CN101167159B - 金属卤化物灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有高的发光功效和高的红色重现的金属卤化物灯(1)。这通过包括带有陶瓷壁的放电容器(10)的灯来实现,放电容器封闭放电空间(11),放电空间包含两个电极和可电离填充物,填充物包含至少约20mol%的卤化钙和一种或多种卤化物,卤化物选自由Tl和稀土所组成的组,其中,可电离填充物包括卤化镁、卤化锰或它们的卤化物总量为至少约5mol%的摩尔量的混合物,优选介于10至15mol%的卤化物总量。

Description

金属卤化物灯
技术领域
本发明涉及金属卤化物灯,这种卤化物灯包括带有陶瓷壁的放电容器,这种放电容器封闭放电空间,该放电空间包含两个电极和包括卤化物的可电离填充物,该填充物包含至少约20mol%的卤化钙和一种或多种卤化物,卤化物选自由Tl和稀土所组成的组。
背景技术
在内部和外部照明中,弧光放电灯越来越多地用来代替白炽灯。然而,弧光放电灯不如白炽光源一样令人满意地呈现红色。为了增加红色辐射,通常将卤化钙加到填充物中。加入选自由Tl和稀土所组成的组的一种或多种卤化物作为绿色辐射体,以获得白光源并进一步提高发光功效。在本说明书中,将稀土金属理解为是指元素Sc、Y和镧系元素。由于Na在约3000K的色温下的高效辐射,所以还可包括Na。
正如在由国际照明委员会(CIE)在CIE出版号13.2中所明确的那样,当分别用两个光源即测试源和参照源进行观察时,R9染色指数表示标准红色试样的反射强度之间的对比。对于低于5000K的相关色温(CCT)的测试源来讲,这种参照源是相等的CCT和亮度的黑体辐射。红色试样的两种反射强度越一致,则R9值就越高。最大值100表示一种呈现与参照源一致的指定红色试样的光源。
在本说明书中,可将用语“陶瓷”理解为是指难熔材料,如单晶金属氧化物(如蓝宝石)、多晶金属氧化物(如多晶密集烧结氧化铝和氧化钇)和多晶非氧化物材料(如氮化铝)。这些材料允许1500至1700K的壁温度,且耐卤化物和Na的化学侵蚀。在本发明中,已发现多晶氧化铝(PCA)是最适合的。
可从US 2003/0141818 A1可了解在开始的段落中所限定的的类型的灯。为了制造这种带有增加的红色放射的灯,将介于10mol%与75mol%之间量的CaI2加到US 2003/0141818 A1的灯的弧光管填充物中。在填充物中包括TlI,以限制蓝色辐射的相对份额并优先增强红色钙辐射。加入AlI3或GaI3,以增加气相钙的数量,从而也增加红色辐射的数量。不过,出于所使用盐混合物的特定类型和Al对电极的钨金属的高反应性的原因,这种已知的灯具有发光功效相对较低(60-70lm/W)的缺点,这就对已知的灯的工作寿命造成负面影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在开始的段落中所描述的灯,这种灯具有高的发光功效和高的红色重现。
根据本发明,这种目的是通过以下方式来实现:可电离填充物还包括卤化镁、卤化锰或它们的至少约5mol%的摩尔量的混合物,优选介于约10至约15mol%的卤化物总量。通过在接近于520nm进行辐射,镁和锰既可以增加红光辐射量又可以增加这种灯的发光功效,这种认识用在本发明的这种灯中。在大约5mol%以下,卤化镁、卤化锰或者它们的混合物太小以至于对颜色特性的改进没有太大的帮助。在这些卤化物在大约15mol%以上时,发光功效降低且灯的颜色改变而远离黑体线(blackbody line)。
在本发明的这种灯中,有至少约20mol%的量的卤化钙。当钙的量在至少约50mol%时,可获得更好的红色重现。
将选自由Tl和稀土所组成的组的一种或多种卤化物作为绿色辐射体到填充物中。特别优选的绿色辐射体是铈和镨的卤化物。优选选自由Tl和稀土所组成的组的卤化物的量介于约0.5mol%与15mol%之间。在约0.5mol%之下时,它们对发光功效的作用不大,而在超过约15mol%时,将导致不可接受的电弧收缩(contraction of arc)。
为了提高灯的电压并因此而提高光输出,填充物还可包括Hg,以在电极之间提供足够的压降或功率负载。使用Hg的优点在于可避免填充以获得适当压降的高压Ar(或其它惰性气体)。对于一定的灯电压所需要的Hg的数量主要取决于电极与灯放电空间的体积之间的距离,其次取决于所使用的盐类填充物(salt fill)的类型。
本发明的这种灯具有4000K以上的相关的颜色点;其颜色在接近于黑体线的位置,显示出良好的颜色和红色再现,且在整个寿命期间具有改进的维护表现。
从下面所描述的实施例就会明白本发明的这些和其它方面,且通过这些实施例对本发明的这些和其它方面进行说明。
附图说明
在附图中:
图1示出了根据本发明的灯;
图2是示于图1中的灯的放电容器的截面图。
具体实施方式
图1示出了金属卤化物灯1,金属卤化物灯1包括放电容器10,该放电容器10以截面图示出并在图2中并非按比例示出,且放电容器10具有封闭放电空间11的陶瓷壁,放电空间11包含可电离的填充物,除了Hg之外,填充物还包括NaI、CaI2、CeI3和MgI2
图2详细地示出了放电容器。放电容器具有陶瓷壁20,陶瓷壁20在任何一个端部设有突出的陶瓷塞30a、30b,以容纳分别到电极40a和40b的电引入线。每条引入线包括抗卤化物部分51a、51b和部分52a、52b,例如,部分51a、51b用Mo制成,且部分52a、52b通过如陶瓷釉面连接32a、32b以气密性方式分别连接到塞30a、30b。在本说明书中,将抗卤化物理解为是指无或基本上无卤化物带来的腐蚀性损害,且在灯的运行期间在放电空间中的主要条件下无卤素产生。
部分52a、52b用金属制成,这种金属与突出的塞的金属对应且具有对应的膨胀系数。例如,Nb是非常适合的材料。将部分52a、52b分别与电流导体8、9连接,如图1所示。
每个电极40a、40b包括电极棒41a、41b,且在一端设有线圈42a、42b。
