專利名稱：產生光輻射的方法及所用的放電燈的制作方法
技術領域：
本發明涉及電氣工程工業，更具體說，涉及借氣體中的放電產生可見光譜輻射的方法，還涉及各種低壓放電照明燈氬、氙、氪、鈉、水銀燈和水銀熒光燈等。
現有技術現有技術產生光譜輻射的一種方法是在混合鈉蒸汽中產生氣體放電，混合鈉蒸汽裝在透光材料制成的管子中，由壓力為0.1-1.0帕斯卡的鈉蒸汽和壓力為100-1500帕斯卡的惰性氣體組成(參看G.N.Rokhlin著的《放電光源》一書，莫斯科原子動力出版社1991年版，第451-457頁)。
現有技術產生光輻射的這種方法是以鈉蒸汽的熒光輻射(589.0和589.6毫微米)為基礎的，即幾乎都是一些不能用熒光粉加以轉換的單色黃光，因而這種方法不適用于一般照明。要采用這種方法，就必須采用化學腐蝕性強的物質—鈉。
現有技術的一種氣體放電燈是在氣密性密封著兩個電極的玻璃管中充以壓力高達600帕斯卡的氖氣和0.5-1.0％的氬氣，還加入鈉。所述管子外部有若干小凸面供鈉冷凝用，管子裝在內表面被覆有氧化銦薄膜、抽成真空的玻璃外套內側(參看G.N.Rokhlin著的《放電光源》一書，莫斯科原子動力出版社1991版，第451-457頁)。
所述現有技術的放電燈只能得到用熒光粉不能加以轉換的單色黃光，而且含化學腐蝕性強的物質—鈉。
現有技術產生光輻射的另一種方法是在在透光材料制成的管中在惰性氣體和水銀蒸汽環境下產生橫截面沿縱向變化的氣體放電。放電空間中電流和壓力的大小選取得能確保放電過程周期性地中斷(參看RF專利說明書1814741號，C1.HO1J 61/72，
公開日為1993年5月7日)。
現有技術的上述方法使輻射在光譜的紫外光區、可見光和近紅外光區產生，效率和亮度都高，然而采用水銀蒸汽，對環境有害。
現有技術有一種為黃瓜溫室照明的水銀氣體放電燈，其透光放電室中有密封的電極，充有惰性氣體和水銀，水銀的量取得可以在放電過程中維持工作壓力。此外還裝有鋰、鈉和銦的碘化物作為添加劑，這些添加劑的量(％重量)如下碘化鋰8-18；碘化鈉70-88；碘化銦4-12(參看RF專利說明書1816330號C1.HO1J 61/18，
公開日為1993年5月15日)。
現有技術的所述水銀燈中以水銀作為工作介質，這無論從燈的制造使用或從燈以后的廢棄處理方面看都是不合乎環保要求的。
與本發明所提出的在實質性特點方面最接近的產生光輻射的方法是在透光材料制成的管子中在惰性氣體、水銀蒸汽和金屬鹵化物輻射添加劑的環境下在2660-3990帕斯卡的惰性氣體壓力下產生氣體放電(參看蘇聯發明人證書1833927號C1.HO1J 61/18，公布日期1993年8月15日)。
所述現有技術的方法由于采用了各種金屬輻射添加劑，因而可以制出高功率燈，比起只采用水銀的燈來，其所包括的輻射光譜品種更多，效率特高。
這種典型方法的缺點在于，必須采用水銀這個從環保觀點看極不合乎要求的物質。
與本發明提出的實施本發明方法的放電燈最接近的燈是這樣一種放電燈，該放電燈的放電室由透光材料制成，里成密封著電極，并充有惰性氣體、水銀和給放電室提供輻射金屬鹵化物，為此采用了給放電室提供銀、銅和鋅的鹵化物添加劑，上述各組成部分的用量如下(以微克分子/厘米3為單位)水銀1.5-45.0
添加劑給放電室提供下列鹵化物鹵化銀0.5-12.0鹵化銅0.3-9.0鹵化鋅0.2-8.0惰性氣體的壓力測定值為1.33-39.9千帕斯卡(參看RF專利說明書17263號，C1.HO1J 61/18，
公開日為1994年7月30日)。
盡管現有技術的這種典型放電燈有許多優點，但由于采用水銀，因而無論在制造、使用或以后廢棄處理方面都是不合乎環保要求的。
本

發明內容
本發明的目的是擴大產生光輻射方法的應用范圍，以給出一種不污染環境的產生光輻射的方法和所用的放電燈。
上述目的是通過在透光材料制成的管子內在帶輻射添加劑的惰性氣體環境下產生氣體放電的方法中采用HO基(羥基)作為輻射添加劑達到的。所述羥基基團HO可用各種方式制取放電過程中加入水蒸汽，或加熱放在進行放電的管子中的第II族堿金屬的氫氧化物。
