РАЗРЯДНАЯ ЛАМПА С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ БАРЬЕРОМ С УЛУЧШЕННОЙ ЦВЕТОПЕРЕДАЧЕЙ И СВЕТИЛЬНИК ДЛЯ КИНОФОТОСЪЕМКИ С ТАКОЙ РАЗРЯДНОЙ ЛАМПОЙ С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ БАРЬЕРОМ Российский патент 2005 года по МПК H01J61/44 

Область техники

Изобретение исходит из разрядной лампы с диэлектрическим барьером.

Понятие "разрядная лампа с диэлектрическим барьером" при этом охватывает источники электромагнитного излучения на основе диэлектрически экранированных газовых разрядов.

Разрядная лампа с диэлектрическим барьером предполагает по определению по крайней мере один так называемый диэлектрически экранированный электрод. Диэлектрически экранированный электрод отделен относительно внутреннего пространства разрядника или соответственно разрядной среды посредством диэлектрика. Этот диэлектрик - диэлектрический барьер - может быть выполнен в виде, например, покрывающего электрод диэлектрического слоя, или он образован разрядником самой лампы, а именно, если электрод расположен на внешней стороне стенки разрядника. В случае ламп, в которых задано, работают ли электроды в качестве катодов или анодов, то есть для работы с униполярными катушками напряжения, по крайней мере, аноды диэлектрически отделены от разрядной среды (смотри ЕР 0733266 B1).

Ионизируемая разрядная среда обычно состоит из инертного газа, например ксенона или газовой смеси. Во время газового разряда, который эксплуатируется в пульсирующем режиме предпочтительно посредством способа эксплуатации, описанного в ЕР 0733266 B1, образуются так называемые эксимеры. Эксимеры являются возбужденными молекулами, например, Хе₂*, которые излучают электромагнитное излучение при возврате в, как правило, несвязанное основное состояние. В случае Хе₂* максимум полосатого молекулярного излучения лежит приблизительно при 172 нм. Ультрафиолетовые/вакуумные ультрафиолетовые (УФ/ВУФ) излучатели такого вида находят применение в различных технологических процессах, например при очистке поверхности, в фотолитике, производстве озона, металлизации и последующей УФ-обработке. Настоящее изобретение относится, во всяком случае, только к варианту, при котором дополнительно предусмотрен люминофорный слой для преобразования вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение с большими длинами волн, в частности в видимое излучение (свет).

Уровень техники

Из цитированного во вводной части ЕР 0733266 B1 уже известна лампа для общего освещения. Эта лампа имеет люминофор с трехполосным спектром излучения с компонентами барий-магниевый алюминат (BaMgAl₁₀O₁₇:Eu), фосфат лантана (LaPO₄:(Tb,Се)) и гадолиний-иттриевый борат ((Gd, Y)ВО₃:Eu). Недостатком является скорее посредственное значение цветопередачи. Высокое значение цветопередачи является, однако, важным для точного по цвету репродуцирования пигментов. Для применения в киносъемочной технике, кроме того, является желательным согласование спектра излучения лампы со спектральной чувствительностью пленочного материала, чтобы иметь возможность отказаться от соответствующих фильтров для объективов в съемочной аппаратуре. Эта проблематика обостряется еще больше, если должно быть использовано множество различных источников света, например, для подсветки фона и направленного высвечивания с различными спектрами. Дело в том, что в этом случае фильтрование является практически не возможным.

US 6034470 показывает плоскую разрядную лампу с диэлектрическим барьером, которая также снабжена названным выше люминофором с трехполосным спектром излучения. Эта плоская лампа предусмотрена, в частности, для задней подсветки жидкокристаллических экранов.

Изложение изобретения

Задачей настоящего изобретения является предоставление в распоряжение разрядной лампы с диэлектрическим барьером с улучшенной цветопередачей. Следующим аспектом является улучшенное согласование спектра лампы со спектральной светочувствительностью пленочного материала.

Эта задача в случае разрядной лампы с диэлектрическим барьером с признаками ограничительной части пункта 1 формулы изобретения решается признаками отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Особенно предпочтительные формы выполнения изобретения находятся в зависимых пунктах формулы изобретения.

