JP2003031181A - ダウン変換発光体を備えたガス放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 効率を改良されたガス放電ランプを提供す
る。 【解決手段】 ＶＵＶ放射を放出するガス放電に適した
ガス充填剤で充填したガス放電容器、ダウン変換発光体
含有発光体コーティング、およびガス放電を点弧および
維持する手段を備えたガス放電ランプであって、前記ダ
ウン変換発光体がホスト格子に第１ランタノイドイオン
と第２ランタノイドイオンの一対の活性剤および銅
（Ｉ）イオン、銀（Ｉ）イオン、金（Ｉ）イオン、亜鉛
（ＩＩ）イオン、ガリウム（ＩＩＩ）イオン、インジウ
ム（ＩＩＩ）イオン、タリウム（ＩＩＩ）イオン、ゲル
マニウム（ＩＶ）イオン、スズ（ＩＶ）イオン、鉛（Ｉ
Ｖ）イオンからなる群から選択される増感剤を含有し、
環境にやさしく、高ランプ効率η_ｌａｍｐを有するガス
放電ランプである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ガス放電ＶＵＶ放
射を支持するのに適したガスを充填したガス放電容器、
ダウン変換発光体含有発光体コーティング、およびガス
放電を点弧および維持する手段を備えたガス放電ランプ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の蛍光ランプは、水銀ガス放電ラン
プであり、その発光は水銀低圧ガス放電に基づく。水銀
低圧ガス放電は２５４ｎｍで最大値をとる近ＵＶにて主
に発光し、これはＵＶ発光体により可視光に変換され
る。この水銀ガス放電ランプは、より進んだ技術を有
し、ランプ効率η_ｌａｍｐに関して他のランプ技術の困
難性と同等かそれ以上である。しかし、ガス充填におけ
る水銀は、次第に環境的に有害かつ毒性物質として見做
され、これは現代の大量生産においてはできるだけ避け
る必要があり、その理由は、使用時、製造時、および廃
棄時の環境的危険性のためである。したがって、ある期
間代替ランプ技術の開発に集中した。

【０００３】従来の水銀ガス放電ランプに対する無水銀
または低水銀代替物の一つがキセノン低圧ガス放電ラン
プであり、これは殆どキセノンを含有したガス充填剤で
ある。キセノン低圧ガス放電ランプのガス放電は水銀放
電のＵＶ放射に対して真空紫外放射（ＶＵＶ放射）を放
出する。ＶＵＶ放射はエキシマー（例えばＸｅ_２ ^＊）に
より生成され、これは約１７２ｎｍにおける幅広いスペ
クトルの分子バンド放射である。このランプ技術を使用
して、放電効率η_ｄｉｓ６５％を達成する。キセノン低
圧ガス放電ランプの別の利点は、ガス放電の応答時間が
短いことであり、これは自動車用信号ランプとして、コ
ピー機やファックス装置用ランプとして、さらに水消毒
ランプとして有益である。しかし、キセノン低圧ガス放
電ランプは水銀ガス放電ランプに匹敵する放電効率η
_ｄｉｓを達成するが、キセノン低圧ガス放電ランプのラ
ンプ効率η_ｌａｍｐは水銀ガス放電ランプより明らかに
未だ低い。

【０００４】原理的には、ランプ効率η_ｌａｍｐは、部
材の放電効率η_ｄｉｓ、発光体効率η_ｐｈｏｓ、ランプ
から出る生成可視光の割合η_ｅｓｃ、および発光体によ
り生成されるＵＶ放射の割合η_ＶＵＶの成分からなる：
η_ｌａｍｐ＝η_ｄｉｓ・η_{ｐ ｈｏｓ}・η_ｅｓｃ・η
_ＶＵＶ従来のキセノン低圧ガス放電ランプのハンディキ
ャップは、約１７２ｎｍの波長のエネルギーリッチＵＶ
Ｕ光子の、ランプの発光体コーティングを介した４００
ｎｍから７００ｎｍの可視スペクトルからの比較的低エ
ネルギー光子への変換にある。発光体の量子効率が１０
０％に近い場合でさえ、ＶＵＶ光子の、可視光子への変
換によって、平均６５％以上のエネルギーが無放出遷移
のために失われる。しかし、驚くべきことに、ＶＵＶ光
子の可視光子への変換に対する１００％より高い量子効
率を達成するＶＵＶ発光体の開発が既に可能である。こ
の量子効率は、７．３ｅＶの電子エネルギーを有するＶ
ＵＶ量子を２．５ｅＶの電子エネルギーを有する２つの
可視量子に変換することで達成される。このようなキセ
ノン低圧ガス放電ランプ用の発光体は例えばＲｅｎｅ
Ｔ． Ｗｅｇｈ， Ｈａｒｒｙ Ｄｏｎｋｅｒ， Ｋｏ
ｅｎｔｒａａｄ Ｄ． Ｏｓｋａｍ， Ａｎｄｒｉｅｓ
Ｍｅｉｊｅｒｉｎｋ “Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｑｕａｎｔ
ｕｍ Ｃｕｔｔｉｎｇｉｎ ＬｉＧｄＦ_４：Ｅｕ^３＋
ｔｈｒｏｕｇｈ Ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ” Ｓ
ｉｅｎｃｅ ２８３，６６３から知られる。

