CN104658857A - 陶瓷金卤灯电极、陶瓷金卤灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷金卤灯电极和陶瓷金卤灯。该陶瓷金卤灯电极，包括铌杆和与所述铌杆同轴连接的镝钨合金杆，在所述镝钨合金杆的与所述铌杆连接的端部外表面缠绕有钼螺旋，其另一端部外表面缠绕有钨螺旋。该金卤灯电极无放射性污染、安全环保，无放射性污染；同时，镝钨合金材料作为电极棒使得该金卤灯电极的电子逸出功低，有效降低了电极的工作温度，延长了其使用寿命。陶瓷金卤灯是以上述陶瓷金卤灯电极作为正负电极，因此，该陶瓷金卤灯环保安全，光效高，具有良好的显色指数和色温，其使用寿命长。

Description

陶瓷金卤灯电极、陶瓷金卤灯

技术领域

本发明属于照明光电技术领域，具体的说是涉及一种陶瓷金卤灯电极和陶瓷金卤灯。

背景技术

近年来陶瓷金卤灯技术发展日益成熟，性能参数大幅提升并在各方面远远超越传统的石英金卤灯，其使用开始快速推广。虽然如此，但是陶瓷金卤灯的性能尚待完善。

电极作为陶瓷金卤灯的重要部件，它的构造直接影响金卤灯的性能。目前，国际上小功率陶瓷金卤灯的常用电极，可分为引出线（主要成分是铌），连接杆（主要成分是钼）和电极棒（主要成分是钍钨或者钨）。此类电极的组成分为两种结构：

一种：先在连接杆上绕钼螺旋，在电极棒一端绕钨螺旋，然后连接杆居于中间，分别同电极棒、引出线同轴对齐，采取二次焊接制成电极；

另一种：先在连接杆上绕钼螺旋，在电极棒一端绕钨螺旋后，将电极棒与连接杆焊接后，再将连接杆插入到引出线（铌管或者铌销）内制成电极。

该两种方法在维持整个电极的同轴度以及电极的强度方面存在一定的工艺难度。另外，电极棒通常选择钍钨合金作为主杆，电极棒中的二氧化钍作为发射材料，可以降低钨金属的功函数。这将有利于电极棒在较低的温度下工作，有效地抑制金属钨的蒸发以及在电弧管壁的沉积，从而保证金卤灯的正常工作。虽然二氧化钍作为发射材料会提高金卤灯的光效，但是钍是放射性元素，在衰变过程中，钍除释放α、β粒子外，还会释放γ射线，因此，现有以二氧化钍作为发射材料的金卤灯在生产和使用中存在放射性污染。如朱慧冲发明的陶瓷金卤灯电极中虽然采取高纯钨丝缠绕在钍钨杆顶端，但仍然不可避免放射性污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种具有镝钨合金杆的无钍陶瓷金卤灯电极以及陶瓷金卤灯，旨在解决现有陶瓷金卤灯及电极以二氧化钍作为发射材料而导致的在生产和使用中存在放射性污染的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种陶瓷金卤灯电极，包括铌杆和与所述铌杆同轴连接的镝钨合金杆，在所述镝钨合金杆的与所述铌杆连接的端部外表面缠绕有钼螺旋，其另一端部外表面缠绕有钨螺旋。

以及，一种陶瓷金卤灯，包括金卤灯电极、陶瓷袖管和与所述陶瓷袖管连通的陶瓷放电腔，所述金卤灯电极为上述的陶瓷金卤灯电极，且所述陶瓷金卤灯电极的钼螺旋、铌杆或部分铌杆设置在所述陶瓷袖管内，所述钨螺旋伸入所述陶瓷放电腔内，所述陶瓷袖管末端密封。

本发明陶瓷金卤灯电极采用镝钨合金材料作为电极棒，无放射性物质钍，使得该陶瓷金卤灯电极在生产和使用中安全环保，无放射性污染；同时，镝钨合金材料作为电极棒使得该陶瓷金卤灯电极的电子逸出功低，有效降低了电极的工作温度，延长了其使用寿命。

上述瓷金卤灯由于采用上述陶瓷金卤灯电极作为电极，因此，该瓷金卤灯环保安全，光效高，具有良好的显色指数和色温，其使用寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例陶瓷金卤灯电极结构示意图；

图2为本发明实施例陶瓷金卤灯结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种无辐射、环保安全的无钍陶瓷金卤灯电极，其结构如图1所示。该陶瓷金卤灯电极包括铌杆1和与铌杆1同轴连接的镝钨合金杆2，在镝钨合金杆2的与铌杆1连接的端部外表面缠绕有钼螺旋3，其另一端部外表面缠绕有钨螺旋4。

