CN104658869A - 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依次同轴连接的引出线、连接杆和电极棒，所述连接杆外表面缠绕有钼螺旋，所述电极棒的与连接杆连接端相对的另一端部外表面缠绕有钨螺旋，所述电极棒的材料为氧化锆、氧化镧和钨金属形成的锆镧钨合金；所述氧化锆、氧化镧总重量百分比为0.2～3.0%，氧化锆、氧化镧两者的摩尔比为(1.8～2.2):1。本发明陶瓷金卤灯电极能有效地保障了快速触发气体时的低电流要求，从而避免了高电流对灯管的冲击，提高了灯的寿命，且无放射性污染，在生产和使用中安全环保。陶瓷金卤灯是以上述陶瓷金卤灯电极作为正负电极，其环保安全，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。

电极棒通常选择钨金属或钍钨合金作为主杆，当选用钨金属制备的电极棒时，由于其逸出功较高，会影响到电极的正常工作；当选用钍钨合金时，钍钨合金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。如朱惠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，提供一种以锆镧钨合金作为电极棒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，包括依次同轴连接的引出线、连接杆和电极棒，所述连接杆外表面缠绕有钼螺旋，所述电极棒的与连接杆连接端相对的另一端部外表面缠绕有钨螺旋，其中，所述电极棒的材料为氧化锆、氧化镧和钨金属形成的锆镧钨合金；其中，所述氧化锆、氧化镧总重量百分比为0.2～3.0%，且所述氧化锆、氧化镧两者的摩尔比为(1.8～2.2):1。

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以及设置于所述放电腔内的发光药丸，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引出线一端、连接杆、缠绕于连接杆外表面的钼螺旋和电极棒一端设置在所述陶瓷袖管内，电极棒的另一端和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特定比例的锆镧钨合金材料为电极棒有效地保障了快速触发气体时的低电流要求，从而避免了高电流对灯管的冲击，提高了灯的寿命。与此同时，采用锆镧钨合金材料作为电极棒，无有放射性物质，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。

上述陶瓷金卤灯由于采用上述陶瓷金卤灯电极作为电极，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。

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，且工作性能好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依次同轴连接的引出线1、连接杆2和电极棒3，在连接杆2外表面缠绕有钼螺旋4，在电极棒3的与连接杆2连接端相对的另一端部外表面缠绕有钨螺旋5。

具体地，在如图1所示的无钍陶瓷金卤灯电极中，引出线1、连接杆2和电极棒3的同轴连接应该理解为电连接，作为优选实施例，三者采用激光焊接，将三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尺寸以及形状一致，提高了该电极的准直性和强度。当然，三者还可以采用本领域其他常规的焊接方式焊接。

其中，引出线1与下文图2中的陶瓷袖管8具有相近的热膨胀系数，起到气密封接的作用，因此，其可以选用铌杆，主要成分为铌金属。在优选实施例中，该引出线1的直径为0.65～0.90mm，在具体实施例中，该引出线1的直径可以为0.65mm、0.90mm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。引出线1的长度可以选用常规的尺寸。

连接杆2连接电极棒3与引出线2的作用的同时，能起到避免下文图2中陶瓷放电腔7内的卤化物对引出线1腐蚀的作用。其可以选用钼杆，主要成分为钼金属。在优选实施例中，该连接杆2的直径为0.39～0.54mm。在具体实施例中，该连接杆2的直径可以为0.39mm、0.54mm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。连接杆2的长度可以选用常规的尺寸。

在进一步优选实施例中，该引出线1的直径为0.65～0.90mm，且连接杆2的直径为0.39～0.54mm。

电极棒3的材料为氧化锆、氧化镧和钨金属形成的锆镧钨合金；其中，所述氧化锆、氧化镧总重量百分比为0.2～3.0%，且氧化锆、氧化镧两者的摩尔比为(1.8～2.2):1。该电极棒3采用特定比例的锆镧钨合金材料，有效地保障了快速触发气体时的低电流要求，从而避免了高电流对灯管的冲击，提高了灯的寿命。该材质的电极棒3作为放电电弧的起端或者末端，在高温下具有优异的抗卤化物化学腐蚀。另外，该电极棒3无有放射性物质，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。

在优选实施例中，该电极棒3的直径为0.21～0.40mm，在具体实施例中，该电极棒3的直径可以为0.21mm、0.32mm、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。

