专利名称：使用特殊荧光粉混合物的荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放电灯，其包括内径最大为5mm的管形放电容器，发光屏，和包括汞和稀有气体的填充物。
从EP0562679A1中可以得知这种灯。
用在公知放电灯中的稀有气体通常主要包括氩。公知放电灯由于其小的内径而非常适用于相对平坦的照明装置中。这大大增加了放电灯的应用可能性。可能的应用，例如，是用于作为LCD屏幕背景光的照明装置或用于车辆中的仪表板照明的放电灯中。其它的应用是用在形成车辆的刹车灯或指示器灯的照明装置中。照明装置的平板形状可以结合其中或其上安装有照明装置的车辆部分的各种不同形状使用。这种放电灯的另外的优点是在灯稳定工作过程中具有相对高的发光效能(1m/W)。
但是公知放电灯的主要缺陷是在刚刚点火之后放电灯的光通量相对较低。此相对低的光通量是由在刚刚点火之后存在于等离子体中的汞蒸汽的量大大少于后来在灯稳定工作过程中的量引起的。在实践中发现，启动光通量随着放电灯的内径减小而按比例降低。灯的启动光通量还随着环境温度降低而按比例降低。这相对低的启动光通量使放电灯很少适用于或不适用于大量的应用。
本发明的目的是提供放电灯，在灯稳定工作过程中具有相对高的发光效能，在放电灯刚刚启动之后具有相对高的启动光通量。
根据本发明，针对其目的，在开篇所述的放电灯的特征在于稀有气体包括超过98mole％的氖，而且发光屏包括第一组和第二组发光材料，其中第一组包括把由汞产生的UV辐射转换为可见光的发光材料，第二组包括把由氖产生的UV辐射转换为可见光的发光材料。
在本发明的灯刚刚点火之后，等离子体中存在的汞的量相对较少，从而由汞产生的长波UV辐射的量也相对很少。但是，等离子体中存在的氖在放电灯刚刚点火之后产生相对大量的短波UV辐射。属于第二组的发光材料把由氖产生的UV辐射转换为可见光。除此之外，由氖产生的红光也对在放电灯刚刚点火之后的总的可见光起作用。正是由于这个原因，放电灯的启动光通量相对高。放电灯点火之后，等离子体中的汞的量逐渐增加，直到灯建立稳定工作为止。在灯稳定工作工程中，基本上只有由放电中存在的汞在放电中产生的长波UV辐射，而没有或几乎没有由氖产生的任何短波UV辐射或可见红光。
第一和第二组发光材料可以包括不同的发光材料。但是，发光屏也可以包括都属于第一和第二组的发光材料。
根据本发明的放电灯可以获得很好的效果，其中发光屏包括第一和第二发光层，所述第一发光层设置在放电容器的壁上并且包括属于第一组的发光材料，所述第二发光层设置在第一发光层上并包括属于第二组的发光材料。发光屏的这种设置的重要优点在于，第一发光层不总是被由氖产生的UV辐射激发，这是因为这种辐射几乎完全被第二发光层吸收。这就可能使用第一发光层中的发光材料，其在由氖产生的UV辐射的影响下相对快速退化。这相当大地增加了能在第一组中使用的发光材料的数量。在实践中发现，适当选择第二发光层的层厚和成分，可以有利地影响启动光通量和在放电灯刚刚点火之后产生的光的色点。由于由氖产生的短波UV辐射非常强地被第二组发光材料中的发光化合物吸收，所以第二层的厚度可以相对小。这样做的结果是，在稳定工作过程中只有由汞产生的主要部分的UV辐射被第二层吸收，从而放电灯具有相对高的发光效能。在优选实施例中，第二发光层的层厚小于5μm。
在根据本发明的放电灯中还抵制了属于第一组的发光材料的退化，其中第一组发光材料包含在发光粒子中，第二组发光材料形成设置在所述发光粒子表面上的一部分层。
应该注意到，在稳定工作条件下还会由于放电灯中存在汞而产生一定量的蓝光。根据在稳定工作过程中由放电灯产生的所需要颜色的可见光，需要借助于滤光器除去此蓝光。
根据本发明的放电灯，在第一和第二组发光材料包括发红光的化合物时可以产生红光。还可以选择一种发红光的化合物，使其形成第一和第二发光材料的一部分。这种发红光化合物的例子是由三价铕激活的氧化钇。发红光的化合物既被放电灯中的汞产生的UV辐射又被氖产生的UV辐射激发，其中放电灯产生红光，并且其中的发光屏包括这种发红光的化合物。这种放电灯产生的红光在刚刚点火之后，包括由等离子体中的氖直接产生的红光和经过由氖和发红光的化合物产生的UV辐射产生的红光。启动光通量相对高。在灯稳定工作过程中，放电灯也产生红光，这是经过来自汞和发红光的化合物的UV辐射产生的。根据本第一实施例的放电灯，由于其在刚刚点火之后和稳定工作过程中具有相对高的光通量而高度适用于，例如用作车辆的刹车灯的照明装置。根据本发明产生红光的这些放电灯最好提供有用于除去汞产生的蓝光的滤光器。
可以获得产生黄光或白光的本发明的放电灯，其中第一组发光材料包括发红光的化合物和第一发绿光的化合物，第二组发光材料包括第二发绿光的化合物。如果放电灯的发光屏由两层组成，如上所示，第一层包括发红光和第一发绿光的化合物，第二层包括第二发绿光的化合物。刚刚启动之后，基本上只有第二层被氖产生的UV辐射激发，可见光由氖在放电中产生的红光和第二层产生的绿光形成。适当选择第二层的厚度，在稳定工作过程中基本上没有由汞产生的UV辐射被第二层吸收。汞产生的UV辐射几乎都被第一层吸收了。在灯稳定工作过程中这第一层借助于发红光的化合物和第一发绿光的化合物产生绿光和红光。但是如果放电灯的发光屏只包括一层发光层，发光屏可能只起到一层发绿光的化合物的作用，该发绿光化合物还可以作为第一发绿光的化合物，从而发光屏只包括同属于第一和第二发光材料的单一发绿光的化合物。在放电灯刚刚点火之后红光直接由放电辐射中的氖产生。如果发红光的化合物如此选择，即它都属于第一和第二组发光材料，则在放电灯刚刚点火之后经过发红光的混合物也会产生红光。绿光是在经过由氖和发绿光的化合物产生UV辐射的同时产生的。在灯稳定工作过程中，红光和绿光经过发红光的化合物和发绿光的化合物和由汞产生的UV辐射一起产生的。本例的放电灯在刚刚点火之后和稳定工作条件下都能有效地产生黄色(amber)的光，只要它配有用于除去蓝光的滤光器即可。如果放电灯没有除去蓝光的滤光器，适当选择发光屏的成分，这蓝光和由发光屏产生的红和绿光一起可以产生白光。由于发光屏中存在的发绿光的化合物是被氖产生的UV辐射激发的，而红光也是直接由氖产生的，所以在刚刚点火之后放电灯的光通量相对高。这种黄色放电灯由于它在刚刚点火之后和稳定工作过程中具有相对高的光通量而高度适用于例如作为车辆的方向指示器的照明装置。如果在灯稳定工作过程中产生白光，这种放电灯高度适用于例如用作车辆的倒车灯的照明装置。这种放电灯还高度适用于仪表板照明指示灯或车辆的内灯。
使用下列材料作为发红光的化合物的放电灯可以得到特别好的效果，其中用作发红光的化合物的是由三价铕激活的氧化钇或包括钆和镁并且由二价锰激活的戊硼烷。由三价铕激活的氧化钇同属于第一和第二组发光材料。包括钆和镁并且由二价锰激活的戊硼烷只属于第一组发光材料。包括一种或几种选自由三价铈激活的硅锌矿(willemite)和钇铝石榴石形成的化合物组的化合物的放电灯也能得到很好的效果，其中部分铝可以由镓代替，作为发绿光的化合物。这些发绿光的化合物属于第一和第二组发光材料。
下面参照附图解释本发明放电灯的实施例，其中
