專利名稱：高壓金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓金屬鹵化物燈，這種燈包括一個(gè)透光的放電容器，該放電容器封閉著一個(gè)放電空間，放電空間以不透氣的形式密封，里面配置有與引到外頭的導(dǎo)電體相連接的鎢電極;
在放電容器中的充填物，包括稀有氣體、緩沖氣體和至少一種選自鉿和鋯的鹵化物的鹵化物。
從歐洲專利EP-0492205-A2可以了解到這種高壓金屬鹵化物燈的情況。
這種公知的燈中裝有金屬鉿和鋯的其中一種鹵化物的混合物，即碘化物和溴化物的混合物，特別是0.2∶5克分子比的混合物。
雖然這種燈會(huì)發(fā)出色溫在4000K與9000K之間的光，但根據(jù)說明，其最低色溫為5200K，最高色溫為6200K。此外，這種燈還會(huì)具有而且確實(shí)具有高彩色再現(xiàn)指數(shù)Ra和良好的R9指數(shù)值，表明能很好地重現(xiàn)強(qiáng)勁的紅色光。
通常大家都知道放電燈在功耗較高時(shí)發(fā)光效率一般是很高的，但上述那種燈在400瓦的較高功耗下發(fā)光效能卻較低，約為70流明/瓦。
這種燈的壽命比較短，只有數(shù)百小時(shí)。
這種燈含有銫。大家知道，銫是為了降低放電燈的再觸發(fā)電壓，對(duì)所產(chǎn)生的光則不會(huì)有很大的影響。這種燈還可以包含象稀土金屬、鈷和/或鎳的添加劑，為的是提高所產(chǎn)生光的質(zhì)量。然而這些添加劑看來只能發(fā)揮輕微的作用。經(jīng)過調(diào)查研究，據(jù)說其它添加劑都沒有令人滿意的效用。
在未公布的歐洲專利申請(qǐng)92203650.4(PHN14.025)中介紹了一些帶或不帶內(nèi)部電極的高壓放電燈。這些燈含有鉿和/或鋯的鹵化物，作為發(fā)光物質(zhì)。鹵化物在燈運(yùn)行的過程中在高溫放電區(qū)中蒸發(fā)和分解，于是產(chǎn)生過飽和金屬蒸氣，金屬粒子即通過冷凝從金屬蒸氣中產(chǎn)生出來。這些金屬粒子白灼而發(fā)光。
這項(xiàng)未公布申請(qǐng)的帶電極的燈，與以揮發(fā)性鎢化合物作為發(fā)光物質(zhì)、發(fā)光物質(zhì)分解后產(chǎn)生白熾鎢群(clusters)的有電極放電燈相比，其壽命比較長(zhǎng)，兩者壽命之比為幾小時(shí)比幾分鐘。
本發(fā)明的目的是提供本說明書開端一段所述的那一種發(fā)光性能有所改進(jìn)的高壓放電燈。
按照本發(fā)明，上述目的是這樣達(dá)到的所述至少一種鹵化物選自溴化鉿、氯化鉿、溴化鋯和氯化鋯，填充物含有選自錫、鉭和銻呈單質(zhì)形式的金屬，而且碘的含量不超過0.5微克分子碘/立方厘米放電空間。
從中選取所述至少一種鹵化物的這組鹵化物以下也稱之為“鹵化物組”。
本發(fā)明是基于這樣的認(rèn)識(shí)連同其它的認(rèn)識(shí)而提出的，即碘對(duì)上述那種燈的壽命具有不利的影響。碘大量存在時(shí)會(huì)使電極過早熔斷。這會(huì)使放電容器變黑，同時(shí)也使電極熔化掉，并使放電電弧觸及放電容器，從而破壞放電容器。因此填充物中最好不含任何形式(單質(zhì)形式或碘化物形式)的碘。但在大多數(shù)情況下，小于0.5微克分子/立方厘米放電空間的微量碘卻是容許的，因?yàn)橥ǔ＿@樣的微量實(shí)際上幾乎不會(huì)或確實(shí)不會(huì)限制燈的壽命。
本發(fā)明的燈發(fā)光效能高，尤其是填充物中含有溴化鉿和/或氯化鉿時(shí)，更是如此。從所述鹵化物組中最好選取溴化物特別是溴化鉿作為專用的鹵化物，因?yàn)檫@樣不僅使色溫可以達(dá)到有意義低的色溫，而且還可使總的彩色再現(xiàn)性能高，Ra8，重現(xiàn)強(qiáng)勁紅色的R9值從良好到極好。