Кроме того, испрашивается защита для светильника для кинофотосъемки с соответствующей изобретению разрядной лампой с диэлектрическим барьером, в частности, также в связи с соответствующей изобретению разрядной лампой с диэлектрическим барьером в плоском исполнении для рассеянного освещения.

Изобретение предлагает разрядную лампу с диэлектрическим барьером с многокомпонентным люминофором, причем многокомпонентный люминофор содержит, по крайней мере, люминофорные компоненты А: активированный церием иттриевый алюминат (Y₃Al₃O₁₂:Се) и В: активированный европием барий-магниевый алюминат (BaMgAl₁₀O₁₇:Eu). Эта лампа характеризуется улучшенной цветопередачей.

Если многокомпонентный люминофор не содержит никаких других люминофорных компонентов, то оказалось выгодным, в частности, для цветовой температуры порядка 7100 К, если для весовых долей смеси справедливо:

0,15≤А≤0,35 и 0,65≤В≤0,80 и А+В=1,

лучше 0,24≤А≤0,32 и 0,68≤В≤0,76 и А+В=1.

Цветопередача лампы может быть улучшена еще больше за счет дополнительной излучающей в красной области люминофорной компоненты, максимум излучения которой лежит при длине волны 630±15 нм, а полная ширина характеристики излучения которой на половинном уровне является больше, чем 50 нм.

Особенно пригодной для этого является люминофорная компонента С:

активированный церием и марганцем гадолиний-магний-цинковый пентаборат (Gd(Zn, Mg)B₅O₁₀:(Се, Mn).

Дальнейшее улучшение цветопередачи лампы может быть достигнуто с помощью дополнительной, излучающей в синезеленой области люминофорной компоненты D, максимум излучения которой лежит при длине волны 490±20 нм, а полная ширина характеристики излучения которой на половинном уровне является больше, чем 50 нм.

Особенно пригодной для этого является люминофорная компонента D:

активированный европием алюминат стронция (Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu).

Исследования показали, что является предпочтительным, если для весовых долей смеси справедливо:

0,01≤А≤0,50; 0,05≤В≤0,50; 0,05≤С≤0,70;

0≤D≤0,25 и A+B+C+D=1.

Внутри названных выше диапазонов для соответствующей изобретению лампы могут устанавливаться важные на практике цветовые температуры, в частности между 3200 К и 7100 К.

В частности, относительно согласования со спектральной чувствительностью пленки и для цветовых температур между порядка 7000 К и 5500 К является предпочтительным, если для весовых долей смеси справедливо:

0,01≤А≤0,50; 0,10≤В≤0,50; 0,05≤С≤0,50;

0≤D≤0,25 и A+B+C+D=1.

Особенно предпочтительным является, если для весовых долей смеси справедливо:

0,10≤А≤0,40; 0,15≤В≤0,40; 0,10≤С≤0,40;

0≤D≤0,15 и A+B+C+D=1.

Для цветовой температуры порядка 6800 К является особенно предпочтительным, если для весовых долей смеси справедливо:

0,20≤А≤0,24; 0,36≤В≤0,40; 0,29≤С≤0,33;

0,07≤D≤0,11 и A+B+C+D=1.

Для цветовой температуры порядка 5700 К является особенно предпочтительным, если для весовых долей смеси справедливо:

0,23≤А≤0,28; 0,30≤В≤0,39; 0,30≤С≤0,39;

0,03≤D≤0,10 и A+B+C+D=1.

Для цветовой температуры порядка 3200 К является предпочтительным, если для весовых долей смеси справедливо:

0,14≤А≤0,20; 0,05≤В≤0,12; 0,58≤С≤0,67;

0,05≤D≤0,15 и A+B+C+D=1.

Особенно предпочтительным является, если для весовых долей смеси справедливо:

0,16≤А≤0,18; 0,07≤В≤0,09; 0,62≤С≤0,65;

0,10≤D≤0,12 и A+B+C+D=1.

Конкретные данные относительно весовых соотношений отдельных компонентов улучшенной как относительно хорошей цветопередачи, так и относительно спектральной светочувствительности пленочного материала разрядной лампы с диэлектрическим барьером находятся в описании примера выполнения.

