无汞、无钠的组合物及结合其的辐射源的制作方法

专利名称：无汞、无钠的组合物及结合其的辐射源的制作方法
无汞、无钠的组合物及结合其的辐射源
背景技术：
本发明总的涉及受激发可发出辐射的无汞、无钠组合物。具体 而言，本发明涉及包含可电离的无汞和无钠组合物的辐射源，所述 组合物受激发可发出辐射。
可电离组合物可用于放电源。在放电辐射源中，通过介质放电 发出辐射。所述放电介质通常为气体或蒸汽，同时优选其包括在可 将产生的辐射传送至外部的壳中。 一般通过施加电场使所述放电介 质电离，所述电场通过向一对位于介质两端的电极施加电压产生。 如果载能颗粒，例如电子和离子，与放电介质中的气体原子或分子 碰撞，导致原子和分子电离或被激发时，气体放电发出辐射。当这 些原子和分子衰减至更低能量状态时，激发能量的大部分转换为辐 射，并在此过程中发出辐射。
气体放电辐射源是可得的，且在内部压力下工作。在所述压力 范围的一端，极少量存在的负责发出辐射的化学物质在工作过程中 产生大约几百个帕斯卡或更小的压力。辐射化学物质产生的压力有时可少至总压力的0.1%。
包括磷光涂层的气体放电辐射源(总工作压力在所述压力范围的 低端，同时至少部分发出的辐射在uv光谱范围内)可将uv光转换 为可见光， 一般将其称作荧光源。磷光体还有助于确定荧光源的色 彩性质。 一般使用磷光体的混合物以产生所需色彩。
其他气体放电源，包括高强度^:电源，在相对更高的压力(约0.05MPa-约20 MPa)和相对更高的温度(高于约600。C)下工作。这些放电 源通常包括为外封套封闭的内弧管。
许多普遍使用的放电辐射源包括汞作为可电离组合物的组分。
此类含汞辐射源的处理可能会对环境造成危害。因此，需要提供可 用于辐射源的可发出辐射的无汞放电组合物。发明概述概括而言，本发明提供了可电离的无汞、无钠组合物(当被激发 时，所述组合物可发出辐射)，以及结合一种此类组合物的辐射源。在本发明的一个方面，所述可电离的无汞、无钠组合物包含一种惰性緩沖气体和至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其 组合的第一金属。如果被激发，不包含惰性緩冲气体的组合物产生 总蒸汽压小于约lxl03Pa。在本发明的另一方面，所述可电离的无汞、无钠组合物包含一 种惰性緩冲气体和至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其 组合的第一金属，条件是当存在面化锡时，则不存在In、 Bi、 Pb和 Ga。在本发明的另一方面，可电离的无汞、无钠组合物包含一种惰 性緩冲气体和至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合 的第一金属，以及选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第 二金属的至少一种化合物，条件是当存在Se时，不存在Ge，同时当 存在卣化锡时，不存在In、 Bi、 Pb和Ga及其卣化物。所述金属化 合物选自卣化物、氧化物、硫属化物、氢氧化物、氢化物、金属有 机化合物及其组合。另一方面，可电离的无汞、无钠组合物包含一种惰性緩冲气体 和选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的金属的至少一种化合物。 所述金属化合物选自卣化物、氧化物、硫属化物、氬氧化物、氢化 物、金属有机化合物及其组合。本发明另 一 方面提供了 一种包括可电离的无汞、无钠组合物的辐射源，所述组合物包含至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第一金属。在其工作过程中辐射源内的金属的蒸汽压 小于约lxl03Pa。本发明另一方面提供了一种包括可电离的无汞、无钠组合物的 辐射源，所述组合物包含至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第一金属，条件是当存在卣化锡时，则不存在In、 Bi、 Pb和Ga。在本发明的另一方面，辐射源包括可电离的无汞组合物和无钠 组合物，所述组合物包含至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Gr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第一金属，和选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其 组合的第二金属的至少一种化合物，条件是当存在Se时，则不存在 Ge，同时当存在卣化锡时，则不存在In、 Bi、 Pb和Ga及其卣化物。 所述金属化合物选自卣化物、氧化物、硫属化物、氢氧化物、氢化 物、金属有机化合物及其组合。在本发明的另一方面，辐射源包括可电离的无汞、无钠组合物， 所述组合物包含选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的金属的至少一种化合物。所述金属化合物选自卣化物、氧化物、^;fu属化物、氢 氧化物、氢化物、金属有机化合物及其组合。附图简述 参照附图阅读以下对本发明的详细描述，本发明的这些和其他 技术特征、方面和优势将更易于理解，其中各附图中相同编号代表相同部分，其中

