(57)【要約】【解決手段】本発明の主題は、ＤＢＤランプ（１）が組み込まれたシステム、誘電バリア放電（ＤＢＤ）ランプ（１）、および、誘電バリア放電（ＤＢＤ）ランプ（１）、特に無水銀ＤＢＤランプのルミネセンスコーティング（２）として使用される燐光体コーティングであって、複数の燐光体粒子（３ａ）が一緒になって、一次放電輻射を所望の輻射に変換するためのルミネセンスコーティング層（３）を形成し、燐光体コーティング（２）はさらに、ＤＢＤランプ（１）の使用中に、ルミネセンスコーティング層（３）の劣化を最小限にするため、少なくとも部分的にルミネセンスコーティング層（３）を取り囲む保護コーティング層（４）を備えている、燐光体コーティングに関する。【選択図】図１
2008527102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電バリア放電（ＤＢＤ）ランプ（１）、特に無水銀ＤＢＤランプのルミネセンスコーティング（２）として使用される燐光体コーティングであって、
一緒になって、一次放電輻射を所望の輻射に変換するためのルミネセンスコーティング層（３）を形成する複数の燐光体粒子（３ａ）を備え、
前記燐光体コーティング（２）は、ＤＢＤランプ（１）の使用中に、ルミネセンスコーティング層（３）の劣化を最小限にするため、少なくともルミネセンスコーティング層（３）を部分的に取り囲む保護コーティング層（４）を、さらに備えている、
ことを特徴とする燐光体コーティング。
【請求項２】
ルミネセンスコーティング層（３）は、ＬａＰＯ4：Ｐｒ、ＹＰＯ4：Ｐｒ、ＬｕＰＯ4：Ｐｒ、ＹＰＯ4：Ｂｉ、ＣａＳＯ4：Ｐｂ、ＭｇＳＯ4：Ｐｂ、ＬｕＢＯ3：Ｐｒ、ＹＢＯ3：Ｐｒ、ＬｉＹＦ4：Ｎｄ、ＬｕＰＯ4：Ｎｄ、ＹＰＯ4：ＮｄＣａ1-xＭｇx）ＳＯ4：Ｐｂ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＰＯ4：Ｐｒ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＰＯ4：Ｎｄ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＰＯ4：Ｂｉ、及び／又は、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＢＯ3：Ｐｒ、（ただし、１−ｘ−ｙ≧０、および、ｘ及びｙは≧０及び≦１の範囲である）からなる燐光体のグループから選択された材料から構成されている、
請求項１に記載の燐光体コーティング（２）。
【請求項３】
前記ルミネセンスコーティング層（３）の燐光体は、一次放電輻射を、≧１７０nmから≦３００nmの範囲、好ましくは、≧１８０nmから≦２９０nmの範囲、より好ましくは、≧１８３nmから≦２８５nmの範囲、最も好ましくは、≧１８５nmから≦２８０nmの範囲の輻射に変換するのに適している、
請求項１又は２に記載の燐光体コーティング（２）。
【請求項４】
前記保護コーティング層（４）は、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＳｉＯ4、Ｙ2ＳｉＯ5、Ｌａ2ＳｉＯ5、Ｇｄ2ＳｉＯ5、Ｌｕ2ＳｉＯ5、ＹＰＯ4、ＬａＰＯ4、ＧｄＰＯ4、ＬｕＰＯ4、ＣａＳＯ4、ＳｒＳＯ4、及び／又は、ＢａＳＯ4からなる保護燐光体コーティング層のグループから選択された材料から構成されている、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燐光体コーティング（２）。
【請求項５】
保護コーティング層（４）は、ルミネセンスコーティング層（３）の全体を保護するため、ルミネセンスコーティング層（３）を完全に覆っている、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の燐光体コーティング（２）。
【請求項６】
保護コーティング層（４）は、ルミネセンスコーティング層（３）の全体を保護するため、ルミネセンスコーティング層（３）の燐光体粒子（３ａ）のうち、少なくとも≧５０％から≦１００％、好ましくは、≧６０％から≦１００％、より好ましくは、≧７５％から≦１００％、最も好ましくは≧９５％から≦１００％を完全に覆っている、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の燐光体コーティング（２）。
【請求項７】
紫外線の輻射を発生及び放出する誘電バリア放電（ＤＢＤ）ランプであって、
収容された放電ギャップであって、ハウジングは少なくとも２つの壁を有し、少なくともひとつの壁は誘電性の壁であり、少なくともひとつの壁は少なくとも部分的に透明な部分を有し、
放電ギャップ内に配置された充填物と、
関連する少なくとも２つの壁に電気接続するための少なくとも２つの電気接続手段と、
