红外线辐射源和用于制造红外线辐射源的方法技术

本发明专利技术涉及一种红外线辐射源(10)，具有低压放电管，所述低压放电管包括具有放电容积的放电容器(12)；以及第一发热电极(14a)和第二发热电极(14b)，其在放电容器(12)中对立设置；其中，放电容器的填充物具有如下特征：所述填充物不含有汞；以及在放电容积小于等于50cm3时，氙气分压位于0.008-0.010mbar之间，在放电容积大于50cm3时，氙气分压位于0.3-2mbar之间。本发明专利技术还涉及一种制造相应的红外线辐射源(10)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种红外线辐射源(10)，具有低压放电管，所述低压放电管包括具有放电容积的放电容器(12)；以及第一发热电极(14a)和第二发热电极(14b)，其在放电容器(12)中对立设置；其中，放电容器的填充物具有如下特征：所述填充物不含有汞；以及在放电容积小于等于50cm3时，氙气分压位于0.008-0.010mbar之间，在放电容积大于50cm3时，氙气分压位于0.3-2mbar之间。本专利技术还涉及一种制造相应的红外线辐射源(10)的方法。【专利说明】
本专利技术涉及一种红外线辐射源和一种用于制造红外线辐射源的方法。
技术介绍
NIR射线(NIR =近红外线)特别是被用于照射不运动或运动的物体以及运动过程(优选人或其他生命体，但也包括无生命的运动过程)，从而在视觉上和借助于合适的设备(比如摄像机、显示器等等)利用仪器进行观察，其目的在于以经济以及对于生命体在健康上毫无疑问的方式控制、改变和/或防止人或其他生命体或设备的不受欢迎的、不允许的或者违法的行为。在此关联意义上，EP154879881公开了一种发射近红外线的金属卤化物灯。但这种灯的缺点在于，在制造上采用反应性较高且昂贵的原材料。此外，此类辐射源在较高的压力下工作，这需要耗费的安全措施。US5, 837，478A公开了一种具有热阴极的低压放电管，其填充物包括汞且发射近红外线。在此类低压放电管中，汞被用于强制在此类低压放电管中所采用的发光物质激发紫外线。通过汞蒸汽产生激发发光材料的紫外线。汞蒸汽发射的波长范围为大约250nm且由此不位于红外线区域中。此类低压放电管的缺点在于，填充物包括汞，这在达到使用寿命而进行废物处理时很麻烦，特别是会产生很高的费用。此外，此类低压放电管的效率不希望地较小且其制造上需要使用不常见且由此较贵的原材料。现有技术中还公知有其他发射近红外线的辐射源。比如LED发射器、具有发射可见射线部分的白炽灯以及HID发射器。此外，还公知有使用非传导性阻止氙放电的辐射源。比如Osram公司的产品Xeradex和PI anon。现有技术中公知的辐射源的共同点在于，其或者需要较高的设备上的耗费(其提高了成本)，仅具有较低的效率或较小的辐射功率，或者在废物处理方面比较麻烦。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提出一种红外线辐射源，其具有制造成本低、环保以及效率较高的特点。本专利技术的另一个目的在于，提出一种用于制造此类红外线辐射源的相应的方法。该目的通过具有权利要求1的特征的红外线辐射源以及具有权利要求13的特征的方法实现。本专利技术的认知在于，在具有热辐射电极的低压放电管中，在舍弃汞的情况下在一定的氙气分压下根据放电容器的放电容积以出人意料的方式调节出一种效应，该效应导致出人意料大范围地发射红外线波长范围内的射线。根据经验可以确定，该效应在如下情况下出现:在放电容积小于等于50cm3时采用0.008-0.0lOmbar之间的氙气分压以及在放电容积在于50cm3时采用0.3-2mbar之间的氣气分压。按照本专利技术的红外线福射源的放电容器当然如下设计:其对于位于红外线波长范围内的射线来说是能够透射的。特别是在所实施的试验中可以确定，对于这样的根据放电容积进行尺寸设计的填充物来说，完全毫无疑问地得到红外线波长范围内的辐射最大值。因此，通过本专利技术得到一种红外线光源，其产生高强度和高效以及较小带宽的近红外线。由于按照本专利技术的红外线辐射源的填充物不具有汞，非常有利于环保。在按照本专利技术的红外线辐射源中所采用的低压放电管的特点在于，电极和气体温度几乎不相互影响。因此，不存在热平衡。这种放电形式还被称作具有随后的脉冲放电的热电子发射。一种典型的应用是日光灯。