TWI237837B - Dielectric barrier-discharge lamp with improved color rendition - Google Patents

Description

1237837 玫、發明說明：

域 領 術 技 之 屬 所 明 發 rL 本發明涉及一種介電質阻障式放電燈。 此觀念”介電質阻障式放電燈”包含各種以介電質阻障式 氣體放電爲主之電磁輻射源。 依據定義，介電質阻障式放電燈之前提是至少一種所謂 介電質阻障式電極。該介電質阻障式電極藉由介電質而與 放電管之內部相隔開或與放電介質相隔開。該介電質（gp， 介電阻障物）例如可由一種覆蓋該電極所用之介電層來構 成，或其亦可由燈本身之放電管所構成，此時該電極配置 在放電管壁之外側上。在須決定該電極是否操作成陰極或 陽極（即，以單極性之電壓脈波來操作時）之此種燈中，至 少各陽極須以介電質而與放電介質相隔開（請參閱EP 0 7 3 3 266 B1)。 可離子化之放電介質通常由稀有氣體（例如，氙）或氣體 混合物所構成。在氣體放電（其較佳是藉由EP 0 733 266 B1 中所述之脈波式操作方法來驅動）期間形成所謂激發分子 (Excimer)，其是已受激發之分子，例如，Xe2*，其在回到 通常未受束縛之基態時會發出電磁輻射。在形成Xe2*之情 況下，分子能帶輻射之最大値大約是172 nm。此種UV/VUV-輻射器使用在各種製程技術中，例如，使用在表面淨化， 光分解，臭氧產生，金屬化和UV-復原（Curing)等過程中。 本發明當然亦涉及另一形式，其中另設有一種發光材料 層，使VUV-輻射轉換成波長較長之輻射（特別是可見之_ 1237837 射（光））。 · 【先前技術】 由本文開頭所述之EP 〇 733 266 B1中已知一種一般照明 用之燈。該燈包含一種三帶式發光材料，其成分是鋇鎂鋁 酸鹽（BaMgAl1G017:Eu) ’磷酸鑭（LaP〇4:(Tb，Ce))和釓釔硼酸 鹽（（Gd，Y)B〇3:Eu)。缺點是先前較大之彩色再現値。但較 大之彩色再現値對塗蓋色料之彩色真實性之再生是重要 的。就用在薄膜收容技術而言，”該燈之發射光譜依據該 膜材料之光譜敏感度來調整”是値得追求的，以便在各收 馨 容裝置中儘可能省略相對應之物鏡瀘器。當多個不同之光 源以不同之光譜用在背景照明及點照明中時，上述之問題 更明顯。此時一種濾波作用實際上是不可能的。 US 6 03 4 4 70顯示一種平面式介電質阻障式放電燈，其 同樣設有上述之三帶式發光材料。此種平面燈特別是用在 液晶螢幕之背景照明中。 【發明內容】 _ 本發明之目的是提供一種彩色再現性較佳之介電質阻障 式放電燈。另一外觀是該燈之光譜可對一種膜材料之光譜 敏感性作較佳之調整。 本發明中上述目的以申請專利範圍第1項之特徵來達 、 成，有利之特殊形式描述在申請專利範圍各附屬項中。 · 此外，具有本發明之介電質阻障式放電燈之膜發光體亦 申請保護權，特別是與本發明之介電質阻障式放電燈有關 之用於漫射照明之平面式膜發光體。 1237837 本發明之介電質阻障式放電燈具有一種發光物質混合 物，其至少包含活性之釔鋁酸鹽（Y3Al5012:Ce)之發光物質 成份之 A:Ce和活性之鋇鎂鋁酸鹽（BaMgAl1Q017:Eu)之 B : Eu。此種燈顯示良好之彩色再現性。 只要該發光物質混合物未包含其它之發光物質成份，則 特別是當色溫大約是7 1 00K且該混合物之重量成份符合以 下條件時是有利的= 0.15SAS0.35 且 0.65SBS0.80 且 A + B = l， 較佳是 0·24^Α$0·32 且 0.68SBS0.76 且 A + B = l。 