一次充填放電輻射を所望の輻射に変換するための少なくともひとつのルミネセンスコーティングであって、ルミネセンスコーティングは、ルミネセンスコーティングの劣化を最小化するため、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の前記燐光体コーティング（１）からなるＤＢＤ燐光体コーティングのグループから選択されたルミネセンスコーティングと、を備えている、
ことを特徴とするＤＢＤランプ（１）。
【請求項８】
ＤＢＤランプ（１）の充填物は、環境保全に配慮したＤＢＤランプ（１）のため、無水銀になっている、
請求項７に記載のＤＢＤランプ（１）。
【請求項９】
ルミネセンスコーティングは、少なくとも、≧５０％から≦１００％、好ましくは、≧６０％から≦１００％、より好ましくは、≧７０％から≦１００％、最も好ましくは、≧７５％から≦１００％の範囲の伝達率を有し、及び／又は、≧０％から≦２０％の範囲、好ましくは、≧０％から≦１７％の範囲、より好ましくは、≧０％から≦１５％、最も好ましくは、≧０％から≦１０％の範囲の、一次輻射波長における吸収率を有している、
請求項７又は８に記載のＤＢＤランプ（１）。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか１項に記載のＤＢＤランプ（１）を組み込まれたシステムであって、ルミネセンス層として、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の燐光体コーティング（２）を有し、１又は複数の以下の用途に使用され、かかる用途は、
好ましくはクリーニング、殺菌及び／又は浄化のための、流体、及び／又は、硬質及び／又は軟質の表面の処理、
液体の殺菌及び／又は浄化、
食物及び／又は飲料の処置及び／又は殺菌、
水の処理及び／又は殺菌、
廃水の処理及び／又は殺菌、
飲料水の処理及び／又は殺菌、
水道水の処理及び／又は殺菌、
超純水の生産、
液体又はガスの合計有機炭素含有量の減少、
ガスの処理及び／又は殺菌、
空気の処理及び／又は殺菌、
排気ガスの処理及び／又はクリーニング、
好ましくは無機の及び／又は有機の化合物における化合物の分解及び／又は除去、
半導体の表面のクリーニング、
半導体の表面からの化合物の分解及び／又は除去、
食品サプリメントのクリーニング及び／又は殺菌、
薬品のクリーニング及び／又は殺菌、
であることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電バリア放電（ＤＢＤ）ランプ、特に、無水銀のＤＢＤランプでルミネセンスコーティングとして使用される燐光体コーティングに関し、一次放電輻射を所望の輻射に変換するための一緒になってルミネセンスコーティング層を形成する複数の燐光体粒子を備えた、ルミネセンスコーティングとしてそうした燐光体コーティングを組み込まれた、紫外線の輻射を発生及び放出するための誘電バリア放電（ＤＢＤ）ランプ、及びＤＢＤランプを組み込まれたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような周知の誘電バリア放電ランプが一般に知られ、様々な目的のために所定の波長の光を発生させなければならないような広範囲の用途で使用されている。ある種の用途は、例えば、約１８０nm〜３８０nmの波長のＵＶ輻射の発生であって、廃水の処理、飲料水の殺菌、超純水の脱塩素化又は生産などの産業目的に使用される。
【０００３】
良く知られた誘電バリア放電ランプには、例えば、液晶表示板（ＬＣＤ）のバックライトのための平坦なランプ、複写機のための円筒状ランプ、および、表面及び水の処理の目的のための同軸ランプなどがある。
【０００４】
ＤＢＤランプは、一般的に任意の形態で良い。従来技術において知られているランプは、代表的には同軸形状であり、外側管と内側管とを両端で互いに溶融させて環状の放電ギャップを形成し、放電ギャップの幅に対して比較的大きな直径を有している。他のタイプのランプは、ドーム形の形態であり、片側が閉じられた外側管と、片側が閉じられた内側管とを、閉じていない側で互いに溶融させて、環状の放電ギャップを形成し、放電ギャップの幅に対して比較的大きな直径を有している。
【０００５】
ＥＰ １０４８６２０号、ＥＰ １１５４４６１号、及びＤＥ １０２０９１９１号は、ＶＵＶ又はＵＶＣの光を発生させるのに適当な燐光体のコーティングを備えた、同軸電バリア放電ランプを示している。
【０００６】
ＥＰ １０４８６２０Ｂ１号が開示しているＤＢＤランプは、流体の殺菌に適し、この事例では、燐光体であるルミネセンス層を備え、この層は、この事例では石英管であるランプの包絡線の内面に設けられ、この管は、放電空間すなわち放電ギャップを形成している。この事例では、放電ギャップは、所定圧のキセノンガスで充填され、放電ギャップでガス放電、詳細には誘電バリア放電が開始されると、すぐに、一次輻射線が放出する。
【０００７】
この一次プラズマ輻射は、最大で約１７２nmの放出であり、ルミネセンス層によって例えば約１８０nm〜約３８０nmの所望の波長範囲に変換される。特定の用途に従って、この範囲は、超純水の生産の事例では１８０nm〜１９０nmの範囲に減少され、または、水や、空気、表面などの殺菌に使用される場合には２００nm〜２８０nmの範囲に減少される。燐光体の層は、ＵＶ−Ｃの範囲の一次輻射線を放出する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＤＥ １０２ ０９ １９１ Ａ１号、及びＥＰ１１５４４６１Ａ１号には、同様な構造ないし構成が示されている。それらのすべては共通して、一次輻射線であるひとつだけの輻射を放出する、ルミネセンス層又は燐光体層を有している。
【０００９】
ＤＢＤランプのルミネセンスコーティングは、放電ギャップ内で発生した、いわゆる空間輻射であるエキシマー輻射を、燐光体特有の放出スペクトル、例えば、ＶＵＶ、ＵＶＣ、ＵＶＡ、可視光、又は赤外線のスペクトルに変換する燐光体のコーティングで実現されるのが一般的である。
【００１０】
ＤＢＤランプにおいて高い強度のＶＵＶ／ＵＶＣを発生させるには、２Ｗ／cm2のオーダーの高い電気壁負荷が適用され、このため、最大６５％の放電効率をもった、高い強度の放電が発生する。従って、燐光体コーティングは、高いエネルギー及び帯電堆積物をもった放電にさらされ、例えば、充填物としてＸｅが使用される場合には、Ｘｅイオンは壁に衝突し、燐光体の劣化につながり、もって、効率及び寿命を減少させる。
【００１１】
ＪＰ１１−３０７０６０号は、ソーダガラスで作られた半透明のガラスバルブによって包囲された金属デュメットワイヤを有する放電ランプを示している。このバルブは、外面の全周にＩＴＯフィルムなどの透明な導電フィルムから作られた外側電極を有し、ガラスバルブの内面は、例えばＭｇＯから作られた保護フィルムで被覆され、さらに燐光体でコーティングされている。内側電極は、ガラスバルブの内側に取付けられる。内側電極は、例えばデュメットワイヤから作られた金属導体の表面に誘電層が形成されるように形成され、その表面には保護層が形成され、保護層には燐光体が適用される。たとえ明るさを高めるために放電電流が増加したとしても、電極のスパッタリングは減少する。
【００１２】
この周知の構成が有する不都合は、ＭｇＯから作られた保護フィルムが、燐光体フィルムとガラス壁との間に配置され、ガラス壁のための、または、この構成のさらなる実施形態においてはデュメットワイヤを保護するための、保護フィルムとして機能することである。さらに、保護フィルムは、低出力ランプに使用され、本発明が示唆するような、保護コーティングがルミネセンス層を保護する、高効率のＤＢＤランプには使用できない。
【００１３】
米国特許第５，６０４，３９６号は、水銀放電ランプのためのルミネセンス材料を開示していて、燐光体材料は、２５４nmの紫外線輻射で励起されて光束を放出する燐光体粒子と、燐光体粒子に連続的に形成され、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3、ＣａＯ、ＺｒＯ2、ＳｒＯ、ＢａＯ、α−Ａｌ2Ｏ3、及びＢｅＯからなるグループから選択された少なくともひとつの金属酸化物を備えた保護層とを含んでいる。水銀放電ランプは、光伝達バルブの壁上にルミネセンス材料を有している。
【００１４】
この周知の構造は、保護コーティングが水銀ランプだけに使用され、本発明のような無水銀のＤＢＤランプ、すなわち便利な低圧ガス放電ランプには使用されないという不都合を有する。従って、保護層は異なる特性を有し、すなわち、この周知の保護層の伝達率は２５４nmの輻射波長において約８０％であり、吸収率は約１８５nmの波長において少なくとも５０％である。これは、水銀放出のＶ−ＵＶ輻射によって引き起こされる燐光体の劣化を防ぐ。
【００１５】
従って、本発明の目的は、ルミネセンスコーティング、好ましくは燐光体コーティングであって、無水銀の高効率のＤＢＤランプに使用するのに適した特性を有し、ランプの高い耐久性を保証し、及び／又は、ＤＢＤランプに使用される燐光体の劣化を最小化するルミネセンスコーティングを提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、前記ルミネセンスコーティングを有するＤＢＤランプと、前記ＤＢＤランプを組み込まれたシステムとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この課題を解決するために、誘電バリア放電（ＤＢＤ）ランプ、特に無水銀ＤＢＤランプのルミネセンスコーティングとして使用される燐光体コーティングが、一緒になって、一次放電輻射を所望の輻射に変換するルミネセンスコーティング層を形成する複数の燐光体粒子を備え、燐光体コーティングは、ＤＢＤランプの使用中に、ルミネセンスコーティング層の劣化を最小限にするため、少なくとも部分的に燐光体コーティングを取り囲む保護コーティング層を備えている。
