專利名稱：摻雜質(zhì)的氧化鏑放電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摻雜質(zhì)的氧化鏑放電容器。
背景技術(shù)：
金屬鹵化物放電燈已經(jīng)因?yàn)槠涓吖πШ透唢@色性而受到歡迎，這些屬性是由它們的稀土化學(xué)成分產(chǎn)生的合成發(fā)射光譜引起的。尤為理想的是陶瓷金屬鹵化物燈，它們提供優(yōu)于傳統(tǒng)石英電弧管類型的改進(jìn)的色彩再現(xiàn)、色溫和功效。這是因?yàn)樘沾刹牧峡梢栽诒仁⒏叩臏囟认鹿ぷ鞑⑶逸^不易與各種金屬鹵化物化學(xué)成分反應(yīng)。優(yōu)選的陶瓷材料是多晶氧化鋁(PCA)。
已經(jīng)提出了各種形狀用于陶瓷放電容器，包括從完全圓筒形到大致球形(膨脹泡體形狀)。這些類型的電弧放電容器的示例分別在歐洲專利申請(qǐng)No.0 587 238 A1和美國(guó)專利No.5,936,351中給出。具有半球形端部的膨脹泡體形狀是優(yōu)選的，因?yàn)槠洚a(chǎn)生更均勻的溫度分布，從而使得金屬鹵化物填充材料對(duì)放電容器的腐蝕減小。

發(fā)明內(nèi)容
多晶的氧化鏑，即Dy2O3，也可以用作制造金屬鹵化物燈的陶瓷放電容器的材料。與PCA(多晶氧化鋁)不同，多晶氧化鏑具有立方結(jié)構(gòu)并因此具有制造用于需要高光輸出量的照明應(yīng)用場(chǎng)合的透明放電容器，并由此制可造出高亮度的光源。多晶氧化鏑還具有PCA不具備的275-475nm范圍中的多個(gè)固有吸收頻帶。其結(jié)果為，放電容器的主體顏色與發(fā)白的PCA容器相比稍黃。多晶氧化鏑對(duì)于藍(lán)光和UV(紫外線)的強(qiáng)吸收性使得過濾掉了電弧放電發(fā)射出的短波輻射并且降低了燈產(chǎn)生的光的色溫。例如，通常的3000K的金屬鹵化物化學(xué)成分在多晶氧化鏑放電容器中被使用時(shí)將產(chǎn)生約2500K的色溫。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，被強(qiáng)烈吸收的紫外線輻射可以借助摻雜有諸如鈰、鋱和銪的稀土金屬中的一種或多種稀土金屬的多晶氧化鏑從而被轉(zhuǎn)換成可見光。其它發(fā)光摻雜劑可以包括鐠、釹、釤、鉺、鐿、鈥和銩。諸如Mn、Cr、Ti、V、Co、Ni、Cu、Bi、Pb、Sn和Sb的非稀土金屬代表其它的可用的發(fā)光摻雜劑。
這引入了在不必調(diào)節(jié)復(fù)合金屬鹵化物填充物的化學(xué)成分的情況下就可以調(diào)節(jié)金屬鹵化物燈的光譜的可能性。例如，鈰(Ce3+)可以用于增強(qiáng)黃光發(fā)射，鋱(Tb3+)可以用于增強(qiáng)綠光，而銪(Eu3+)可以增加更多紅光。來自放電容器主體的所述增強(qiáng)的可見光發(fā)射應(yīng)當(dāng)還增強(qiáng)了燈的功效，這是因?yàn)橛呻娀》烹姲l(fā)射的更多輻射被轉(zhuǎn)換成可見光。來自放電容器的補(bǔ)充性的發(fā)射具有在電弧核心周圍有延伸的罩的效果，這與在石英金屬鹵化物燈中觀察到的來自橙色的鈉罩的發(fā)射相似。此外，降低的UV(紫外線)輸出將改善對(duì)吸收UV的護(hù)罩的需要，該護(hù)罩通常放置在放電容器周圍以保護(hù)人們不會(huì)過度地暴露于UV輻射。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的陶瓷金屬鹵化物放電容器的剖視圖。
圖2是拋光的多晶氧化鏑盤的直進(jìn)透光度的曲線圖。
圖3是摻雜有1wt.％的Eu2O3的多晶氧化鏑的發(fā)射光譜，激勵(lì)源是270nm的紫外線輻射。
圖4是摻雜有1wt.％的Tb2O3的多晶氧化鏑的發(fā)射光譜，激勵(lì)源是270nm的紫外線輻射。
圖5是摻雜有1wt.％的Ce2O3的多晶氧化鏑的發(fā)射光譜，激勵(lì)源是270nm的紫外線輻射。
具體實(shí)施例方式
