专利名称：产生光辐射的方法及所用的放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气工程工业，更具体说，涉及借气体中的放电产生可见光谱辐射的方法，还涉及各种低压放电照明灯氩、氙、氪、钠、水银灯和水银荧光灯等。
现有技术现有技术产生光谱辐射的一种方法是在混合钠蒸汽中产生气体放电，混合钠蒸汽装在透光材料制成的管子中，由压力为0.1-1.0帕斯卡的钠蒸汽和压力为100-1500帕斯卡的惰性气体组成(参看G.N.Rokhlin著的《放电光源》一书，莫斯科原子动力出版社1991年版，第451-457页)。
现有技术产生光辐射的这种方法是以钠蒸汽的荧光辐射(589.0和589.6毫微米)为基础的，即几乎都是一些不能用荧光粉加以转换的单色黄光，因而这种方法不适用于一般照明。要采用这种方法，就必须采用化学腐蚀性强的物质—钠。
现有技术的一种气体放电灯是在气密性密封着两个电极的玻璃管中充以压力高达600帕斯卡的氖气和0.5-1.0％的氩气，还加入钠。所述管子外部有若干小凸面供钠冷凝用，管子装在内表面被覆有氧化铟薄膜、抽成真空的玻璃外套内侧(参看G.N.Rokhlin著的《放电光源》一书，莫斯科原子动力出版社1991版，第451-457页)。
所述现有技术的放电灯只能得到用荧光粉不能加以转换的单色黄光，而且含化学腐蚀性强的物质—钠。
现有技术产生光辐射的另一种方法是在在透光材料制成的管中在惰性气体和水银蒸汽环境下产生横截面沿纵向变化的气体放电。放电空间中电流和压力的大小选取得能确保放电过程周期性地中断(参看RF专利说明书1814741号，C1.HO1J 61/72，
公开日为1993年5月7日)。
现有技术的上述方法使辐射在光谱的紫外光区、可见光和近红外光区产生，效率和亮度都高，然而采用水银蒸汽，对环境有害。
现有技术有一种为黄瓜温室照明的水银气体放电灯，其透光放电室中有密封的电极，充有惰性气体和水银，水银的量取得可以在放电过程中维持工作压力。此外还装有锂、钠和铟的碘化物作为添加剂，这些添加剂的量(％重量)如下碘化锂8-18；碘化钠70-88；碘化铟4-12(参看RF专利说明书1816330号C1.HO1J 61/18，
公开日为1993年5月15日)。
现有技术的所述水银灯中以水银作为工作介质，这无论从灯的制造使用或从灯以后的废弃处理方面看都是不合乎环保要求的。
与本发明所提出的在实质性特点方面最接近的产生光辐射的方法是在透光材料制成的管子中在惰性气体、水银蒸汽和金属卤化物辐射添加剂的环境下在2660-3990帕斯卡的惰性气体压力下产生气体放电(参看苏联发明人证书1833927号C1.HO1J 61/18，公布日期1993年8月15日)。
所述现有技术的方法由于采用了各种金属辐射添加剂，因而可以制出高功率灯，比起只采用水银的灯来，其所包括的辐射光谱品种更多，效率特高。
这种典型方法的缺点在于，必须采用水银这个从环保观点看极不合乎要求的物质。
与本发明提出的实施本发明方法的放电灯最接近的灯是这样一种放电灯，该放电灯的放电室由透光材料制成，里成密封着电极，并充有惰性气体、水银和给放电室提供辐射金属卤化物，为此采用了给放电室提供银、铜和锌的卤化物添加剂，上述各组成部分的用量如下(以微克分子/厘米3为单位)水银1.5-45.0
添加剂给放电室提供下列卤化物卤化银0.5-12.0卤化铜0.3-9.0卤化锌0.2-8.0惰性气体的压力测定值为1.33-39.9千帕斯卡(参看RF专利说明书17263号，C1.HO1J 61/18，
公开日为1994年7月30日)。
尽管现有技术的这种典型放电灯有许多优点，但由于采用水银，因而无论在制造、使用或以后废弃处理方面都是不合乎环保要求的。
本
发明内容
本发明的目的是扩大产生光辐射方法的应用范围，以给出一种不污染环境的产生光辐射的方法和所用的放电灯。
上述目的是通过在透光材料制成的管子内在带辐射添加剂的惰性气体环境下产生气体放电的方法中采用HO基(羟基)作为辐射添加剂达到的。所述羟基基团HO可用各种方式制取放电过程中加入水蒸汽，或加热放在进行放电的管子中的第II族碱金属的氢氧化物。