該燈之彩色再現性可另外以發出紅光之發光物質成份 C(其發射最大値位於波長630± 15 nm中且其全部之半値寬 度大於50 nm)而獲得進一步改良。 此處特別適當之發光物質成份C是： 活性之釓鎂鋅五硼酸鹽（Gd(Zn，Mg)B501{) : (Ce，Mn))之鈽 (Ce)和鎂。 該燈之彩色再現性之進一步改良可另外藉由發出藍綠光 之發光物質成份D(其發射最大値位於波長490± 20 nm中且 其全部之半値寬度大於50 nm)來達成。 此處特別適當之發光物質成份D是： 活性之緦鋁酸鹽（Sr4Al14〇25:Eu)之銪（Eu)。 硏究結果已顯示該混合物之重量成份適合以下條件時是 有利的： 0.01SAS0.50，0.05SBS0.50，0.05SCS0.70，OSDg〇.25 且 A+B+C+D=l 。 1237837 在上述之範圍中本發明之燈之色溫特別是可在3200 K和 7 100 Κ之間調整。 特別是就光譜之膜敏感性之調整以及7 0 0 0 Κ和5 5 0 0 Κ 之間之色溫而言，該混合物之重量成份適合以下條件時是 有利的： 0.01SAS0.50，0.10SBS0.50，0.05SCS0.50, 0SDS0.25 且 A+B+C+D=1 〇 若混合物之重量成份適合以下條件時特別有利： O.Ol^A^O.40, 0.15^B^0.40, 0.10^C^0.40, 0^D^0.15 且 A+B+C+D=l 。 就6 8 0 0 K之色溫而言，該混合物之重量成份適合以下條 件時特別有利= 0.20^A^ 0.24, 0.36 ^B^ 0.40, 0.29 ^C^ 0.3 3, 0.07 ^D^ 0.11 且 A + B + C + D = l 〇 就5 7 0 0 K之色溫而言，該混合物之重量成份適合以下條 件時特別有利·β 0.23SAS0.28，0.30SBS0.39，0.30SCS0.39，0.03SD$ 0.10 且 A + B + C + D = l〇 就3 2 0 0 K之色溫而言，該混合物之重量成份適合以下條 件時是有利的： 0·14$Α$0·20，0.05‘BS0.12，0.58SCS0.67，0.05SD$ 0.15 且 A + B + C + D=l。

該混合物之重量成份適合以下條件時特別有利： 0.16€A€0.18， 0.0 7SBS 0.09, 0.62 $CS0.65， O.IO^DS 1237837 0.12 且 A + B + C + D二 1。 彩色再現性和膜材料之光譜敏感性都已改良之介電質阻 障式放電燈之各別成份之重量比之具體之値顯示在實施例 之描述中。 上述發光物質混合物之各別成份之重量比之範圍另外須 考慮該通常會發生之不準確性和容許度，例如，由於較小 之製程上之變動等等所造成之不同之發光物質-電荷之稍微 不同之量子效率。此外，該發光物質混合物之細調之重點（特 別是色溫）係依據具體之應用而不同。但上述之各種狀況都 能以適當地試用一些微調度不大之混合物而在上述範圍中 良好地受到支配。 在本發明較佳之實施例中，以氙塡入該介電質阻障式放 電燈中，其典型之全壓力是在50至200毫巴（mb a〇之範圍 中，較佳是在100和150 mbar之間。該介電質阻障式放電 燈因此產生一種氙-激發分子能帶輻射，其最大波長是172 nm且可激發該發光物質。在選取該發光物質成份及其混合 物比例時，須考慮該發光物質在發出該激發用之輻射時之 量子效率，以確保一種儘可能高之光效益。另一外觀是在 以此種輻射持續地激發時該發光物質之各成份之保持。就 每一發光物質成份而言，在該燈之壽命期間力求使該已轉 換之輻射之強度之衰減値儘可能少。 【實施方式】 第1 a，1 b圖本發明之介電質阻障式放電燈1之俯視圖或 側視圖。