【０００５】かつて知られていた「アップ変換」を介し
て２つの可視長波長光子から１つの短波長光子を生成す
る多光子発光体に類似して、１つの短波長光子から２つ
の長波長光子を生成するこれらの新しい発光体はダウン
変換発光体として知られている。しかし、既知のダウン
変換発光体の量子効率は高いが、このことは、発光体効
率η_ｐｈｏｓが高いことを意味しない。発光体効率η
_ｐｈｏｓは、量子効率により影響されるだけでなく、変
換されるべきＶＵＶ放射を吸収する発光体の容量によっ
ても影響される。しかし、既知のダウン変換発光体の吸
収容量はかなり低い。格子における望ましくない吸収に
より多くのエネルギーが失われ、これにより、励起状態
が低下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＶＵ
Ｖ放射を放出するガス放電に適したガスで充填したガス
放電容器、ダウン変換発光体含有発光体コーティング、
およびガス放電を点弧および維持する手段を備え、かつ
効率を改良されたガス放電ランプを提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、Ｖ
ＵＶ放射を放出するガス放電を支持するのに適したガス
充填剤で充填したガス放電容器、ダウン変換発光体含有
発光体コーティング、およびガス放電を点弧および維持
する手段を備えたガス放電ランプであって、前記ダウン
変換発光体が第１ランタノイドイオンと第２ランタノイ
ドイオンの一対の活性剤および銅（Ｉ）イオン、銀
（Ｉ）イオン、金（Ｉ）イオン、亜鉛（ＩＩ）イオン、
ガリウム（ＩＩＩ）イオン、インジウム（ＩＩＩ）イオ
ン、タリウム（ＩＩＩ）イオン、ゲルマニウム（ＩＶ）
イオン、スズ（ＩＶ）イオン、鉛（ＩＶ）イオンからな
る群から選択される増感剤を含有するガス放電ランプに
よって、達成される。特に、当技術分野に関連する有利
な効果は、第１ランタノイドイオンおよび第２ランタノ
イドイオンの前記対の活性剤が、ガドリニウム（ＩＩ
Ｉ）−ユウロピウム（ＩＩＩ）；ガドリニウム（ＩＩ
Ｉ）−ホルミウム（ＩＩＩ）；エルビウム（ＩＩＩ）−
ガドリニウム（ＩＩＩ）；およびプラセオジム（ＩＩ
Ｉ）−マンガン（ＩＩ）からなる群から選択される場
合、本発明により達成される。本発明の一部として、ダ
ウン変換発光体がタリウム（Ｉ）イオン、鉛（ＩＩ）イ
オン、ビスマス（ＩＩＩ）イオン、インジウム（Ｉ）イ
オン、スズ（ＩＩ）イオン、アンチモン（ＩＩＩ）イオ
ン、ガリウム（Ｉ）イオン、ゲルマニウム（ＩＩ）イオ
ン、および砒素（ＩＩＩ）イオンからなる群から選択さ
れる共−増感剤を含有すると好ましい。さらに、本発明
の一部として、ダウン変換発光体がセリウム（ＩＩＩ）
イオン、プラセオジム（ＩＩＩ）イオン、ネオジム（Ｉ
ＩＩ）イオン、サマリウム（ＩＩＩ）イオン、ユウロピ
ウム（ＩＩＩ）イオン、ガドリニウム（ＩＩＩ）イオ
ン、テルビウム（ＩＩＩ）イオン、ジスプロシウム（Ｉ
ＩＩ）イオン、ホルミウム（ＩＩＩ）イオン、エルビウ
ム（ＩＩＩ）イオン、ツリウム（ＩＩＩ）イオン、イッ
テルビウム（ＩＩＩ）イオン、およびルテチウム（ＩＩ
Ｉ）イオンからなる群から選択される共−増感剤を有す
ると好ましい。

【０００８】さらに、ダウン変換発光体が第１ランタノ
イドイオンとしてガドリニウム（ＩＩＩ）イオンを、第
２ランタノイドイオンとしてホルミウム（ＩＩＩ）イオ
ンまたはユウロピウム（ＩＩＩ）イオンを、テルビウム
（ＩＩＩ）イオン、イッテルビウム（ＩＩＩ）イオン、
ジスプロシウム（ＩＩＩ）イオン、ユウロピウム（ＩＩ
Ｉ）イオン、サマリウム（ＩＩＩ）イオン、およびマン
ガン（ＩＩ）イオンからなる群から選択される共−活性
剤を有すると好ましい。さらに、ダウン変換発光体のホ
スト格子がフッ化物であると好ましい。さらに、ダウン
変換発光体が１０．０〜９９．９８モル％の第１ランタ
ノイドイオン、０．０１〜３０．０モル％の第２ランタ
ノイドイオン、および０．０１〜３０モル％の増感剤を
含有すると好ましい。本発明のガス放電ランプの態様で
は、ダウン変換発光体が５．０〜２０．０モル％の増感
剤を有する。本発明の別の態様では、ダウン変換発光体
が０．０１〜３０モル％の共−増感剤（co-sensitize
r）を含有する。本発明のさらに別の態様では、ダウン
変換発光体が０．５モル％の共−活性剤(co-activator)
を含有する。さらに、本発明は、ホスト格子に第１ラン
タノイドイオンと第２ランタノイドイオンからの一対の
活性剤および銅（Ｉ）イオン、銀（Ｉ）イオン、金
（Ｉ）イオン、亜鉛（ＩＩ）イオン、ガリウム（ＩＩ
Ｉ）イオン、インジウム（ＩＩＩ）イオン、タリウム
（ＩＩＩ）イオン、ゲルマニウム（ＩＶ）イオン、スズ
（ＩＶ）イオン、鉛（ＩＶ）イオンからなる群から選択
される増感剤を含有するダウン変換発光体に関する。