图1为本发明一个实施方案的辐射源。图2为本发明笫二个实施方案的辐射源。图3为本发明第三个实施方案的辐射源。图4为本发明一个实施方案辐射源的发射光谱。图5为本发明另一个实施方案辐射源的发射光谱。发明详述在本发明的一个实施方案中，本发明可电离的无汞组合物包含 一种惰性緩沖气体和至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os 及其组合的第一金属，其中所述金属的量使得在包含该组合物的辐 射源的工作过程中所述金属的蒸汽压小于约lxl03 Pa。优选在工作过 程中金属的蒸汽压小于约100 Pa，更优选小于约10 Pa。优选所述金 属选自Ga、 Mn及其組合，更优选所述金属为Ga。在另一实施方案中，可电离的无汞、无钠组合物还包含至少一 种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第二金属的至 少一种化合物。所述化合物选自卣化物、氧化物、硫属化物、氬氧 化物、氢化物、金属有机化合物及其组合。如果被激发，不包含惰 性緩冲气体的可电离组合物产生的总蒸汽压小于约lx103 Pa,优选小 于约100 Pa，更优选小于约10 Pa。优选第二金属选自Ga、 Mn及其 组合，更优选第一和第二金属为Ga。在一个实施方案中，第一和第 二金属相同。在另一个实施方案中，第一金属和第二金属不同。在 另一个实施方案中，所述金属化合物为卣化物。在一个实施方案中， 所述囟化物为碘化物。在另一个实施方案中，所述卣化物为溴化物。
在本发明的笫二实施方案中，可电离的无汞、无钠组合物包含一种惰性緩沖气体和至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os 及其组合的金属，条件是当存在由化锡时，则不存在In、 Bi、 Pb和 Ga。优选所述金属选自Ga、 Mn及其组合，更优选所述金属为Ga。在另一个的实施方案中，可电离的无汞、无钠组合物还包含所 述至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re和Os的第二金属的至 少一种化合物。所述化合物选自卣化物、氧化物、硫属化物、氬氧 化物、氢化物、金属有机化合物及其组合。在另一个实施方案中， 所述金属化合物为面化物。在一个实施方案中，所述面化物为碘化 物。在另一个实施方案中，所述面化物为溴化物。在本发明的第三个实施方案中，可电离的无汞、无钠组合物包 含一种惰性緩冲气体和至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os 及其组合的第一金属，以及选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其 组合的第二金属的至少一种化合物，条件是当存在Se时，则不存在 Ge;同时当存在卣化锡时，则不存在In、 Bi、 Pb和Ga及其囟化物。 所述金属化合物选自卣化物、氧化物、硫属化物、氬氧化物、氬化 物、金属有机化合物及其组合，条件是当存在Se时，则不存在Ge。 在一个实施方案中，第一和第二金属相同。在另一个实施方案中， 笫一金属和第二金属不同。在另一个实施方案中，所述金属化合物 为卣化物。在一个实施方案中，所述卣化物为碘化物。在另一个实 施方案中，所述卣化物为溴化物。在本发明的第四个实施方案中，可电离的无汞、无钠组合物包 含一种惰性緩冲气体和选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的金属的
至少一种化合物。所述金属化合物选自卣化物、氧化物、硫属化物、 氢氧化物、氢化物、金属有机化合物及其组合。在一个实施方案中， 所述金属化合物为碘化镓。在另一个实施方案中，所述金属化合物 为碘化叙、。在本发明的另 一个实施方案中，辐射源包括一种可电离的无汞、无钠组合物，所述组合物包含至少一种选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os 及其组合的金属。所述金属的存在量使得在辐射源的工作过程中， 所述至少一种金属的蒸汽压小于约lxl03Pa，优选小于约100Pa，更 优选小于约10Pa。在本发明的另一个实施方案中，辐射源的可电离无汞、无钠组 合物还包含至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合 的第二金属的至少一种化合物。