CN103094022A - 陶瓷金属卤化物灯 - Google Patents
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Abstract
陶瓷金属卤化物灯。本发明的目的是提供一种减少亮灯初期的电特性的变化以及光学特性的变化的陶瓷金属卤化物灯的制造方法。将规定量的水银、金属卤化物以及惰性气体连同碘化银（AgI）封入陶瓷金属卤化物灯的发光管，使AgI/金属卤化物总量（重量比）变化来测量光束的变化，根据可容许的光束的降低率规定AgI/金属卤化物总量的上限值，确定AgI的上限量，使AgI/金属卤化物总量（重量比）变化来测量灯电压的变化，根据可容许的灯电压的降低率规定AgI/金属卤化物总量的下限值，确定AgI的下限量，将所述AgI的上限量和下限量的范围内的量的AgI连同其他封入物质封入发光管内，完成发光管，使用所述发光管来制作灯。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷金属卤化物灯。
背景技术
作为高亮度放电灯（HID灯），例如具有高压水银灯、高压钠灯、金属卤化物灯以及陶瓷金属卤化物灯。HID灯利用电极间的放电来发光。因此，与白炽灯相比，光束大且适用于大规模空间的照明，具有能效率高等各种特征。
在HID灯中，与放出蓝白光线的水银灯相比较，采用金属卤化物作为发光材料的金属卤化物灯具有接近白色光（自然光）的优良的显色性以及高的发光效率等优点。
作为金属卤化物灯的发光管，以往使用石英制发光管。最近，替代它而使用了透光性陶瓷制发光管。在使用陶瓷制发光管的情况下，特别地称为陶瓷金属卤化物灯。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特表2000-516901“強化されたメタルハライド粒子及び改良されたランプ充填材及びそのための方法（强化的金属卤化物粒子以及改良的灯填充材料及其方法）”（公表日：2000年12月19日）
专利文献2：日本特开2008-10272“セラミックメタルハライドランプ（陶瓷金属卤化物灯）”（公开日：2008年01月17日）。
关于陶瓷金属卤化物灯，在产品完成后的亮灯初期，存在电特性发生变化、并且光学特性也随之变化的趋势。特别是最初的10小时变化剧烈，经过100小时后，电特性及光学特性才稳定下来。该电特性的变化表现为灯电压的降低，光学特性的变化则表现为颜色变化。
为了补偿灯电压的降低，如果以提高初期灯电压这样的方式进行设计，则会产生灯中途熄灭等问题。
发明内容
为此，本发明的目的是提供一种减少亮灯初期的电特性的变化以及光学特性的变化的陶瓷金属卤化物灯。
此外，本发明目的是提供一种减少亮灯初期的电特性的变化以及光学特性的变化的陶瓷金属卤化物灯的制造方法。
鉴于上述目的，本发明提供一种金属卤化物灯的制造方法，所述陶瓷金属卤化物灯的发光管中连同规定量的水银、金属卤化物以及惰性气体一起封入有碘化银（AgI），在该制造方法中，使AgI/金属卤化物总量（重量比）变化来测量光束的变化，根据可容许的光束的降低率规定AgI/金属卤化物总量的上限值，确定AgI的上限量，使AgI/金属卤化物总量（重量比）变化来测量灯电压的变化，根据可容许的灯电压的降低率规定AgI/金属卤化物总量的下限值，确定AgI的下限量，将所述AgI的上限量和下限量的范围内的量的AgI连同其他封入物质封入发光管内，完成发光管，使用所述发光管来制作灯。
另外，本发明提供一种金属卤化物灯的制造方法，所述陶瓷金属卤化物灯的发光管中连同规定量的水银、金属卤化物以及惰性气体一起封入有碘化银（AgI），在该制造方法中，使AgI/金属卤化物总量（重量比）变化来测量灯电压的变化，根据可容许的灯电压的降低率规定AgI/金属卤化物总量的下限值，确定AgI的下限量，使AgI/金属卤化物总量（重量比）变化来测量光束的变化，根据可容许的光束的降低率规定AgI/金属卤化物总量的上限值，确定AgI的上限量，将所述AgI的上限量和下限量的范围内的量的AgI连同其他封入物质封入发光管内，完成发光管，使用所述发光管来制作灯。
另外，本发明的陶瓷金属卤化物灯根据上述制造方法的任何一种进行制造。
另外，本发明的陶瓷金属卤化物灯使用了封入有由下式所规定的碘化银或溴化银的发光管。
（式1）