【０００９】該発光体は、高量子効率、ＶＵＶ光子の高
吸収、および高耐薬品性により特徴付けられ、したがっ
て、特に、プラズマスクリーンを含む商業的用途に適し
ている。このような発光体は、自動車の信号用ランプに
好適に使用される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明をより詳細に説明する。本
発明のガス放電ランプは、ガス充填剤および発光体層を
有する、可視放射に対して部分的に透過性の表面を有す
る少なくとも１つの壁を有するガス放電容器を含んで構
成される。発光体コーティングは、第１および第２ラン
タノイドイオンの活性剤対を介しての活性からその視感
度を得る無機結晶ホスト光子を有する発光体配合物を含
む。ダウン変換発光体は、銅（Ｉ）イオン、銀（Ｉ）イ
オン、金（Ｉ）イオン、亜鉛（ＩＩ）イオン、ガリウム
（ＩＩＩ）イオン、インジウム（ＩＩＩ）イオン、タリ
ウム（ＩＩＩ）イオン、ゲルマニウム（ＩＶ）イオン、
スズ（ＩＶ）イオン、鉛（ＩＶ）イオンからなる群から
選択される増感剤により増感される。さらに、ガス放電
ランプは、電極構造を備え、ガス放電を点弧し、さら
に、ガス放電を点弧および維持する手段を備える。好ま
しいガス放電ランプは、キセノン低圧ガス放電ランプで
ある。ガス放電の点弧が異なる種々のタイプのキセノン
低圧ガス放電ランプが知られている。ガス放電のスペク
トルは第１に、ヒトの目に見えないＶＵＶ放射を高割合
で含み、これは、ガス放電容器の内側のＶＵＶ発光体の
コーティングにおいて可視光に変換されて、その後放出
される。

【００１１】「真空紫外放射」の用語は、以降、１４５
〜１８５ｎｍの範囲の波長において最大放射を有する電
磁放射をいう。ガス放電ランプに対する典型的な構成に
おいて、これは、互いに電気的に独立した１対のストリ
ップ状電極を外側に配置した壁上にある、キセノンで満
たされた円筒形のガラスランプバルブからなる。ストリ
ップ状電極はランプバルブの全長にわたって延びてお
り、それらの長い側部は２つの隙間をおいて互いに対向
して配置される。電極は、電気放電がランプバルブの内
側表面の領域においてのみ形成するように、２０ｋＨｚ
〜５００ｋＨｚのオーダーの交流電圧で動作される高圧
源のポールに連結される。交流電圧を電極に適用する場
合、キセノン含有充填剤ガスにおいて、無声放電を点弧
できる。結果として、エキシマーすなわち励起キセノン
原子および基底状態にあるキセノン原子からなる分子が
キセノン中に形成される。Ｘｅ＋Ｘ^＊＝Ｘｅ_２ ^＊励起エ
ネルギーはλ＝１７０〜１９０ｎｍの波長を有するＶＵ
Ｖ放射として再び放出される。電子エネルギーからＵＶ
放射へのこの変換は、高効率である。生成したＶＵＶ光
子は発光体層の発光体により吸収され、励起エネルギー
はより長波長範囲のスペクトルにおいて再び部分的に放
出される。放電容器に対する原理において、プレート、
シングルチューブ、共軸チューブ、直線、Ｕ字状、円形
カーブ状またはコイル状、円筒状、または他の形の放電
チューブ等多くの形態が可能である。

【００１２】放電容器用材料として、石英またはガラス
タイプを使用する。電極は、例えばアルミニウムまたは
銀等の金属、金属合金、または例えばＩＴＯ等の透明導
電性無機化合物からなる。これらは、コーティング、接
着性箔、ワイヤまたはワイヤメッシュとして形成可能で
ある。放電容器は、キセノン、クリプトン、ネオン、ま
たはヘリウム等の貴ガスを含有するガス混合物で満たさ
れる。例えば２トルの低ガス圧において無酸素のキセノ
ンから主に成るガス充填剤が好ましい。また、ガス充填
剤は、放電中低ガス圧を維持するために少量の水銀を含
有可能である。ガス放電容器の内壁は１種またはそれ以
上の発光体または発光体配合物を含有する発光体コーテ
ィングで部分的にまたは全体を被覆される。さらに、発
光体層は有機または無機結合剤または組み合わせた結合
剤を含有可能である。発光体コーティングは基体として
のガス放電容器の内壁に塗布すると好ましく、単一のま
たは幾つかの発光体層から構成可能である。特に、ベー
ス層およびカバー層の２層が好ましい。

【００１３】ベース層およびカバー層を備えた発光体コ
ーティングにより、カバー層中のダウン変換発光体の量
を減少可能とし、ベース層において低コスト発光体を使
用可能とする。好ましくは、べース層は発光体として、
ランプの望ましい形を達成するために選択されるカルシ
ウムハロホスフェート発光体を含有する。カバー層はダ
ウン変換発光体を含有し、これにより、可視範囲におけ
る要求される放射へ直接変換されるべき、ガス放電によ
り生成されるＵＶ放射の主要部分を形成する。本発明の
ダウン変換発光体の本質的な特徴は、ホスト光子におい
て第１および第２ランタノイドイオンの一対の活性剤お
よび増感剤を含有することである。活性剤対は、好まし
くは、ガドリニウム（ＩＩＩ）−ユウロピウム（ＩＩ
Ｉ）；ガドリニウム（ＩＩＩ）−ホルミウム（ＩＩ
Ｉ）；エルビウム（ＩＩＩ）−ガドリニウム（ＩＩ
Ｉ）；およびプラセオジム（ＩＩＩ）−マンガン（Ｉ
Ｉ）からなる群から選択される。増感剤は、銅（Ｉ）イ
オン、銀（Ｉ）イオン、金（Ｉ）イオン、亜鉛（ＩＩ）
イオン、ガリウム（ＩＩＩ）イオン、インジウム（ＩＩ
Ｉ）イオン、タリウム（ＩＩＩ）イオン、ゲルマニウム
（ＩＶ）イオン、スズ（ＩＶ）イオン、鉛（ＩＶ）イオ
ンからなる群から選択される。一般に、これらのイオン
は、それらの電子配置についてｄ^１０イオンとして知ら
れている。