在部分抽真空的玻璃管中，在对立的电极上在足够高的电压下形成具有随后的脉冲放电的热电子发射。在这里，“对立”表示“在放电容器内对立”。这里，电极无需在一个平面上对立，而是分别设置在任意成形的放电容器的端部上。低压放电管可以利用直接加热的热阴极工作，其中，热阴极在点燃之前大多被加热且随后通过电子返回阴极加热保持其本身的温度。为了获得电极的辐射能力，在优选在衰减器(Dimmen)中加热。可替换的是，取代脉冲放电还可以采用激态原子放电来实现本专利技术的目的。如对于本领域技术人员公知的那样，可以在保持压力和气体成分的情况下实现激发频率与电流的匹配。在提到的试验中，证实了最大30%的红外线波长范围内的射线的产出。借助于此类辐射源照射的物体在没有可见光的情况下对于激活的红外线摄像系统可见。因此，本专利技术的一种可能的应用情况特别是在不希望可见光时(光污染；在安全意义上的昏暗的情况)或可见光比较危险(隧道监控)时进行物体监控。在优选的实施例中，辐射最大值近似地在下列波长下确定:λ = 825nm、880nm、895nm、905nm、915nm、980nm以及992nm。在所述实施例中，大于90%的小于IOOOnm的近红外线在所述波长情况下发射。由此得到了非常高的效率和非常高的效能。在优选的实施例中，所述放电容器中的总填充气体压力位于1.5-200mbar之间，优选位于6.5-20mbar之间。特别是在后一种范围内得到了特别高的效率和由此特别高的效能。电极可以被设计为直流电供给或交流电供给。两种供给方式都是可能的。电极优选被实施为螺旋状灯丝电极。当放电容器的填充物不包括发光材料时，原则上本专利技术的目的已经满意地得到实现。在这种情况下，在红外线波长范围内发射的射线高到足够使得此类红外线辐射源针对大多数的应用情况足够有效地工作。但该效能还可以进一步优化，其中，放电容器的填充物包括发光材料，其被设计为，将射线在波长为154nm和/或172nm时转化成红外线。这种构思涉及的是，在通过脉冲放电或激态原子放电激发氙气部分时还会产生UV (紫外线)范围内的射线部分，其能够通过借助于合适的发光材料的转化有助于位于红外线波长范围内的总输出信号。这里，发光材料优选涂布在放电容器的内壁上，其中，发光材料是单光子发光材料或多光子发光材料。一种特别优选的发光材料以名称Nichia NP-870在市场上可以买到。在按照本专利技术的红外线辐射源中，氙气可以接管发射气体的功能，放电容器的填充物还可以包括下列元素中的至少一种作为载体气体:氩、氖、氪、氦、氡、氮与至少一种惰性气体组合，氧气与至少一种惰性气体组合。在直径最大120mm的管中，采用纯的氩作为载体气体提供了特别好的结果。在直径大于120mm时，氖-氩混合气体工作较好。针对包括氖、氩和氪的混合气体得到了更好的结果。在两种情况下都得到了较高的使用寿命。此外，低压放电管的辐射功率和效率都得到明显提高。采用氖作为载体气体的应用提供了最高的辐射密度和最高的辐射效率。但使用寿命的结果不是很好。在优选的实施例中，所述放电容器被设计为，吸收UV-A、UV-B和/或UV-C射线。为此目的，放电容器可以由硅酸硼或软玻璃制成。以这种方式防止产生对环境和健康有害的臭氧。否则，在由空气中的氧气吸收短波/高能的紫外线时会产生臭氧。但特别有利的是，按照本专利技术的红外线辐射源包括光学过滤装置。这里，所述光学过滤装置能够被设计为不透射波长范围位于380-600nm之间的射线，特别是吸收该波长范围内的射线。在特别优选的变型中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外线辐射源(10)，具有低压放电管，所述低压放电管包括具有放电容积的放电容器(12)；以及第一发热电极(14a)和第二发热电极(14b)，所述第一发热电极和所述第二发热电极在放电容器(12)中对立设置；其中，放电容器的填充物具有如下特征：所述填充物不含有汞；以及在放电容积小于等于50cm3时，氙气分压位于0.008‑0.010mbar之间，在放电容积大于50cm3时，氙气分压位于0.3‑2mbar之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·R·穆勒，卡尔·费迪南德·舒伯特，
申请(专利权)人：科维尔库斯照明有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE