[发明专利]具有降低转换发光体的气体放电灯

说明书

本发明涉及备有气体放电容器、含有降低转换发光体(down conversionluminophore)的发光体涂层和用于点燃和维持气体放电的装置的气体放电灯，其中气体放电容器填充有适合于支持发射VUV辐射的气体放电的气体。

常规荧光灯是汞气体放电灯，其光发射基于汞低压气体放电。汞低压气体放电发射主要在最大值在254nm的UV附近的辐射，这种辐射可以被UV发光体转换成可见光。

汞气体放电灯具有精制的生产技术，并且关于灯效率η_lamp只能与其它灯生产技术的难度相称或超过其它灯技术的难度。

然而，气体填充物中的汞是日益被认为对环境造成损害和有毒的物质，由于在使用、生产和处理中的环境风险，在现代批量生产中这应当是尽可能避免的。因此已经做了很多努力，主要集中在替代灯生产技术的研制方面。

对于常规汞气体放电灯的无汞或低汞替代物之一是具有主要含氙的气体填充物的氙低压气体放电灯。氙低压气体放电灯中的气体放电发射与汞放电的UV辐射相反的真空紫外辐射(VUV辐射)。VUV辐射是由受激准分子如Xe₂^*产生的，并且是具有在约172nm范围内的宽光谱的分子带辐射。采用这种灯技术可以实现65％的放电效率η_dis。

氙低压气体放电灯的另一优点是气体放电的响应时间短，这使该灯可用做机动车的信号灯、作为复印机或传真设备的灯及水消毒灯。

但是，虽然氙低压气体放电灯已经实现了可与汞气体放电灯相比的放电效率η_dis，但是氙低压气体放电灯的灯效率η_lapm仍然明显低于汞气体放电灯的灯效率。

原则上，灯效率η_lamp包括成分：放电效率η_dis、发光体效率η_phos、由发光体产生的离开灯η_esc的可见光的比例及由发光体产生的UV辐射的比例η_VUV：

η_lamp＝η_dis·η_phos·η_esc·η_VUV

常规氙低压气体放电灯的一个缺陷在于：具有在172nm左右波长的能量丰富的VUV光子基本上无效地通过灯的发光体涂层转换成来自可见光谱400nm到700nm的可比的低能光子。即使发光体的量子效率接近于100％，通过VUV光子转换成可见光子，平均65％的能量由于非辐射转变而损失。

然而，令人惊讶的是，已经可以研制成能实现VUV光子转换成可见光子的100％以上的量子效率的VUV发光体。这个量子效率是如此实现的：具有7.3eV电子能量的VUV量子被转换成具有2.5eV电子能量的两种可见量子。用于氙低压气体放电灯的这种发光体例如可从下面文献中知道：René T.Wegh，Harry Donker，Koentraad D.Oskam，Andries Meijerink“Visible Quantum Cutting inLiGdF₄：Eu³⁺through Downconversion”Science 283，663。

类似于相当长的一段时间公知的多光子发光体，其通过“最高转换”从两种可见长波长光子产生一种短波长光子，从一种短波长光子产生两种长波长光子的这些新发光体作为降低转换发光体是公知的。

虽然该公知降低转换发光体的量子效率很高，但是这不意味着相应地发光体效率η_phos也很高。发光体效率η_phos不仅受到量子效率的影响，而且受到发光体吸收要转换的VUV辐射的能力的影响。然而公知降低转换发光体的吸收能力十分低。太多的能量通过在晶格中的不希望的吸收而损失了，因此受激状态的占有减少了。

本发明的目的是研制一种具有提高了效率的气体放电灯，其配有用适合于发射VUV辐射的气体放电的气体填充的气体放电容器、含有降低转换发光体的发光体涂层以及用于点燃和维持气体放电的装置。