具体地，在如图1所示的无钍陶瓷金卤灯电极中，铌杆1作为引出线，其一端与镝钨合金杆2的一端实现同轴连接。在优选实施例中，该铌杆1的直径为0.61～0.81mm，在具体实施例中，该铌杆1的直径可以为0.61mm、0.71mm和0.81mm等。当然，其直径还可以根据陶瓷金卤灯的功率选用其他尺寸。

上述镝钨合金杆2在本发明实施例中作为电极棒，其有镝钨合金材料制备而成，因此，其不含有具有放射性物质钍，在生产和使用过程，保证了安全环保。同时，由于镝金属的存在，有效降低了该陶瓷金卤灯电极的电子逸出功低，从而降低了电极的工作温度，延长了其使用寿命，且发光效率高。

为了使得该镝钨合金杆2降低了电子逸出功效果更好，在优选实施例中，该镝钨合金杆2中的镝金属重量百分含量为1.0～3.0%。

在另一优选实施例中，该镝钨合金杆2的直径为0.25～0.40mm。在具体实施例中，该镝钨合金杆2的直径可以为0.25mm、0.31mm、0.40mm等，当然，其直径还可以根据陶瓷金卤灯的功率选用其他尺寸。

上述铌杆1与镝钨合金杆2之间的连接应该理解为电连接，作为本发明优选实施例，两者采用激光焊接，将两者直接焊接成一个整体。采用激光焊接，能使得两者焊接的结点5尺寸以及形状一致，提高了该电极的准直性和强度。

缠绕在镝钨合金杆2一端部外表面的钼螺旋3与结点5的间距优选为0～2mm。两者的间距能有效降低金卤灯工作过程中液态金卤物沉积在如图2所示的陶瓷袖管8与电极6之间所存在间隙，从而提高了金卤灯的显色稳定性。

缠绕在镝钨合金杆2另一端部外表面的钨螺旋4优选为高纯度的钨螺旋。钨螺旋4可以选用本领域常规的长度和外径，其内径应该根据镝钨合金杆2的直径而定。

在优选实施例中，上述钼螺旋3、钨螺旋4的长度比为(18～20)：(1.5～2)：(20～27)。在具体实施例中，该钼螺旋3长度为18～20mm，钨螺旋4长度为1.5～2mm，镝钨合金杆2的长度为20～27mm。其取值范围与金卤灯功率有关，功率大者，螺旋长度较大；反之亦然。金卤灯在正常工作时，功率越大，工作电流也随之提高，这样镝钨合金杆2产生热量就越高。而钼螺旋3与钨螺旋4长度的提高，可显著提高镝钨合金杆棒的散热能力，从而降低铌杆1处的温度，从而有利于维持焊料杯9的气密封接可靠性。

另外，钼螺旋3的外径优选大于或等于钨丝螺旋4的外径。

由上述可知，上述陶瓷金卤灯电极采用镝钨合金杆2、铌杆1直接连接如激光焊接，代替了现有钨杆（电极棒）、钼杆（连接杆）和铌杆（引出线）二次焊接。这样，省去了价格昂贵的钼金属，降低了生产成本，而且节约了生产工序，提高了生产效率。同时，以镝钨合金材料作为镝钨合金杆2即电极棒，无放射性物质钍，使得该陶瓷金卤灯电极在生产和使用中安全环保，无放射性污染，有效克服了现有陶瓷金卤灯电极具有放射线污染的缺陷。另外，由于镝金属的存在，有效降低了该陶瓷金卤灯电极的电子逸出功低，从而降低了电极的工作温度，延长了其使用寿命，且发光效率高。

相应地，本发明实施例还提供了一种安全环保、光效高且使用寿命长的陶瓷金卤灯，其结构如图2所示。该陶瓷金卤灯包括如上文所述的陶瓷金卤灯电极、陶瓷袖管8和与陶瓷袖管8连通的陶瓷放电腔7。

其中，陶瓷金卤灯电极的铌杆1的一部分和钼螺旋3的一端设置在所述陶瓷袖管内，钼螺旋3的另一端及缠绕在其外表面的钨螺旋4伸入陶瓷放电腔7内。陶瓷袖管8末端被焊料杯9密封。该焊料杯9的焊料可以选用本领域常规的玻璃焊料，只要其能实现良好的密封效果即可。

陶瓷金卤灯电极的尺寸、陶瓷袖管8的大小根据陶瓷金卤灯的功率而定，在优选实施例中，该陶瓷袖管8的内径为0.7-0.9mm。

在另一优选实施例中，陶瓷袖管8内壁与钼螺旋3外表面的间隔优选为0.03mm～0.08mm。通过控制陶瓷袖管8内壁与钼螺旋3外表面间的间隔，可有效提高钼螺旋3的散热能力，降低铌杆1处的温度，从而有利于维持焊料杯9的气密封接可靠性。