為了更好理解本發(fā)明以及其其它和進(jìn)一步的目的、優(yōu)點(diǎn)及能力，結(jié)合所述附圖參照以下公開及所附權(quán)利要求。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了用于金屬鹵化物燈的放電容器的剖視圖。放電容器1為具有半球形端部腔17的膨脹泡體形狀。膨脹泡體形狀的容器具有包圍放電室12的中空的軸對(duì)稱主體6。根據(jù)本發(fā)明，放電容器的主體由摻雜有以從鈰、鋱和銪中優(yōu)選地選擇的一種或多種元素的多晶氧化鏑構(gòu)造成。該氧化鏑主體中摻雜劑的量基于金屬氧化物優(yōu)選地處于從約0.1至約10的重量百分比的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地為約1的重量百分比(wt.％)。
兩個(gè)相對(duì)的毛細(xì)管2沿著中心軸線從主體6向外延伸。此實(shí)施例中的毛細(xì)管已經(jīng)與電弧管主體模制成一體。電弧管的放電室12可以包括緩沖氣體和金屬鹵化物填充物8，緩沖氣體例如是30torr至20bar的Xe、Kr、Ar或其混合氣，金屬鹵化物填充物8例如是汞加上金屬鹵化物鹽混合物，金屬鹵化物鹽例如為NaI、CaI2、DyI3、HoI3、TmI3和TlI，或者僅包括足量的汞以在工作期間產(chǎn)生約200bar的壓力。
電極組件14密封到毛細(xì)管2上。在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，電極組件由鈮饋電體、鎢電極和鉬線圈構(gòu)造成，該鉬線圈纏繞在焊接于鎢電極和鈮饋電體之間的鉬或Mo-Al2O3金屬陶瓷棒。鎢線圈或者形成電弧附接點(diǎn)的其它適合裝置可以固定到鎢電極的末端3。熔結(jié)材料9在電極組件14和毛細(xì)管12之間建立氣密密封。在金屬鹵化物燈中，通常期望使熔結(jié)材料穿過毛細(xì)管中的穿透性最小化以防止與腐蝕性金屬鹵化物填充物的不利反應(yīng)。
雖然借助內(nèi)置電極的激勵(lì)是優(yōu)選的，但是也可以使用其它結(jié)構(gòu)。例如，可以通過電容電極、微波腔或者實(shí)現(xiàn)無電極燈的感應(yīng)方法從外部施加激勵(lì)。實(shí)際上，當(dāng)使用可以侵蝕電極結(jié)構(gòu)的侵蝕性填充物時(shí)(例如在使用氯化鹽情況下)，這些結(jié)構(gòu)可能更理想。
示例圖2示出了拋光的多晶氧化鏑盤的直進(jìn)透光度。200至約475nm的低透光度表明了多晶氧化鏑對(duì)于UV和藍(lán)光的強(qiáng)吸收。
多晶氧化鏑盤分別摻雜有1wt.％(重量百分比)的Eu2O3、1wt.％的Tb2O3和1wt.％的Ce2O3。盤(直徑約10mm，厚度為1.3mm)暴露于紫外線輻射(270nm)并且測(cè)量可見光發(fā)射。三種盤的發(fā)射光譜示出在圖3-5中。每個(gè)盤在400nm至700nm的可見光波長(zhǎng)區(qū)域中具有至少一個(gè)發(fā)射峰值。包含1wt.％Eu2O3的盤在約614nm處表現(xiàn)出紅色Eu3+發(fā)射特性(圖3)；包含1wt.％Tb2O3的盤在約545nm處表現(xiàn)出綠色Tb3+發(fā)射峰值特性(圖4)；并且包含1wt.％CE2O3的盤在約573nm處表現(xiàn)出黃色Ce3+發(fā)射特性(圖5)。在三者中，包含1wt.％Eu2O3的盤表現(xiàn)出最強(qiáng)的發(fā)射。這對(duì)金屬鹵化物燈特別有用，這是因?yàn)榻?jīng)常需要調(diào)節(jié)金屬鹵化物填充物化學(xué)成分以增大燈的紅光發(fā)射來獲得更高的特定(R9)顯色性系數(shù)。
這些結(jié)果證明了摻雜有發(fā)光離子的多晶氧化鏑放電容器通過增強(qiáng)光譜的不同部分可以用來調(diào)節(jié)金屬鹵化物燈的發(fā)射光譜。這對(duì)燈設(shè)計(jì)而言提供了增加的靈活性，因?yàn)闊艄庾V可以根據(jù)摻雜到陶瓷材料中的離子(或離子組合)的濃度和類型而變化。