上述目的還通過向實現本發明的產生光輻射方法的、具有透光材料制成的充有惰性氣體的燈管的放電燈中引入一個HO基源以形成所述輻射添加劑達到的。供照明用時，所述HO基源的加入量為10-11-10-7克分子/厘米3。作為最便宜和最簡單的HO基源，可以采用水或含羥基的某些物質。這種HO基源可適當采用象Ca(OH)2或mg(OH)2之類加熱時可分解成高度穩定的氧化物和水的第II族堿金屬氫氧化物。
這里提出的發明是以發明人意外發現的下列現象為基礎的，即放電燈中加入HO基會使惰性氣體中氣體放電的輻射光譜發生質的變化。羥基HO的加入從根本上改變了放電的性質，特別是放電的輻射特性。沒有羥基時，氣體放電特性取決于惰性氣體的原子和離子。在輝光放電過程中，受激惰性氣體原子的最大輻射與真空紫外區中的熒光輻射相同。加入HO基時，放電輻射事實上變成只有HO分子的輻射，其熒光輻射形成處在光譜近紫外區的306.4毫微米的光譜帶。HO基輻射可直接用在例如技術處理中或照射植物和生物有機體(在這種情況下，輻射大致在280-350毫微米紫外輻射區的中間。這對植物和包括人類在內的生物有機體的作用最好)。也可借助涂在進行氣體放電的管子(所謂放電室)外套壁上的適當熒光材料將其高效地轉換到可見光譜區。羥基分子在輝光放電過程中不難從例如水分子中獲得。放電中斷時，又從羥基變成水分子。這樣，使用羥基就絕對無害。電離和激發HO基所需的電勢(分別為12.9伏和4.0伏)比起氬、氦、氖和氪等惰性氣體相應的電勢低得多，因而可以用惰性氣體作為緩沖氣體再加入少量的HO基作為氣體放電的活化劑就可以創造放電條件。受激HO基輻射的熒光其性質能確保電能可高效轉換成紫外光譜區的電磁輻射能。
附圖簡介附圖中示出了本發明提出的產生光輻射的方法和放電燈，其中

圖1示出了HO基的輻射光譜；圖2示出了放電燈的輻射光譜；a-燈中充有氬氣(壓力為3857帕斯卡，放電電流為30毫安)；b-燈中充有氬氣(壓力為3857帕斯卡，放電電流為30毫安)，加有放電過程中從水得出的HO基；圖3示出了放電燈的輻射光譜；a-燈中充有氦氣(壓力為2660帕斯卡，放電電流為60毫安)；b-燈中充有氦氣(壓力為2660帕斯卡，放電電流為60毫安)，加入從放電加熱的氫氧化鈣得出的HO基；圖4示出了紫外輻射放電燈的剖面；圖5示出了帶熒光材料的放電燈的剖面；圖6示出了無電極放電燈實施例的剖面。
圖1-3中，水平軸表示以毫微米計的輻射波長，縱軸表示以相對單位計的輻射強度。
從圖2和圖3可以看到，放電過程中加入HO基體光譜發生了根本的變化惰性氣體譜線實質上沒有了，所有輻射都集中在羥基的306.4毫微米的光譜帶中。惰性氣體的種類基本上改變不了光譜的性質引入燈中的惰性氣體為氖和氪時也得出類似的結果。
放電燈有一個氣密性密封的燈管1(放電室)，由例如石英、陶瓷或紫外光能透過的玻璃之類的透光材料制成。在有熒光涂層的實施例(圖5)中，氣密性密封的燈管1位于(為減少熱交換而)抽真空的外套2中。外套2的內表面上涂有熒光涂層3，以便將所產生的輻射光譜從紫外區變換到可見光區。所述氣密性密封的燈管1中充有惰性氣體(例如氬、氦、氙、氪或其混合氣體)。
燈管1可配有工作電極4和5(例如鎢電極)；而在無電極的另一個實施例中(圖6)沒有這些電極，為激發放電，利用了接高頻發生器(圖中未示出)的高頻電路6。HO基源7(例如Ca(OH)2)可放在電極4和5后面的燈管1的附屬部分8中。發明的實施例本發明的方法借助于本發明的放電燈按下列方式實施。在燈中加入水作為HO基源。將激發燈管中放電所需的電壓加到電極4和5上(在無電極燈的實施例中則加到電路6上)。外套1加熱，使電極4和5之間產生放電。水蒸汽進入放電區形成HO基，于是產生紫外區的光輻射。若需要其它光譜組成的光輻射，則可以在外殼2的內表面涂上適當的熒光涂層3，以便將燈管1來的紫外輻射變換到光譜的可見光譜區。
