专利名称：紫外线反射层,带该层的灯及在灯玻璃上设置该层的方法
技术领域：
本发明涉及一种紫外线反射层，具有紫外线反射层的灯，以及在灯玻璃上设置紫外线反射层的方法。
放电灯，例如低压水银蒸气放电灯的问题在于在放电中产生的放射线处在一波长范围，通常为紫外线的范围，用人眼是看不见的。因此，为产生可见光，此放射线被转换成不同波长的射线。为此，将发光材料层例如一种荧光物质，设置在放电体的内壁上，也就是在放电体内可发生气体放电，这种放电体通常用玻璃制成。
然而，发光材料相当昂贵，远非是这种灯的总体价格的可忽略部分。因此，为保持发光材料层(发光层)尽可能地薄，要做长时间的努力。一种公知的工序是制作第二层，在发光层和放电容器内壁之间的第二层能渗透可见光但反射紫外光，由此达到使气体放电产生的放射线能尽可能转换成可见光，从而可使用薄的发光层。这使得气体放电产生的放射线中已经转换成可见光的部分在通过发光层的过程中能毫无障碍地穿出放电体，而在通过发光层没有被转换成可见光的部分通过吸收和发射至少能部分地通过反射层反射回发光层。因此，基本构思是，要“禁闭”放电体中的紫外光和使其来回反射直到被发光层的原子吸引，然后这种原子发出可见光波范围内的光。
实际中遇到的问题是要尽可能充分地反射紫外线同时又允许可见波长范围的光无障碍地通过紫外线反射层。对于这种反射层，建议使用多种材料和材料的混合物，例如在AT353357C1中建议使用紫外线反射层，该反射层不仅包括能很好地反射紫外光的一种材料而且包括具有发光材料的混合物材料。US3995192建议设置按重量计能达到15％的TiO2紫外线反射层，但是最好添加按重量计少于百分之零点几(按重量计0.14至0.17％)的Al2O3或ZrO2。JP5363788A2公开了一种含不同微粒大小的两种反射材料的反射层，其中一种材料的微粒大小小于1μm，并且按重量计占反射层的约95％至99.9％第二种材料的微粒大小大约为2至8μm，并且按重量计占反射层的约0.1％至5％。这种混合材料用于维护反射层的大部分附着力和持久力。
然而，至今所知的用作反射层的材料和混合材料并不能很好满足反射层的要求。如所知道的，使用具有高折射率和合适微粒大小的反射材料也许会有这样的结果，即能降低可见光的不需要的散射，但紫外光所需要的反射却没有降低，而具有高折射率的材料具有吸收紫外光的能力但没有吸收后在可见光范围内散射光的能力。因此，没有用到吸收的放射线能量。
由以上可见，本发明的目的是提供一种反射层、具有这种反射层的灯、以及在灯上设置这种反射层的方法，使这种发射层具有很好的反射紫外线特性，同时对可见光具有很好的传输特性，特别是能将可见光散射到尽可能低的程度，使散射对比度提高。
该目的是通过一种层、一种灯以及具有独立权利要求特征的方法来实现的。优选的实施例和修改在从属权利要求中限定。
本发明是基于认识到通过具有高折射率和低折射率的材料的混合，有可能降低可见光通过反散层的有效路径长度，因此只吸收极少的可见光，而不降低反射紫外光的比率。
当具有最佳散射能力的紫外线吸收微粒嵌在非紫外线吸光材料的周期性散射微粒阵列中时，整个层的散射系统保持相同或升高，而吸光性降低。
有下面的关系式a＝1+K/S其中，S为散射系数，K为具有给定波长的光的整个层的吸光系数。下面的关系式是成立的K＝kσ其中k为常数，σ为该层中较大微粒的比例容积。
如果与最佳的散射能力相应大小的微粒的混合物用不吸光的远小于254Nm的微粒来稀释，那么具有这种层的散射系数S将取决于较大微粒的比例容积。结果如下S＝sσ(1-γsσ2/3)其中s定义如下s＝ds/dσ|σ→0γ依赖于封装微粒的方式。对聚合体中的色素而言，用于散射的最佳比例容积大约为按容量计的30％。