0.1≤AgI/金属卤化物总量（重量比）≤0.35
0.1≤AgBr/金属卤化物总量（重量比）≤0.35。
另外，在上述的任何一种陶瓷金属卤化物灯中，对于发光管，电极架和细管部之间的间隙（上下合计）为0.1±0.05mm。
根据本发明，能够提供一种减少亮灯初期的电特性的变化以及光学特性的变化的陶瓷金属卤化物灯。
此外，根据本发明，能够提供一种减少亮灯初期的电特性的变化以及光学特性的变化的陶瓷金属卤化物灯的制造方法。
附图说明
图1是说明了陶瓷金属卤化物灯的结构的图，图1（A）是灯的正视图，图1（B）是其侧视图。
图2是说明发光管的细节的图，这里，图2（A）是说明发光管整体的图，图2（B）是图2（A）中“□”（矩形）所包围的细管部4c的放大图。
图3A是作为额定输出为100W的陶瓷金属卤化物灯的数据的、示出亮灯初期（0～100小时）的灯电压变化的曲线图。
图3B是将图3A变换画法后的曲线图。
图4是示出使AgI/总量在0～0.5之间变化时的、经过亮灯初期后（即经过100小时后）的光束的变化率的数据。
图5是示出使AgI/总量在0～0.5之间变化时的、经过亮灯初期后（即经过100小时后）的灯电压的变化率的数据。
图6是制造灯的流程图，尤其示出对一般化的AgI/总量的范围进行规定的流程。
符号说明
2：外球；2a：中央部；2c：颈部；2b：顶部；6：接头；4：发光管；4a：粗管部；4b，4c：细管部，毛细管；10：灯；14：扩口中空管；18：内管；46：金属陶瓷；41：钨电极棒；44-1，44-2：引线；45：钼线圈棒；47：玻璃料，密封材料；48：封入物质。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的陶瓷金属卤化物灯的实施方式进行详细说明。另外，在图中，对相同要素付以相同的参照标号并省略重复的说明。
[陶瓷金属卤化物灯]
图1是说明陶瓷金属卤化物灯的结构的示图，图1（A）是灯的正视图，图1（B）是其侧视图。关于灯10，在外球2的内部，内封有成为发光部的发光管4，内管18包围在发光管的周围。在外球2的端部，接合有E型的接头6。通过在组合了金属线材和金属板的结构物中安装有内管18的架8，将发光管4支撑在预定位置并向其供电。
对各个要素进行简单说明。
关于发光管4，之后结合图2进行说明。
架8通过将气密密封有一对导入线的扩口中空管（stem tube）14和与一根导入线连接的支柱16作为主要部件而构成，所述支柱16由镀镍铁线等线材和成型为近似四边形的框状的圆棒体构成。
内管18由透明石英玻璃管构成，并且为了防止发光管4破裂时对外球的影响而被配设为分别包围在发光管4的周围。在内管18中，有图示的开放型内管和密封型内管。
外球2例如由硼硅玻璃等透光性硬质玻璃构成。有透明型和扩散型（不透明型）。外球2构成BT型，该BT型具有最大口径的中央部2a、图中所见下部侧的闭塞的顶部2b、以及上部侧的颈部2c。在颈部2c中，有密封扩口中空管14的扩口部的密封部。密封后，通过设置在扩口中空管14中的排气管（未图示）对外球2内部进行排气，封入氩气（Ar）、氮气（N2）等非活性气体、或形成真空气密环境。
覆盖该密封部，使用耐热性的粘接剂接合拧入型接头6或者将接头6旋合入利用模具形成的螺旋状螺旋沟槽，进行安装。
关于图1所示的灯10，将接头6安装到灯座（未图示）上，从电源经由规定的亮灯电路装置进行通电，通过主电极之间的放电而持续稳定的亮灯。
[到发明完成的过程]
在陶瓷金属卤化物灯中，在产品完成后的亮灯初期，存在灯电压降低并随之产生颜色变化的趋势。
发明人调查并分析了灯电压降低的发光管，结果查明：作为原因之一，发光管4的粗管部4a内的封入物质浸透到电极架和细管部之间的间隙，其结果是粗管部4a内的封入物质发生减量。
图2是说明发光管的细节的图，图2（A）是说明发光管整体的图，图2（B）是图2（A）中“□”（矩形）所包围的细管部4c的放大图。如图2（A）所示，发光管4是具有中央的粗管部4a以及两端的细管部（也称为“毛细管”）4b、4c的形状的透光性陶瓷制的容器。一对引线44-1、44-2分别通过这些细管部4b、4c而延伸至粗管部4a的区域，并形成一对钨（W）制的主电极。在粗管部4a的容器内，作为发光以及放电介质，封入规定量的水银、金属卤化物，作为惰性气体，封入规定压力的氩气（Ar）等，以求提高发光效率、显色性和色温等特性。