所述化合物选自卣化物、氧化物、 硫属化物、氢氧化物、氬化物、金属有机化合物及其组合。如果被 激发，不包含惰性緩冲气体的可电离组合物产生的总蒸汽压小于约 lx103 Pa,优选小于约100 Pa，更优选小于约10 Pa。优选第二金属 选自Ga、 Mn及其组合，更优选第一和第二金属为Ga。在一个实施 方案中，第一和第二金属相同。在另一个实施方案中，第一金属和 第二金属不同。在另一个实施方案中，所述金属化合物为囟化物。 在一个实施方案中，所述卣化物为碘化物。在另一个实施方案中， 所述卣化物为溴化物。在本发明的另 一个实施方案中，辐射源包括一种可电离的无汞、 无钠组合物，所述组合物包含至少一种选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os 及其组合的金属，条件是当存在由化锡时，则不存在In、 Bi、 Pb和 Ga。在本发明的另一个实施方案中，辐射源的可电离无汞、无钠组 合物还包含所述至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re和Os的 第二金属的至少一种化合物。所述化合物选自卣化物、氧化物、硫 属化物、氢氧化物、氢化物、金属有机化合物及其组合。在另一个 实施方案中，所述金属化合物为囟化物。在一个实施方案中，所述 卣化物为碘化物。在另一个实施方案中，所述卣化物为溴化物。在本发明的另 一个实施方案中，辐射源包括一种可电离的无汞、 无钠组合物，所迷组合物包含至少一种选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os 及其组合的第一金属和选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第二金 属的至少一种化合物，条件是当存在Se时，则不存在Ge,同时当存 在卣化锡时，则不存在In、 Bi、 Pb和Ga。所述金属化合物选自卣化 物、氧化物、硫属化物、氢氧化物、氢化物、金属有机化合物及其 组合。优选第一金属选自Ga、 Mn及其組合。在一个实施方案中， 第一和第二金属相同。在另一个实施方案中，第一金属和第二金属 不同。优选第一和第二金属为Ga。在一个优选实施方案中，第一金 属为Ga，第二金属化合物为卣化镓。在另一个优选实施方案中，所 述面化镓为碘化镓。在另一个实施方案中，所述囟化物为溴化物。在本发明的另一个实施方案中，辐射源包括一种可电离的无汞、 无钠组合物，所述组合物包含惰性緩冲气体和选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的金属的至少一种化合物。所述金属化合物选自卣化物、 氧化物、硫属化物、氢氧化物、氢化物、金属有机化合物及其组合。 在一个实施方案中，所述金属化合物为碘化镓。在另一个实施方案 中，所述金属化合物为碘化铋。在另一个实施方案中，辐射源包括 一种可电离的无汞、无钠组合物，所述组合物由惰性緩冲气体和一 种选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、
Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re和Os的金属的一种化合物组成。在另一 个实施方案中，所述金属化合物为卣化镓，优选碘化镓。在另一个 实施方案中，所述金属化合物为卣化铋，优选碘化铋。在一个实施方案中，所述金属以处于未激态的金属元素存在。 在另一个实施方案中，所述金属以与至少一种除汞或钠外的其他金 属的合金的组分存在。在本发明的 一个方面，辐射源的可电离组合物的金属化合物为 金属卣化物。在另一个方面，所述金属卣化物为金属碘化物。在另 一个方面，所述金属卣化物为金属溴化物。在一个实施方案中，所 述可电离的组合物包含至少两种金属化合物。在本发明的另一个方面，辐射源的可电离组合物的金属化合物 为卣化镓。在另一方面，所述卣化镓为碘化镓。在另一个方面，所 述卣化镓为溴化镓。所述惰性緩冲气体包含一种选自氦气、氖气、氩气、氪气、氱 气及其组合的惰性气体。所述惰性緩沖气体使气体更易放电。所述 惰性緩冲气体还可控制稳态工作，并可用于优化所述辐射源的工作。 在非限定性实施例中，将氩气用作惰性緩冲气体。氩气可被另一种 惰性气体，例如氦气、氖气、氪气、氙气或其组合所完全或部分替 代。在本发明的一个方面，工作温度下惰性气体的气体压力为约1帕 斯卡-约lxl04Pa，优选约100Pa-约lx103 Pa。在本发明范围内，可通过将两种或多种镓化合物包含在可电离 组合物中提高所述辐射源的效率。可通过优化工作过程中放电的内 部压力进一步提高效率。可通过以下方式实现这种优化控制金属 和/或金属化合物的分压，或控制惰性緩沖气体的压力，或控制金属 和/或金属化合物的分压以及惰性緩冲气体的压力。