雖然已經(jīng)示出并描述了當(dāng)前被視為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的那些內(nèi)容，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是在不背離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍的情況下此處可以進(jìn)行各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷放電容器，其包括用于包圍放電的中空主體，該中空主體包括具有發(fā)光摻雜劑的多晶氧化鏑，當(dāng)被所述放電產(chǎn)生的輻射激勵(lì)時(shí)該發(fā)光摻雜劑發(fā)射出一種或多種可見光波長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電容器，其特征在于，來自所述發(fā)光摻雜劑的可見光發(fā)射是紅光發(fā)射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電容器，其特征在于，來自所述發(fā)光摻雜劑的可見光發(fā)射是綠光發(fā)射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電容器，其特征在于，來自所述發(fā)光摻雜劑的可見光發(fā)射是黃光發(fā)射。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電容器，其特征在于，與從包括不含所述發(fā)光摻雜劑的多晶氧化鏑放電容器的相似燈發(fā)射的光的R9值相比，來自所述發(fā)光摻雜劑的紅光發(fā)射足以為從包括所述放電容器的燈發(fā)射出的光提供增大的R9值。
6.一種陶瓷放電容器，其包括用于包圍放電的中空主體，該中空主體包括多晶氧化鏑，該多晶氧化鏑含有從Ce、Tb、Eu、Pr、Nd、Sm、Er、Yb、Ho、Tm、Mn、Cr、Ti、V、Co、Ni、Cu、Bi、Pb、Sn和Sb中選擇的一種或多種金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷放電容器，其特征在于，所述多晶氧化鏑基于該金屬的氧化物包含重量百分比約0.1至10的該金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷放電容器，其特征在于，所述多晶氧化鏑基于該金屬的氧化物包含重量百分比約1的該金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷放電容器，其特征在于，所述多晶氧化鏑包含Ce、Tb、Eu、Pr、Nd、Sm、Er、Yb、Ho和Tm中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陶瓷放電容器，其特征在于，所述多晶氧化鏑基于該金屬的氧化物包含重量百分比約0.1至10的該金屬。
11.一種陶瓷放電容器，其包括用于包圍放電的中空主體，該中空主體包括多晶氧化鏑，該多晶氧化鏑含有從銪、鈰和鋱中選擇的一種或多種金屬。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的陶瓷放電容器，其特征在于，所述多晶氧化鏑基于該金屬的氧化物包含重量百分比約0.1至10的該金屬。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的陶瓷放電容器，其特征在于，所述多晶氧化鏑基于該金屬的氧化物包含重量百分比約1的該金屬。
全文摘要
一種陶瓷放電容器，其中該容器包括用于包圍放電的中空主體，該中空主體由含有發(fā)光摻雜劑的多晶氧化鏑制成，當(dāng)被該放電產(chǎn)生的輻射激勵(lì)時(shí)該發(fā)光摻雜劑發(fā)射出一種或多種可見光波長(zhǎng)。優(yōu)選地，該多晶氧化鏑摻雜有銪、鈰和鋱中的一種或多種，所摻雜的銪、鈰和鋱中的一種或多種的含量基于氧化物在重量百分比約0.1至約10的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C04B35/50GK1885477SQ20061009082
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者J·M·布勞恩, W·P·拉帕托維奇, K·C·米什拉, M·勞卡斯, G·C·魏 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司