【００１８】
本発明の主な利点は、ルミネセンスコーティング層の少なくとも一部分又は燐光体粒子のまわりの追加的な保護コーティング層によって、燐光体の寿命、効率、及び／又は、劣化を最大化できることである。この保護コーティング層、特に濃い保護コーティング層によって、高い光出力と安定性の改善を有する燐光体コーティングが実現される。
【００１９】
保護コーティング層は、少なくとも部分的にルミネセンスコーティング層を取り囲み、すなわち、放電ギャップに最も近いルミネセンスコーティング層の側を取り囲む。保護コーティング層は、ルミネセンスコーティング層の全体を覆い、ルミネセンスコーティング層とガラス壁との間の改良された結合のための結合手段として追加的に働く。
【００２０】
燐光体コーティングは、ＤＢＤランプのルミネセンスコーティング層として使用される。本発明によるＤＢＤランプは、外側部分と内側部分とを備えている。外側部分は、内側部分の覆いを構成し、内側部分は、ＤＢＤランプの輻射を発生し、光を放出するための手段を備える。本発明によるＤＢＤランプの内側部分は、内側から外側へ向けて、以下のように構造的に構成されている。
【００２１】
ＤＢＤランプの心臓部は、充填物を備えた放電ギャップである。放電ギャップは、取り囲む壁から形成され、これらの壁の少なくともひとつは誘電性材料から作られ、少なくともひとつの壁が少なくとも部分的に透明である。これらの壁は、その内面がルミネセンスコーティング、特にルミネセンスコーティング（層）で被覆され、放電ギャップ内で発生させられた輻射を、異なる輻射、特に長い波長に変換し、これがＤＢＤランプの周囲に放出される。通常、ルミネセンスコーティング又はルミネセンスコーティング層で変換される前の輻射の波長、つまり一次輻射は、ＶＵＶの範囲である（＜１８０nm）。この一次輻射は、ルミネセンスコーティング（層）によって二次輻射に変換され、二次輻射の波長は、好ましくは、≧１７９nm及び≦４００nmの範囲であり、好ましくは、≧１８０nm及び≦３８０nmの範囲であり、最も好ましくは≧１８０nm及び≦２８０nmの範囲である。
【００２２】
壁は、外面に、電気接続させ放電ギャップ内にガスの放電を発生させるエネルギーを供給する２つの対応する手段を有し、放電ギャップ内に輻射を発生させる。電気接続手段は、電気エネルギーをランプに伝達するための任意の手段であり、特に、例えば金属コーティング又は金属グリッドの形態の電極である。しかし、それにもかかわらず、例えばＤＢＤランプが流体又は水の処理に使用されるならば、電極以外の手段を使用することもできる。この事例においては、ＤＢＤランプの少なくとも片側は、少なくとも部分的に、かかる水又は流体で取り囲まれる。取り囲む水又は流体は、電気接続手段として働いて、再び、電極は水又は流体に電気を伝達する。
【００２３】
誘電性の壁の材料は、誘電性材料のグループから選択され、好ましくは、石英、ガラス、又はセラミックである。誘電性の壁のための材料は、輻射が外側及び／又は内側の壁の少なくとも一部分を通過し、ＤＢＤランプの周囲に輻射を適用するように配置されなければならない。それぞれの壁は内面と外面とを有する。それぞれの壁の内面は、放電ギャップに向けられて、この放電ギャップに面している。ひとつの壁の内面と外面との間の距離が、壁の厚みを規定し、厚みはいくつかの特別な事例では変化することがある。外面又は外面付近には、電気接続のための手段が設けられる。それらは、電気の形態のエネルギーを供給し、放電ギャップ内にガスの放電を発生させ、もって、放電ギャップ内に輻射を発生させる。輻射を発生させるには、少なくともひとつの壁に設けた電極ないし電気接続手段は、内側からの輻射が対応する電極を通過するように配置しなければならない。従って、前記電極は、好ましくは、特に電極が外壁の外面隣接して又は内側壁の外面に配置されるとき、グリッドとして配置される。そうした事例においては、電極は外壁の外面から又は内壁の外面から間隔を隔てられ、例えば、水処理の事例では、電極は、対応する環境に電気を提供するための任意の適当な材料である。
【００２４】
望ましくは、ランプの幾何学形状は、平坦なランプの幾何学形状、同軸ランプの幾何学形状、ドーム形のランプの幾何学形状、平面的なランプの幾何学形状などからなるグループから選択される。産業的な目的のためには、放電ギャップの直径や対応する内壁及び外壁の内面間の距離に比べて比較的大きな直径をもった同軸ＤＢＤランプ、または、ドーム形状の同軸ランプが好まれて使用され、流体及び表面の処理のための大きな有効領域を有するランプが達成される。
【００２５】