Выше названные диапазоны для весовых долей соответствующих компонентов многокомпонентного люминофора учитывают, между прочим, всегда появляющиеся на практике неточности и допуски, например типичным образом легко отличающиеся квантовые эффективности различных партий люминофора вследствие небольших производственных колебаний и т.д. Кроме того, центр тяжести тонкого согласования многокомпонентного люминофора, в частности цветовая температура в зависимости от конкретного применения, может лежать несколько иначе. Со всем этим, однако, можно хорошо справляться в рамках этих диапазонов с соответствующими пробами некоторых менее тонкоградуированных вариаций смесей.

В предпочтительном выполнении соответствующая изобретению разрядная лампа с диэлектрическим барьером заполнена ксеноном, типичным образом с давлением заполнения в диапазоне от 50 до 200 мбар, предпочтительно между 100 и 150 мбар. За счет этого диэлектрически экранированный разряд генерирует полосатое излучение эксимеров ксенона с максимумом при приблизительно 172 нм, которое возбуждает люминофоры. Как при выборе люминофорных компонентов, так также и для их соотношений в смеси следует учитывать квантовую эффективность люминофоров для этого возбужденного излучения, чтобы обеспечить возможно высокую светоотдачу. Дальнейшим аспектом является сохранение люминофорных компонентов при длительном возбуждении этим излучением. При этом для каждой люминофорной компоненты стремятся к возможно малому уменьшению интенсивности преобразованного излучения во время срока службы лампы.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется в последующем более подробно с помощью нескольких примеров выполнения. При этом показывают:

Фиг.1а схематический вид сверху соответствующей изобретению разрядной лампы с диэлктрическим барьером,

Фиг.1b схематический вид сбоку лампы с Фигуры 1а,

Фиг.2 измеренное, нормированное спектральное распределение интенсивности соответствующей изобретению лампы с первым многокомпонентным люминофором и цветовой температурой 7100 К,

Фиг.3 измеренное, нормированное спектральное распределение интенсивности соответствующей изобретению лампы с другим многокомпонентным люминофором и цветовой температурой 6800 К,

Фиг.4 измеренное, нормированное спектральное распределение интенсивности соответствующей изобретению лампы со следующим многокомпонентным люминофором и цветовой температурой 5700 К,

Фиг.5 принципиальные соотношения структуры электродов для работающей предпочтительно с униполярными катушками напряжения плоской лампы согласно изобретения с диагональю 6,8'' (дюйма),

Фиг.6 измеренное, нормированное спектральное распределение интенсивности соответствующей изобретению лампы со следующим многокомпонентным люминофором и цветовой температурой 3200 К.

Предпочтительная форма выполнения изобретения

На Фигурах 1a, 1b показаны схематичный вид сверху или, соответственно, вид сбоку соответствующей изобретению разрядной лампы с диэлектрическим барьером 1. При этом речь идет о плоской разрядной лампе с диэлектрическим барьером для освещения при фотокиносъемках. Исключительно по причинам возможности представления лампа показана с относительно малым числом электродных полос и, следовательно, относительно малой диагональю лампы. Этот аспект ниже еще будет пояснен более подробно в связи с Фигурой 5. По своей принципиальной механической и электрической конструкции эта плоская лампа соответствует в основном той лампе, которая раскрыта в уже цитированном документе US 6034470. Главное отличие состоит в слое люминофора. Прежде чем вдаваться в соответствующие детали, рассмотрим вначале с помощью Фигур 1a, 1b принципиальную конструкцию соответствующей изобретению лампы 1.

Плоская лампа 1 состоит из плоского разрядника с четырехугольной основной поверхностью и комплектом электродов, которые расположены внутри разрядника. Разрядник, со своей стороны, состоит из задней панели 2, передней панели 3 и рамы 4, соответственно изготовленных из стекла. Задняя панель 2 и передняя панель 3 соединены соответственно газонепроницаемо с рамой 4 посредством стеклянного припоя 5 таким образом, что внутреннее пространство разрядника выполнено в виде прямоугольного параллелепипеда. Внутреннее пространство разрядника заполнено ксеноном с давлением порядка 130 мбар. Задняя панель 2 является больше, чем передняя панель 3 таким образом, что разрядник имеет свободно стоящий, проходящий по периметру край. На этом крае размещены две подобные токопроводящим дорожкам подводящие линии 6, 7 для комплекта электродов.