【００１４】さらに、前記ダウン変換発光体は共−増感
剤を含有可能である。これは、タリウム（Ｉ）イオン、
鉛（ＩＩ）イオン、ビスマス（ＩＩＩ）イオン、インジ
ウム（Ｉ）イオン、スズ（ＩＩ）イオン、アンチモン
（ＩＩＩ）イオン、ガリウム（Ｉ）イオン、ゲルマニウ
ム（ＩＩ）イオン、および砒素（ＩＩＩ）イオンからな
る群から選択可能である。前記共−増感剤は、セリウム
（ＩＩＩ）イオン、プラセオジム（ＩＩＩ）イオン、ネ
オジム（ＩＩＩ）イオン、サマリウム（ＩＩＩ）イオ
ン、ユウロピウム（ＩＩＩ）イオン、ガドリニウム（Ｉ
ＩＩ）イオン、テルビウム（ＩＩＩ）イオン、ジスプロ
シウム（ＩＩＩ）イオン、ホルミウム（ＩＩＩ）イオ
ン、エルビウム（ＩＩＩ）イオン、ツリウム（ＩＩＩ）
イオン、イッテルビウム（ＩＩＩ）イオン、およびルテ
チウム（ＩＩＩ）イオンからなる群から選択可能であ
る。一般に、これらのイオンは、それらの電子配置につ
いて４ｆ^ｎイオンとして知られている。増感剤および適
用可能な共−増感剤はＶＵＶ放射に対するダウン変換発
光体の感度を増強し、波長依存性を低減する。１００〜
２００ｎｍの要求されるＶＵＶ範囲において高自己吸収
を有し、１８３、１９５、および２０２ｎｍにおける非
増感ダウン変換発光体の自己吸収上に存在する。活性剤
対への励起エネルギーの伝達により格子干渉として損失
をもたらし、格子を介して渡される励起状態が熱振動の
形態で格子にエネルギーを放出する。その後減少した吸
収励起エネルギーは活性剤に渡され、ダウン変換機構を
トリガーする。ダウン変換発光体は、増感剤およびＶＵ
Ｖ放射下で発光容量に対して適用可能な共−増感剤に増
感されてより強度に発光する。

【００１５】さらに、ダウン変換発光体は共−活性剤を
含有可能である。前記共−活性剤は３価イオンのテルビ
ウム、イッテルビウム、ジスプロシウム、ユウロピウム
およびサマリウムおよび２価イオンのマンガンからなる
群から選択される。第１ランタノイドイオンおよび第２
ランタノイドイオンの活性剤対および共−活性剤が光子
の連続的な放射において共−動作する。これにより、発
光体はＶＵＶ光子から１より多い可視光子を生成する。
励起機構は、ガドリニウム（ＩＩＩ）イオンの^８Ｓ−^６
Ｇ励起により行い得る。これは、Ｇｄ（ＩＩＩ）イオン
とホルミウム（ＩＩＩ）イオンまたはユウロピウム（Ｉ
ＩＩ）イオン間のクロスリラクゼーション遷移（cross
relaxation transition）の後に起こる。クロスリラク
ゼーション遷移のためにガドリニウム（ＩＩＩ）イオン
は^６Ｇ−状態から^６Ｐ状態に変わり、放出エネルギーの
ために、ホルミウム（ＩＩＩ）イオンは^５Ｉ_８−状態か
ら^５Ｆ_５−状態に変わり、またはユウロピウム（ＩＩ
Ｉ）イオンは^７Ｆ_０−状態から^５Ｄ_０−状態に変わる。
その後、ホルミウム（ＩＩＩ）イオンまたはユウロピウ
ム（ＩＩＩ）イオンは可視光子を放出し、そのエネルギ
ーは^５Ｆ_５から^５Ｉ_８または^５Ｄ_０から^７Ｆ_１の遷移に
相当する。ガドリニウムイオン（ＩＩＩ）イオンの^６Ｐ
状態から共−活性剤へのエネルギー移動の後、これはさ
らに可視光子を放出する。

