專利名稱：電介質(zhì)阻擋放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電介質(zhì)阻擋放電燈領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
許多年來電介質(zhì)阻擋放電(DBD)燈在本領(lǐng)域中是已知的。它們?cè)诒热绫砻娓男浴?臭氧和自由基分子生成、光生成、有機(jī)和無機(jī)材料消毒等許多應(yīng)用中被使用。DBD燈通常用 于各種目的，例如用在復(fù)印機(jī)中或者用作廣告目的的照明。DBD燈在短的持續(xù)時(shí)間內(nèi)生成從 真空紫外到紅外波長范圍中的光輻射。DBD燈被用于各種應(yīng)用和產(chǎn)品。DBD燈主要是通過在兩個(gè)電極之間施加交變電壓來運(yùn)行的，所述兩個(gè)電極至少之 一或者二者被電介質(zhì)材料覆蓋。在填充在兩個(gè)電極之間的間隙中的氣體內(nèi)激發(fā)放電。從氣 體放電生成光發(fā)射。在某些情況下，通過位于燈殼的內(nèi)部或外部的熒光和磷光材料，將來自 氣體放電的光發(fā)射轉(zhuǎn)換成其它波長的光。在實(shí)驗(yàn)上知道，當(dāng)間隙的輸入電功率變大時(shí)，放電趨于縮小。窄的電弧通道形成于 間隙中，這與較低輸入功率的擴(kuò)散放電不同。對(duì)于較高的輸入功率，生成光發(fā)射的效率于是
變得更小。從幾十年來的實(shí)驗(yàn)和理論研究知道，單位輸入電功率的光發(fā)射生成的高效率只有 針對(duì)擴(kuò)散放電工作才能實(shí)現(xiàn)，而針對(duì)縮小的電弧工作是不能實(shí)現(xiàn)的。然而，盡管在現(xiàn)有技術(shù) 中已經(jīng)進(jìn)行不斷的努力，仍無法制出這樣的DBD燈其中針對(duì)較高的輸入功率有可能保持 放電擴(kuò)散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電介質(zhì)阻擋放電燈，其至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn) 且對(duì)于較高輸入功率能夠維持?jǐn)U散放電。該目的是通過一種用于提供紫外光的電介質(zhì)阻擋放電燈實(shí)現(xiàn)的，該放電燈包括放 電氣體，其中至少一種金屬材料配置有該放電氣體。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“金屬材料”尤其包括和/或包含通常稱為金屬的任何 元素，但也包括稱為“半金屬”或“類金屬”(例如鎵或銦)的元素以及這些材料的任何合金 或其它合適的組合。應(yīng)注意，術(shù)語“金屬材料”不旨在暗示實(shí)際實(shí)施例和/或應(yīng)用不包括提供非金屬形 式(例如作為鹽)的所述至少一種金屬材料。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“放電氣體”尤其包括和/或包含通過放電生成的氣體 材料(即，原子和分子)和氣體電載體物質(zhì)。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“配置有”尤其包括和包含至少一種金屬材料至少部 分地被提供在含有放電氣體的容器中。在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，在DBD燈的外管和內(nèi)管之間 將存在空間，不過這不是限制本發(fā)明。對(duì)于本發(fā)明的許多應(yīng)用，這種DBD燈的使用已表現(xiàn)出具有下述優(yōu)點(diǎn)的至少一種有可能在高得多的輸入功率下運(yùn)行該DBD燈，從而對(duì)于給定輸入功率，達(dá)到更高的光 發(fā)射數(shù)量而不降低生成光發(fā)射的效率。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該DBD燈為氣體材料的受激準(zhǔn)分子燈。這種情況下尤其優(yōu) 選的是，所述至少一種金屬材料以金屬或其合金的形式被提供，優(yōu)選地以固體形式被提供， 例如作為塊料或作為粉末被提供，或者所述至少一種金屬材料作為鹵化物鹽被提供，例如 作為氯化物或氟化物鹽被提供。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該DBD燈為不具有位于燈殼的內(nèi)部或外部的熒光和/或磷 光材料的燈。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該DBD燈為配置有位于燈殼的內(nèi)部或外部的熒光和/或磷 光材料的燈。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述至少一種金屬材料具有在400K下彡1. 6 X IO2Pa的蒸 氣壓。這在實(shí)踐中已得到證明，尤其由于在工作期間在該燈內(nèi)金屬材料的低壓積聚的原因。 優(yōu)選地，所述至少一種金屬材料具有這樣的蒸氣壓在400K下< 1.2 X IO2Pa,更優(yōu)選地在 400K下彡1 X IO2Pa且最優(yōu)選地在400K下彡0. 8 X 102Pa。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述至少一種金屬材料具有彡400K的熔點(diǎn)。