該燈是在膜收容時用於照明之平面式介電質阻障 1237837 式放電燈。由於圖式上之原因’該燈只顯不較少之電極條 且因此所顯示之對角線亦較小。此種外觀以下將與第5圖 一起說明。由其機械上和電性上之構造而言’此種平面燈 對應於US 6 034 470中已揭示之燈’其主要差異是發光物 質層。在詳細說明之前，首先依據第1 a ’ 1 b圖來說明本發 明之燈1之大略構造。 該平面燈1由一種平坦之放電管（其具有長方形之底面和 一種電極組）所構成，該電極組配置在該放電管內部。該放 電管由後板2,前板3和框架4(其均由玻璃所構成）所形成。 後板2和前板3分別藉由玻璃焊劑5而氣密地與該框架4 相連，使該放電管之內部以長方六面體之形式構成。該放 電管之內部以壓力大約是130毫巴之氙塡入。該後板2較 該前板3還大，使該放電管具有一種圍繞式之空的邊緣。 在該邊緣上施加該電極組用之二個類似導電軌之導線6， 7 〇 該前板3之內面塗佈一種發光物質混合物（圖中不可看 見），其使放電所產生之UV/VUV-輻射轉換成可見之白色 光。該發光物質混合物涉及二種發光物質成份Y3Al5012:Ce 和33“2八110〇17:£11，其所屬之重量成份分別是28%和72%。 該燈之色溫是7100 K。一般之彩色再現性指標（Index)Ra是 76。第2圖中顯示該燈所測得之已正規化（normalized)之光 譜強度分佈（X-軸：以nm表示之波長；Y-軸：相對於1之 已正規化之強度）。 第3圖是該燈改質（modified)後所測得之已正規化之光譜 1237837 強度分佈，其包含4種發光物質成份 A = Y3Al5〇12:Ce， B 二 BaMgAl10〇17:Eu ， C = G d (Z n, M g) B 5 0 1 〇 : (Ce，Mn) ， D 二 Sr4Al14〇25:Eu，其所屬之重量成份分別是22%，38%，31% 和9 %。具有此種發光物質混合物之該燈之特徵是一般之彩 色再現指標Ra = 90和紅色再現指標R9 = 75。色溫是6800 K。 此外，該燈之光譜亦依據該膜材料之光譜敏感度曲線來調 整。 第4圖是另一種形式之燈所測得之已正規化之光譜強度 分佈，其中只改變上述各發光物質成份A，B，C，D之混合 比例，SP，改成25 %，3 3 %，3 7 %或5 %。該光譜可較佳地 適應於該膜材料之光譜敏感度曲線。一般之彩色再現指標 Ra和紅色再現指標R9是在92或82。色溫大約是5 700 Κ。 進一步改良可藉由微小地改變該混合比 (ratio)A:B:C;D = 0.26:0.32:0.37 :0.05 來達成（未顯示）。 爲了使圖式更淸楚起見，第la，lb圖中所示之燈是以第5 圖中該燈之6 · 8 ”之對角線所需之電極組之一種代表性佈局 來表示。在該燈之對角線較大時，該電極組之佈局原則上 不必改變，只需相對應地顯示較多-且較長之電極條即可。 該電極組由具有條形金屬陰極8和陽極9，10，1 1之類似 導電軌之結構所構成，各電極交替地且平行地配置在該後 板2之內面。各陰極條8在空間中具有以脈波操作時所產 生之各別放電現像所需之發出點（請參閱上述之EP 0 73 3 266 B1)’其藉由鼻形之面向相鄰之陽極條之凸起12來達 成且使電場局部性地放大，因此只會在這些位置1 2上點 1237837 燃各別之三角形放電現像（未顯示）。除了二個外部陽極1 Ο， · 11以外，其餘之陽極9都具有一種雙結構9a，9b。全部之 陽極9 -1 1都以由玻璃焊劑所構成之介電質層（未顯示）所覆 室。各陽極9-11和陰極8分別在其一端上延長且在該後板 2上由該放電管內部之二側向外延伸，使所屬之陽極-或陰 - 極導體配置在該後板2之相面對之側邊上。