【００１６】ダウン変換発光体のホスト光子は、フッ化
物、酸化物、ハロゲン化物、アルミン酸塩、没食子酸
塩、燐酸塩、ホウ酸塩、または珪酸塩等の無機材料から
なり得る。これらは、数％の両活性剤でドープされる。
活性剤はホスト格子の、格子部位または隙間格子（inte
rstitial lattice）部位に置かれ得る。ホスト格子とし
ては、例えば組成Ｍ^１Ｆ（Ｍ^１＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒ
ｂ、Ｃｓ）のフッ化物、または組成Ｍ^２Ｆ_２（Ｍ^２＝Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）のフッ化物、または組成Ｍ^３Ｆ
_３（Ｍ^３＝Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａおよ
びランタノイド）のフッ化物等のフッ化物が好ましい。
ＧｄＦ_３が特に好ましく、第１ランタノイド活性剤イオ
ンＧｄ^３＋がホスト格子の一部である。さらに、ホスト
格子としては、組成が、Ｍ^１ＧｄＦ_４、Ｍ^１ _２Ｇｄ
Ｆ_５、Ｍ^１ _３ＧｄＦ_６、Ｍ^１Ｇｄ_２Ｆ_７、Ｍ^１Ｇｄ_３Ｆ
_１０、Ｍ^１ _５Ｇｄ_９Ｆ_３２（Ｍ^１＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒ
ｂ、Ｃｓ）またはＭ^２ＧｄＦ_５、Ｍ^２ _２ＧｄＦ_７、Ｍ^２
_３ＧｄＦ_９、Ｍ^２Ｇｄ_２Ｆ_８、Ｍ^２Ｇｄ_３Ｆ_１１、Ｍ^２
Ｇｄ_４Ｆ_１４、Ｍ^２ _１３Ｇｄ _６Ｆ_４３（Ｍ^２＝Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｎ、Ｚｎ）の三元成分のガドリニウ
ム含有フッ化物が好ましい。ここでもガドリニウムイオ
ンがホスト格子の一部である。さらに、ホスト格子とし
ては、組成が、Ｍ^１Ｍ^３Ｆ_４、Ｍ^１ _２Ｍ^３Ｆ_５、Ｍ^１ _３
Ｍ^３Ｆ_６、Ｍ^１Ｍ^３ _２Ｆ_７、Ｍ^１Ｍ^３ _３Ｆ_１０、Ｍ^１ _５
Ｍ^３ _９Ｆ_３２（Ｍ^１＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、お
よびＭ^３＝Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａおよ
びランタノイド）；Ｍ^２Ｍ^３Ｆ_５、Ｍ^２ _２Ｍ^３Ｆ_７、Ｍ
^２ _３Ｍ^３Ｆ_９、Ｍ^２Ｍ^３ _２Ｆ_８、Ｍ^２Ｍ^３ _３Ｆ_１１、Ｍ
^２Ｍ^３ _４Ｆ_１４、Ｍ^２ _１３Ｍ^３ _６Ｆ_４３（Ｍ^２＝Ｍｇ、
Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｎ、ＺｎおよびＭ^３＝Ｂ、Ａｌ、
Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａおよびランタノイド）；Ｍ
^３Ｍ^４Ｆ_７、Ｍ^３ _２Ｍ^４Ｆ_１０、Ｍ^３ _３Ｍ^４Ｆ_１３、Ｍ
^３Ｍ^４ _２Ｆ_１１、Ｍ^３Ｍ^４ _３Ｆ_１５、Ｍ^３Ｍ^４ _４Ｆ_１９
（Ｍ^３＝Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａおよび
ランタノイドおよびＭ^４＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ
ｎ、Ｐｂ）のフッ化物が好ましい。

【００１７】特に好ましいホスト格子は、ホスト格子が
フッ化カルシウム結晶格子型に基づくフッ化物である。
これらの格子では、陽イオンが８フォールド配位を有す
る。また、特には、陽イオンが９フォールド配位を有す
るＹＦ_３結晶格子型に由来する格子を有するフッ化物が
好ましい。高配位図および非極性リガンドのために、こ
れらのホスト格子は、該ホスト格子の一部である陽イオ
ンに対する低配位子場に特徴を有する。活性剤対をドー
プした発光体は、好ましくは１０〜９９．８モル％の第
１ランタノイドイオン、および０．０１〜３０モル％、
より好ましくは１．０モル％の第２ランタノイドイオン
を含有する。ダウン変換発光体は、その製造の際に、Ｔ
ｂＦ_３、ＹｂＦ_３、ＤｙＦ_３、ＥｕＦ_３、ＳｍＦｅまた
はＭｎＦ_２の群から選択されるフッ化物を開始化合物に
添加した場合には、３価の共−活性剤であるテルビウ
ム、イッテルビウム、ジスプロシウム、ユウロピウム、
サマリウム、またはマンガンで容易にドープすることが
可能である。本発明の増感ダウン変換発光体の吸収係数
はキセノン放射の範囲の波長に対して特に大きく、量子
効率レベルは高い。ホスト格子はルミネッセンス過程に
おいてはファクターではなく、活性剤イオンのエネルギ
ーレベルの正確な位置に影響し、その結果、吸収および
発光波長に影響する。発光バンドは、電磁スペクトルの
長紫外から黄−オレンンジの範囲にあるが、主には、赤
から緑の範囲にある。これらの発光体の消光温度は１０
０℃より上である。

【００１８】発光体粒子の粒径は明確ではない。通常、
発光体は１から２０μｍの間の粒径分布の細かい粒粉末
として使用される。放電容器壁への発光体層の製造法
は、乾式コーティング法（例えば静電塗装または静電支
持スパッタリング）と湿式法（例えばディップコーティ
ングまたはスプレー）が考えられる。湿式コーティング
法に対して、発光体配合物は、分散剤、界面活性剤およ
び消泡剤または結合剤配合物と共に利用できる水および
有機溶媒中に分散する必要がある。本発明のガス放電ラ
ンプに対する適当な結合剤配合物は破壊、脆化、または
脱色することなく、２５０℃の動作温度に耐性のある有
機または無機結合剤である。例えば発光体配合物は流し
塗り法を使用して放電容器壁に塗布できる。流し塗り法
に対するコーティング懸濁液は溶媒として酢酸ブチル等
の水または有機化合物を含有する。前記懸濁液は安定化
され、その流動学的性質は安定化剤、液化剤、セルロー
ス誘導体等の添加剤の添加により影響される。前記発光
体懸濁液は薄層として前記容器壁に塗布され、乾燥さ
れ、６００℃で焼き付けられる。