元素錫、鉭和銻可以使燈具有較長(zhǎng)的壽命。令人感到十分驚奇的是，錫在含有溴化物(例如溴化鉿)作為所選用鹵化物的燈中，不僅有利地影響著總的彩色再現(xiàn)性能特別是強(qiáng)勁紅的再現(xiàn)性能，而且也有利地影響著發(fā)光效能。原色三角形中的色點(diǎn)移到黑體軌跡或其附近。此外，錫在燈中大幅度地減小了紫外光輸出，使功耗達(dá)到很低的百分率。這些影響，在燈制成之后第一次試點(diǎn)時(shí)一旦達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)就可以看得出來。這些影響在將燈與不含錫但其余與本發(fā)明的燈完全一樣的燈加以對(duì)比時(shí)特別明顯。這些元素在填充物中的總量與所述鹵化物組鹵化物的總量的克分子比通常在0.3和10之間，最好在1和3之間。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，本發(fā)明的燈的填充物中還含有一定附加量的溴化錫，其對(duì)所述鹵化物組的鹵化物總量的克分子比例如達(dá)2，例如達(dá)1。這個(gè)額外的溴化物的存在起降低色溫的作用。
鹵化物可以不只是所述鹵化物組的其中一種鹵化物，而且可以是兩種或多種屬于所述鹵化物組的鹵化物。所述鹵化物組的鹵化物其總量一般在0.5微克分子/立方厘米至100微克分子/立方厘米的范圍內(nèi)，特別是在2微克分子/立方厘米至20微克分子/立方厘米的范圍。在2500K平均等離子體溫度下，這些數(shù)值分別對(duì)應(yīng)于100毫巴、20巴、0.4巴和4巴的蒸氣壓。低于所述寬范圍時(shí)，燈的發(fā)光效能、彩色再現(xiàn)性能都變差。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在較窄的范圍內(nèi)可以獲取最佳的性能。進(jìn)一步增加超過上述寬范圍時(shí)并不能指望有什么另外的好處。
汞可作為緩沖氣體加入填充物中。不然的話或此外，還可以加上稀有氣體(例如氙氣)以達(dá)到同樣的目的。這樣做從環(huán)保的觀點(diǎn)看有好處。稀有氣體則既可用作緩沖氣體又可用作啟動(dòng)氣體。為達(dá)到高的發(fā)光效能，緩沖氣體量對(duì)所述鹵化物組的鹵化物總量的克分子比通常在2與40之間，最好在5與30之間，特別是10與15之間。
本發(fā)明的燈有利的一面在于，所述鹵化物組的鹵化物在燈運(yùn)行的過程中完全蒸發(fā)。這些鹵化物中，溴化鉿的沸點(diǎn)最高，只有420℃。因此，這種燈可以在任何狀態(tài)下運(yùn)行而不致使色溫大幅度變化。這種燈可以在低于設(shè)計(jì)功率下運(yùn)行而不致使色溫大幅度變化。
下面的一些實(shí)例中將說明本發(fā)明燈的上述和其它細(xì)節(jié)和各方面及其實(shí)施例，同時(shí)在附圖
中展示出所有這一切。
附圖中示出了本發(fā)明燈的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
附圖中，高壓金屬鹵化物燈有一個(gè)透光的放電容器1包封著放電空間2，圖中的放電容器是由石英玻璃制成的，但也可以由例如經(jīng)燒結(jié)的鋁氧粉(alumina)制成。放電容器以不透氣的形式密封。配置在放電容器中的鎢電極3與引到外頭的導(dǎo)電體4相連接。放電容器中還有充填物5，該充填物包括稀有氣體、緩沖氣體和至少一種選自鉿和鋯的鹵化物的鹵化物。圖中，各電極焊接到各自的鉬箔4a上，鉬箔4a又焊接到鉬導(dǎo)線4b上。圖示的燈裝在一個(gè)外殼6中，外殼6由例如硬玻璃制成，固定在燈座7中。但另一方面這種燈不帶外殼也可以運(yùn)行。