此外，申请人已 发现可通过控制放电的工作温度提高辐射效率。辐射效率(用流明/瓦 特表示)为特定可见光波长范围内的光亮度与发出光所需能量的比率。图1示意说明气体放电辐射源10。图1示出了包括本发明可电 离组合物的管状壳或容器14。构成壳14的材料可透明或不透明。壳 14可具有圓形或非圓形-横截面，同时并不必须笔直。在一个实施方 案中，理想的是通过与电压源20相连的放热电极16激发放电。也 可通过提供能量给所述组合物的其他激发方法产生放电。本发明考 虑的各种电压和电流波形(包括交流或直流)均在本发明范围内。还可 存在其他电压源以有助于将电极保持在足以热离子发射电子的温 度，这也在本发明范围内。图2示意说明气体》文电辐射源10的另一个实施方案。所述壳包 含内封套24和外封套26。两个封套之间的空间抽成真空或填充气体。或者气体^t电辐射源壳可如图3所示，为^皮外封套或灯泡26包 围的多曲管或内封套24。优选包含可电离组合物的辐射源的壳或封套由基本上透明的材 料制成。术语"基本上透明的，，意味着允许总透射壳或封套表面任意点 的切线垂直方向约IO度内的入射光的至少约50%，优选至少约70%， 更优选至少约90%。在本发明范围内，磷光体可用于吸收通过放电发出的辐射，同 时发出可见光波长范围内的其他辐射。在一个实施方案中，可在辐 射源封套内使用磷光体或各种磷光体的组合。或者，如果封套不是 由吸收大量由放电发出的辐射的材料制成，则可在辐射源封套外使 用磷光体或各种磷光体的组合。适用于该实施方案的材料为在UV光 谱范围内几乎不吸光的石英。在辐射源的一个实施方案中，其中包含可电离组合物的壳具有 内封套和外封套，磷光体可涂布于内封套外表面和/或外封套内表面。磷光体的化学组成决定发出的辐射的光谱。适合用作石寿光体的 材料吸收至少部分通过放电发出的辐射，同时发出在另一个适当的 波长范围内的辐射。例如，所述磷光体吸收UV范围内的光，并发出
在可见光波长范围(例如红光、蓝光和绿光波长范围内)内辐射，同时 可获得高产量的荧光量子。如图4所示，在一个非限定性实施例中，对包含镓和二碘化^家的气体放电辐射源而言，辐射输出主要是由在约294纳米、约403纳 米和约417纳米的光谱跃迁所产生。使用转换具有至少其中一种波 长的光的磷光体。如图5所示，在另一个非限定性实施例中，对包含碘化铋的气 体放电辐射源而言，辐射输出主要是由在约299纳米、302纳米、306 纳米和472纳米的光谱跃迁所产生。在本发明范围内，可用于产生蓝色波长光的磷光体的非限定性 实例有SECA/BECA、 SPP:Eu、 Sr(P,B)O:Eu 、 Ba3MgSi208:Eu 、 BaAl8Ol3:Eu、 BaMg2Al16027:Eu、 BaMg2Al16027:Eu,Mn、 Sr4Al14025:Eu、 (Ba,Sr)MgAl1(A7:Eu 、 Sr4Si308C12:Eu 、 MgW04 、 MgG^CVMn 、 YV04:Dy 、 (Sr,Mg)3(P04)2:Cu 、 (Sr,Ba)Al2Si208:Eu 、 ZnS:Ag 、 Ba5Si04C16:Eu及其混合物。在本发明范围内，可用于产生绿色波长光的磷光体的非限定性 实例有Zn2Si04:Mn 、Y2Si05:Ce.Tb 、YA103:Ce,Tb 、 (Y，Gd)3(Al,Ga)5012:Ce 、 Tb3Al15012:Ce ZnS:Au,Cu 、 Al,ZnS:Cu 、 Al,Yb03:Ce,Tb及其混合物。在本发明范围内，可用于产生红色波长光的磷光体的非限定性 实例有Y(V,P)04:Eu、 Y(V，P)04:Dy、 Y(V，P)04:In、 MgFGe、 Y202S:Eu、 (Sr,Mg,Zn)3(P04)2:Sn及其混合物。在本发明的一个方面，所述辐射源装备有用于产生和保持气体 放电的装置。在一个实施方案中，用于产生和保持放电的装置为位 于辐射源壳或封套两端的电极以及提供电压给电极的电压源。在本 发明的一个方面，所述电极密封于壳内。另一方面，所述辐射源没 有电极。在无电极辐射源的另一个实施方案中，用于产生和保持放 电的装置为存在于至少 一个包含可电离组合物的封套外部或内部的
射频发射器。在本发明另一个实施方案中，可电离的组合物由高频场电容激 发，所述电极设置在气体放电容器外部。在本发明另一个实施方案 中，利用高频场电感激发所述可电离的组合物。实施例1本实施例提供了一种圓柱形石英放电容器，其对UV-A光透明， 长度为约35cm，直径为约2.5cm。抽真空所述J改电容器，加入约0.6 mgGa、约8.2mgGal3和氩气。环境温度下氩气的压力为约267 Pa。 将所述容器塞入高温炉内，同时通过激发频率为约13.56 MHz的外 部铜电极将电源电容耦合至气体介质。测定辐射和辐射效率。在约110 'C，紫外光和可见光的输出功率约为输入电功率的30%。当通过适 当的磷光体混合物将紫外光转换为可见光时，辐射效率为约80流明/ 瓦特。