的磷结合使用。由于斯托克位移引起的损耗很小，所以获得了具有大于100流明/瓦的高照明效率的可见光。
在本发明的范围内，优选锌化合物是从锌的卤化物、氧化物、硫属化物、氢氧化物、和金属有机化合物形成的组中选择出来的。
具有卤化锌的填充气体是特别优选的。
使用包含不止一种卤化锌的混合物的填充气体也是有益的。
此外，填充气体包括元素锌作为另一种添加剂可能也是优选的。对于缓冲气体，填充气体可以包括从由氦、氖、氩、氪、和氙形成的组中选择出来的惰性气体。有益地，在操作温度下惰性气体的气体压力范围从0.1到100毫巴，2毫巴是优选值。
在本发明的范围内，优选气体放电容器包括涂在壁的内或外表面上的磷。参考附图和实施例1，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到说明。
附图说明
在附图中：
图1示意地表示包括含有锌(II)化合物的填充气体的低压气体放电灯的光的产生。
具体实施方式
在图1所示的实施例中，按照本发明的低压气体放电灯由管状灯泡1组成，管状灯泡1包围一个放电空间。在管的两端，密封内部电极2，经过这些电极可以点火气体放电。低压气体放电灯包括一个灯座和一个灯帽3。一个电子镇流器按照已知的方式集成在灯座或灯帽内，电子镇流器用于控制气体放电灯的点火和操作。在图1中没有表示出来的另一个实施例中，低压气体放电灯可以按照另外一种方式经过外部的镇流器操作和控制。
还可以按照另外一种方式实施所说的气体放电容器，以使得可以是由外部灯泡包围的多个弯曲管或盘管。对于填充气体，在最简单的情况下，使用的填充气体由数量为2×10-11/cm-3到2×10-8/cm-3的锌的卤化物(zinc halogenide)和一种惰性气体制成。惰性气体用作缓冲气体，以使气体放电更加容易点火。对于缓冲气体，优选使用氩。可以用另外的惰性气体如氦、氖、氪、氙来代替氩，全部代替或者部分地代替。
通过向填充气体添加元素锌作为添加剂，可以改善发光效率。通过在气体气氛中组合两种或多种卤化锌也可以改善所说的效率。
通过优化操作期间灯的内部压力可以进一步改善这个效率。缓冲气体的冷填充压力的最大值是100毫巴。优选地，所说的压力在1.5和2.5毫巴之间的范围内。
已经发现，按照另一个有益的措施，通过借助于合适的结构方面的措施来控制灯的操作温度，可以实现低压气体放电灯的发光效率的增加。对于灯的直径和效率进行选择，以使在外部温度为25℃的操作期间所获得的内部温度范围为195℃-335℃。这个内部温度涉及到当气体放电容器内放电发生温度梯度时气体放电容器的最冷点。
为了增加内部温度，还可以为气体放电容器涂敷一个红外辐射反射涂层。优选地，使用氧化锡的红外辐射反射涂层。
在这种情况下已经发现，在具有包含氯化锌的填充气体的低压气体放电灯中，在操作温度下，冷点温度应该位于235℃-335℃的范围，优选为285℃。类似地，在包含溴化锌的填充气体的情况下，冷点温度应位于大约230℃-330℃的范围，优选为280℃。
在包含碘化锌的填充气体的情况下，冷点温度应位于大约195℃-295℃的范围，优选为245℃。
上述三项措施的组合也证明是有益的。
在按照本发明的低压气体放电灯中用于电极的合适材料包括例如镍、镍合金、或者高熔点的金属，特别是钨和钨合金。还可以适当地使用钨与氧化钍或氧化锌的复合材料。通过在电极上提供发射体材料，可以进一步减小功函数。
在按照图1的实施例中，灯的气体放电容器的外表面涂有磷层4。来源于气体放电的紫外辐射激发了磷层中的磷，从而发出可见光区5的光。
磷层的化学组分确定了光谱或者光的色调。适合用作磷的材料必须能够吸收产生的辐射并且发射合适波长范围内的所说辐射，例如三基色红、蓝、绿，并且能够实现高的荧光量子产额。
合适的磷和磷的组合物不一定非得加入到气体放电容器的内部；如果使用合适的可透射的壁材料如石英玻璃，它们可以按照另一种方式加到气体放电容器的外侧。
按照另一个实施例，使用高频场按照电容方式激发所说的灯，电极设置在气体放电容器的外侧。
按照下一个实施例，使用高频场，例如2.65兆赫兹，13.56兆赫兹或2.4千兆赫兹，按照电感方式激发所说的灯。
当灯点火时，电子激发填充气体的原子和分子从而发射原子锌的特征紫外辐射和可见光线。
放电使填充气体加热，从而可以获得期望的蒸汽压力和从230℃到290℃的期望的操作温度，这时的光输出是最佳的。
在操作期间从包含卤化锌的填充气体产生的辐射主要展现出在214纳米和308纳米的元素锌的线光谱。
例1
长度为25cm、直径为2.5cm的玻璃的圆筒形放电容器设有铜的外部电极，玻璃对于紫外辐射是透明的。抽空放电容器，同时加入剂量为0.3毫克的氯化锌。还要在2.5毫巴的冷压力下引入氩。从一个外部源提供频率为13.5兆赫兹的一个高频场，并且在285℃的操作温度测量该效率。这个等离子体效率在50％以上。

Claims (10)

1、一种低压气体放电灯，这种低压气体放电灯包括气体放电容器，该气体放电容器包含具有锌化合物和缓冲气体的填充气体，所说低压气体放电灯还包括内部或外部电极或者是没有电极并且具有用于产生和维持低压气体放电的装置。
2、根据权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于：锌化合物是从锌的卤化物、氧化物、硫属化物、氢氧化物、和金属有机化合物形成的组中选择出来的。
3、根据权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于：锌化合物是从卤化物形成的组中选择出来的。
4、根据权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于：填充气体包括不止一种卤化锌的混合物。
5、根据权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于：填充气体包括元素锌作为另一种添加剂。
6、根据权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于：填充气体包括用作缓冲气体的惰性气体，所说惰性气体是从由氦、氖、氩、氪、和氙形成的组中选择出来的。
7、根据权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于：填充气体包括用作缓冲气体的惰性气体，所说惰性气体是从由氦、氖、氩、氪、和氙形成的组中选择出来的，在操作温度下的气体压力范围从0.1到100毫巴。
8、根据权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于：填充气体包括用作缓冲气体的惰性气体，所说惰性气体是从由氦、氖、氩、氪、和氙形成的组中选择出来的，在操作温度下的气体压力是4毫巴。
9、根据权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于：气体放电容器包括涂在内或外表面上的磷涂层。
10、根据权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于：气体放电容器包括一个热反射涂层，它涂在放电管的外表面或者涂在外灯泡的内表面或外表面。
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