所述至少一種鹵化物選自溴化鉿、氯化鉿、溴化鋯和氯化鋯，填充物中含有選自錫、鉭和銻以單質(zhì)的形式存在的金屬，且碘的含量不超過0.5微克分子碘/立方厘米放電空間。
在一次實(shí)驗(yàn)中，本發(fā)明燈的一些實(shí)例(E)與所引用的歐洲專利EP-0492205-A2(0)或上述未公布的歐洲專利申請(qǐng)92203650.4(P)中所述的那種燈進(jìn)行了比較。
表1a 表1b 在所有情況下，放電容器(DV1)的容積為0.7毫升，橫切放電通路的最大內(nèi)徑為0.95厘米，電極間距為0.75厘米。除裝有1333帕斯卡的氬氣外，燈中還裝有表1a中列出的成分(以毫克計(jì))。試驗(yàn)結(jié)果列于表1b中。
從這些完全可加以比較的燈的這些數(shù)據(jù)中可以看出，本發(fā)明的燈其壽命比現(xiàn)有技術(shù)的燈長(zhǎng)或長(zhǎng)得多。此外，其發(fā)光效能和總的及強(qiáng)勁紅色的再現(xiàn)性能也提高到重大的程度。所示的實(shí)例(E)的色溫低于現(xiàn)有技術(shù)(O，P)的燈，這一點(diǎn)很有好處。色溫低于所引用的歐洲專利EP-0492205-A2中所述的任何燈的色溫。
本發(fā)明燈的其它實(shí)例采用了容積為1立方厘米、橫切放電通路的最大內(nèi)徑達(dá)1.1厘米、電極間距為0.6厘米的放電容器(DV2)。燈中含有1333帕斯卡的氬氣和表2a中的成分(以毫克計(jì))。這些燈的性能列于表2b中。
表2a 表2b
從表2b中可以看出，這些燈比起已知的燈O1來，發(fā)光效能高，總彩色再現(xiàn)指數(shù)高，強(qiáng)勁紅色再現(xiàn)性能良好，色溫降低500至800K，壽命也更長(zhǎng)。
表3a ＊加1巴的Xe，不含Ar ＊＊總克分子緩沖氣體 ＾用HfCl4代替溴化物 +加1.5毫克SnBr2++不含SnBr2＃用ZrCl4代替HfBr4＃＃用Zr代替Hf ～用ZrBr4代替HfBr4
本發(fā)明的其它實(shí)例除采用放電容器DV1和DV2外，還采用放電容器DV3、DV4和DV5。DV3的容積為0.2立方厘米，橫切放電通路的最大直徑為0.7厘米，電極間距為0.6厘米;DV4的容積為0.9立方厘米，橫切放電通路的最大直徑為0.95厘米，電極間距為0.5厘米;DV5的容積為1.2立方厘米，橫切放電通路的最大直徑為1.2厘米，電極間距為0.5厘米。這些燈的充填物除含有13.3帕斯卡的氬氣外，還含有表3a的成分(以毫克計(jì))。這些燈的試驗(yàn)結(jié)果列于表3b中。
表3b
從表3b中可以看出，本發(fā)明燈的發(fā)光效能高，還應(yīng)該注意的是，所給出的這些實(shí)例的功耗都比較低。從這些實(shí)例可以看出，這些燈的總的彩色再現(xiàn)性能從極高到近乎優(yōu)異，強(qiáng)勁紅色再現(xiàn)性能從良好到極高。值得注意的是，表中的色溫范圍非常寬，從3960K至7664K。這個(gè)范圍比所述歐洲專利EP-0492205-A2中公開的寬得多，該專利的相應(yīng)范圍僅是從5200K至6200K，且填充物中加入象鏑、鈷和釓之類的其它活性成分也不會(huì)擴(kuò)大。
燈E5在若干功率下運(yùn)行。其性能示于表4。
表4 從表4可以看出，燈E5的調(diào)光性能優(yōu)異，而且不致對(duì)色溫或發(fā)光效能有很大的影響。表5也顯示了同樣的效果。表5列出的是另一個(gè)實(shí)例燈E19的數(shù)據(jù)，燈E19有放電容器DV2，其充填物為27毫克的Hg，3.5毫克的HfBr4，1.2毫克的Sn和1333帕斯卡的氬氣。
表5 本發(fā)明燈的一個(gè)實(shí)施例說明了緩沖氣體/鹵化物組的鹵化物比值(克分子/克分子)的影響，該實(shí)施例采用了放電容器DV1和由2.4毫克HfBr4、0.4毫克Sn、1333帕斯卜Ar以及含量可變的Hg的填充物。表6中列出了這些實(shí)例(E20～E26)的發(fā)光效能和彩色再現(xiàn)性能，而且將其與非本發(fā)明的不帶緩沖氣體的類似燈(Ref)進(jìn)行了比較。