藉此，對(duì)于 許多應(yīng)用，可以避免與金屬材料的結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題。優(yōu)選地，所述至少一種金屬材料具有 彡500K的熔點(diǎn)，更優(yōu)選地所述至少一種金屬材料具有> 700K的熔點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述至少一種金屬材料的量為> 3X10_3kg每m3的該DBD 燈填充體積。這種量表明適合于本發(fā)明的許多應(yīng)用。優(yōu)選地，所述至少一種金屬材料的量 為彡4X 10_3kg每m3的該DBD燈填充體積，更優(yōu)選地為彡5 X 10_3kg每m3的該DBD燈填充 體積。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述至少一種金屬材料選自包括下述元素的群組鋁、鎵、 銦、鉈、硅、鍺、錫、鉛、鎂、鈣、鍶、鋇、銅、銀和金或其混合物。本發(fā)明還涉及使用至少一種金屬材料用于提高DBD燈的光發(fā)射的輻射率或/和對(duì) 于DBD燈中的較高輸入功率，維持DBD燈中的氣體放電通道擴(kuò)散。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述至少一種金屬材料具有在400K下彡1. 6 X IO2Pa的蒸 氣壓。這在實(shí)踐中得到證明，尤其由于在工作期間在該燈內(nèi)金屬材料的低壓積聚的原因。 優(yōu)選地，所述至少一種金屬材料具有這樣的蒸氣壓在400K下(1.2 X IO2Pa,更優(yōu)選地在 400K下彡1 X IO2Pa且最優(yōu)選地在400K下彡0. 8 X IO2Pa0根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述至少一種金屬材料具有彡400K的熔點(diǎn)。藉此，對(duì)于 許多應(yīng)用，可以避免與金屬材料的結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題。優(yōu)選地，所述至少一種金屬材料具有 彡500K的熔點(diǎn)，更優(yōu)選地所述至少一種金屬材料具有> 700K的熔點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述至少一種金屬材料的量為> 3X10_3kg每m3的該DBD 燈填充體積。這種量表明適合于本發(fā)明的許多應(yīng)用。優(yōu)選地，所述至少一種金屬材料的量 為彡4X 10_3kg每m3的該DBD燈填充體積，更優(yōu)選地為彡5 X 10_3kg每m3的該DBD燈填充 體積。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述至少一種金屬材料選自包括下述元素的群組鋁、鎵、 銦、鉈、硅、鍺、錫、鉛、鎂、鈣、鍶、鋇、銅、銀和金或其混合物。本發(fā)明還涉及用于提高根據(jù)本發(fā)明的DBD燈的性能的方法，其包括加熱DBD燈的步驟。對(duì)于本發(fā)明的許多應(yīng)用，這已經(jīng)令人驚奇地表明提高了 DBD燈的輻射率。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括步驟將該DBD燈至少加熱到比所述至少一種 金屬材料的平均熔化溫度低50度的溫度。本發(fā)明還涉及使用至少一種金屬材料作為DBD燈中的氧吸氣劑(getter)。根據(jù)本發(fā)明的DBD燈和/或利用根據(jù)本發(fā)明的用途可以在多種系統(tǒng)和/或應(yīng)用中 使用，所述系統(tǒng)和/或應(yīng)用為下述的一種或多種
-表面改性，
-臭氧和/或自由基分子生成， -光生成，
-有機(jī)和無機(jī)材料消毒， -復(fù)印機(jī)， -照明應(yīng)用。前述部件以及所要求保護(hù)部件和在所述實(shí)施例中依照本發(fā)明將使用部件的尺寸、 形狀、化合物選擇以及技術(shù)構(gòu)思方面沒有任何特殊例外，使得相關(guān)領(lǐng)域中已知的選擇標(biāo)準(zhǔn) 可被應(yīng)用而沒有限制。


本發(fā)明目的的附加細(xì)節(jié)、特征、特性和優(yōu)點(diǎn)在從屬權(quán)利要求、附圖和對(duì)各附圖和實(shí) 例的下述描述中公開，所述附圖和實(shí)例以示范性方式示出發(fā)明DBD燈的若干實(shí)施例和實(shí) 例。在附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的DBD燈的截面?zhèn)纫晥D。圖2示出對(duì)于本發(fā)明的兩個(gè)發(fā)明實(shí)施例和兩個(gè)對(duì)照實(shí)施例，UV強(qiáng)度作為頻率函數(shù) 的圖示；
圖3示出對(duì)于本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明實(shí)施例和一個(gè)對(duì)照實(shí)施例，效率(單位為％)作為輸 入功率函數(shù)的圖示；
圖4示出對(duì)于圖3的燈，輸入功率作為燈的頻率函數(shù)的圖示；以及 圖5示出對(duì)于另一發(fā)明實(shí)施例和對(duì)照實(shí)施例，磷光材料的退化量和光輸出的減少作為 壽命的函數(shù)。