ＤＢＤランプ、特に高出力のＤＢＤランプの最適な動作（ピーク）振幅は、必要な初期点火電圧に極めて近く、時にはそれを下回ることが見い出された。従って、確実にランプを始動させるためには、補助電極又は一時的な電圧オーバーシュートなどの追加的な手段が通常は必要になる。これらのすべては、複雑化につながり、従って、より高価なランプ電源又はランプドライバにつながる。好ましくは、燐光体コーティングは、主として、ＬａＰＯ4：Ｐｒ、ＹＰＯ4：Ｐｒ、ＬｕＰＯ4：Ｐｒ、ＹＰＯ4：Ｂｉ、ＣａＳＯ4：Ｐｂ、ＭｇＳＯ4：Ｐｂ、ＬｕＢＯ3：Ｐｒ、ＹＢＯ3：Ｐｒ、ＬｉＹＦ4：Ｎｄ、ＬｕＰＯ4：Ｎｄ、及び／又は、ＹＰＯ4：Ｎｄ  Ｃａ1-xＭｇx）ＳＯ4：Ｐｂ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＰＯ4：Ｐｒ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＰＯ4：Ｎｄ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＰＯ4：Ｂｉ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＢＯ3：Ｐｒ、（ただし、１−ｘ−ｙ≧０、および、ｘ及びｙは≧０及び≦１の範囲である）からなる燐光体のグループから選択された材料から構成されている。
【００２６】
この新しい材料は、高効率に適していて、良好なルミネセンス特性を有する。この材料は、保護コーティング層と良く協働して、燐光体と、保護コーティング層との両方の材料が、劣化に対して抵抗力があり、高いルミネセンス効率を有する、燐光体コーティングをもたらす。さらに、この材料は、保護コーティング層の材料として働くある種の材料に対して良好な結合特性を有し、保護コーティング層とルミネセンスコーティング層とは強く結合される。
【００２７】
例えば、ＹＰＯ4：Ｂｉから構成された、燐光体コーティング又はルミネセンスコーティング層が有する平均粒子サイズは、≧２から≦６μｍであり、すべての粒子は、全体的に、薄くて閉じたＭｇＯコーティングで被覆される。アモルファスＭｇＯは２２０nm未満の波長で輻射の吸収を開始し、従って、Ｘｅプラズマ放出光（Ｘｅの分圧が高いとき、１７２nmの範囲である）を吸収するという事実のために、コーティングの厚みは、コーティングされた燐光体の光放出の効率に関連した観点である。Ｍｇ（ＯＨ）2を析出させてから、前記Ｍｇ（ＯＨ）2を完全に脱水するために、焼成する適当な手順によって、後述するように、ＭｇＯが得られ、≧５及び≦２０nmの範囲の厚みを有する、密で極めて薄いコーティングが得られる。Ｍｇ（ＯＨ）2の溶解度積ｋLが、約１．２×１０-11と比較的低く、加水分解の傾向が比較的低いため、水溶液に敏感な燐光体材料の安定化が得られる。これは、コーティングされたＤＢＤランプの生産に、環境的な理由から、ますます水ベースの燐光体の懸濁液が使用されているという事実に関連して有利である。
【００２８】
前述した手順を説明すると、以下の通りである。
１．０ｇのＭｇ（ＮＯ3）2.6Ｈ2Ｏ（３．９mmol）を５０mlの水に溶解させる。８．０ｇのＹＰＯ4：Ｂｉを懸濁させて、硝酸マグネシウム溶液を加える。ｐＨ値が約７．５である、得られた懸濁液を撹拌する。懸濁液をアンモニア溶液に結合させて、約２時間後のｐＨ値を約９．１に上昇させる。この値に達すると、Ｍｇ（ＯＨ）2の析出が始まる。次に、撹拌して、ｐＨ値を約９．５までさらに上昇させる。最後に、燐光体を濾過して、約８０℃で乾燥させ、４５０℃で２時間、焼成する。
【００２９】
変形例として、燐光体コーティング、つまりＹＰＯ4：Ｂｉの層は、ＭｇＯの懸濁液から得られた超微粒子のＭｇＯからなる層で覆われ、約５００℃で乾燥及び加熱される。
【００３０】
別の利点は、ルミネセンスコーティング層の燐光体が、一次放電輻射を、≧１７０nmから≦３００nmの範囲、好ましくは、≧１８０nmから≦２９０nmの範囲、より好ましくは、≧１８３nmから≦２８５nm、最も好ましくは、≧１８５nmから≦２８０nmの範囲の輻射に変換する材料に適し又は主として作られる。従って、燐光体コーティングは、主として、ＤＢＤランプが使用できるすべての用途に適している。
【００３１】
さらに好ましくは、保護コーティング層は、主として、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＳｉＯ4、Ｙ2ＳｉＯ5、Ｌａ2ＳｉＯ5、Ｇｄ2ＳｉＯ5、Ｌｕ2ＳｉＯ5、ＹＰＯ4、ＬａＰＯ4、ＧｄＰＯ4、ＬｕＰＯ4、ＣａＳＯ4、ＳｒＳＯ4、及び／又は、ＢａＳＯ4からなる保護燐光体コーティング層のグループから選択された材料から構成される。これらの材料は、前述したように、ルミネセンスコーティング層の燐光体の材料と協働して、高い耐久性の高効率の燐光体のコーティングを実現できる。前述した材料は、燐光体コーティング層を、例えばＤＢＤランプの壁に結合させるための良好な結合特性を有する。
【００３２】
最適化された保護を実現するため、保護コーティング層は、ルミネセンスコーティング層の全体を保護するために、ルミネセンスコーティング層を完全に覆う。それにより、保護コーティング層は、一方においては、放電ギャップの方向から生じる劣化に対する保護として働き、他方においては、ルミネセンスコーティング層の燐光体と壁とを良好に結合する結合手段として働く。
