CN1592945A - 具有改进颜色重现性的介电势垒放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有磷光物质混合物的介电势垒放电灯，它具有改进的颜色重现性。该磷光物质混合物至少包括磷光物质组分A，铈活化的铝酸钇(Y₃Al₅O₁₂:Ce)和B，铕活化的铝酸钡镁(BaMgAl₁₀O₁₇:Eu)。为进一步改进颜色重现性和适配胶片灵敏度的发射谱，该磷光物质混合物还任选包含另外的磷光物质组分：C，铈和锰活化的五硼酸钆镁锌(Gd(Zn，Mg)B₅O₁₀:(Ce，Mn))和/或磷光物质组分D，铕活化的铝酸锶(Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu)。

Description

具有改进颜色重现性的介电势垒放电灯

发明领域

本发明涉及一种介电势垒放电灯。

本文中术语“介电势垒放电灯”包括基于介电势垒气体放电的电磁辐射源。

按照定义，介电势垒放电灯至少是以所谓的介电势垒电极为前提。介电势垒电极面对放电管的内侧或用电介质与放电介质分隔开。该电介质，即介电势垒可设计成例如覆盖电极的介电层，或由灯的放电管本身构成，这时电极位于该放电管壁的外侧。在要确定是否该电极作为阴极或阳极工作，即以单极电压脉冲工作时的灯中，至少该阳极要与放电介质介电分隔开(参看EP 0 733 266 B1)。

可电离的放电介质通常由惰性气体例如氙或气体混合物构成。在气体放电期间产生激发体，该气体放电优选是用EP 0 733 266 B1中描述的脉冲运行方法工作的。激发体是受激分子例如Xe₂ ^*，它在返回到通常的未结合的基态时发射出电磁波。在Xe₂ ^*的情况下，分子能级辐射的最大值约为172nm。这类UV/VUV-辐射器应用于例如表面净化、光分解、臭氧产生、金属化和UV-固化等工艺中。但是，本发明涉及一种方案，其中还提供有用于将VUV-辐射转化为较长波长的辐射，特别是可见光辐射(光)的磷光物质层。

背景技术

由本文开始所引用的EP 0733266B1中已知一种用于通常照明的灯。该灯具有含组分铝酸钡镁(BaMgAl₁₀O₁₇:Eu)、磷酸镧(LaPO₄:(Tb、Ce))和硼酸钆钇((Gd、Y)BO₃:Eu)的三谱带磷光物质。该灯的缺点是较中等的颜色重现值。但是高的颜色重现值对物体颜色的准确再现是很重要的。此外，对在照相技术中的应用很希望灯的发射谱与胶片材料的光谱灵敏度相适配，以在照相设备的情况下尽可能不使用滤光镜。当应用具有不同光谱的多个不同的光源如背景照明和聚光照明时，此问题更为突出。即在这种情况下滤光实际上是不可能的。

US 6034470中提出了一种同样有上述三谱带磷光物质的平面式介电势垒放电灯。这种平面灯特别用于液晶屏幕的背景照明。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有增进颜色重现的介电势垒放电灯。另一目的是该灯的光谱对胶片材料的光谱灵敏度的改进性适配。

该目的是在具有权利要求1前述部分的特征的介电势垒放电灯情况下通过权利要求1特征部分的特征来解决的。特别有利的方案在从属权利要求中给出。

此外，还要求保护具有本发明的介电势垒放电灯的膜光源，特别是与本发明的介电势垒放电灯结合使用的用于漫射照明的扁平式结构的膜光源。

本发明提供一种含磷光物质混合物的介电势垒放电灯，其中该磷光物质混合物至少包括磷光物质组分A：铈活化的铝酸钇(Y₃Al₅O₁₂:Ce)和B：铕活化的铝酸钡镁(BaMgAl₁₀O₁₇:Eu)。这种灯的特征是有增进的颜色重现性。