参照图2（B），对粗管部4a内的封入物质浸透到电极架和细管部之间的间隙的现象进行说明。与粗管部4a相连的细管部4c由多晶氧化铝（PCA）构成。从细管部4c的前端部沿着轴线插入引线44-2，其与金属陶瓷46相连，进而与钼线圈棒45相连，其端部形成有钨电极棒41。细管部4c的前端部利用玻璃料（密封材料）47进行密封。细管部4b也和细管部4c为同样的结构。
封入材料48的金属卤化物在制作发光管时以固体状态（粉末，颗粒等）封入粗管部4a内，并在亮灯的过程中，成为液体和气体的混合状态。虽然该金属卤化物仅有少许，但是，该金属卤化物从细管部4c和钼线圈棒45之间的间隙向细管部前端渗透，同时侵蚀多晶氧化铝。由此，发光管粗管部4a内的封入物质发生减量，表现出灯电压降低、颜色变化。细管部4c和钼线圈棒45之间的间隙上下合计为0.1±0.05mm。这样的陶瓷制发光管在飞利浦公司开发出来之后基本的结构没有变化。
为此，作为封入物质渗透到电极架和细管部之间的间隙的现象的对策，本发明人最初研究出以下两个对策。
对策1：通过将封入粗管部4a中的封入物质增量，即使浸透到间隙而发生减量，在粗管部4a中也能够确保必要的量。
对策2：使细管部的电极架和细管部之间的间隙尽可能地变窄。但是，在现实中，由于为了将电极架可靠地插入细管部需要使部件的公差变得严格，所以使细管部的电极架和细管部之间的间隙进一步变窄会导致产出率降低并造成成本上升。此外，由于上述的插入作业变得难以进行，明显会导致作业效率的降低，所以没有采用。
[粗管部的封入物质的增量]
但是，如果在粗管部4a中将作为封入物质48的金属卤化物以与现状相同的比率进行增量，则会产生对细管部4c的多晶氧化铝侵蚀的趋势升高的问题。特别是在含有Dy、Ho、Tm等稀土类金属卤化物作为封入物质48的情况下，对多晶氧化铝的侵蚀更为明显。
因此，不使金属卤化物增量，而是添加碘化银（AgI）。采用碘化银的原因是，由于其在可见光区域基本上没有强波峰所以不会对灯的光学特性带来大的影响，进一步地，由于与形成细管部的多晶氧化铝几乎不反应所以没有侵蚀的担忧。
但是，通过实验了解到，如果将碘化银过度地增量，则会对灯的光束值产生细微的影响。为此，进行了确定碘化银相对于金属卤化物的量的实验。
作为第1阶段，在对光束值不产生大的影响的范围内，规定碘化银的量的上限值。如果光束值的变化为±5％以内，则对人眼没有不舒服感，实用上没有问题。
另一方面，如果碘化银相对于金属卤化物的量少，则由于向间隙的渗透而不能抑制灯电压的降低。为此，作为第2阶段，在灯电压没有大幅降低的范围内，规定了碘化银的量的下限值。如果灯电压值的变化为±5％以内，则实用上没有问题。
图3A是作为额定输出为100W的陶瓷金属卤化物灯的数据的、示出亮灯初期（0～100小时）的灯电压变化的曲线图。其示出了：作为参数，作为碘化银和金属卤化物总量的重量比（以下，仅缩略为“AgI/总量”），使AgI/总量=0.30和0.47，作为比较例AgI/总量=0。通过图3A可知，在AgI/总量=0的情况下，灯电压VL比初始值平均降低-9V。与此相对，在AgI/总量=0.10、0.30以及0.47的情况下，灯电压VL的降低的范围为-3.1～3V，平均值接近0。
图3B是将图3A变换画法后的曲线图。有这样的灯：规定的电压（例如，额定电压）在垂直亮灯的情况下通常为130V，最大为145V。如果将该灯设置为水平方向并用廉价的铜铁镇流器来亮灯，则灯电压进一步上升，成为160V。在AgI/总量=0时，由于预期7～11V的灯电压的降低，所以需要将出厂之初的灯电压设定为171V。在该灯的情况下，如果设置场所的电源电压上升，则灯电压也随之上升。如果亮灯中的灯电压变为180V，则存在出现灯中途熄灭等情况的可能。另一方面，在AgI/总量=0.10、0.30以及0.47的情况下，由于几乎不需要考虑灯电压的降低，所以可以将出厂之初的、水平亮灯时的灯电压设定为160V。
通过以上的实验，明确了AgI的添加是有效的，所以接下来确定AgI/总量的范围。
作为第一阶段，根据可容许的光束的降低率来规定AgI/总量的上限值。由此，可以明确该灯的总量（即，金属卤化物的总量），所以能够确定AgI的上限量。图4是示出使AgI/总量在0～0.5之间变化时的、经过亮灯初期后（即经过100小时后）的光束的变化率的数据。由于提高AgI/总量，所以光束降低。如果光束的降低为±5％以内，则在灯的实用上没有问题。因此，根据图4，将AgI/总量的上限值规定为0.35。由此，可确定AgI的上限量。