在陶瓷放电腔7中还设有发光药丸，陶瓷放电腔7的腔体大小可以根据陶瓷金卤灯的功率而定，发光药丸也可以现有常规的发光药丸。

如图2所示的陶瓷金卤灯的功率优选为40～150W。

因此，上述瓷金卤灯由于采用上述陶瓷金卤灯电极作为电极，因此，该瓷金卤灯环保安全，光效高，具有良好的显色指数和色温，其使用寿命长。

现结合具体实例，对本发明实施例陶瓷金卤灯电极和陶瓷金卤灯的结构和性能作进一步详细说明。

实施例1

一种陶瓷金卤灯电极和陶瓷金卤灯。该陶瓷金卤灯电极的结构如上文所述和附图1所示，其中，陶瓷金卤灯电极中各部件的尺寸如下文表1中实施例1所述，镝钨合金杆2中的镝金属重量百分比为1.0%，钼螺旋3与铌杆1采用激光同轴焊接，钼螺旋3与铌杆1和镝钨合金杆2间连接结点5的间距为1.5mm，钼螺旋3长度为19mm、钨螺旋4长度为1.8mm、镝钨合金杆2长度为25mm。

该陶瓷金卤灯结构如上文所述和附图2所示，其中，该陶瓷金卤灯的功率和陶瓷袖管8尺寸如下文表1中实施例1所述，且该陶瓷袖管8内壁与钼螺旋3的外壁的间距为0.05mm。

实施例2

一种陶瓷金卤灯电极和陶瓷金卤灯。该陶瓷金卤灯电极的结构如上文所述和附图1所示，其中，陶瓷金卤灯电极中各部件的尺寸如下文表1中实施例2所述，镝钨合金杆2中的镝金属重量百分比为2.1%，钼螺旋3与铌杆1采用激光同轴焊接，钼螺旋3与铌杆1和镝钨合金杆2间连接结点5的间距为1.5mm，钼螺旋3长度为19mm、钨螺旋4长度为1.8mm、镝钨合金杆2长度为25mm。

该陶瓷金卤灯结构如上文所述和附图2所示，其中，该陶瓷金卤灯的功率和陶瓷袖管8尺寸如下文表1中实施例2所述，且该陶瓷袖管8内壁与钼螺旋3的外壁的间距为0.05mm。

实施例3

一种陶瓷金卤灯电极和陶瓷金卤灯。该陶瓷金卤灯电极的结构如上文所述和附图1所示，其中，陶瓷金卤灯电极中各部件的尺寸如下文表1中实施例3所述，镝钨合金杆2中的镝金属重量百分比为3.0%，钼螺旋3与铌杆1采用激光同轴焊接，钼螺旋3与铌杆1和镝钨合金杆2间连接结点5的间距为1.5mm，钼螺旋3长度为19mm、钨螺旋4长度为1.8mm、与镝钨合金杆2长度为25mm。

该陶瓷金卤灯结构如上文所述和附图2所示，其中，该陶瓷金卤灯的功率和陶瓷袖管8尺寸如下文表1中实施例3所述，且该陶瓷袖管8内壁与钼螺旋3的外壁的间距为0.05mm。

实施例4

一种陶瓷金卤灯电极和陶瓷金卤灯。该陶瓷金卤灯电极的结构如上文所述和附图1所示，其中，陶瓷金卤灯电极中各部件的尺寸如下文表1中实施例4所述，镝钨合金杆2中的镝金属重量百分比为2.1%，钼螺旋3与铌杆1采用激光同轴焊接，钼螺旋3与铌杆1和镝钨合金杆2间连接结点5的间距为0mm，钼螺旋3长度为18mm、钨螺旋4长度为1.5mm、与镝钨合金杆2长度为20mm。

该陶瓷金卤灯结构如上文所述和附图2所示，其中，该陶瓷金卤灯的功率和陶瓷袖管8尺寸如下文表1中实施例4所述，且该陶瓷袖管8内壁与钼螺旋3的外壁的间距为0.04mm。

实施例5

一种陶瓷金卤灯电极和陶瓷金卤灯。该陶瓷金卤灯电极的结构如上文所述和附图1所示，其中，陶瓷金卤灯电极中各部件的尺寸如下文表1中实施例5所述，镝钨合金杆2中的镝金属重量百分比为2.1%，钼螺旋3与铌杆1采用激光同轴焊接，钼螺旋3与铌杆1和镝钨合金杆2间连接结点5的间距为2mm，钼螺旋3长度为20mm、钨螺旋4长度为2mm，与镝钨合金杆2长度为27mm。