图1表示根据本发明的红光放电灯的启动和稳定光通量作为给放电灯输送的直流的函数；图2表示由本发明的红光放电灯产生的光的色点的漂移作为在放电灯点火之后第一分钟过程中的时间的函数；图3表示本发明的黄光放电灯的光通量作为在环境温度为-10℃和环境温度为20℃放电灯刚刚启动之后的时间的函数；图4表示在稳定工作过程中产生白光的三个放电灯的光通量的值作为在放电灯刚刚启动之后第一分钟过程中的时间的函数；和图5表示上述三个放电灯中的两个的色点的漂移，还是作为在放电灯刚刚启动之后第一分钟过程中的时间的函数；图1中所示的数据是从具有长度约为40cm和内径为2.5mm的管形放电容器的放电灯测量的。该放电灯填充有氖(填充压强为5mbar)和汞(5mg)。放电容器的壁用由三价铕激活的氧化钇组成的发光屏涂敷。涂层重量为2.5mg/cm2。此发光屏把氖产生的短波UV辐射和汞产生的UV辐射转换为红光。吸收蓝光的滤光器也设置在放电容器的壁上。该滤光器是具有495nm的传输半值的低通滤光器。在稳定工作过程中汞产生的蓝光被滤光器吸收，从而在稳定工作过程中放电灯产生的光也是红光。放电灯的光通量以流明为单位绘制在图1的垂直轴上。给放电灯输送的直流以mA为单位绘制在水平轴上。图1中的曲线Ⅰ表示在环境温度约为-20℃在刚刚点火之后放电灯的光通量。曲线Ⅱ是在相同的环境温度在稳定工作过程中放电灯的光通量。显然刚刚点火之后的光通量大于稳定工作过程中的光通量。这是由于在刚刚点火之后放电中只存在非常少量的汞，从而放电灯的工作电压相对高，结果放电灯在刚刚点火之后消耗了比后来稳定工作过程中高的功率，在提供一定数值的直流的情况下。但是放电灯的发光效能在稳定工作过程中高出很多。如果氩或氩和氖的混合物代替氖用作这种放电灯填充气体，则在放电灯刚刚点火之后的启动光通量只是稳定工作过程中的光通量的约5％。
在图2中，由放电灯产生的光的色点的y坐标绘制在垂直轴上。由放电灯产生的光的色点的x坐标绘制在水平轴上。图2中所示的数据是从提供有用于除去蓝光的并且传输半值为495nm的低通滤光器的红光放电灯测量的。该放电灯的长度和直径与其数据在图1中示出的放电灯的相同。这种红光放电灯的填充物也与其数据在图1中给出的放电灯的填充物相同。红光放电灯的壁用重量占25％的锗酸镁和重量占75％的由三价铕激活的氧化钇的混合物涂敷。涂层重量为2.5mg/cm2。为了符合美国S.A.E标准而使车辆红光信号指示灯的光的色点必须位于其内的色三角区域在图2中用虚线表示。为了符合欧洲E.C.E标准而使用于汽车信号指示灯的红光放电灯的光必须位于其内的区域在图2中用相同的方式表示。另外，图2表示在环境温度为-20℃和通过灯的直流为10mA时在刚刚点火之后60秒过程中放电灯的色点的飘移。具有图2中所示的最低x坐标和最高y坐标的色点是在刚点火之后放电灯产生的光的色点。所示的其它色点是在点火之后各时刻放电灯产生的光的色点，两个连续点之间的时间间隔是每次两秒。显然在色点的x坐标增加时y坐标随着减少。
如上所述，由三价铕激活的氧化钇可以借助于氖产生的UV辐射和借助于汞产生的UV辐射激活。被由三价铕激活的氧化钇产生的红光的色点的x坐标为0.643,y坐标为0.357。但是锗酸镁只能借助于汞产生的UV辐射激活并产生具有x坐标为0.713和y坐标为0.287的色点的红光。在放电灯刚刚点火之后直接由氖产生的红光的色点的x坐标为0.666,y坐标为0.332。在放电灯刚刚点火之后，红光是通过氖的等离子体直接产生和经过氖和三价铕激活的氧化钇产生的UV辐射产生的。红光是在灯稳定工作过程中借助于三价铕激活的氧化钇和借助于锗酸镁经过汞产生的UV辐射产生的。由锗酸镁产生的红光的色点具有比借助于三价铕激活的氧化钇产生的红光高的x值和低的y值，正如直接由氖产生的红光的色点的情况一样。这是为什么放电灯产生的红光也具有比在放电灯刚刚点火之后和灯稳定工作过程中红光只由三价铕激活的氧化钇产生的情况高的x坐标和低的y坐标的色点的原因。结果，图2中所示的所有色点都位于根据欧洲E.C.E标准或美国S.A.E标准用于车辆信号指示灯的红光放电灯的光必须位于其内的区域内。