只要该磷光物质混合物中不含其它的磷光物质组分，已证明该混合物的重量含量如下时对约7100K的色温是特别有利的，：

0.15≤A≤0.35和0.65≤B≤0.80和A+B＝1，优选是0.24≤A≤0.32和0.6 8≤B≤0.76和A+B＝1。

另外含有发射红光的磷光物质组分C可进一步改进其颜色重现性，该组分C在波长630±15nm处有最大发射，并且其全半宽度大于50nm。

对此特别适用的磷光物质组分C为：

铈和锰活化的五硼酸钆镁锌(Gd(Zn，Mg)B₅O₁₀:(Ce，Mn))。

另外含有发蓝绿光的磷光物质组分D还可进一步改进其颜色重现性，该组分D在波长490±20nm处有最大发射，并且其全半宽度大于50nm。

对此特别适用的磷光物质组分D为：

铕活化的铝酸锶(Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu)。

研究表明，当混合物有如下重量含量时是有利的：

0.01≤A≤0.50，0.05≤B≤0.50，0.05≤C≤0.70，0≤D≤0.25和A+B+C+D＝1。

在上述范围内，可将本发明的灯调整至与实用相关的色温，特别是在约3200K-7100K之间。

特别是对胶片的光谱灵敏度的适配和色温在约7000K-5500K之间而言，该混合物具有如下重量含量是有利的：

0.01≤A≤0.50，0.10≤B≤0.50，0.05≤C≤0.50，0≤D≤0.25和A+B+C+D＝1。

特别有利的是该混合物有如下重量含量：

0.01≤A≤0.40，0.15≤B≤0.40，0.10≤C≤0.40，0＜D≤0.15和A+B+C+D＝1。

对于约6800K的色温，该混合物有如下重量含量是特别有利的：

0.20≤A≤0.24，0.36≤B≤0.40，0.29≤C≤0.33，0.07≤D≤0.11和A+B+C+D＝1。

对于约5700K的色温，该混合物有如下重量含量是特别有利的：

0.23≤A≤0.28，0.30≤B≤0.39，0.30≤C≤0.39，0.03≤D≤0.10和A+B+C+D＝1。

对于约3200K色温，该混合物有如下重量含量是有利的：

0.14≤A≤0.20，0.05≤B≤0.12，0.58≤C≤0.67，0.05≤D≤0.15和A+B+C+D＝1。

当该混合物有如下重量含量时是特别有利的：

0.16≤A≤0.18，0.07≤B≤0.09，0.62≤C≤0.65，0.10≤D≤0.12和A+B+C+D＝1。

在优良的颜色重现性及胶片材料的光谱灵敏度方面均有改进的介电势垒放电灯的各个组分的重量比的具体数据可在实施例描述中找到。

上述给出的对磷光物质混合物的各个组分的重量含量的范围考虑了在实际中总会遇到不准确性和公差，例如由于小的加工波动引起的不同磷光物质批料间通常有的稍不同的量子效率等。此外，该磷光物质混合物的细调的重点，特别是色温会因具体应用不同而有所差别。但所有这些均可用在此范围内的几个小的细分级的混合物方案的相应试样来成功控制。

在优选实施方案中，本发明的介电势垒放电灯充有氙气，其充气压力通常为50-200mbar，优选100-150mbar。由此，该介电势垒放电产生在约172nm处有最大值的氙激发物能带辐射，该辐射可激发磷光物质。在选择磷光物质组分以及其混合物的比例时均要考虑产生这种激发辐射的磷光物质的量子效率，以确保有最大可能的光输出。另一问题是在长期用这种辐射激发时该磷光物质组分的保持。要力求在灯的寿命期限中使每一种磷光物质组分的转换辐射强度有尽可能小的降低。

附图简述

下面将根据实施例对本发明进行详述。在附图中：

图1a是本发明的介电势垒放电灯的俯视图。

图1b是图1a中灯的侧视图。

图2是对具有第一种磷光物质混合物和7100K色温的本发明的灯测定的归一化的光谱强度分布。

图3是对具有另一种磷光物质混合物和6800K色温的本发明的灯测定的归一化的光谱强度分布。

图4是对具有再一种磷光物质混合物和5700K色温的本发明的灯测定的归一化的光谱强度分布。

图5是适用于具有6.8英寸对角线的优选用单极性电压脉冲工作的本发明的平面灯的电极结构原则比例。

图6是对具有另一种磷光物质混合物和3200K色温的本发明的灯测定的归一化的光谱分布。

本发明的优选实施方案

在图1a、1b中示出本发明的介电势垒放电灯1的俯视图和侧视图。其中包括在胶片拍摄情况下用于照明的扁平式介电势垒放电灯。只是为了说明方便，显示了具有较少的电极条带和由此较小的灯对角线的灯。这方面将在下面进一步结合图5来详述。从其原理性的机械和电结构看，该扁平式灯至少基本上相应于US 6034470中所述的灯。其主要差别在于磷光材料层。在详述之前，先参考图1a、1b概述本发明的灯的基本结构。