表6 可以看到，在寬比值范圍下的緩沖氣體提高了采色再現(xiàn)性能和發(fā)光效能，在大約10至大約15的范圍內(nèi)可以得出最佳值。
本發(fā)明的燈中含有銫的鹵化物有利于燈的再觸發(fā)過程，而且使色溫降低，這一點(diǎn)從表7中可以看出。但這個(gè)效果是以發(fā)光效能和彩色再現(xiàn)性能的小量損失為代價(jià)的。表7將不帶銫的鹵化物的實(shí)例E1同與E1完全一樣但含0.6毫克CsBr的實(shí)例E27進(jìn)行了比較。在兩種情況下，觸發(fā)電壓都是800伏。
表7 將放電容器為DV1、填充物由2.4毫克HfBr4、1333帕斯卡Ar組成UV-A＝35%，UV-B＝0.1%的燈與本發(fā)明另外含1.2毫克SnUV-A＝0.8%，UV-B＝0.0%的燈加以比較時(shí)，本發(fā)明燈適當(dāng)?shù)偷腢V輸出變得很明顯。
另一個(gè)比較是對(duì)以下兩個(gè)燈時(shí)行的，一個(gè)燈的放電容器為DV2，充填物為3.4毫克HfBr4、27毫克Hg和1333帕斯卡ArUV-A＝3.0%;UV-B＝0.0%;另一個(gè)燈是本發(fā)明的類似燈，另外還含有1.2毫克Sn功耗為UV-A＝0.4%及UV-B＝0.0%。
權(quán)利要求
1.一種高壓金屬鹵化物燈，包括一個(gè)透光的放電容器(1)，封包著放電空間(2)，放電空間(2)以不透氣的形式密封著，里面配置有鎢電極(3)，這些電極與引到外頭的導(dǎo)電體(4)相連接；裝在放電容器(1)中的填充物(5)包括稀有氣體、緩沖氣體和至少一種選自鉿和鋯的鹵化物的鹵化物；其特征在于，所述至少一種鹵化物選自溴化鉿、氯化鉿、溴化鋯和氯化鋯，所述填充物含有選自錫、鉭和銻以單質(zhì)的形式存在的金屬，且其碘含量不超過0.5微克分子碘/立方厘米放電空間。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓金屬鹵化物燈，其特征在于，所述至少一種鹵化物選自溴化鉿和氯化鉿。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓金屬鹵化物燈，其特征在于，所述鹵化物選用溴化鉿。
4.如權(quán)利要求2或3所述的高壓金屬鹵化物燈，其特征在于，所述金屬選用錫。
5.如權(quán)利要求1所述的高壓金屬鹵化物燈，其特征在于，鉿和鋯的溴化物和氯化物的總量與緩沖氣體量的克分子比在2至40的范圍。
6.如權(quán)利要求5所述的高壓金屬鹵化物燈，其特征在于，所述克分子比在5和30之間。
7.如權(quán)利要求5或6所述的高壓金屬鹵化物燈，其特征在于，所述稀有氣體為緩沖氣體。
8.如權(quán)利要求1、5或7所述的高壓金屬鹵化物燈，其特征在于，所述填充物還含有溴化錫。
全文摘要
一種高壓金屬鹵化物燈，有一個(gè)透光的放電容器(1)、鎢電極(3)以及包括稀有氣體、緩沖氣體和至少一種選自鉿和鋯的溴化物和氯化物的鹵化物組成的充填物。填充物還含有選自錫、鉭和銻以單質(zhì)形式存在的金屬，且其碘含量不超過0.5微克分子碘/立方厘米放電空間(2)。這種燈的發(fā)光性能大有改進(jìn)。
文檔編號(hào)H01J61/12GK1097900SQ94106270
公開日1995年1月25日 申請(qǐng)日期1994年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月1日
發(fā)明者G·納圖爾, R·P·索爾 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司