專利名稱：紫外線反射層,帶該層的燈及在燈玻璃上設(shè)置該層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紫外線反射層，具有紫外線反射層的燈，以及在燈玻璃上設(shè)置紫外線反射層的方法。
放電燈，例如低壓水銀蒸氣放電燈的問(wèn)題在于在放電中產(chǎn)生的放射線處在一波長(zhǎng)范圍，通常為紫外線的范圍，用人眼是看不見(jiàn)的。因此，為產(chǎn)生可見(jiàn)光，此放射線被轉(zhuǎn)換成不同波長(zhǎng)的射線。為此，將發(fā)光材料層例如一種熒光物質(zhì)，設(shè)置在放電體的內(nèi)壁上，也就是在放電體內(nèi)可發(fā)生氣體放電，這種放電體通常用玻璃制成。
然而，發(fā)光材料相當(dāng)昂貴，遠(yuǎn)非是這種燈的總體價(jià)格的可忽略部分。因此，為保持發(fā)光材料層(發(fā)光層)盡可能地薄，要做長(zhǎng)時(shí)間的努力。一種公知的工序是制作第二層，在發(fā)光層和放電容器內(nèi)壁之間的第二層能滲透可見(jiàn)光但反射紫外光，由此達(dá)到使氣體放電產(chǎn)生的放射線能盡可能轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，從而可使用薄的發(fā)光層。這使得氣體放電產(chǎn)生的放射線中已經(jīng)轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的部分在通過(guò)發(fā)光層的過(guò)程中能毫無(wú)障礙地穿出放電體，而在通過(guò)發(fā)光層沒(méi)有被轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的部分通過(guò)吸收和發(fā)射至少能部分地通過(guò)反射層反射回發(fā)光層。因此，基本構(gòu)思是，要“禁閉”放電體中的紫外光和使其來(lái)回反射直到被發(fā)光層的原子吸引，然后這種原子發(fā)出可見(jiàn)光波范圍內(nèi)的光。
實(shí)際中遇到的問(wèn)題是要盡可能充分地反射紫外線同時(shí)又允許可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍的光無(wú)障礙地通過(guò)紫外線反射層。對(duì)于這種反射層，建議使用多種材料和材料的混合物，例如在AT353357C1中建議使用紫外線反射層，該反射層不僅包括能很好地反射紫外光的一種材料而且包括具有發(fā)光材料的混合物材料。US3995192建議設(shè)置按重量計(jì)能達(dá)到15％的TiO2紫外線反射層，但是最好添加按重量計(jì)少于百分之零點(diǎn)幾(按重量計(jì)0.14至0.17％)的Al2O3或ZrO2。JP5363788A2公開(kāi)了一種含不同微粒大小的兩種反射材料的反射層，其中一種材料的微粒大小小于1μm，并且按重量計(jì)占反射層的約95％至99.9％第二種材料的微粒大小大約為2至8μm，并且按重量計(jì)占反射層的約0.1％至5％。這種混合材料用于維護(hù)反射層的大部分附著力和持久力。
然而，至今所知的用作反射層的材料和混合材料并不能很好滿足反射層的要求。如所知道的，使用具有高折射率和合適微粒大小的反射材料也許會(huì)有這樣的結(jié)果，即能降低可見(jiàn)光的不需要的散射，但紫外光所需要的反射卻沒(méi)有降低，而具有高折射率的材料具有吸收紫外光的能力但沒(méi)有吸收后在可見(jiàn)光范圍內(nèi)散射光的能力。因此，沒(méi)有用到吸收的放射線能量。
由以上可見(jiàn)，本發(fā)明的目的是提供一種反射層、具有這種反射層的燈、以及在燈上設(shè)置這種反射層的方法，使這種發(fā)射層具有很好的反射紫外線特性，同時(shí)對(duì)可見(jiàn)光具有很好的傳輸特性，特別是能將可見(jiàn)光散射到盡可能低的程度，使散射對(duì)比度提高。
該目的是通過(guò)一種層、一種燈以及具有獨(dú)立權(quán)利要求特征的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)選的實(shí)施例和修改在從屬權(quán)利要求中限定。
本發(fā)明是基于認(rèn)識(shí)到通過(guò)具有高折射率和低折射率的材料的混合，有可能降低可見(jiàn)光通過(guò)反散層的有效路徑長(zhǎng)度，因此只吸收極少的可見(jiàn)光，而不降低反射紫外光的比率。
當(dāng)具有最佳散射能力的紫外線吸收微粒嵌在非紫外線吸光材料的周期性散射微粒陣列中時(shí)，整個(gè)層的散射系統(tǒng)保持相同或升高，而吸光性降低。
有下面的關(guān)系式a＝1+K/S其中，S為散射系數(shù)，K為具有給定波長(zhǎng)的光的整個(gè)層的吸光系數(shù)。下面的關(guān)系式是成立的K＝kσ其中k為常數(shù)，σ為該層中較大微粒的比例容積。