图3中所示的数据也是从具有长度约为40cm和内径为2.5mm的管形放电容器的放电灯测量的。该放电灯提供有带有495nm传输半值的低通滤光器。该放电灯用氖(填充压强为15mbar)和汞(5mg)填充。放电容器的壁用包括重量占40％由三价铕激活的氧化钇和重量占60％由三价铯激活的钇铝石榴石的混合物的发光屏涂敷。涂层重量为2.5mg/cm2。灯的电流为10mA DC。如上所述，由三价铕激活的氧化钇把氖产生的短波UV辐射和汞产生的UV辐射转换为红光。由三价铯激活的钇铝石榴石把氖产生的短波UV辐射和汞产生的UV辐射转换为绿光。为此，在刚刚点火之后和灯稳定工作过程中此灯产生的光为黄色。在图3中，时间以秒为单位绘制在水平轴，光通量以流明为单位绘制在垂直轴。图3表示在环境温度为-10℃和环境温度为20℃在点火之后第一个60秒过程中灯的光通量。如果氩或氩和氖的混合物代替氖用作这种放电灯中的填充气体，则在放电灯刚刚点火之后的启动光通量不大于稳定工作过程中的光通量的约5％。图3表示根据本发明的黄色灯，启动光通量相对高，而且在相对低的环境温度下也一样。
图4和图5中所示数据是为具有长度约为40cm和内径为2.5mm的管形放电容器的三个放电灯测量的。第一个放电灯是用氖(90mole％)和氩(10mole％)(填充压强为25mbar)还有汞(5mg)的混合物填充的。第二和第三个放电灯是用氖(填充压强为15mbar)和汞(5mg)填充的。第一和第二个放电灯的发光屏由重量占25％并由三价铽激活的铯镁铝酸盐和重量占75％并由三价铕激活的氧化钇构成。涂层重量为2.5mg/cm2。第三个放电灯发光屏包括两层。第一层设置在灯容器的壁上，与第一和第二个放电灯对应。第二层由公式为Y3-xAl2.5Ga2.5O12∶xCe3+的化合物构成。这第二层的涂层重量为0.24mg/cm2，约对应于0.5μm的平均层厚。这些灯被输送以直流10mA。在稳定工作过程中这三个灯的每一个产生白光，由红光、蓝光和绿光组成。红光是借助于三价铕激活的氧化钇产生的。蓝光直接由汞产生。绿光是借助于三价铽激活的铯镁铝酸盐产生的。在图4中，光通量以流明为单位绘制在垂直轴上，时间以秒为单位绘制在水平轴上。曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别表示在环境温度为-20℃在刚刚点火之后第一个、第二个和第三个放电灯的光通量作为时间的函数。显然第一个放电灯光通量在刚刚点火之后非常低，而且在相对长的时间内保持这种状态。这是由于在这灯的等离子体中没有产生短波UV辐射，另外在刚刚点火之后等离子体中只含有非常少的汞，从而发光屏只产生少量的可见光。此外，没有红光直接被第一种放电灯的等离子体中的汞产生。第二和第三个放电灯在刚刚点火之后具有相对高光通量，这是由于发光屏被氖产生的短波UV辐射激发的缘故。但是，在存在于第二个放电灯的发光屏中的两种发光化合物中，只有由三价铕激活的氧化钇是被氖产生的短波UV辐射激发的。结果，在刚刚点火之后几乎只产生红光，是直接由氖和间接由三价铕激活的氧化钇产生的。第二个放电灯辐射的光的颜色在这种情况下逐渐从红色换变为白色。刚刚点火之后产生的红颜色光在许多应用中是不希望的。在第三个放电灯中，在放电灯刚刚点火之后产生绿光，在这灯中第二层是由氖产生的短波UV辐射激发的。这短波UV辐射如此强地被第二层吸收，以致于第一层中的发光混合物没有或基本没有被激发。为此，在放电灯刚刚点火之后红光几乎只是直接由氖产生的。由于这红光和绿光，第三种放电灯在刚刚点火之后产生的光的颜色是浅桃红。然后该放电灯产生的光的颜色逐渐从浅桃红转变为白色。第三种放电灯在刚刚点火之后产生的浅桃红色光使第三种放电灯在许多应用中比第二种放电灯更有用。