该扁平式灯1由具有直角基础平面的放电管和置于该放电管内部的电极组构成。该放电管本身由均以玻璃制成的背板2、前板3和框架4构成。背板2和前板3均通过玻璃焊料5与框架4气密相联，以使放电管的内部呈方形。放电管内部充以压力约为130mbar的氙气。背板2大于前板3，以使放电管具有四周凸出的边缘。将两条用于电极组的类似线路的引线6、7施加在该边缘上。

在前板3的内表面上涂有磷光物质混合物(图中看不见)，该混合物将放电产生的UV/VUV辐射转换成可见的白光。在这时该混合物包括两种磷光物质组分Y₃Al₅O₁₂:Ce和BaMgAl₁₀O₁₇:Eu，其重量含量分别为28％和72％。该灯的色温为7100K。其通常的颜色重现系数Ra＝76。在图2中示出经测量的该灯的归一化光谱强度分布(X-轴：以nm表示的波长；Y-轴：归一化到1的强度)。

图3示出含四种磷光物质组分A：＝Y₃Al₅O₁₂:Ce、B：＝BaMgAl₁₀O₁₇:Eu、C：＝Gd(Zn，Mg)B₅O₁₀:(Ce，Mn)和D：＝Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu的改性灯的经测量的归一化光谱的强度分布，其重量含量分别为22％、38％、31％和9％。含这种磷光物质混合物的灯的特征是，其通常的颜色重现系数Ra＝90，红色重现系数R₉＝75。色温为6800K。此外，该灯的光谱也可与胶片材料的光谱灵敏度曲线相适配。

图4示出仅是上述磷光物质组分A、B、C、D的混合比有改变的方案的经测量的归一化的光谱强度分布，即其重量含量分别为25％、33％、37％和5％。该光谱能更好地与胶片材料的光谱灵敏度曲线相适配。其通常的颜色重现系数Ra约为92，其红色重现系数约为82。其色温约为5700K。

另一个改进可通过有微小改变的混合物即A∶B∶C∶D＝0.26∶0.32∶0.37∶0.05来达到(未示出)。

为了更好地描述，在图5中对图1a、1b中所示灯给出其灯对角线为6.8英寸的有代表性的电极组的布局。在具有较大对角线的灯的情况下，该电极组的布局基本上不变，它仅相应地需要较多和较长的电极条。该电极组由具有条带式金属阴极8和阳极9、10、11的类似线路的结构组成，这些电极交替地和平行地安置在背板2的内表面上。在阴极条8上有意地在空间设置适于在脉冲运行时产生的单个放电的起始点(参看已引用过的EP 0733266B1)，该放电通过触点式的面向其各邻近的阳极条的凸点12来实现。这些凸点产生电场的局部有限的增强作用，由此，仅在这些位置12触发三角形的单个放电(未示出)。除去两个外阳极10、11外，其余的阳极9具有双结构9a、9b。所有的阳极9-11均以由玻璃焊剂的介电层(未示出)所覆盖。阳极9-11和阴极8均在其端部有延长段，并在背板2上由放电管的内部双侧向外引出，以使各有关的阳极或阴极的引线安置在背板2的彼此相对的侧面上。在背板2的边缘上，电极条8-11各转变成已提到过的阴极6侧或阳极7侧的引线。该引线6、7用作与优选电脉冲电压源13相连的接点。对具有例如15英寸对角线的扁平灯(未示出)，电极组(未示出)有12条阴极条和11条双阳极条以及2个外部的单电极。每个阳极条在沿两纵向侧的每一侧均有13个用于触发单个放电的凸点。

在图6中示出用于色温为约3200K的另一方案的经测定的归一化光谱强度分布(X-轴：以nm表示的波长；Y-轴：归一化到1的强度)。在CIE的颜色标准图上该色点的坐标为x＝0.421和y＝0.394。为此目的，所述四种磷光物质组分的重量含量为A∶B∶C∶D＝17.4∶8.6∶6 3.2∶10.8，其中A：＝Y₃A_l5O₁₂:Ce、B：＝BaMgAl₁₀O₁₇:Eu、C：＝Gd(Zn，Mg)B₅O₁₀:(Ce，Mn)和D：＝Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu。该光谱能与用于该色温的胶片材料的光谱灵敏度曲线良好适配，此外，其特征在于，通常的颜色重现系数Ra＝91，红色重现系数R₉＝92。