如果與最佳的散射能力相應(yīng)大小的微粒的混合物用不吸光的遠(yuǎn)小于254Nm的微粒來(lái)稀釋，那么具有這種層的散射系數(shù)S將取決于較大微粒的比例容積。結(jié)果如下S＝sσ(1-γsσ2/3)其中s定義如下s＝ds/dσ|σ→0γ依賴于封裝微粒的方式。對(duì)聚合體中的色素而言，用于散射的最佳比例容積大約為按容量計(jì)的30％。
散射系數(shù)S和參數(shù)a能通過(guò)具有不同層厚的層的反射數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算。散射系數(shù)和具有100m2/g的比表面面積的鋁微粒的層的相應(yīng)值以及已摻雜的ZrO2已經(jīng)被列在如

圖1所示的表中。這些值與熒光聚合物規(guī)格有關(guān)。散射系數(shù)與未混合的ZrO2的散射系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)相符。
當(dāng)極小的結(jié)晶體Al2O3容量增加時(shí)，參數(shù)值a將減小并且按微粒的重量計(jì)以0.4％趨向1。這種做法有可能導(dǎo)致使用具有較Al2O3高的折射率的材料，因此對(duì)紫外線反射層來(lái)說(shuō)，具有較高的散射對(duì)比度。也有可能使用摻雜的ZrO2、ZrO2的微粒，三氧化二釔，二氧化鉿以及稀土元素的氧化物。如果微粒的大小和吸光的范圍合適，這個(gè)原則也適用于其它波長(zhǎng)。
例如，反射層也能通過(guò)濕化學(xué)方法來(lái)獲得。為此，極小微粒和強(qiáng)的光散射微粒的混合物能通過(guò)硝酸或者其它的分散劑來(lái)穩(wěn)定在水中。加上一個(gè)合適的粘合系統(tǒng)以后，就能提供反射材料層，下一步即提供發(fā)光材料層。如例子中所定的通過(guò)選擇合適的混合比，與熒光聚合物標(biāo)準(zhǔn)相比，可達(dá)到的反射率能設(shè)定在70和近100％之間。
如果Al2O3的微粒大小能主要保持在254nm以下，最好是10nm以下，一種嵌入在微結(jié)晶體中的結(jié)構(gòu)能通過(guò)簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)。并非所有的Al2O3都需要微結(jié)晶體結(jié)構(gòu)是顯而易見(jiàn)的。依據(jù)具體的實(shí)施例也就足以能保持Al2O3的平均微粒大小在100nm以下，最好是30nm。由于這種微粒通常傾向于結(jié)合成一大塊，如果這些塊平均低于200nm，最好是低于140nm，將是非常有利的。
權(quán)利要求
1.一種紫外線反射層，特別是供放電燈用的，其特征在于按重量計(jì)，至少包含10％的Al2O3，最好是在10％至70％之間，與Al2O3相比，具有更高折射率的材料至少占10％。
2.如權(quán)利要求1所述的反射層，其特征在于與Al2O3相比具有更高折射率的材料是從以下材料組中選擇的二氧化鋯、摻雜的二氧化鋯、三氧化二釔、二氧化鉿、以及稀土元素的氧化物。
3.一種燈，特別是其內(nèi)表面具有紫外光反射材料層的放電體的氣體放電燈，其特征在于按重量計(jì)，至少包含10％的Al2O3，最好是在10％至70％之間，與Al2O3相比，具有更高折射率的材料至少占10％。
4.如權(quán)利要求3所述的燈，其特征在于與Al2O3相比具有更高折射率的材料是從以下材料組中選擇的二氧化鋯、摻雜的二氧化鋯、三氧化二釔、二氧化鉿、以及稀土元素的氧化物。
5.在燈玻璃特別是在放電燈的放電體上提供紫外光反射材料層的方法，其特征在于在一種分散劑特別是硝酸的幫助下，在水中穩(wěn)定微結(jié)晶體Al2O3與比Al2O3散射更強(qiáng)的材料例如摻雜的二氧化鋯、未摻雜的二氧化鋯、三氧化二釔、二氧化鉿、以及稀土元素的氧化物的混合物，加上配套的粘接系統(tǒng)，以及將生成的混合物涂在放電體的表面上。
6.如權(quán)利要求1-5中任一個(gè)所述的層、燈或方法，其特征在于按重量計(jì)，所選擇的Al2O3中90％以上的微粒大小小于254nm。
7.如權(quán)利要求6所述的層、燈或方法，其特征在于Al2O3微粒的平均微粒直徑小于100nm，最好小于30nm，其原始的微粒如果結(jié)合成結(jié)合體，形成的結(jié)合體的大小小于200nm，最好小于140nm。
全文摘要
在一放電燈的紫外線反射層中,反射層包括:按重量計(jì),Al
文檔編號(hào)C03C17/00GK1348929SQ0113033
公開(kāi)日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2001年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月14日
發(fā)明者V·D·希爾登布蘭德, H·格拉瑟, C·R·龍達(dá), C·穆特 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司