上述目的还通过向实现本发明的产生光辐射方法的、具有透光材料制成的充有惰性气体的灯管的放电灯中引入一个HO基源以形成所述辐射添加剂达到的。供照明用时，所述HO基源的加入量为10-11-10-7克分子/厘米3。作为最便宜和最简单的HO基源，可以采用水或含羟基的某些物质。这种HO基源可适当采用象Ca(OH)2或mg(OH)2之类加热时可分解成高度稳定的氧化物和水的第II族碱金属氢氧化物。
这里提出的发明是以发明人意外发现的下列现象为基础的，即放电灯中加入HO基会使惰性气体中气体放电的辐射光谱发生质的变化。羟基HO的加入从根本上改变了放电的性质，特别是放电的辐射特性。没有羟基时，气体放电特性取决于惰性气体的原子和离子。在辉光放电过程中，受激惰性气体原子的最大辐射与真空紫外区中的荧光辐射相同。加入HO基时，放电辐射事实上变成只有HO分子的辐射，其荧光辐射形成处在光谱近紫外区的306.4毫微米的光谱带。HO基辐射可直接用在例如技术处理中或照射植物和生物有机体(在这种情况下，辐射大致在280-350毫微米紫外辐射区的中间。这对植物和包括人类在内的生物有机体的作用最好)。也可借助涂在进行气体放电的管子(所谓放电室)外套壁上的适当荧光材料将其高效地转换到可见光谱区。羟基分子在辉光放电过程中不难从例如水分子中获得。放电中断时，又从羟基变成水分子。这样，使用羟基就绝对无害。电离和激发HO基所需的电势(分别为12.9伏和4.0伏)比起氩、氦、氖和氪等惰性气体相应的电势低得多，因而可以用惰性气体作为缓冲气体再加入少量的HO基作为气体放电的活化剂就可以创造放电条件。受激HO基辐射的荧光其性质能确保电能可高效转换成紫外光谱区的电磁辐射能。
附图简介附图中示出了本发明提出的产生光辐射的方法和放电灯，其中
图1示出了HO基的辐射光谱；图2示出了放电灯的辐射光谱；a-灯中充有氩气(压力为3857帕斯卡，放电电流为30毫安)；b-灯中充有氩气(压力为3857帕斯卡，放电电流为30毫安)，加有放电过程中从水得出的HO基；图3示出了放电灯的辐射光谱；a-灯中充有氦气(压力为2660帕斯卡，放电电流为60毫安)；b-灯中充有氦气(压力为2660帕斯卡，放电电流为60毫安)，加入从放电加热的氢氧化钙得出的HO基；图4示出了紫外辐射放电灯的剖面；图5示出了带荧光材料的放电灯的剖面；图6示出了无电极放电灯实施例的剖面。
图1-3中，水平轴表示以毫微米计的辐射波长，纵轴表示以相对单位计的辐射强度。
从图2和图3可以看到，放电过程中加入HO基体光谱发生了根本的变化惰性气体谱线实质上没有了，所有辐射都集中在羟基的306.4毫微米的光谱带中。惰性气体的种类基本上改变不了光谱的性质引入灯中的惰性气体为氖和氪时也得出类似的结果。
放电灯有一个气密性密封的灯管1(放电室)，由例如石英、陶瓷或紫外光能透过的玻璃之类的透光材料制成。在有荧光涂层的实施例(图5)中，气密性密封的灯管1位于(为减少热交换而)抽真空的外套2中。外套2的内表面上涂有荧光涂层3，以便将所产生的辐射光谱从紫外区变换到可见光区。所述气密性密封的灯管1中充有惰性气体(例如氩、氦、氙、氪或其混合气体)。
灯管1可配有工作电极4和5(例如钨电极)；而在无电极的另一个实施例中(图6)没有这些电极，为激发放电，利用了接高频发生器(图中未示出)的高频电路6。HO基源7(例如Ca(OH)2)可放在电极4和5后面的灯管1的附属部分8中。发明的实施例本发明的方法借助于本发明的放电灯按下列方式实施。在灯中加入水作为HO基源。将激发灯管中放电所需的电压加到电极4和5上(在无电极灯的实施例中则加到电路6上)。外套1加热，使电极4和5之间产生放电。水蒸汽进入放电区形成HO基，于是产生紫外区的光辐射。若需要其它光谱组成的光辐射，则可以在外壳2的内表面涂上适当的荧光涂层3，以便将灯管1来的紫外辐射变换到光谱的可见光谱区。