【００３３】
最適化された保護を実現し、ルミネセンスコーティング層の燐光体の少なくとも主たる部分を覆うため、保護コーティング層は、ルミネセンスコーティング層の全体を保護するため、ルミネセンスコーティング層の燐光体粒子のうち、少なくとも≧５０％から≦１００％、好ましくは、≧６０％から≦１００％、より好ましくは、≧７５％から≦１００％、最も好ましくは≧９５％から≦１００％を完全に覆っている。
【００３４】
最適化された保護は、ルミネセンスコーティング層を完全に覆われることで実現される。これを実現するため、ルミネセンスコーティング層を全体として覆われ、または、ルミネセンスコーティング層が作られた、すなわちルミネセンスコーティング層の粒子の、すべての単一部分を覆う。すべての単一粒子、または、少なくともほとんどすべての単一粒子を被覆することで、ルミネセンスコーティング層の包囲は実現される。
【００３５】
好ましくは、すべての粒子、すなわち１００％の粒子は、前記保護コーティング層で完全に覆われる。これにより、ルミネセンスコーティング層の全体は覆われる。この粒子を覆うことにはさらに、利点があって、保護コーティング層の良好な結合特性に起因して、粒子はより安定して長持ちするルミネセンスコーティング層を形成する。
【００３６】
好ましくは、前記燐光体コーティングを形成する、このルミネセンスコーティング層がＤＢＤランプに使用される。
【００３７】
紫外線の輻射を発生及び放出するＤＢＤランプランプは、収容された放電ギャップであって、ハウジングは少なくとも２つの壁を有し、少なくともひとつの壁は誘電性の壁であり、少なくともひとつの壁は少なくとも部分的に透明な部分を有し、放電ギャップ内に配置された充填物と、関連する少なくとも２つの壁に電気接続するための少なくとも２つの電気接続手段と、一次充填放電輻射を所望の輻射に変換するための少なくともひとつのルミネセンスコーティングであって、ルミネセンスコーティングは、ルミネセンスコーティングの劣化を最小化するため、本発明の前記燐光体コーティングからなるＤＢＤ燐光体コーティングのグループから選択されたルミネセンスコーティングと、を備えている。
今日の技術水準によるＤＢＤランプは、未だ、保護コーティングを有していない。水銀ランプにおいては、保護コーティングが使用され、水銀とルミネセンス材料との反応を防いでいる。無水銀のＤＢＤランプにおいては、この問題点は起こらなかった。驚いたことに、本発明による特別なコーティングは、特に≧１６０nmの範囲の短波長の輻射に起因する、及び、例えばＸｅなどの放電ガスのスパッタリングに起因する、ＤＢＤランプのルミネセンス層の損傷を保護することが見い出された。
【００３８】
適当な保護コーティングを実現するため、ＤＢＤランプの発光特性に悪く作用せずに、保護コーティング層の材料と協働する、ルミネセンス層の材料を見い出さなければならなかった。従って、前述したような材料の保護コーティング層と協働する、燐光体コーティング及び保護コーティング層のための材料を見い出さなければならなかった。
【００３９】
従って、ＤＢＤランプは好ましくは、そうした新しい燐光体コーティングを備える。
前述した材料は、一般に、あらゆるＤＢＤランプにおいて使用される。好ましくは、ＤＢＤランプの充填物は、環境保護のために無水銀である。
【００４０】
望ましくは、ルミネセンスコーティングは、少なくとも、≧５０％から≦１００％、好ましくは、≧６０％から≦１００％、より好ましくは、≧７０％から≦１００％、最も好ましくは、≧７５％から≦１００％の範囲の伝達率を有し、及び／又は、≧０％から≦２０％の範囲、好ましくは、≧０％から≦１７％の範囲、より好ましくは、≧０％から≦１５％、最も好ましくは、≧０％から≦１０％の範囲の、一次輻射波長における吸収率を有している。
【００４１】
高効率の光出力をもったＤＢＤランプは、少なくとも≧５０％、より好ましくは≧７０％の伝達率を備えたルミネセンスコーティングを有する。これは、高い光出力を保証する。
【００４２】
他方において、吸収、特に約１７２nmの波長における吸収は、可能な限り低くなければならず、好ましくは、≦２０％、より好ましくは、≦１５％、最も好ましくは、約１０％である。
【００４３】
前記特性を有するようなＤＢＤランプを実現するため、ルミネセンスコーティングの厚みは、好ましくは、≦２００nmであり、より好ましくは、≦１５０nmであり、最も好ましくは、≦１００nmである。
【００４４】
加えて、ＤＢＤランプ又はむしろルミネセンスコーティングが有する高い二次電子放出係数は、好ましくは、≧０．００１の範囲であり、より好ましくは、≧０．００５であり、最も好ましくは、≧０．０１である。
【００４５】
これらの特性は、比較的大きなバンドギャップを有する材料の使用を可能とし、これは、前記ルミネセンスコーティングの製造を、より容易にして、複雑さを少なくする。前記した新たな燐光体コーティングの材料は、これらの特性を有する。