實例1按下列形式制取放電燈。燈管呈圓柱形，由石英制成，直徑20毫米，燈管兩端密封著兩個鎢電極。燈管中間有一個附屬部分，里面裝氫氧化鈣。燈管接真空系統。燈管及其附屬部分都繞上鎢絲線圈以便加熱放電室，加熱時管壁溫度和附屬部分溫度彼此獨立變化。溫度用位于管壁和附屬部分表面的熱電偶測定。燈管先用真空系統抽成真空，再充以壓力達3857帕斯卡的氬氣。往電極上加600伏的直流電壓，這足以使電極之間產生弧光放電，這時電壓降到300伏。使軸向放電區發出的輻射集中到一臺光譜儀的入口孔眼上，光譜儀的出口通過一個光電子倍增器和放大器接到一臺記錄儀上，以記錄波長范圍在200-800毫微米的放電輻射光譜。圖2(a)示出了記錄儀記錄出的輻射光譜。該光譜示出了充滿燈管的氬原子的輻射狀況。接著加熱燈附屬部分中的HO基源(Ca(OH)2)，直到它分解為水和氧化鈣為止。進入放電區的水蒸汽形成HO基。圖2(b)示出了放電燈在有HO基存在情況下的光輻射和輻射光譜。氬譜線受到“抑制”，光譜的紫外光區(306.4毫微米)中出現一條新譜線。
實例2用10毫米直徑的石英管制取無電極放電燈，燈管接真空系統。燈管表面的一部分繞上高頻電路，燈管中間部分設有附屬部分，里面裝上水。管壁和附屬部分繞有鎢絲加熱線圈，使管壁溫度和附屬部分溫度彼此可獨立變化。放電燈先是借助真空系統抽成真空(這時燈附屬部分中沒有水)，再充以壓力達3857帕斯卡的氬氣。燈中的放電借助于頻率為100兆赫的高頻磁場激發。輻射光譜按實例1同樣的方式記錄。燈附屬部分中的氬氣輻射記錄下來之后，往附屬部分中加水，再用鎢絲線圈加熱。記錄下來的光譜與實例1得出的相同。
實例3按實例2制取的無電極放電燈充以壓力達2660帕斯卡的氦氣。在沒有HO基的情況下記錄放電燈的輻射光譜(圖3(a))。該輻射光譜示出氦原子的輻射情況。接著，往燈中放氫氧化鎂，激發放電，并記錄燈的輻射光譜(圖3(b))。比較圖3(a)和3(b)的光譜，可以看到HO基譜帶(306.4毫微米)的輻射占主導地位。
實例4按實例2制取的無電極燈充以壓力為288帕斯卡的氦氣。在沒有HO基的情況下和燈中加水之后記錄輻射光譜。在放電過程中加有HO基的情況下，實質上沒有氖譜線，所有輻射都集中在羥基的306.4毫微米的譜帶。
商業用途本發明產生光輻射的方法和用于這種方法的放電燈可應用在工業、農業、交通運輸業中以及供居民區和住宅區照明使用—即目前任何使用各種低壓放電燈照明的地方都可使用。
權利要求
1.一種產生光輻射的方法，包括在透光材料制成的燈管中在有輻射添加劑的惰性氣體環境下產生氣體放電，其特征在于，用HO基作為輻射添加劑。
2.一種放電燈，包括由透光材料制成的燈管(1)，里面充有惰性氣體和輻射添加劑，其特征在于，其中加入了HO基源作為輻射添加劑。
3.如權利要求2所述的放電燈，其特征在于，所述HO基源的加入量為10-11-10-7克分子/厘米3。
4.如權利要求2所述的放電燈，其特征在于，所述HO基源采用水。
5.如權利要求2所述的放電燈，其特征在于，所述HO基源采用含羥基的物質。
6.如權利要求5所述的放電燈，其特征在于，所述含羥基的物質采用第II族的金屬氫氧化物。
7.如權利要求6所述的放電燈，其特征在于，所述第II族的金屬氫氧化物采用氫氧化鎂或氫氧化鈣。
全文摘要
一種產生光輻射的方法和用于該方法的放電燈,特別是產生由氣體放電引起可見光譜輻射的方法和各種低壓放電照明燈。本方法和放電燈擴大了保持環境清潔的照明系統應用范圍。該方法是在透光燈管里在有輻射添加劑的惰性氣體中產生氣體放電。本方法的新穎性在于用了HO基輻射添加劑。放電燈的透光燈管(1)中充有惰性氣體和輻射添加劑。此外,新穎性還在于用了可以水或第Ⅱ族堿金屬氫氧化物中得出的HO源的輻射添加劑。
文檔編號H01J11/02GK1198837SQ96197345
公開日1998年11月11日 申請日期1996年7月26日 優先權日1995年8月1日
發明者N·L·巴舒諾夫, A·Y·烏里, S·V·基達洛夫, S·V·科茲列夫, V·M·米列寧, N·A·季莫菲也夫 申請人:“智力”科技機構股份公司