实例1按下列形式制取放电灯。灯管呈圆柱形，由石英制成，直径20毫米，灯管两端密封着两个钨电极。灯管中间有一个附属部分，里面装氢氧化钙。灯管接真空系统。灯管及其附属部分都绕上钨丝线圈以便加热放电室，加热时管壁温度和附属部分温度彼此独立变化。温度用位于管壁和附属部分表面的热电偶测定。灯管先用真空系统抽成真空，再充以压力达3857帕斯卡的氩气。往电极上加600伏的直流电压，这足以使电极之间产生弧光放电，这时电压降到300伏。使轴向放电区发出的辐射集中到一台光谱仪的入口孔眼上，光谱仪的出口通过一个光电子倍增器和放大器接到一台记录仪上，以记录波长范围在200-800毫微米的放电辐射光谱。图2(a)示出了记录仪记录出的辐射光谱。该光谱示出了充满灯管的氩原子的辐射状况。接着加热灯附属部分中的HO基源(Ca(OH)2)，直到它分解为水和氧化钙为止。进入放电区的水蒸汽形成HO基。图2(b)示出了放电灯在有HO基存在情况下的光辐射和辐射光谱。氩谱线受到“抑制”，光谱的紫外光区(306.4毫微米)中出现一条新谱线。
实例2用10毫米直径的石英管制取无电极放电灯，灯管接真空系统。灯管表面的一部分绕上高频电路，灯管中间部分设有附属部分，里面装上水。管壁和附属部分绕有钨丝加热线圈，使管壁温度和附属部分温度彼此可独立变化。放电灯先是借助真空系统抽成真空(这时灯附属部分中没有水)，再充以压力达3857帕斯卡的氩气。灯中的放电借助于频率为100兆赫的高频磁场激发。辐射光谱按实例1同样的方式记录。灯附属部分中的氩气辐射记录下来之后，往附属部分中加水，再用钨丝线圈加热。记录下来的光谱与实例1得出的相同。
实例3按实例2制取的无电极放电灯充以压力达2660帕斯卡的氦气。在没有HO基的情况下记录放电灯的辐射光谱(图3(a))。该辐射光谱示出氦原子的辐射情况。接着，往灯中放氢氧化镁，激发放电，并记录灯的辐射光谱(图3(b))。比较图3(a)和3(b)的光谱，可以看到HO基谱带(306.4毫微米)的辐射占主导地位。
实例4按实例2制取的无电极灯充以压力为288帕斯卡的氦气。在没有HO基的情况下和灯中加水之后记录辐射光谱。在放电过程中加有HO基的情况下，实质上没有氖谱线，所有辐射都集中在羟基的306.4毫微米的谱带。
商业用途本发明产生光辐射的方法和用于这种方法的放电灯可应用在工业、农业、交通运输业中以及供居民区和住宅区照明使用—即目前任何使用各种低压放电灯照明的地方都可使用。
权利要求
1.一种产生光辐射的方法，包括在透光材料制成的灯管中在有辐射添加剂的惰性气体环境下产生气体放电，其特征在于，用HO基作为辐射添加剂。
2.一种放电灯，包括由透光材料制成的灯管(1)，里面充有惰性气体和辐射添加剂，其特征在于，其中加入了HO基源作为辐射添加剂。
3.如权利要求2所述的放电灯，其特征在于，所述HO基源的加入量为10-11-10-7克分子/厘米3。
4.如权利要求2所述的放电灯，其特征在于，所述HO基源采用水。
5.如权利要求2所述的放电灯，其特征在于，所述HO基源采用含羟基的物质。
6.如权利要求5所述的放电灯，其特征在于，所述含羟基的物质采用第II族的金属氢氧化物。
7.如权利要求6所述的放电灯，其特征在于，所述第II族的金属氢氧化物采用氢氧化镁或氢氧化钙。
全文摘要
一种产生光辐射的方法和用于该方法的放电灯,特别是产生由气体放电引起可见光谱辐射的方法和各种低压放电照明灯。本方法和放电灯扩大了保持环境清洁的照明系统应用范围。该方法是在透光灯管里在有辐射添加剂的惰性气体中产生气体放电。本方法的新颖性在于用了HO基辐射添加剂。放电灯的透光灯管(1)中充有惰性气体和辐射添加剂。此外,新颖性还在于用了可以水或第Ⅱ族碱金属氢氧化物中得出的HO源的辐射添加剂。
文档编号H01J11/02GK1198837SQ96197345
公开日1998年11月11日 申请日期1996年7月26日 优先权日1995年8月1日
发明者N·L·巴舒诺夫, A·Y·乌里, S·V·基达洛夫, S·V·科兹列夫, V·M·米列宁, N·A·季莫菲也夫 申请人:“智力”科技机构股份公司