尽管前面以平面式介电势垒放电灯的实例详述了本发明，但本发明不受限于这种灯类型。在具有其它放电管形状的灯如管式灯的情况下也产生大量有利的效果。在管式灯情况下，电极组由2个或多个长形电极组成，这些电极以平行于灯的长轴的形式置于管式放电管的壁上。

对于膜片式光源(Filmleuchte)(未示出)，至少有一个上述类的扁平式介电势垒放电灯安置在扁平式的灯源外壳中，该外壳在最简单的情况下是框架，该扁平式灯悬置在框架中。该光源外壳安置在优选在高度上可调节的基座上。为运行该扁平式介电势垒放电灯所需的电源设备可安装在膜片光源的内部或也可安装在其外部。

Claims (19)

1.一种介电势垒放电灯(1)，它含有：

-放电管，其壁包封放电介质，

-用于在放电介质中产生介电势垒放电的电极组(8-11)，其中至少该电极组(8-11)的一部分有介电势垒作用，

-发光物质混合物，它涂布于放电管的至少一部分上，

其特征在于，该发光物质混合物至少包含磷光物质组分A和B，

其中：

·A：Y₃Al₅O₁₂:Ce，

·B：BaMgAl₁₀O₁₇:Eu。

2.权利要求1的介电势垒放电灯，其中所述混合物的重量含量为：

0.15≤A≤0.35，0.65≤B≤0.80，A+B＝1。

3.权利要求1或2的介电势垒放电灯，它还含有发射红光的磷光物质组分C，该组分的发射最大值位于630±15nm的波长处，其全半宽度大于50nm。

4.权利要求3的介电势垒放电灯，其中所述磷光物质组分C是

·Gd(Zn，Mg)B₅O₁₀:(Ce，Mn)。

5.权利要求1、3或4的介电势垒放电灯，它还含有发射蓝绿光的磷光物质组分D，该组分的发射最大值位于490±20nm的波长处，其全半宽度大于50nm。

6.权利要求5的介电势垒放电灯，其中该磷光物质组分D是

·Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu

7.权利要求3-6之一的介电势垒放电灯，其中所述混合物的重量含量为：

0.01≤A≤0.50，0.05≤B≤0.50，0.05≤C≤0.70，0≤D≤0.25和A+B+C+D＝1。

8.权利要求3-6之一的介电势垒放电灯，其中所述混合物的重量含量为：

0.01≤A≤0.50，0.10≤B≤0.50，0.05≤C≤0.50，0≤D≤0.25和A+B+C+D＝1。

9.权利要求5或6的介电势垒放电灯，其中所述混合物的重量含量为：

0.10≤A≤0.40，0.15≤B≤0.40，0.10≤C≤0.40，0＜D≤0.15和A+B+C+D＝1。

10.权利要求5或6的介电势垒放电灯，其中所述混合物的重量含量为：

0.20≤A≤0.24，0.36≤B≤0.40，0.29≤C≤0.33，0.07≤D≤0.11和A+B+C+D＝1。

11.权利要求5或6的介电势垒放电灯，其中所述混合物的重量含量为：

0.23≤A≤0.28，0.30≤B≤0.39，0.30≤C≤0.39，0.03≤D≤0.10和A+B+C+D＝1。

12.权利要求5或6的介电势垒放电灯，其中所述混合物的重量含量为：

0.14≤A≤0.20，0.05≤B≤0.12，0.58≤C≤0.67，0.05≤D≤0.15和A+B+C+D＝1。

13.上述权利要求之一的介电势垒放电灯，其中所述放电管内充有氙气作为放电介质。

14.权利要求13的介电势垒放电灯，其中氙气的充注压力为50-200mbar，优选100-150mbar。

15.上述权利要求之一的介电势垒放电灯，其中所述放电管是扁平式的，并包括背板(2)和用于光射出的前板(3)，该前板(3)至少部分是透光的。

16.权利要求15的介电势垒放电灯，其中具有在电极组的至少一部分和放电介质之间的介电层。

17.权利要求1-13之一的介电势垒放电灯，其中所述放电管是管式的。

18.上述权利要求之一的介电势垒放电灯，其中所述电极组由两个或多个长形电极组成，这些电极被安置在放电管的壁上。

19.一种带有上述权利要求之一的介电势垒放电灯的膜片式光源。

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