实施例2本实施例提供了一种圆柱形石英放电容器，其对UV-A光透明， 长度为约35cm，直径为约2.5cm。抽真空所iii丈电容器，力口入约3.0 mgGa、约3.7mgGa^和氩气。环境温度下氩气的压力为约267 Pa。 将所述容器塞入高温炉内，同时通过激发频率为约13.56 MHz的外 部铜电极将电源电容耦合至气体介质。测定辐射和辐射效率。在约220 。C，紫外光和可见光的输出功率约为输入电功率的32%。当通过适 当的磷光体混合物将紫外光转换为可见光时，辐射效率为约80流明/ 瓦特。实施例3本实施例提供了一种圆柱形石英放电容器，其对UV-A光透明， 长度为约35cm,直径为约2.5cm。抽真空所述放电容器，加入约3.7 mg Bi、约1.2 mg Bi^和氩气。环境温度下氩气的压力为约267 Pa。
将所述容器塞入高温炉内，同时通过激发频率为约13.56 MHz的外 部铜电极将电源电容耦合至气体介质。测定辐射和辐射效率。在约300 °C,紫外光和可见光的输出功率约为输入电功率的25%。当通过适 当的石岸光体混合物将紫外光转换为可见光时，辐射效率为约55流明/ 瓦特。虽然本文描述各种实施方案，但从说明书中可以理解的是各种 元素的各种组合、变换、等价物或其改进是可预见的，可由本领域 熟练技术人员作出，同时仍在所附权利要求定义的本发明范围内。
权利要求
1. 一种可电离的无汞、无钠组合物，所述組合物包含惰性緩沖气体和至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第 一金属；如果被激发，不包含所述惰性緩冲气体的所迷组合物可发 出辐射；如果被激发，不包含所述惰性緩冲气体的所述组合物产生 的总蒸汽压小于约lxl03Pa。
2. 权利要求1的可电离无汞、无钠组合物，其中所述第一金属 选自Ga、 Mn及其组合。
3. 权利要求1的可电离无汞、无钠组合物，其中所述第一金属 为Ga。
4. 权利要求1的可电离无汞、无钠组合物，其中如果被激发， 不包含所述惰性缓冲气体的所述组合物产生的总蒸汽压小于约100 Pa。
5. 权利要求1的可电离无汞、无钠组合物，其中如果被激发， 不包含所述惰性緩冲气体的所述组合物产生的总蒸汽压小于约10 Pa。
6. 权利要求1的可电离无汞、无钠组合物，所述组合物还包含 至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第二金属的 至少一种化合物；其中所述化合物选自卣化物、氧化物、硫属化物、 氢氧化物、氢化物、金属有机化合物及其组合；如果被激发，不包 含所述惰性緩冲气体的所述组合物产生的总蒸汽压小于约lx103 Pa。
7. 权利要求6的可电离无汞、无钠组合物，其中所述第一金属 和所述第二金属相同。
8. 权利要求6的可电离无汞、无钠组合物，其中所述第一金属 和所述第二金属不同。
9. 权利要求6的可电离无汞、无钠组合物，其中所述第二金属 选自Ga、 Mn及其组合。
10. 权利要求6的可电离无汞、无钠组合物，其中所述笫二金属 为Ga。
11. 权利要求6的可电离无汞、无钠组合物，其中如果被激发， 不包含所述惰性緩冲气体的所述组合物产生的总蒸汽压小于约100 Pa。
12. 权利要求6的可电离无汞、无钠组合物，其中如果^支激发， 不包含所述惰性緩冲气体的所述组合物产生的总蒸汽压小于约10 Pa。
13. 权利要求6的可电离无汞、无钠组合物，其中所述至少一种 化合物为卣化物。
14. 权利要求13的可电离无汞、无钠组合物，其中所述囟化物 为碘化物。
15. 权利要求13的可电离无汞、无钠组合物，其中所述囟化物 为溴化物。
16 —种可电离的无汞、无钠组合物，所迷组合物包含惰性緩冲 气体和选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第一金属，条 件是当存在卤化锡时，则不存在In、 Bi、 Pb和Ga;如果被激发，所 述组合物可发出辐射。
17. 权利要求16的可电离无汞、无钠组合物，其中所述第一金 属选自Ga、 Mn及其组合。
18. 权利要求16的可电离无汞、无钠组合物，其中所述第一金 属为Ga。
19. 权利要求16的可电离无汞、无钠组合物，所述组合物还包 含至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第二金 属的至少一种化合物，其中所述化合物选自卣化物、氧化物、硫属 化物、氢氧化物、氢化物、金属有机化合物及其组合。
20. 权利要求19的可电离无汞、无钠组合物，其中所述第一金 属和所述第二金属相同。
21. 权利要求19的可电离无汞、无钠组合物，其中所述第一金 属和所述笫二金属不同。
22. 权利要求19的可电离无汞、无钠组合物，其中所述至少一 种化合物为囟化物。
23. 权利要求22的可电离无汞、无钠组合物，其中所述卣化物 为碘化物。