【００１９】発光体層に対する発光体配合物は放電容器
内側に静電塗装されると好ましい。白光を放出するガス
放電ランプに対して、好ましい物質は、ＺｎＧｄＦ_５：
Ｅｕ；Ｌｉ（Ｇｄ，Ｉｎ）Ｆ_４：Ｅｕと（Ｙ，Ｇｄ）Ｂ
Ｏ_３：Ｅｕから選択される赤発光体およびＬｉ（Ｇｄ，
Ｇａ）Ｆ_４：Ｅｒ，Ｔｂ；（Ｂａ，Ｚｎ）ＰｒＦ_５：Ｍ
ｎとＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂから選択される緑発光体ま
たは（Ｂａ，Ｚｎ）Ｇｄ_２Ｆ_８：Ｈｏ，Ｐｒの緑−赤発
光体、およびＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^{２ ＋}とＳｒ
_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋から選択される青色発光
体の組み合わせである。発光体層は通常厚さ５〜１００
μｍの層を有する。容器はその後排気され、全気体混入
物、特に酸素を除去する。そして、容器はキセノンで満
たされ封止される。

【００２０】

【実施例】実施例１ 長さ５９０ｍｍ、直径２４ｍｍおよび壁厚０．８ｍｍの
円筒形ガラス放電容器をキセノンで圧力２００ｈＰａに
満たす。該放電容器は、軸平行内部電極を直径２．２ｍ
ｍの貴金属ロッドの形態で含む。前記放電容器の外側
に、幅２ｍｍの導電性銀の２つのストリップ外部電極を
軸平行に設け、電源に導電的に連結する。このランプを
パルスＤＣ電圧で動作する。前記放電容器の内壁を発光
体層で被覆する。発光体層は、青成分としてＢａＭｇＡ
ｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、緑成分としてＬａＰＯ_４：Ｃ
ｅ，Ｔｂ、赤成分としてＺｎＧｄＦ_５：Ｅｕの３バンド
発光体混合物を含有する。ユウロピウム１．０モル％の
ＺｎＧｄＦ_５：Ｅｕを製造するために、２９．７ｇのＧ
ｄＦ_３、１４．４ｇのＺｎＦ_２、０．２７ｇのＥｕＦ_３
を完全に混合し、瑪瑙乳鉢で粉砕する。該混合物を石英
チューブ内のコランダムのるつぼ中で、アルゴン雰囲気
下、圧力８ｈＰａで２時間３００℃で予備燃焼させた。
燃焼の間、石英チューブをアルゴンで３回フラッシュ
し、再び８ｈＰａに排気した。その後、オーブン温度は
５．５℃／分の割合で７００℃まで昇温させ、混合物を
７００℃で２４時間焼結した。焼結粉末は再粉砕され、
４０μｍ未満の粒径まで篩にかけた。形成相の結晶構造
をＸ線回折で確認した。初期に３７ｌｍ／Ｗの光効率を
達成した。１０００時間の動作の後、光効率は３４ｌｍ
／Ｗであった。ＶＵＶ光に対する量子効率は約７０％で
ある。

【００２１】実施例２ 長さ５９０ｍｍ、直径２４ｍｍおよび壁厚０．８ｍｍの
円筒形ガラス放電容器をキセノンで圧力２００ｈＰａに
満たす。該放電容器は、軸平行内部電極を直径２．２ｍ
ｍの貴金属ロッドの形態で含む。前記放電容器の外側
に、幅２ｍｍの導電性銀の２つのストリップ外部電極を
軸平行に設け、電源に導電的に連結する。このランプを
パルスＤＣ電圧で動作する。前記放電容器の内壁を発光
体層で被覆する。発光体層は、青成分としてＢａＭｇＡ
ｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、緑成分としてＬａＰＯ_４：Ｃ
ｅ，Ｔｂ、赤成分としてＬｉ（ＧｄＩｎ）Ｆ_４：Ｅｕの
３バンド発光体混合物を含有する。ユウロピウム１．０
モル％のＬｉ（ＧｄＩｎ）Ｆ_４：Ｅｕを製造するため
に、２４．０ｇのＧｄＦ_３、４．８ｇのＩｎＦ_３、３．
６ｇのＬｉＦおよび０．２７ｇのＥｕＦ_３を完全に混合
し、瑪瑙乳鉢で粉砕する。該混合物を石英チューブ内の
コランダムのるつぼ中で、アルゴン雰囲気下、圧力８ｈ
Ｐａで２時間３００℃で予備燃焼させた。燃焼の間、石
英チューブをアルゴンで３回フラッシュし、再び８ｈＰ
ａに排気した。その後、オーブン温度は５．５℃／分の
割合で７００℃まで昇温させ、混合物を７００℃で２４
時間焼結した。焼結粉末は再粉砕され、４０μｍ未満の
粒径まで篩にかけた。形成相の結晶構造をＸ線回折で確
認した。初期に３７ｌｍ／Ｗの光効率を達成した。１０
００時間の動作の後、光効率は３４ｌｍ／Ｗであった。
ＶＵＶ光に対する量子効率は約７０％である。

【００２２】実施例３ 長さ５９０ｍｍ、直径２４ｍｍおよび壁厚０．８ｍｍの
円筒形ガラス放電容器をキセノンで圧力２００ｈＰａに
満たす。該放電容器は、軸平行内部電極を直径２．２ｍ
ｍの貴金属ロッドの形態で含む。前記放電容器の外側
に、幅２ｍｍの導電性銀の２つのストリップ外部電極を
軸平行に設け、電源に導電的に連結する。このランプを
パルスＤＣ電圧で動作する。前記放電容器の内壁を発光
体層で被覆する。発光体層は、青成分としてＢａＭｇＡ
ｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、緑−赤成分として（Ｂａ，Ｚ
ｎ）Ｇｄ_２Ｆ_８：Ｈｏ，Ｐｒの３バンド発光体混合物を
含有する。ホルミウム１．０モル％およびプラセオジム
１．０モル％の（Ｂａ，Ｚｎ）Ｇｄ_２Ｆ_８：Ｈｏ，Ｐｒ
を製造するために、２９．４ｇのＧｄＦ_３、９．８ｇの
ＢａＦ_２、１．４ｇＺｎＦ_２、０．３１ｇのＨｏＦ_３お
よび０．２８ｇのＰｒＦ_３を完全に混合し、瑪瑙乳鉢で
粉砕する。該混合物を石英チューブ内のコランダムのる
つぼ中で、アルゴン雰囲気下、圧力８ｈＰａで２時間３
００℃で予備燃焼させた。燃焼の間、石英チューブをア
ルゴンで３回フラッシュし、再び８ｈＰａに排気した。
その後、オーブン温度は５．５℃／分の割合で７００℃
まで昇温させ、混合物を７００℃で２４時間焼結した。
焼結粉末は再粉砕され、４０μｍ未満の粒径まで篩にか
けた。形成相の結晶構造をＸ線回折で確認した。初期に
３７ｌｍ／Ｗの光効率を達成した。１０００時間の動作
の後、光効率は３４ｌｍ／Ｗであった。ＶＵＶ光に対す
る量子効率は約７０％である。