在該後板2之 · 邊緣上各電極條8 -1 1分別轉換成上述之陰極側6或陽極側 7之導線。各條導線6，7分別用作接觸區以便與一種脈衝 電壓源13相連接。就一種（未顯示之）具有15”對角線之平 鲁 面燈而言，其（未顯示之）電極組具有1 2個陰極條，1 1個雙 陽極條以及二個外部單一陽極。每一陽極條沿著二個縱側 之每一縱側都具有1 3個凸起以點燃各別之放電現像。 第6圖是另一形式乏燈所測得之已正規化（η 〇 r m a 1 i z e d)之 光譜強度分佈（X-軸：以nm表示之波長；Y-軸：相對於1 之已正規化之強度），其是在色溫大約3 200 K時所測得著。 依據CIE該彩色之已正規化之圖中該色點之座標是χ = 〇.421 和y = 0.3 94。爲了達成此目的，則該發光物質之4個成份 ® 之重量比是 A:B:C:D=17.4 :8.6 :63.2 :10.8 ，其中 A = Y 3 A15 〇！ 2: C e ， B = BaMgAl10O17:Eu ， C = Gd(Zn,Mg)B5O10 : (Ce，Mn)，D= Sr4Al14025:Eu。該光譜可良地依據爲此色溫而 設計之膜材料之光譜敏感度曲線來調整且所顯示之其它特 徵是一般之彩色再現指標Ra = 91和紅色再現指標R9 = 92。 雖然本發明以平面式介電質阻障式放電燈作爲例子來說 明，但本發明不限於此種形式之燈。反之，其有利之作用 -12- 1237837 亦可顯示在其它具有不同放電管形式之燈（例如，管形之燈） 中。此時該電極組由二個或多個長形之電極所構成，各電 極平行於該燈之縱軸而配置在管形放電管之壁上。 就膜發光體（未顯示）而言，上述形式之至少一平面式介 電質阻障式放電燈組裝在平面式發光體外殼中，該外殼在 最簡單之情況下是一種框，其中懸掛著平面燈。該發光體 外殻配置在一種較佳是高度可調之足部上。操作該平面式 介電質阻障式放電燈所需之電源裝置可配置在該膜發光體 內部或外部。 【圖式簡單說明】 第1 a圖本發明之介電質阻障式放電燈之俯視圖。 第1 b圖係第1 a圖之燈之側視圖。 第2圖 本發明之介電質阻障式放電燈所測得之已正規化 之光譜強度分佈圖，其具有第一發光物質混合物 和7100 K之色溫。 第3圖 本發明之介電質阻障式放電燈所測得之已正規化 之光譜強度分佈圖，其具有另一發光物質混合物 和6800 K之色溫。 第4圖 本發明之介電質阻障式放電燈所測得之已正規化 之光譜強度分佈圖，其具有另一發光物質混合物 和5700 K之色溫。 第5圖 較佳是以單極性電壓脈波來操作之本發明之平面 燈（其具有6.8 ”之對角線）用之電極結構之尺寸 -13- 1237837 第6圖 本發明之介電質阻障式放電燈所測得之已正規化 之光譜強度分佈圖，其具有另一發光物質混合物 和3 200 K之色溫。 主要之元件符號說明：

1 介電質阻障式放電燈 2 後板 3 前板 4 框架 5 玻璃焊劑 6，7 導線 8 陰極 9，] 0，1 1 陽極 9a, 9 b 雙結構 12 凸起 13 脈衝電壓源 -14-

Claims (1)

1237837 c ^年功(《日修正補充 拾、申請專利範圍： 第9 2 1 2 1 2 7 6號「彩色再現性較佳之介電質阻障式放電燈」 專利案 （93年2月修正） 1 · 一種介電質阻障式放電燈（1 )，其包含： -一放電管，其壁圍繞著一放電介質， -一電極組（8-11)，用來在該放電介質中產生介電質阻 障式放電，該電極組（8 -1 1)之至少一部份是介電質阻障式 者， -一發光物質混合物，其施加在該放電管之壁之至少 一部份上，其特徵爲： 該發光物質混合物至少包含各發光物質成份A和B，其 中 •A: Y3Al5〇12:Ce， • B : B a M g A1! 〇 〇 i 7: E u。 