【００４６】
ＤＢＤランプは、広範囲の用途に適用される。従って本発明のＤＢＤランプを組み込まれたシステムが提供され、ルミネセンス層として、本発明の燐光体コーティングを有し、１又は複数の以下の用途に使用され、かかる用途は、好ましくはクリーニング、殺菌及び／又は浄化のための、流体、及び／又は、硬質及び／又は軟質の表面の処理、液体の殺菌及び／又は浄化、食物及び／又は飲料の処置及び／又は殺菌、水の処理及び／又は殺菌、廃水の処理及び／又は殺菌、飲料水の処理及び／又は殺菌、水道水の処理及び／又は殺菌、超純水の生産、液体又はガスの合計有機炭素含有量の減少、ガスの処理及び／又は殺菌、空気の処理及び／又は殺菌、排気ガスの処理及び／又はクリーニング、好ましくは無機の及び／又は有機の化合物における化合物の分解及び／又は除去、半導体の表面のクリーニング、半導体の表面からの化合物の分解及び／又は除去、食品サプリメントのクリーニング及び／又は殺菌、薬品のクリーニング及び／又は殺菌、である。
本発明のこれらの及びその他の観点は、後述される実施形態を参照することで、明らかになり、解明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
図１は、同軸のＤＢＤランプ１を模式的に示していて、長手方向の断面図において、環状の形状である放電ギャップを有している。ＤＢＤランプ１の放電ギャップは、誘電性の内壁と誘電性の外壁とから形成される。この図において、放電ギャップは、内壁として機能する周壁を有する内側ランプ管と、外壁として機能する周壁を有する外側ランプ管とから形成される。ランプ管は石英ガラスで作られ、これは誘電性の材料である。内側壁は、内面と外面とを有する。内面は放電ギャップに面し、外面は逆方向に向いている。内壁の厚みは、内面と外面との間の最も短い距離によって規定される。外壁は、同様に、内面と外面とを有する。内面は、内壁の内面に対応し、放電ギャップに面している。外面は、内面とは反対方向に向いている。外壁の厚みは、内面と外面との間の最も短い距離によって規定される。ＤＢＤランプ１は、外壁と内壁とに配置された、２つの対応する電極を有する。第１の電極は、内壁の外面に配置され、第２の電極は、グリッドとして形成され、外壁の外面に配置される。内壁の内面には、燐光体コーティング２からなるルミネセンスコーティングが構成及び／又は配置される。また、内壁の内面は、燐光体コーティング２からなる、そうしたルミネセンスコーティングを有する。燐光体コーティング２は、ルミネセンスコーティング層と保護コーティング層とを備え、ルミネセンスコーティング層は、複数の単一の燐光体粒子を備える。ルミネセンスコーティング層を形成する粒子の直径は、発生させたＵＶ輻射の波長範囲で最適な反射が実現されるように選択される。
【００４８】
ＤＢＤランプ１の充填物は、充填圧力が１００mbarと８００mbarとの間のＸｅ充填物である。この場合、キセノン輻射の波長範囲は、およそλ＝１７２nmである。この反射した波長範囲は、ルミネセンスコーティングに達する。
【００４９】
ルミネセンスコーティング、又は燐光体コーティング２、又はより正確にはルミネセンスコーティング層又は燐光体粒子の材料は、主として、ＬａＰＯ4：Ｐｒ、ＹＰＯ4：Ｐｒ、ＬｕＰＯ4：Ｐｒ、ＹＰＯ4：Ｂｉ、ＣａＳＯ4：Ｐｂ、ＭｇＳＯ4：Ｐｂ、ＬｕＢＯ3：Ｐｒ、ＹＢＯ3：Ｐｒ、ＬｉＹＦ4：Ｎｄ、ＬｕＰＯ4：Ｎｄ、及び／又は、ＹＰＯ4：Ｎｄ  Ｃａ1-xＭｇx）ＳＯ4：Ｐｂ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＰＯ4：Ｐｒ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＰＯ4：Ｎｄ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＰＯ4：Ｂｉ、（Ｙ1-x-yＬｕxＬａy）ＢＯ3：Ｐｒ、（ただし、１−ｘ−ｙ≧０、および、ｘ及びｙは≧０及び≦１の範囲である）からなる燐光体のグループから選択された材料から構成されている。
【００５０】
さらに、保護コーティング層を備えた燐光体コーティングは、主として、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＳｉＯ4、Ｙ2ＳｉＯ5、Ｌａ2ＳｉＯ5、Ｇｄ2ＳｉＯ5、Ｌｕ2ＳｉＯ5、ＹＰＯ4、ＬａＰＯ4、ＧｄＰＯ4、ＬｕＰＯ4、ＣａＳＯ4、ＳｒＳＯ4、及び／又は、ＢａＳＯ4からなる保護燐光体コーティング層のグループから選択された材料から構成される。
【００５１】