24. 权利要求22的可电离无汞、无钠組合物，其中所述卣化物 为溴化物。
25. —种可电离的无汞、无钠组合物，所述组合物包含(a)惰 性緩冲气体；(b)至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其 组合的第一金属；和(c)选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其 组合的第二金属的至少一种化合物，其中所述化合物选自卣化物、 氧化物、硫属化物、氬氧化物、氲化物、金属有机化合物及其组合， 条件是(i)当存在Se时，则不存在Ge;和(ii)当存在卣化锡时，则 不存在In、 Bi、 Pb和Ga及其卣化物；如果被激发，所述组合物可 发出辐射。
26. 权利要求25的可电离无汞、无钠组合物，其中所述第一金 属和所述第二金属相同。
27. 权利要求25的可电离无汞、无钠組合物，其中所述第一金 属和所述第二金属不同。
28. 权利要求25的可电离无汞、无钠组合物，其中所述至少一 种化合物为闺化物。
29. 权利要求28的可电离无汞、无钠组合物，其中所述卣化物 为碘化物。
30. 权利要求28的可电离无汞、无钠组合物，其中所述卣化物 为溴化物。
31. —种可电离的无汞、无钠组合物，所述组合物由(a)惰性緩 冲气体；和(b)选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的金属的至少 一种化合物組成，其中所述化合物选自卣化物、氧化物、硫属化物、 氢氧化物、氢化物、金属有机化合物及其组合。
32. 权利要求31的可电离无汞、无钠组合物，其中所述化合物 为卣化镓。
33. 权利要求32的可电离无汞、无钠组合物，其中所述卣化镓 为碘化镓。
34. 权利要求31的可电离无汞、无钠组合物，其中所述化合物 为囟化铋、。
35. 权利要求34的可电离无汞、无钠组合物，其中所述化合物 为碘化铋。
36. —种辐射源，所述辐射源包括可电离的无汞、无钠组合物， 所述组合物包含至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其 组合的第一金属；如果被激发，所述至少一种第一金属可发出辐射； 如果被激发，所述至少一种第一金属产生的总蒸汽压小于约lx103 Pa。
37. 权利要求36的辐射源，其中如果被激发，所述至少一种笫 一金属产生的总蒸汽压小于约100 Pa。
38. 权利要求36的辐射源，其中如果被激发，所述至少一种笫 一金属产生的总蒸汽压小于约10Pa。
39. 权利要求36的辐射源，其中所述至少一种笫一金属选自Ga、 Mn及其组合。
40. 权利要求36的辐射源，其中所述至少一种第一金属为Ga。
41. 权利要求36的辐射源，其中所迷填充物还包含至少一种选 自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第二金属的至少一 种化合物，其中所述至少一种化合物选自卣化物、氧化物、硫属化 物、氬氧化物、氬化物、金属有机化合物及其组合；如果被激发， 所述至少 一种笫 一金属和所述至少 一种化合物 一起产生的总蒸汽压 小于约lxl03Pa。
42. 权利要求41的辐射源，其中如果被激发，所述至少一种第 一金属和所述至少一种化合物一起产生的总蒸汽压小于约100 Pa。
43. 权利要求41的辐射源，其中如果被激发，所述至少一种第 一金属和所述至少一种化合物一起产生的总蒸汽压小于约10Pa。
44. 权利要求41的辐射源，其中所述至少一种化合物为卣化物。
45. 权利要求44的辐射源，其中所述卤化物为碘化物。
46. 权利要求44的辐射源，其中所述卣化物为溴化物。
47. 权利要求41的辐射源，其中所述至少一种第一金属和所述 至少一种笫二金属相同。
48. 权利要求41的辐射源，其中所述至少一种第一金属和所述 至少一种第二金属不同。
49. 权利要求41的辐射源，其中所述至少一种第二金属选自Ga、 Mn及其组合。
50. 权利要求41的辐射源，其中所述至少一种第二金属为Ga。
51. 权利要求36的辐射源，其中所述辐射源还包含惰性緩冲气体。
52. 权利要求51的辐射源，其中所述惰性緩冲气体包含选自氦 气、氖气、氩气、氪气、氙气及其组合的物质。
53. 权利要求51的辐射源，其中所述惰性緩冲气体包含氩气。
54. 权利要求51的辐射源，其中在所述辐射源的工作过程中， 所迷惰性緩冲气体的压力为约1 Pa-约lxl04Pa。
55. 权利要求51的辐射源，其中在所述辐射源的工作过程中， 所述惰性緩冲气体的压力为约100Pa-约lxl03Pa。
56. 权利要求36的辐射源，其中所述辐射源还包括包含所述可 电离组合物的壳；所述壳包括至少一个封套。
57. 权利要求56的辐射源，所述辐射源还包含涂布在所述至少 一个封套内表面的磷光体涂层。