2 ·如申請專利範圍第1項之介電質阻障式放電燈，其中該 混合物之重量成份符合以下之條件： 0.15SAS0.35 且 0.65SBS0.80 且 A + B=l。 3 ·如申請專利範圍第1項之介電質阻障式放電燈，其中另 具有發出紅光之發光物質成份C ’其發射最大値是在波 長630 ± 15 nm之處且其全部之半値寬度大於50 。 4 ·如申請專利範圍第3項之介電質阻障式放電燈，其中該 發光物質成份 C 是 Gd(Zn，Mg)B501(): (Ce，Mn)。 5.如申請專利範圍第1，3或4項之介電質阻障式放電燈， 其中另具有發出藍綠光之發光物質成份D，其發射最大 1237837 f年日修正補充

値是在波長490 土 20 nm之處且其全部之半値寬度大於50 6. 如申請專利範圍第5項之介電質阻障式放電燈，其中該 發光物質成份D是Sr4Al140 2 5:Eu。 7. 如申請專利範圍第 5 項之介電質阻障式放電燈，其中 · 該混合物之重量成份符合以下之條件： · 0.01 ^ A ^ 0.50, 0.05 ^ B ^ 0.50, 0.05 ^ C ^ 0.70, 0 ^ D ^ 0.25 且 A+B+C+D=l 。 8 ·如申請專利範圍第 5項之介電質阻障式放電燈，其中% φ 該混合物之重量成份符合以下之條件： 0.01 ‘AS0.50，0.10‘BS0.50，0.05€CS0.50，0SDS0.25 且 A+B+C+D=l 。 9 ·如申請專利範圍第5項之介電質阻障式放電燈，其中該 混合物之重量成份符合以下之條件： 0.01SAS0.40，0.15SBS0.40，0.10‘CS0.40，0SDS0.15 且 A+B+C+D=l 〇 1 0.如申請專利範圍第5項之介電質阻障式放電燈，其中該I φ 混合物之重量成份符合以下之條件： 0·20$Α$0·24，0.36SBS0.40, 0.29SCS0.33，0.07$DS 0.11 且 A + B + C + D = l 〇 1 1 ·如申請專利範圍第5項之介電質阻障式放電燈，其中該 混合物之重量成份符合以下之條件： 0·23$Α€0·28，0.30SBS0.39，0.30SCS0.39，0.03€DS 0.10 且 A + B + C + D = l 〇 01" 1237837 12·如申請專利範圍第5項之介電質阻障式放電燈，其中該 混合物之重量成份符合以下之條件： 0.14€AS0.20，0.05SBS0.12，0.58$CS〇.67，0.05SDg 0.15 且 A + B + C + D = l。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之介電質阻障式放電燈，其中該 放電管含有氙以作爲放電介質。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之介電質阻障式放電燈，其中該 氣之塡充壓力是在50至200mbar之範圍中，較佳是在1〇〇 和150 mbar之間。 1 5 ·如申請專利範圍第1 或1 3項之介電質阻障式放電燈， 其中該放電管以平面形式構成且包含一後板（2)和一作爲 光射出用之前板（3)，該前板（3)至少一部份是透光的。 16.如申請專利範圍第15項之介電質阻障式放電燈，其中在 該電極組之至少一部份和該放電介質之間具有一種介電 質層。 1 7 .如申請專利範圍第1或1 3項之介電質阻障式放電燈，其 中該放電管是管形的。 1 8 .如申請專利範圍第1項之介電質阻障式放電燈，其中該 電極組由二個或多個長形之電極所構成’各電極配置在 該放電管之壁上。 1 9 .如申請專利範圍第1項項之介電質阻障式放電燈，其係 用在一種膜發光體中。