图5中，放电灯产生的光的色点的y坐标绘制于垂直轴上。放电灯产生的光的色点的x坐标绘制于水平轴上。图5也表示根据美国S.A.E标准和欧洲E.C.E标准车辆白光信号指示灯的色点必须在其内的区域。曲线Ⅱ和Ⅲ分别表示在环境温度为-20℃下在刚刚点火之后的60秒过程中第二和第三个放电灯的色点的漂移。两曲线的具有x坐标最高值的点是在刚刚点火之后由相应灯产生的光的色点。两曲线的其它点表示在点火之后一段时间由放电灯产生的光的色点，两连续的点之间的时间间隔是每次两秒钟。可以看出，在刚刚点火之后第三个放电灯的色点距根据S.A.E标准和E.C.E标准白光信号灯的色点必须位于其内的区域的距离比第二种放电灯的色点距该区域的距离少很多。而且，显然第三个放电灯的色点达到白光区域比第二种放电灯的色点快得多。
权利要求
1.一种放电灯，包括具有内径至多为5mm的管形放电容器，发光屏，和包括汞和稀有气体的填充物，其特征在于，稀有气体包括超过98mole％的氖，发光屏包括第一组和第二组发光材料，第一组发光材料包括用于把汞产生的UV辐射转换为可见光的发光材料，第二组发光材料包括用于把氖产生的UV辐射转换为可见光的发光材料。
2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于发光屏包括第一和第二发光层，所述第一发光层设置在放电容器的壁上并包括属于第一组的发光材料，所述第二发光层设置在第一发光层上并包括属于第二组的发光材料。
3.根据权利要求2所述的放电灯，其特征在于第二发光层的平均层厚小于5μm。
4.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于第一组发光材料包含在发光粒子中，第二组发光材料形成设置在所述发光粒子的表面上的层的一部分。
5.根据前述一个或几个权利要求所述的放电灯，其特征在于第一和第二组发光材料包括发红光的化合物。
6.根据权利要求5所述的放电灯，其特征在于发光屏包括形成第一和第二组发光材料的一部分的发红光的化合物。
7.根据权利要求5或6所述的放电灯，其特征在于发光屏包括由三价铕激活的氧化钇。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的放电灯，其特征在于第一组发光材料包括发红光的化合物和第一发绿光的化合物，第二组发光材料包括第二发绿光的化合物。
9.根据权利要求8所述的放电灯，其特征在于发红光的化合物包括从由三价铕激活的氧化钇和包括钆和镁并且由二价锰激活的戊硼烷形成的组选择的化合物之一，第二发绿光的化合物包括选自三价铈激活的钇铝石榴石和硅锌矿形成的组的一种或几种化合物，其中部分铝可以由镓代替。
10.根据前述一个或几个权利要求所述的放电灯，其特征在于放电灯包括滤光器。
全文摘要
本发明涉及一种放电灯,包括具有内径至多为5mm的管形放电容器,发光屏,和包括汞和稀有气体的填充物。根据本发明,稀有气体包括超过98mole%的氖,发光屏包括第一组和第二组发光材料,第一组包括用于把汞产生的UV辐射转换为可见光的发光材料,第二组包括用于把氖产生的UV辐射转换为可见光的发光材料。由此实现在冷环境下放电灯在刚刚点火之后具有相对高的光通量。
文档编号H01J61/44GK1236480SQ98801102
公开日1999年11月24日 申请日期1998年4月16日 优先权日1997年6月11日
发明者C·J·罗泽克兰斯, D·范德沃尔特, F·A·S·里塔特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司