58. 权利要求56的辐射源，所述辐射源还包含涂布在所述至少 一个封套外表面的磷光体涂层。
59. 片又利要求56的辐射源，其中所述壳包括内封套和外封套。
60. 权利要求56的辐射源，所述辐射源还包括位于所述壳内的 电极。
61. 权利要求60的辐射源，所述辐射源还包括电耦合至所述电 ^ l用于向电才及施加电压的电源。
62. 权利要求36的辐射源，其中所述辐射源装备有用于产生和 保持气体放电的装置。
63. 权利要求62的辐射源，其中所述辐射源中的气体放电由通 过所述装置的电流引发。
64. 权利要求62的辐射源，其中所述辐射源中的气体放电由射 频引发。
65. 权利要求36的辐射源，其中所述至少一种笫一金属以与至 少一种其他金属的合金的组分存在。
66. 权利要求36的辐射源，其中所述组合物包含至少两种金属 化合物。
67. —种辐射源，所述辐射源包括包含可电离无汞、无钠组合物 的填充物，所述组合物包含至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第一金属，条件是当存在卤化锡时，不存在In、 Bi、 Pb 和Ga;如果坤皮激发，所述组合物可发出辐射。
68. 权利要求67的辐射源，其中所述至少一种笫一金属选自Ga、 Mn及其组合。
69. 权利要求67的辐射源，其中所述至少一种笫一金属为Ga。
70. 权利要求67的辐射源，所述辐射源还包括至少一种选自 Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的第二金属的至少一种化合物， 其中所述化合物选自卣化物、氧化物、硫属化物、氢氧化物、氢化 物、金属有机化合物及其组合。
71. 权利要求70的辐射源，其中所述至少一种第一金属和所述 至少一种第二金属相同。
72. 权利要求70的辐射源，其中所述至少一种第一金属和所述 至少一种第二金属不同。
73. 权利要求70的辐射源，其中所述至少一种第二金属选自Ga、 Mn及其組合。
74. 权利要求70的辐射源，其中所述至少一种第二金属为Ga。
75. 权利要求70的辐射源，其中所述至少一种化合物为卣化物。
76. 权利要求75的辐射源，其中所述卣化物为碘化物。
77. 权利要求70的辐射源，其中所述卣化物为溴化物。
78. 权利要求67的辐射源，其中所述辐射源还包舍惰性緩冲气体。
79. 权利要求78的辐射源，其中所述惰性緩沖气体包括选自氦 气、氖气、氩气、氪气、氙气及其组合的物质。
80. 权利要求78的辐射源，其中所述惰性緩冲气体包含氩气。
81. 权利要求78的辐射源，其中在所述辐射源的工作过程中， 所述惰性緩冲气体的压力为约1 Pa-约lxl04Pa。
82. 权利要求78的辐射源，其中在所述辐射源的工作过程中，所述惰性緩冲气体的压力为约100Pa-约lxl03Pa。
83. 权利要求67的辐射源，其中所述辐射源还包括包含所述可 电离组合物的壳；所述壳包括至少一个封套。
84. 权利要求83的辐射源，所述辐射源还包含涂布在所述至少 一个封套内表面的磷光体涂层。
85. 权利要求83的辐射源，所述辐射源还包含涂布在所述至少 一个封套外表面的磷光体涂层。
86. 权利要求83的辐射源，其中所述壳包括内封套和外封套。
87. 权利要求83的辐射源，所述辐射源还包括位于所述壳内的 电极。
88. 权利要求87的辐射源，所述辐射源还包括电耦合至所述电 极用于向电极施加电压的电源。
89. 权利要求67的辐射源，其中所述辐射源装备有用于产生和 保持气体放电的装置。
90. 权利要求89的辐射源，其中所述辐射源中的气体放电由通 过所述装置的电流引发。
91. 权利要求89的辐射源，其中所述辐射源中的气体;^电由射 频引发。
92. 权利要求67的辐射源，其中所述至少一种第一金属以与至 少一种其他金属的合金的组分存在。
93. 权利要求70的辐射源，其中所述组合物包含至少两种金属 化合物。
94. 一种辐射源，所述辐射源包括可电离的无汞、无钠组合物， 所述组合物由(a)惰性緩冲气体；和(b)选自Mn、 Ni、 Al、 Ga、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os及其组合的金属的至少一种化合物组成，其中所述化合物选自卣化 物、氧化物、硫属化物、氢氧化物、氢化物、金属有机化合物及其 组合。
95. 权利要求94的辐射源，其中所述化合物为卣化镓。
96. 权利要求95的辐射源，其中所述卣化镓为碘化镓。
97. 权利要求94的辐射源，其中所述化合物为卣化铋。
98. 权利要求97的辐射源，其中所述化合物为碘化铋。
99. 权利要求94的辐射源，其中所述惰性緩沖气体包括选自氦 气、氖气、氩气、氪气、氙气及其组合的物质。
100. 权利要求94的辐射源，其中所述惰性緩冲气体包含氩气。
101. 权利要求94的辐射源，其中在所述辐射源的工作过程中， 所述惰性緩沖气体的压力为约1 Pa-约lxl04Pa。