Внутренняя поверхность передней панели 3 покрыта слоем многокомпонентного люминофора (в представлении не видно), который преобразует генерированное разрядом УФ/ВУФ излучение в видимый белый свет. При этом речь идет о двух люминофорных компонентах Y₃Al₅О₁₂:Се и BaMgAl₁₀O₁₇:Eu с соответствующими весовыми долями 28% и 72%. Лампа имеет цветовую температуру 7100 К. Общий показатель цветопередачи R_a равен 76. На Фигуре 2 представлено измеренное, нормированное спектральное распределение интенсивности (ось X: длина волны в нм; ось Y: нормированная к 1 интенсивность) этой лампы.

Фигура 3 показывает измеренное, нормированное спектральное распределение интенсивности модифицированной лампы с четырьмя люминофорными компонентами A:=Y₃Al₅O₁₂:Се, В:=BaMgAl₁₀O₁₇: Eu, C:=Gd (Zn, Mg)B₅O₁₀:(Се, Mn) и D:=Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu с соответствующими весовыми долями 22%, 38%, 31% и 9%. Лампа с этим многокомпонентным люминофором характеризуется общим показателем цветопередачи R_a=90 и показателем цветопередачи красного цвета R₉=75. Цветовая температура составляет 6800 К. Кроме того, спектр лампы является согласованным с характеристикой спектральной светочувствительности пленочного материала.

Фигура 4 показывает измеренное, нормированное спектральное распределение интенсивности варианта, при котором были изменены только соотношения смеси названных выше люминофорных компонентов А, В, С, D, а именно до 25%, 33%, 37% или, соответственно, 5%. Спектр еще лучше согласован с характеристикой спектральной чувствительности пленочного материала. Общий показатель цветопередачи R_a и показатель цветопередачи красного цвета R₉ составляют порядка 92 или, соответственно, 82. Цветовая температура лежит при порядке 5700 К.

Дальнейшее улучшение было достигнуто за счет небольшого изменения смеси А:В:С:D=0,26:0,32:0,37:0,05 (не представлено).

По причинам лучшей возможности представления для изображенной на Фиг.1a, 1b лампы, на Фиг.5 схематически показано представительное расположение комплекта электродов для 6,8-дюймовой диагонали лампы. В случае лампы с большей диагональю в принципиальном расположении комплекта электродов ничего не изменяется, соответственно требуется только больше электродных полосок и более длинные электродные полоски. Комплект электродов состоит из подобной токопроводящим дорожкам структуры с подобными полоскам металлическими катодами 8 и анодами 9, 10, 11, которые расположены попеременно и параллельно на внутренней поверхности задней панели 2. Катодные полоски 8 содержат нацеленно пространственно предпочтительные точки приложения для возникающих в импульсном режиме отдельных разрядов (смотри в этой связи уже цитированный ЕР 0733266 B1), которые реализованы посредством подобных носикам, обращенных к соседней анодной полоске выступов 12. Они вызывают местно ограниченные усиления электрического поля и, следовательно, то, что отдельные разряды, имеющие форму буквы дельта (на фигуре не представлено), зажигаются исключительно на этих местах 12. За исключением обоих внешних анодов 10, 11, остальные аноды 9-11 покрыты (не представлено) диэлектрическим слоем из стеклянного припоя. Аноды 9-11 и катоды 8 соответственно на своем одном конце удлинены и проходят на задней панели 2 из внутреннего пространства разрядника наружу по обе стороны таким образом, что соответствующие анодные или, соответственно, катодные проходы расположены на противоположных друг другу сторонах задней панели 2. На краю задней панели 2 электродные полоски 8-11 переходят в уже упомянутую подводящую линию на катодной стороне 6 или, соответственно, на анодной стороне 7. Подводящие линии 6, 7 служат в качестве контактов для соединения с предпочтительно электрическим источником импульсного напряжения 13. Для (не представленной) плоской лампы с, например, 15-дюймовой диагональю предусмотрены (не представленный) комплект электродов с двенадцатью катодными полосками и одиннадцатью двойными анодными полосками, а также два внешних простых анода. Каждая анодная полоска содержит вдоль каждой из обеих продольных сторон соответственно тринадцать выступов для зажигания отдельных разрядов.

