专利名称：具有含锡的气体填充物的低压气体放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低压气体放电灯，该低压气体放电灯备有含气体填充物的气体放电容器，并具有电极和用于产生和维持低压气体放电的装置。
在低压气体放电灯中产生光是以以下事实为基础的电荷载流子、尤其是电子，也可以是离子，被灯的电极之间的电场很强地加速，在灯的气体填充物中，由于与气体填充物的气体原子或分子的撞击，它们激发气体填充物或使它们电离。当气体填充物的原子或分子返回到它们的正常状态时，可能是较大或较小的一部分激发能被转换成辐射。
常规低压气体放电灯在气体填充物中含有汞，并且还备有在气体放电容器内部的荧光涂层。汞低压气体放电灯的缺点是汞蒸气主要在高能量、但在电磁谱的不可见UV-C范围内发射辐射，只通过使用这些荧光材料才可以将这种辐射以充分低的能量转换成可见辐射。因此能量差被转换成不希望的热辐射。
气体填充物中的汞越来越被看作环境污染和有毒物质，由于在其使用、生产和处理中涉及到环境危害，因此在现代批量生产中这是应该避免的。
已知通过用其它物质代替气体填充物中的汞可以影响低压气体放电灯的光谱。例如，从德国专利申请DE10044562和DE10044563中已知，铟化合物或铜化合物可以与缓冲气体一起使用作为低压气体放电灯中的气体填充物。
迄今为止，锡卤化物的使用只从关于高压放电灯的德国专利申请DE2455277中知道，该灯具有作为起动气体的一定量的惰性气体和在0和50mg/cm3之间的汞以及至少1μmol的至少一种锡卤化物，其中放电容器含有元素铟、铋、铅、镓、和锌中的至少一种，或者是它们的卤化物的至少一种的形式，它们的含量应该对校正由灯发射的辐射的色点有效。
本发明的目的是产生环境友好的低压气体放电灯，无汞蒸气，该低压气体放电灯传递电磁谱的可见范围内或可见光谱附近的不可见UV辐射内的高辐射输出，在荧光材料的帮助下可以以低能量损失将上述高辐射输出转换成可见辐射。由此该放电灯具有比主要发射极短波的UV辐射的低压气体放电灯更高的效率，其中所述极短波的UV辐射可以只利用能量损失被荧光材料转换成可见辐射。后种放电灯的例子是基于原子汞辐射的荧光灯。
这个目的根据本发明通过低压气体放电灯来实现，该低压气体放电灯设有气体放电容器，所述气体放电容器含有作为缓冲气体的惰性气体填充物，并且该灯还设有电极和用于产生和维持低压气体放电的装置，并含有至少一种锡卤化物。
这种低压气体放电灯一般含有气相的2×10-11到2×10-9mole/cm3的锡卤化物。特别优选的是含有气相的大约2×10-10mole/cm3的锡卤化物，对应大约10μbar的工作压力。
在根据本发明的灯中，在低压下发生分子气体放电，发射可见辐射和在电磁谱的UVA范围附近的辐射。这种光谱示于
图1中，其中示出了在UV范围内的Sn原子线的光谱和在可见范围内的Sn分子辐射。则只有UV辐射必须借助合适的荧光材料转换成可见辐射。相反，辐射的可见部分不必用荧光材料进行转换，这产生根据本发明的灯的高效率。由于这是分子放电的辐射，因此在450-550nm内的宽连续性的精确位置可以通过锡化合物、任何其它添加剂和内部灯压力的性质以及工作温度来控制。
与荧光材料组合，根据本发明的灯具有比常规低压汞放电灯高很多的视觉效率。以流明/瓦表示的视觉效率是一定可见波长范围内的辐射的亮度与用于辐射的产生能量之间的比。根据本发明的灯的高视觉效率意味着通过较低功耗实现了一定量的光。
根据本发明的灯的特别有利的工作压力是通过将放电容器的壁温度设置为T*±50K的温度来实现的。这里T*对于氯化锡为220℃，对于溴化锡为230℃，并且对于碘化锡为275℃。在发热期间产生的损失可以利用热反射外泡来最小化，例如在钠蒸气低压气体放电灯中实现的。
根据本发明的灯的气体填充物包括锡卤化物和惰性气体。惰性气体用作缓冲气体。优选的缓冲气体是氩。氩可以全部或部分地用其它惰性气体如氦、氖、氪或氙来代替。在工作温度时惰性气体的气体压力有利地等于1-5mbar，并优选为2mbar左右。