102. 权利要求94的辐射源，其中在所述辐射源的工作过程中， 所述惰性緩沖气体的压力为约100Pa-约lxl03Pa。
103. 权利要求94的辐射源，其中所述辐射源还包括包含所述可 电离组合物的壳；所述壳包括至少一个封套。
104. 权利要求103的辐射源，所述辐射源还包含涂布在所述至 少一个封套内表面的磷光体涂层。
105. 权利要求103的辐射源，所述辐射源还包含涂布在所述至 少一个封套外表面的磷光体涂层。
106. 权利要求103的辐射源，其中所述壳包括内封套和外封套。
107. 权利要求103的辐射源，所述辐射源还包括位于所述壳内 的电极。
108. 权利要求107的辐射源，所述辐射源还包括电耦合至所述 电才及用于向电4及施加电压的电源。
109. 权利要求94的辐射源，其中所述辐射源装备有用于产生和 保持气体放电的装置。
110. 权利要求109的辐射源，其中所述辐射源中的气体放电由 通过所述装置的电流引发。
111. 权利要求109的辐射源，其中所述辐射源中的气体放电由 射频引发。
112. 权利要求94的辐射源，其中所述组合物包含至少两种金属 化合物。
113. —种辐射源，所述辐射源包括可电离的无汞、无钠组合物， 所述组合物包含(a)至少一种选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os 及其组合的第一金属；和(b)选自Mn、 Ni、 Cu、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Ge、 Sn、 Pb、 Bi、 Ti、 V、 Cr、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Re、 Os 及其组合的第二金属的至少一种化合物，其中所述化合物选自卣化 物、氧化物、硫属化物、氢氧化物、氢化物、金属有机化合物及其 组合，条件是(i)当存在Se时，不存在Ge;和(ii)当存在囟化锡时， 不存在In、 Bi、 Pb和Ga及其卣化物；如果被激发，所述组合物可 发出辐射。
114. 权利要求113的辐射源，其中所述至少一种第一金属和所 述至少一种第二金属相同。
115. 权利要求113的辐射源，其中所述至少一种第一金属和所 述至少一种第二金属不同。
116. 权利要求113的辐射源，其中所述至少一种化合物为卣化物。
117. 权利要求116的辐射源，其中所述卣化物为碘化物。
118. 权利要求116的辐射源，其中所述卣化物为溴化物。
119. 权利要求113的辐射源，其中所述辐射源还包含惰性緩沖 气体。
120. 权利要求119的辐射源，其中所述惰性緩沖气体包括选自 氦气、氖气、氩气、氪气、氙气及其组合的物质。
121. 权利要求119的辐射源，其中所述惰性緩沖气体包含氩气。
122. 权利要求119的辐射源，其中在所述辐射源的工作过程中， 所述惰性緩冲气体的压力为约1 Pa-约lxl04Pa。
123. 权利要求119的辐射源，其中在所述辐射源的工作过程中， 所述惰性緩沖气体的压力为约100Pa-约lxl03Pa。
124. 权利要求113的辐射源，其中所述辐射源还包括包含所述 可电离组合物的壳；所述壳包括至少一个封套。
125. 权利要求124的辐射源，所述辐射源还包含涂布在所述至 少 一个封套内表面的磷光体涂层。
126. 权利要求124的辐射源，所述辐射源还包含涂布在所述至 少一个封套外表面的磷光体涂层。
127. 权利要求124的辐射源，其中所述壳包括内封套和外封套。
128. 权利要求124的辐射源，所述辐射源还包括位于所述壳内 的电极。
129. 权利要求128的辐射源，所述辐射源还包括电耦合至所述 电极用于向电极施加电压的电源。
130. 权利要求113的辐射源，其中所述辐射源装备有用于产生 和保持气体放电的装置。
131. 权利要求130的辐射源，其中所述辐射源中的气体放电由 通过所述装置的电流引发。
132. 权利要求130的辐射源，其中所述辐射源中的气体放电由 射频引发。
133. 权利要求113的辐射源，其中所述金属以与至少一种其他 金属的合金的组分存在。
134. 权利要求113的辐射源，其中所述可电离的组合物包含至 少两种金属化合物。
全文摘要
一种可电离的无汞、无钠的组合物，如果被激发，所述组合物可发出辐射。一种辐射源，所述辐射源包括该可电离的无汞、无钠组合物。所述可电离的无汞、无钠组合物包含至少一种金属、一种金属和一种金属化合物、或一种金属化合物。
文档编号H01J61/18GK101124652SQ200580048488
公开日2008年2月13日 申请日期2005年12月12日 优先权日2004年12月20日
发明者D·J·史密思, G·M·科特扎斯, J·D·米歇尔, T·J·索莫勒, V·米德哈 申请人:通用电气公司