На Фигуре 6 представлено измеренное, нормированное спектральное распределение интенсивности (ось X: длина волны в нм; ось Y: нормированная к 1 интенсивность) другого варианта, который рассчитан для цветовой температуры порядка 3200 К. Точка цвета в нормированной МКО (Международная комиссия по освещению) диаграмме цветности имеет координаты цветности х=0,421 и у=0,394. Для этой цели весовые доли четырех люминофорных компонент составляют А:В:С:D=17,4:8,6:63,2:18,8, причем А=Y₃Al₅O₁₂:Се, В=BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, С=Gd(Zn, Mg)B₅O₁₀:(Се, Mn) и D=Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu. Спектр является хорошо согласованным со спектральной характеристикой светочувствительности рассчитанного для этой цветовой температуры пленочного материала и, кроме того, характеризуется общим показателем цветопередачи R_a=91 и показателем цветопередачи красного цвета R₉=92.

Хотя изобретение было пояснено выше на примере плоской разрядной лампы с диэлектрическим барьером, оно не ограничено только этой формой выполнения. Более того, его предпочтительные эффекты проявляются также в случае ламп с другой формой разрядника, например в трубчатых лампах. В последнем случае комплект электродов состоит из двух или более продолговатых электродов, которые расположены параллельно к продольной оси лампы на стенке трубчатого разрядника.

Для светильника для кинофотосъемки (не представлен) по крайней мере одна плоская разрядная лампа с диэлектрическим барьером выше описанного вида встроена в плоский корпус светильника, который в простейшем случае имеет раму, в которую подвешена(ы) плоская лампа (плоские лампы). Корпус светильника расположен на предпочтительно регулируемом по высоте основании. Электрический блок питания, необходимый для эксплуатации плоской разрядной лампы с диэлектрическим барьером, может быть расположен внутри светильника для кинофотосъемки или также снаружи.

Изобретением является разрядная лампа с диэлектрическим барьером с многокомпонентным люминофором. Техническим результатом является создание лампы с улучшенной цветопередачей. Многокомпонентный люминофор содержит, по крайней мере, люминофорный компонент А - активированный церием иттриевый алюминат (Y₃МэВ₅O₁₂:Ce) и люминофорный компонент В - активированный европием барий-магниевый алюминат (BaMgAl₁₀O₁₇:Eu). Для дальнейшего улучшения цветопередачи, а также согласования спектра излучения со спектральной светочувствительностью пленки многокомпонентный люминофор дополнительно факультативно содержит люминофорную компоненту С - активированный церием и марганцем гадолиний-магний-цинковый пентаборат (Gd(Zn, Mg)B₅O₁₀:(Ce, Mn) и/или люминофорную компоненту D - активированный европием стронциевый алюминат (Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu). 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Разрядная лампа (1) с диэлектрическим барьером, с разрядником, стенка которого заключает разрядную среду, комплектом электродов (8-11) для генерации диэлектрически экранированных разрядов в разрядной среде, причем по крайней мере часть комплекта электродов (8-11) является диэлектрически экранированной, многокомпонентным люминофором, который нанесен по крайней мере на часть стенки разрядника, отличающаяся тем, что многокомпонентный люминофор содержит по крайней мере две люминофорные компоненты А и В, с А: Y₃Al₅O₁₂:Се, В: BaMgAl₁₀O₁₇:Eu.2. Разрядная лампа с диэлектрическим барьером по п.1, причем для весовых долей компонентов смеси справедливо

0,15≤А≤0,35 и 0,65≤В≤0,80 и А+В=1.

Gd(Zn,Mg)B₅O₁₀:(Се, Mn).

Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu.

0,01≤А≤0,50; 0,05≤В≤0,50; 0,05≤С≤0,70;

О≤D≤0,25 и A+B+C+D=1.

0,01≤А≤0,50; 0,10≤В≤0,50; 0,05≤С≤0,50;

О≤D≤0,25 и A+B+C+D=1.

0,10≤А≤0,40; 0,15≤В≤0,40; 0,10≤С≤0,40;

0≤D≤0,15 и A+B+C+D=1.

0,20≤А≤0,24; 0,36≤В≤0,40; 0,29≤С≤0,33;

0,07≤D≤0,11 и А+В+С+D=1.

0,23≤А≤0,28; 0,30≤В≤0,39; 0,30≤С≤0,39;

0,03≤D≤0,10 и A+B+C+D=1.

0,14≤А≤0,20; 0,05≤В≤0,12; 0,58≤С≤0,67;

0,05≤D≤O,15 и А+В+С+D=1.