该陶瓷金卤灯结构如上文所述和附图2所示，其中，该陶瓷金卤灯的功率和陶瓷袖管8尺寸如下文表1中实施例5所述，且该陶瓷袖管8内壁与钼螺旋3的外壁的间距为0.05mm。

对比例1

在70w的钠铊铟陶瓷金卤灯，采取如同实施例2中的电极结构，不同之处在于将实施例1中的镝钨杆换为市场上常用的钍钨杆(钍百分含量为2.0%，其余组分为钨)

对比例2

在70w的钠铊铟陶瓷金卤灯，采取类似实施例2中的电极结构，不同之处在于，本对比例中是将铌杆、钼杆和镝钨电极棒采取二次焊接形成依次焊接的结构。电极棒中镝的重量百分比为2.1%，其余组分为钨。

表1

陶瓷金卤灯相关性能测试

采用电光源快速光色测试系统对上述实施例1至实施例5和对比实例1、2提供的陶瓷金卤灯的发光效率（光通量与功率的比值）、显色指数和相对色温等性能进行测试。其中，电光源快速光色测试系统由复旦大学光学实验室提供。

具体测试条件：每次测试前，用色温为2856K的标准光源，先对系统进行光通量定标和光谱定标。开始测试光源前，先在球内燃点陶瓷金卤灯20分钟以上，使光源稳定燃点。

在待测金卤灯正常工作200h后，使用电光源快速光色测试系统进行测试，每一组陶瓷金卤灯样品量为12个，其中竖直点灯为6个，水平点灯为6个。光源在每个测试点的每个参数取这些有效灯参数的平均值。

根据上述测试方法得到的测试结果如下述表2：

表2

从表1中可以看出，本发明实施例提供的无钍陶瓷金卤灯发光效率、色温和相对指数能达到现有含钍陶瓷金卤灯的相关性能，甚至还比现有含钍陶瓷金卤灯的相关性能优异，如实施例5中提供的陶瓷金卤灯发光效率高达79Lm/w，色温高达4370K，相对指数高达90，各项性能指标均高于对比例1中现有含钍陶瓷金卤灯的相关性能。同时，采用一次焊接的电极的性能指标与对比例2中二次焊接的的电极相比，两种焊接方法下的电极性能相近，且性能问题，由此说明本发明实施例一次焊接的电极性能稳定，可靠，且有效简化了生产工艺，提高了生产效率，降低了电极的生产成本。另外，由于上述实施例中陶瓷金卤灯采用上文所述的无钍陶瓷金卤灯电极，因此，上述各实施例中陶瓷金卤灯在制备和使用中安全环保。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种陶瓷金卤灯电极，包括铌杆，其特征在于：还包括与所述铌杆同轴连接的镝钨合金杆，在所述镝钨合金杆的与所述铌杆连接的端部外表面缠绕有钼螺旋，其另一端部外表面缠绕有钨螺旋。

2.如权利要求1所述的陶瓷金卤灯电极，其特征在于：所述镝钨合金杆中的镝重量百分含量为1.0～3.0%。

3.如权利要求1或2所述的陶瓷金卤灯电极，其特征在于：所述镝钨合金杆的直径为0.25～0.40mm。

4.如权利要求1或2所述的陶瓷金卤灯电极，其特征在于：所述钼螺旋、钨螺旋、镝钨合金杆的长度比为18～20：1.5～2：20～27。

5.如权利要求1或2所述的陶瓷金卤灯电极，其特征在于：所述铌杆与镝钨合金杆间的同轴连接为激光焊接。

6.如权利要求1或2所述的陶瓷金卤灯电极，其特征在于：所述钼螺旋与所述铌杆和镝钨合金杆间连接点的间距为0～2mm。

7.一种陶瓷金卤灯，包括金卤灯电极、陶瓷袖管和与所述陶瓷袖管连通的陶瓷放电腔，所述金卤灯电极为权利要求1～6任一所述的陶瓷金卤灯电极，且所述陶瓷金卤灯电极的钼螺旋、铌杆或部分铌杆设置在所述陶瓷袖管内，所述钨螺旋伸入所述陶瓷放电腔内，所述陶瓷袖管末端密封。

8.如权利要求7所述的陶瓷金卤灯，其特征在于：所述钼螺旋的外壁与陶瓷袖管内壁的间距为0.03～0.08mm。

9.如权利要求7或8所述的陶瓷金卤灯，其特征在于：所述陶瓷金卤灯的功率为40W～150W。