【００２３】実施例４ 長さ５９０ｍｍ、直径２４ｍｍおよび壁厚０．８ｍｍの
円筒形ガラス放電容器をキセノンで圧力２００ｈＰａに
満たす。該放電容器は、軸平行内部電極を直径２．２ｍ
ｍの貴金属ロッドの形態で含む。前記放電容器の外側
に、幅２ｍｍの導電性銀の２つのストリップ外部電極を
軸平行に設け、電源に導電的に連結する。このランプを
パルスＤＣ電圧で動作する。前記放電容器の内壁を発光
体層で被覆する。発光体層は、青成分としてＢａＭｇＡ
ｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、赤成分として（Ｙ，Ｇｄ）Ｂ
Ｏ_３：Ｅｕ、緑成分としてＬｉ（Ｇｄ，Ｇａ）Ｆ_４：Ｅ
ｒ，Ｔｂの３バンド発光体混合物を含有する。エルビウ
ム１．０モル％およびテルビウム１．０モル％のＬｉ
（Ｇｄ，Ｇａ）Ｆ_４：Ｅｒ，Ｔｂを製造するために、２
４．０ｇのＧｄＦ_３、３．６ｇのＧａＦ _３、３．６ｇＬ
ｉＦ、０．３１ｇのＥｒＦ_３および０．３ｇのＴｂＦ_３
を完全に混合し、瑪瑙乳鉢で粉砕する。該混合物を石英
チューブ内のコランダムのるつぼ中で、アルゴン雰囲気
下、圧力８ｈＰａで２時間３００℃で予備燃焼させた。
燃焼の間、石英チューブをアルゴンで３回フラッシュ
し、再び８ｈＰａに排気した。その後、オーブン温度は
５．５℃／分の割合で７００℃まで昇温させ、混合物を
７００℃で２４時間焼結した。焼結粉末は再粉砕され、
４０μｍ未満の粒径まで篩にかけた。形成相の結晶構造
をＸ線回折で確認した。初期に３７ｌｍ／Ｗの光効率を
達成した。１０００時間の動作の後、光効率は３４ｌｍ
／Ｗであった。ＶＵＶ光に対する量子効率は約７０％で
ある。

【００２４】実施例５ 長さ５９０ｍｍ、直径２４ｍｍおよび壁厚０．８ｍｍの
円筒形ガラス放電容器をキセノンで圧力２００ｈＰａに
満たす。該放電容器は、軸平行内部電極を直径２．２ｍ
ｍの貴金属ロッドの形態で含む。前記放電容器の外側
に、幅２ｍｍの導電性銀の２つのストリップ外部電極を
軸平行に設け、電源に導電的に連結する。このランプを
パルスＤＣ電圧で動作する。前記放電容器の内壁を発光
体層で被覆する。発光体層は、青成分としてＢａＭｇＡ
ｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、赤成分として（Ｙ，Ｇｄ）Ｂ
Ｏ_３：Ｅｕ、緑成分として（Ｂａ，Ｚｎ）ＰｒＦ_５：Ｍ
ｎの３バンド発光体混合物を含有する。マンガン１．０
モル％の（Ｂａ，Ｚｎ）ＰｒＦ_５：Ｍｎを製造するため
に、２４９．７ｇのＰｒＦ_３、７．８ｇのＺｎＦ_２、１
３．３ｇのＢａＦ_２および０．１４ｇのＭｎＦ_２を完全
に混合し、瑪瑙乳鉢で粉砕する。該混合物を石英チュー
ブ内のコランダムのるつぼ中で、アルゴン雰囲気下、圧
力８ｈＰａで２時間３００℃で予備燃焼させた。燃焼の
間、石英チューブをアルゴンで３回フラッシュし、再び
８ｈＰａに排気した。その後、オーブン温度は５．５℃
／分の割合で７００℃まで昇温させ、混合物を７００℃
で２４時間焼結した。焼結粉末は再粉砕され、４０μｍ
未満の粒径まで篩にかけた。形成相の結晶構造をＸ線回
折で確認した。初期に３７ｌｍ／Ｗの光効率を達成し
た。１０００時間の動作の後、光効率は３４ｌｍ／Ｗで
あった。ＶＵＶ光に対する量子効率は約７０％である。