具體實(shí)施例方式在圖1中說明可以用于本發(fā)明的電介質(zhì)阻擋放電燈10的第一實(shí)施例。電介質(zhì)阻 擋放電燈10包括外管12和與外管12同軸布置的內(nèi)管14。電介質(zhì)阻擋放電燈10包括外電 極16，該外電極16可以是導(dǎo)電涂層或者優(yōu)選地是導(dǎo)電網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。外電極16可以布置在外 管12的外部或內(nèi)部上。內(nèi)管14和外管12之間的空間18用放電氣體填充；該至少一種金屬材料還設(shè)置于 該空間18中。根據(jù)本發(fā)明的一些應(yīng)用和/或?qū)嵤├?，熒光?或磷光材料置于內(nèi)管14和外管12上或者置于燈的外部。熒光和磷光材料將來自氣體放電的光發(fā)射轉(zhuǎn)換成其它波長的光。應(yīng)注意，圖1中示出的DBD燈本身是現(xiàn)有技術(shù)并且對(duì)于本發(fā)明而言也是非限制性 的，本發(fā)明可以與本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的所有DBD燈一起使用。實(shí)例
通過下述實(shí)例I至III將進(jìn)一步理解本發(fā)明，所述實(shí)例僅僅是用于說明而非限制本發(fā)明。實(shí)例I
間隙距離為4mm的圓柱形石英玻璃DBD燈(長度為23cm，直徑為2. km)填充有300mbar Xe氣體以及重量為 3. Omg的金屬銦塊。對(duì)照實(shí)例I
使用只是不含銦的相同的燈作為對(duì)照實(shí)例I。發(fā)明實(shí)例和對(duì)照實(shí)例接著按下述方式運(yùn)行
極性交替變化的幾kV電壓以介于20-65kHz的頻率施加到燈的間隙。施加電壓的幅值 恒定。對(duì)于每個(gè)電壓循環(huán)，在燈的間隙中激發(fā)放電。測(cè)量在大約170nm波長處來自準(zhǔn)分子的光發(fā)射強(qiáng)度作為驅(qū)動(dòng)頻率的函數(shù)。由 于所施加的電壓在這里是恒定的并且反復(fù)放電的放電電流總是相同，增大驅(qū)動(dòng)頻率意味著 增大單位時(shí)間的輸入能量，因而增大電功率。圖1示出來自填充有銦金屬和未填充銦金屬的兩種DBD燈的光發(fā)射強(qiáng)度(垂直軸) 作為驅(qū)動(dòng)頻率(因而作為輸入功率)(水平軸)的函數(shù)的依存性。術(shù)語“Xe_standardl，，和“Xe_standard2”代表未填充銦的兩種燈(對(duì)照實(shí)例I，實(shí) 心點(diǎn))，而Xe_Inl和Xe_In2代表填充銦的兩種燈(根據(jù)實(shí)例I制作的發(fā)明實(shí)例，空心點(diǎn))。確 切的數(shù)據(jù)示于表I。表 I
權(quán)利要求
1.包括放電氣體的電介質(zhì)阻擋放電燈，其中至少一種金屬材料配置有該放電氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的燈，其中所述至少一種金屬材料具有在400K下彡Lexio2I^a的蒸氣壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的燈，其中所述至少一種金屬材料具有>400K的熔點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的燈，其中所述至少一種金屬材料的量為>3X10_3kg每m3的該 DBD燈填充體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的燈，其中所述至少一種金屬材料選自包括下述的群組鋁、鎵、 銦、鉈、硅、鍺、錫、鉛、鎂、鈣、鍶、鋇、銅、銀和金。
6.使用至少一種金屬材料用于提高DBD燈的光發(fā)射的輻射率和/或?qū)τ贒BD燈中的 較高輸入功率，維持DBD燈中的氣體放電通道擴(kuò)散。
7.一種用于提高根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)的DBD燈性能的方法，該方法包括將 DBD燈加熱的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，包括步驟將該DBD燈至少加熱到比所述至少一種金屬材 料的平均熔化溫度低50度的溫度。
9.使用至少一種金屬材料作為DBD燈中的氧吸氣劑。
10.一種包括權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)的DBD燈和/或利用根據(jù)權(quán)利要求6或9任 意一項(xiàng)的用途的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在一種或多種下述應(yīng)用中使用-表面改性，-臭氧和/或自由基分子生成， -光生成，-有機(jī)和無機(jī)材料消毒， -復(fù)印機(jī)， -照明應(yīng)用。
全文摘要
提供了一種在氣體放電容器中具有金屬材料的電介質(zhì)阻擋放電燈。該金屬材料提高燈的功效。
文檔編號(hào)H01J65/04GK102132375SQ200980132410
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者D·哈亞施, G·格魯爾, N·布勞恩, R·希爾比希 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司