根据本发明使用的气体放电容器一般具有在外表面上的荧光涂层。由根据本发明的灯发射的UVA辐射不被正常壁材料吸收，而是几乎没有损失地穿过放电容器的壁。优选使用的壁材料是石英、氧化铝、钇铝石榴石、或类似已知的玻璃材料。由于这些材料允许UVA辐射基本上不受阻碍地通过，因此荧光涂层也可以施加于气体放电容器的外部。因此简化了制造工艺。结果是，也可以排除放电等离子体与荧光材料之间的不希望的相互作用(化学反应、在强UV辐射下的老化、热损害)。
各种变化的几何形状对于放电容器都是可行的。优选使用圆柱形和球形几何形状。
在根据本发明的灯中，可以用外部电极和高频交变电场例如2.65MHz、13.56MHz、...、2.4GHz等容性地或感应性地激发放电。还可以用由导电材料(例如钨或铼)构成的内部电极来进行操作。这里内部电极可以设有低功函数的发射材料。
如果根据本发明的灯设有合适的荧光材料，则它可以用于一般照明目的。由于来自Stokes Shift的损失很低，因此可以用高于100流明/瓦的高光产量获得可见光。
实施例图1示出了用13.56MHz和外部电极激发的放电的光谱。放电容器是圆柱形的并且长度为14cm、直径为2.5cm。填充物包括0.3mg的SnBr2和5mbar Ar(冷却压力)。放电功率为3瓦。壁温度设置为220℃。可清楚辨别的是Sn线(也参见具有Sn的方案的图2和3)和在可见光谱范围内的宽连续性。
权利要求
1.一种低压气体放电灯，它设有气体放电容器和电极以及用于产生和维持低压气体放电的装置，其中气体放电容器含有作为缓冲气体的惰性气体，其特征在于它含有至少一种锡卤化物。
2.根据权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于它含有气相的2×10-11到2×10-9mole/cm3的锡卤化物。
3.根据权利要求1和2所述的低压气体放电灯，其特征在于它含有气相的大约2×10-10mole/cm3的锡卤化物，并对应大约10μbar的工作压力。
4.根据权利要求1-3任一项所述的低压气体放电灯，其特征在于设置T*±50K的壁温度，其中T*对于氯化锡为220℃，对于溴化锡为230℃，并且对于碘化锡为275℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的低压气体放电灯，其特征在于惰性气体的气体压力在1和5mbar之间的范围内，并优选为2mbar左右。
6.根据权利要求1-5任一项所述的低压气体放电灯，其特征在于作为放电的结果而发射的UV辐射通过合适的荧光材料转换成可见辐射。
7.根据权利要求1-6任一项所述的低压气体放电灯，其特征在于放电器件的壁包括石英、Al2O3、钇铝石榴石或类似已知材料。
8.根据权利要求1-7任一项所述的低压气体放电灯，其特征在于放电可以用外部电极和高频交变电场感性地或容性地激发。
9.根据权利要求1-8任一项所述的低压气体放电灯，其特征在于内部电极包括导电材料(例如钨或铼)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的低压气体放电灯，其特征在于它含有内部电极，该内部电极附加地设有低功函数的材料。
全文摘要
本发明公开了一种低压气体放电灯，它设有气体放电容器和电极以及用于产生和维持低压气体放电的装置，所述气体放电容器含有作为缓冲气体的惰性气体，其中该灯含有至少一种锡卤化物。
文档编号H01J61/20GK1682347SQ03821509
公开日2005年10月12日 申请日期2003年9月1日 优先权日2002年9月11日
发明者R·P·肖尔, R·希尔比希, A·G·R·克贝尔, J·拜尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司