放电容器20封闭放电空间11,填充物成分在放电空间11中。
在根据本发明的灯的一个实施例中,放电容器用多晶密集烧结的氧化铝制成,突出的塞也是如此。电极用钨制成。用在本实施例中的灯的额定功率是82.5W。填充物组分的数量在表1中给出。另外,这种灯包括400mbar Ar/Kr85作为启动气体。外罩用硬玻璃制成。
表1
mg Hg  mg盐 mol%NaI  mol%CaI<sub>2</sub>  mol%CeI<sub>3</sub>  mol%MgI<sub>2</sub>
 1  6.18  10.35  15.5  59.5  7.4  17.5
  2   6.17   9.49   17.2   57.2   8.1   17.5
  3   5.93   8.32   17.2   67.7   5.7   9.4
  4   6.08   7.74   18.7   65.6   6.2   9.4
  5   n.a.   7.27   15.3   65.2   5.1   14.4
  A   6.09   9.35   17.5   76.9   5.7   0
  B   5.86   8.14   18.8   75   6.3   0
  C   5.95   8.53   17.9   76.2   6.0   0
  D   5.90   8.94   17.0   77.4   5.7   0
n.a.=不适用
放电容器具有5.6mm的内径和8mm的内部长度。电极之间的距离为6mm。
表2示出了用于上述示例性实施例的性能数据。
表2
v(V) i(A) w(W) Lm/W x y Tc Ra R9
 1  115.8  0.718  82.6  105.77  0.3687  0.3858  4387  89.6  60.4
 2  119.0  0.698  82.4  101.29  0.369  0.3871  4386  89.8  63.0
 3  109.7  0.755  82.5  108.27  0.362  0.3725  4511  85.6  38.0
 4  107.2  0.772  82.5  107.36  0.3606  0.3742  4563  85.4  37.6
 5  109.5  0.756  82.5  106.22  0.3605  0.373  4560  86.4  41.8
平均  112.24  0.740  82.5  105.8  0.364  0.379  4481  87.4  48.2
为了进行对比,根据现有技术的灯的性能在表3中示出。根据现有技术的灯的类型等同于根据本发明的这种灯的类型,但在填充物中没有镁。这两种灯在230V的系统电压下工作。
表3
 v(V)  i(A)  w(W)  Lm/W  x  y  Tc  Ra  R9
 A  101.6  0.814  82.6  108.27  0.3572  0.3637  4619  76.6  -6.6
 B  99.3  0.832  82.4  111.55  0.3582  0.3752  4643  76.6  -8.6
 C  101.8  0.812  82.4  105.58  0.3602  0.3715  4562  79.6  14.1
 D  102.9  0.804  82.5  103.65  0.3629  0.3724  4483  81.0  19.9
 平均  101.4  0.816  82.5  107.3  0.360  0.371  4577  78.5  4.7
显然,根据本发明的灯的发光功效(Lm/W)优于US 2003/0141818A1中灯的至多91 Lm/W的发光功效。表2和表3的对比表明,总体颜色重现指数Ra和红色重现指数R9由MgI2的添加改进,而到对发光功效上没有太大的影响。在CIE系统的x-y色品图上,x和y坐标表明根据本发明的灯的颜色更接近于黑体线。
另一个带有4×19mm(内径×容器的长度)的放电容器的实施例充有6.2mg的碘化物,比率为62.2mol%的NaI、2.1mol%的TlI、20.6mol%的CaI2、2.3mol%的CeI3和12.8mol%的MnI2。放电容器不包含Hg,但充有压力可达30kPa的Xe,并安装在真空外罩12中。在90瓦特的功率设定值时对31.6的颜色重现指数R9和100Lm/W的发光功效进行测量。
根据本发明的灯的另一个特征在于其整个寿命期间的改进的维护表现。
本发明的保护范围并不仅限于前面通过示例的方式描述的实施例。本发明由每个新颖性性能特征和新颖性性能特征的每个组合限定。权利要求书中的附图标记并不限制本发明的保护范围。动词“包括”及其变化形式的使用并不排除在权利要求书值所提及的要素之外的要素的存在。在要素之前的不定冠词“一个”的使用并不排除这些要素的复数的存在。
权利要求书中的任何附图标记不应解释为对本发明进行限制。

Claims (5)

1.一种金属卤化物灯(1),所述金属卤化物灯(1)包括带有陶瓷壁的放电容器(10),所述放电容器封闭放电空间(11),所述放电空间包含两个电极和包括卤化物的可电离填充物,所述填充物包含至少20mol%的卤化钙和一种或多种卤化物,所述一种或多种卤化物选自由Tl和稀土所组成的组,其特征在于:所述可电离填充物包括卤化镁、卤化锰或其混合物,所述卤化镁、卤化锰或其混合物的摩尔量为卤化物总量的10mol%至15mol%。
2.如权利要求1所述的灯,其中所述填充物还包括Hg。
3.如权利要求1至2中任一项所述的灯,其中所述填充物还包括卤化钠。
4.如权利要求1至2中任一项所述的灯,其中所述稀土是铈和镨。
5.如权利要求1至2中任一项所述的灯,其中所述填充物包含至少50mol%的卤化钙。
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