散射系数S和参数a能通过具有不同层厚的层的反射数据来计算。散射系数和具有100m2/g的比表面面积的铝微粒的层的相应值以及已掺杂的ZrO2已经被列在如
图1所示的表中。这些值与荧光聚合物规格有关。散射系数与未混合的ZrO2的散射系数的标准相符。
当极小的结晶体Al2O3容量增加时，参数值a将减小并且按微粒的重量计以0.4％趋向1。这种做法有可能导致使用具有较Al2O3高的折射率的材料，因此对紫外线反射层来说，具有较高的散射对比度。也有可能使用掺杂的ZrO2、ZrO2的微粒，三氧化二钇，二氧化铪以及稀土元素的氧化物。如果微粒的大小和吸光的范围合适，这个原则也适用于其它波长。
例如，反射层也能通过湿化学方法来获得。为此，极小微粒和强的光散射微粒的混合物能通过硝酸或者其它的分散剂来稳定在水中。加上一个合适的粘合系统以后，就能提供反射材料层，下一步即提供发光材料层。如例子中所定的通过选择合适的混合比，与荧光聚合物标准相比，可达到的反射率能设定在70和近100％之间。
如果Al2O3的微粒大小能主要保持在254nm以下，最好是10nm以下，一种嵌入在微结晶体中的结构能通过简单的方法实现。并非所有的Al2O3都需要微结晶体结构是显而易见的。依据具体的实施例也就足以能保持Al2O3的平均微粒大小在100nm以下，最好是30nm。由于这种微粒通常倾向于结合成一大块，如果这些块平均低于200nm，最好是低于140nm，将是非常有利的。
权利要求
1.一种紫外线反射层，特别是供放电灯用的，其特征在于按重量计，至少包含10％的Al2O3，最好是在10％至70％之间，与Al2O3相比，具有更高折射率的材料至少占10％。
2.如权利要求1所述的反射层，其特征在于与Al2O3相比具有更高折射率的材料是从以下材料组中选择的二氧化锆、掺杂的二氧化锆、三氧化二钇、二氧化铪、以及稀土元素的氧化物。
3.一种灯，特别是其内表面具有紫外光反射材料层的放电体的气体放电灯，其特征在于按重量计，至少包含10％的Al2O3，最好是在10％至70％之间，与Al2O3相比，具有更高折射率的材料至少占10％。
4.如权利要求3所述的灯，其特征在于与Al2O3相比具有更高折射率的材料是从以下材料组中选择的二氧化锆、掺杂的二氧化锆、三氧化二钇、二氧化铪、以及稀土元素的氧化物。
5.在灯玻璃特别是在放电灯的放电体上提供紫外光反射材料层的方法，其特征在于在一种分散剂特别是硝酸的帮助下，在水中稳定微结晶体Al2O3与比Al2O3散射更强的材料例如掺杂的二氧化锆、未掺杂的二氧化锆、三氧化二钇、二氧化铪、以及稀土元素的氧化物的混合物，加上配套的粘接系统，以及将生成的混合物涂在放电体的表面上。
6.如权利要求1-5中任一个所述的层、灯或方法，其特征在于按重量计，所选择的Al2O3中90％以上的微粒大小小于254nm。
7.如权利要求6所述的层、灯或方法，其特征在于Al2O3微粒的平均微粒直径小于100nm，最好小于30nm，其原始的微粒如果结合成结合体，形成的结合体的大小小于200nm，最好小于140nm。
全文摘要
在一放电灯的紫外线反射层中,反射层包括:按重量计,Al
文档编号C03C17/00GK1348929SQ0113033
公开日2002年5月15日 申请日期2001年10月11日 优先权日2000年10月14日
发明者V·D·希尔登布兰德, H·格拉瑟, C·R·龙达, C·穆特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司