この特別な実施形態においては、ＹＰＯ4：Ｂｉから構成された、燐光体粒子が有する平均粒子サイズは、≧２μｍから≦６μｍであり、すべての粒子は、全体的に、薄くて閉じたＭｇＯコーティングで被覆される。アモルファスＭｇＯは２２０nm未満の波長で輻射の吸収を開始し、従って、Ｘｅプラズマ放出光（Ｘｅの分圧が高いとき、１７２nmの範囲である）を吸収するという事実のために、粒子の保護コーティング層の厚みは、燐光体コーティングの光放出の効率に関連した観点である。Ｍｇ（ＯＨ）2を析出させてから、前記Ｍｇ（ＯＨ）2を完全に脱水するために、焼成する適当な手順によって、後述するように、ＭｇＯが得られ、≧５及び≦２０nmの範囲の厚みを有する密で極めて薄いコーティングが得られる。Ｍｇ（ＯＨ）2の溶解度積ｋLが、約１．２×１０-11と比較的低く、加水分解の傾向が比較的低いため、水溶液に敏感な燐光体材料の安定化が得られる。これは、コーティングされたＤＢＤランプ１の生産に、環境的な理由から、ますます水ベースの燐光体の懸濁液が使用されているという事実に関連して有利である。
【００５２】
前述した手順を説明すると、以下の通りである。
１．０ｇのＭｇ（ＮＯ3）2.6Ｈ2Ｏ（３．９mmol）を５０mlの水に溶解させる。８．０ｇのＹＰＯ4：Ｂｉを懸濁させて、硝酸マグネシウム溶液を加える。ｐＨ値が約７．５である、得られた懸濁液を撹拌する。懸濁液をアンモニア溶液に結合させて、約２時間後のｐＨ値を約９．１に上昇させる。この値に達すると、Ｍｇ（ＯＨ）2の析出が始まる。次に、撹拌して、ｐＨ値を約９．５までさらに上昇させる。最後に、燐光体を濾過して、約８０℃で乾燥させ、４５０℃で２時間、焼成する。
【００５３】
変形例として、燐光体コーティング、つまりＹＰＯ4：Ｂｉの層は、ＭｇＯの懸濁液から得られた超微粒子のＭｇＯからなる層で覆われ、約５００℃で乾燥及び加熱される。
【００５４】
図２は、ルミネセンスコーティング層３と、ルミネセンスコーティング層３を全体として被覆する保護コーティング層４を有してなる、そうした燐光体コーティング２の構造を模式的に示している。この図には、２つの異なる燐光体コーティングが示され、内壁にある第１の燐光体コーティング２ａと、ＤＢＤランプの外壁にある第２の燐光体コーティング２ｂとを有している。外壁における第２の燐光体コーティング２ｂのルミネセンスコーティング層３は、ルミネセンスコーティング層３のそれぞれの単一の燐光体粒子が、保護コーティング層４で覆われたルミネセンスコーティング層３として示される。
【００５５】
図２は、同軸的なＤＢＤランプの層の構造を示した長手方向の詳細断面図であって、図１による層の構造によって、内側及び外側の石英管で放電ギャップが形成され、内側管の内側にある第１の燐光体コーティング２ａは、複数の燐光体粒子と、放電ギャップとルミネセンスコーティング層３との間に隣接して配置された、保護コーティング層４とを備えた、ルミネセンスコーティング層３から構成されている。ＤＢＤランプ又はむしろＤＢＤランプの壁は、回転対称的に構築されている。破線は、回転軸線を示している。層の構造について、内側から、すなわち回転軸線から外側へと説明する。内側層は、内壁である。内壁には、第１の燐光体コーティング２ａが配置され、主として複数の単一の燐光体粒子から作られた、ルミネセンスコーティング層３から構成されている。ルミネセンスコーティング層３は、保護コーティング層４で被覆されている。両方は、第１の燐光体コーティング２ａを形成する。
【００５６】
放電ギャップは、ここではＸｅである充填物を含んでいる。第２の燐光体コーティング層２ｂは、主として複数の単一の燐光体粒子と保護コーティング層４とから作られたルミネセンスコーティング層３から構成され、保護コーティング層４はすべての単一の燐光体粒子を覆い、外壁に配置されている。第１の燐光体コーティング２ａは、全体として保護コーティング層４で被覆されたルミネセンスコーティング層３から構成され、第２の燐光体コーティング２ｂは、主として複数の単一の燐光体粒子から構成されて、それぞれ保護コーティング層４で覆われている。後者の構造は、図３に模式的に示している。
【００５７】
図３は、保護コーティング層４で覆われた単一の燐光体粒子３ａの断面を拡大して模式的に示している。保護コーティング層４は、燐光体粒子３ａを完全に覆い、ないし取り囲む。すべての覆われた燐光体粒子が一緒になって、第２の燐光体コーティング２ｂを形成している。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、ＤＢＤランプを模式的に示した長手方向の断面図であって、壁の内面にはルミネセンスコーティングを備えている。
【図２】図２は、同軸的なＤＢＤランプの層の構造を模式的に示した長手方向の詳細断面図であって、内側及び外側の石英管によって放電ギャップが形成され、管の内側のルミネセンス層と、保護コーティング層とを備えている。
【図３】図３は、保護コーティング層で覆われた燐光体粒子を模式的に示した拡大断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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