フロントページの続き (72)発明者 クラウス フェルトマン ドイツ国 52066 アーヘン ノイシュト ラーセ 52 (72)発明者 マヤ アンジェローヴァ ドイチェヴァ ドイツ国 52070 アーヘン ローンシュ トラーセ ５ (72)発明者 コルネリス レインダー ロンダ ドイツ国 52072 アーヘン シェーナウ アー フリード 81 (72)発明者 トーマス ユステル ドイツ国 52070 アーヘン アウグスタ シュトラーセ 78アー Ｆターム(参考） 4H001 CA00 CA04 CA07 XA03 XA09 XA29 XA30 XA31 XA32 XA47 XA49 XA50 XA56 XA59 XA64 XA68 XA79 XA81 XA82 YA00 YA25 YA31 YA32 YA33 YA49 YA50 YA51 YA59 YA63 YA65 YA67 YA68 YA81 YA82 YA83 5C043 AA02 AA20 CC16 DD28 EB01 EC06

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＶＵＶ放射を放出するガス放電に適した
   ガス充填剤で充填したガス放電容器、ダウン変換発光体
   含有発光体コーティング、およびガス放電を点弧および
   維持する手段を備えたガス放電ランプであって、前記ダ
   ウン変換発光体がホスト格子に第１ランタノイドイオン
   と第２ランタノイドイオンの一対の活性剤および銅
   （Ｉ）イオン、銀（Ｉ）イオン、金（Ｉ）イオン、亜鉛
   （ＩＩ）イオン、ガリウム（ＩＩＩ）イオン、インジウ
   ム（ＩＩＩ）イオン、タリウム（ＩＩＩ）イオン、ゲル
   マニウム（ＩＶ）イオン、スズ（ＩＶ）イオン、鉛（Ｉ
   Ｖ）イオンからなる群から選択される増感剤を含有する
   ガス放電ランプ。
2. 【請求項２】 第１ランタノイドイオンおよび第２ラン
   タノイドイオンの前記対の活性剤が、ガドリニウム（Ｉ
   ＩＩ）−ユウロピウム（ＩＩＩ）；ガドリニウム（ＩＩ
   Ｉ）−ホルミウム（ＩＩＩ）；エルビウム（ＩＩＩ）−
   ガドリニウム（ＩＩＩ）；およびプラセオジム（ＩＩ
   Ｉ）−マンガン（ＩＩ）からなる群から選択される請求
   項１記載のガス放電ランプ。
3. 【請求項３】 ダウン変換発光体がタリウム（Ｉ）イオ
   ン、鉛（ＩＩ）イオン、ビスマス（ＩＩＩ）イオン、イ
   ンジウム（Ｉ）イオン、スズ（ＩＩ）イオン、アンチモ
   ン（ＩＩＩ）イオン、ガリウム（Ｉ）イオン、ゲルマニ
   ウム（ＩＩ）イオン、および砒素（ＩＩＩ）イオンから
   なる群から選択される共−増感剤を有する請求項１記載
   のガス放電ランプ。
4. 【請求項４】 ダウン変換発光体がセリウム（ＩＩＩ）
   イオン、プラセオジム（ＩＩＩ）イオン、ネオジム（Ｉ
   ＩＩ）イオン、サマリウム（ＩＩＩ）イオン、ユウロピ
   ウム（ＩＩＩ）イオン、ガドリニウム（ＩＩＩ）イオ
   ン、テルビウム（ＩＩＩ）イオン、ジスプロシウム（Ｉ
   ＩＩ）イオン、ホルミウム（ＩＩＩ）イオン、エルビウ
   ム（ＩＩＩ）イオン、ツリウム（ＩＩＩ）イオン、イッ
   テルビウム（ＩＩＩ）イオン、およびルテチウム（ＩＩ
   Ｉ）イオンからなる群から選択される共−増感剤を有す
   ることを特徴とする請求項１記載のガス放電ランプ。
5. 【請求項５】 ダウン変換発光体が第１ランタノイドイ
   オンとしてガドリニウム（ＩＩＩ）イオンを、第２ラン
   タノイドイオンとしてホルミウム（ＩＩＩ）イオンまた
   はユウロピウム（ＩＩＩ）イオンを、テルビウム（ＩＩ
   Ｉ）イオン、イッテルビウム（ＩＩＩ）イオン、ジスプ
   ロシウム（ＩＩＩ）イオン、ユウロピウム（ＩＩＩ）イ
   オン、サマリウム（ＩＩＩ）イオン、およびマンガン
   （ＩＩ）イオンからなる群から選択される共−活性剤を
   有する請求項１記載のガス放電ランプ。
6. 【請求項６】 ダウン変換発光体のホスト格子がフッ化
   物である請求項１記載のガス放電ランプ。
7. 【請求項７】 ダウン変換発光体が１０〜９９．９８モ
   ル％の第１ランタノイドイオン、０．０１〜３０モル％
   の第２ランタノイドイオン、および０．０１〜３０．０
   モル％の増感剤を含有する請求項１記載のガス放電ラン
   プ。
8. 【請求項８】 ダウン変換発光体が５．０〜２０．０モ
   ル％の増感剤を有する請求項１記載のガス放電ランプ。
9. 【請求項９】 ダウン変換発光体が０．０１〜３０モル
   ％の共−増感剤を含有する請求項１記載のガス放電ラン
   プ。
10. 【請求項１０】 ダウン変換発光体が０．５モル％の共
    −活性剤を含有する請求項１記載のガス放電ランプ。
11. 【請求項１１】 ホスト格子に第１ランタノイドイオン
    と第２ランタノイドイオンの一対の活性剤および銅
    （Ｉ）イオン、銀（Ｉ）イオン、金（Ｉ）イオン、亜鉛
    （ＩＩ）イオン、ガリウム（ＩＩＩ）イオン、インジウ
    ム（ＩＩＩ）イオン、タリウム（ＩＩＩ）イオン、ゲル
    マニウム（ＩＶ）イオン、スズ（ＩＶ）イオン、および
    鉛（ＩＶ）イオンからなる群から選択される増感剤を有
    するダウン変換発光体。