作为第2阶段，根据可容许的灯电压的降低来规定碘化银的量的下限值。由此，可以明确该灯的总量（即，金属卤化物的总量），所以能够确定该灯的AgI的下限量。图5是示出使AgI/总量在0～0.5之间变化时的、经过亮灯初期后（即经过100小时后）的灯电压的变化的数据。提高AgI/总量则灯电压降低。如果灯电压的降低为±5％以内，则实用上无问题。因此，根据图5，将AgI/总量的上限值规定为0.1。如果AgI/总量=0.1，则即使考虑偏差的范围，降低率也为5％以下。由此，可确定AgI的下限量。
根据以上内容，将AgI/总量的范围规定为0.1≤AgI/总量≤0.35。
图6是制造灯的流程图，尤其示出对AgI/总量的范围进行规定的流程。
在步骤S1中，确定AgI/总量的上限值。具体地，如图4所示，使AgI/总量变化来测量光束的变化。根据可容许的光束的降低率，规定AgI/总量的上限值，确定AgI的上限量。
在步骤S2中，确定AgI/总量的下限值。具体地，如图5所示，使AgI/总量发生变化来测量灯电压的变化。根据可容许的灯电压的降低，规定AgI/总量的下限值、确定AgI的下限量。另外，步骤S1和S2的顺序可以颠倒。
在步骤S3中，在下限值到上限值范围内规定AgI/总量，确定应封入到该发光管内的AgI的绝对量，连同其他封入物质封入到发光管内，从而完成发光管。
在步骤S4中，使用该发光管来制作灯。
（替代例）
在上述实施方式中使用了碘化银AgI。但是，其他的卤化银，特别是溴化银AgBr也具有同样的特性。因此，也可以使用溴化银AgBr来替代碘化银AgI。
此外，其他的金属碘化物（碘化铜以及碘化金）也具有和碘化银以及溴化银AgBr几乎同样的特性。为此，使用这些金属碘化物来替代它们也是可期待的。
[总结]
以上，对具有本实施方式的外球保护结构的陶瓷金属卤素灯进行了说明，但是其仅是示例，并非限制本发明的范围。本领域一般技术人员对本实施方式能够容易地进行的增加、删除、修改、变更、改良等均属本发明的范围之内。本发明的技术范围由所附的权利要求的范围的记载决定。
Claims (5)
1.一种陶瓷金属卤化物灯的制造方法，所述陶瓷金属卤化物灯的发光管中连同规定量的水银、金属卤化物以及惰性气体一起封入有AgI，在该制造方法中，
使AgI/金属卤化物总量变化来测量光束的变化，根据可容许的光束的降低率规定AgI/金属卤化物总量的上限值，确定AgI的上限量，
使AgI/金属卤化物总量变化来测量灯电压的变化，根据可容许的灯电压的降低率规定AgI/金属卤化物总量的下限值，确定AgI的下限量，其中，所述AgI/金属卤化物总量为重量比，
将所述AgI的上限量和下限量的范围内的量的AgI连同其他封入物质封入发光管内，完成发光管，
使用所述发光管来制作灯。
2.一种陶瓷金属卤化物灯的制造方法，所述陶瓷金属卤化物灯的发光管中连同规定量的水银、金属卤化物以及惰性气体一起封入有AgI，在该制造方法中，
使AgI/金属卤化物总量变化来测量灯电压的变化，根据可容许的灯电压的降低率规定AgI/金属卤化物总量的下限值，确定AgI的下限量，
使AgI/金属卤化物总量变化来测量光束的变化，根据可容许的光束的降低率规定AgI/金属卤化物总量的上限值，确定AgI的上限量，其中，所述AgI/金属卤化物总量为重量比，
将所述AgI的上限量和下限量的范围内的量的AgI连同其他封入物质封入发光管内，完成发光管，
使用所述发光管来制作灯。
3.一种陶瓷金属卤化物灯，其通过权利要求1或2所记载的制造方法制造而制成。
4.一种陶瓷金属卤化物灯，其使用了封入有由下式所规定的碘化银或溴化银的发光管，
0.1≤AgI/金属卤化物总量≤0.35
0.1≤AgBr/金属卤化物总量≤0.35，
其中，所述AgI/金属卤化物总量、AgBr/金属卤化物总量为重量比。
5.根据权利要求1到4中的任意一项所述的陶瓷金属卤化物灯，其中，对于所使用的发光管，电极架与细管部之间的间隙上下合计为0.1±0.05mm。
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