在如图1所示的无钍陶瓷金卤灯电极中，钨螺旋5与电极棒3两者的长度比优选为(1.5～2)：(4～7),在具体实施例中，该钨螺旋5的长度为1.5～2mm，电极棒3长度为4～7mm。钨螺旋5的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，这样电极棒3产生热量就越高。而钨螺旋5长度的提高，可显著提高电极棒3散热能力，从而降低电极棒3的挥发,提高了电极棒3的寿命。

在另一优选实施例中，钨螺旋的外直径为0.47～0.94mm。

在又一优选实施例中，缠绕于连接杆2外表面的钼螺旋4外直径为0.67～0.90mm。当然，钼螺旋4还可以选用本领域常规的钼螺旋。

由上述可知，上述陶瓷金卤灯电极采用特定比例的锆镧钨合金材料作为电极棒3，有效地保障了快速触发气体时的低电流要求，从而避免了高电流对灯管的冲击，提高了灯的寿命。该材质的电极棒3作为放电电弧的起端或者末端，在高温下具有优异的抗卤化物化学腐蚀。另外，该电极棒3无有放射性物质，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。

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，以及设置在陶瓷放电腔7内的发光药丸6。

其中，陶瓷金卤灯电极的引出线1一端、连接杆2、缠绕于连接杆2外表面的钼螺旋4和电极棒3一端设置在陶瓷袖管8内，电极棒3的另一端和所述钨螺旋5伸入所述陶瓷放电腔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。引出线1另一端伸出陶瓷袖管8之外，以便与电源连接。

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。

在优选实施例中，设置与陶瓷放电腔7内的发光药丸6是由碘化钠、碘化铊、碘化铟制成，且碘化钠、碘化铊、碘化铟的摩尔比为(0.005～0.015):(6.0×10^-4～7.0×10^-4):(4.0×10^-5～4.7×10^-5)。该优选配比能使得形成的发光药丸6具有良好的光效、显色指数和色温。

具体地，该发光药丸6制备方法优选如下：

将上述碘化钠、碘化铊、碘化铟发光组合物混合均匀形成混合物后，置于具有喷嘴的石英容器中，在110～150℃优选为130℃下进行预真空处理40～60分钟优选为50分钟，然后缓慢加热至混合物熔融，搅拌处理后如搅拌30分钟后，将熔融的混合物从喷嘴喷出，熔融的液珠在高纯的惰性气体如氩气传质过程中迅速冷却固化成球，最后将所得产物在分子泵高真空系统下，进一步除去吸附在球表面上的微量杂气，在H₂O与O₂含量低于1ppm的手套箱内进行筛分。产品经检验合格后既可用于陶瓷金卤灯的生产。其中，缓慢加热至混合物熔融的升温速率为1～3℃/分钟。

在进一步优选实施例中，经上述陶瓷金卤灯实施例中的，该发光药丸6直径是0.3～0.8mm，优选为0.5mm；粒重为0.3～1.1mg，优选为0.5mg。该优选尺寸和粒重的发光药丸6更能方便、快速、准确的通过注丸器注入到陶瓷放电腔7内。

含有如果图2所示的无钍金卤灯电极1的陶瓷金卤灯的功率优选为40W～150W。

因此，上述陶瓷金卤灯由于采用上述陶瓷金卤灯电极作为电极，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。进一步地，通过对发光药丸6成分和含量的调配，进一步改善了陶瓷金卤灯具有光效和色温。

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；电极棒3中的氧化锆、氧化镧总重量百分比为0.2%，且氧化锆、氧化镧两者的摩尔比为2:1；钨螺旋5长度为1.7mm，电极棒3的长度为5mm。

该陶瓷金卤灯设置于放电腔7内的发光药丸6中碘化钠、碘化铊和碘化铟的摩尔比为0.01:6.6×10^-4:4.4×10^-5。其制备方法如下：

将摩尔比为0.01:6.6×10^-4:4.4×10^-5的碘化钠、碘化铊和碘化铟混合均匀形成混合物后，置于具有喷嘴的石英容器中，在130℃下进行预真空处理50分钟，然后缓慢加热至混合物熔融，搅拌30分钟，将熔融的混合物从喷嘴喷出，熔融的液珠在高纯的氩气传质过程中迅速冷却固化成球，然后将所得产物在分子泵高真空系统下，进一步除去吸附在球表面上的微量杂气，在H₂O与O₂含量低于1ppm的手套箱内进行筛分，检验。制备得到的发光药丸6直径是0.5mm，粒重为0.5mg。

该陶瓷金卤灯结构如上文所述和附图2所示。该陶瓷金卤灯的功率如下文表1中实施例1所述。

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；电极棒3中的氧化锆、氧化镧总重量百分比为2.0%，且氧化锆、氧化镧两者的摩尔比为2:1；钨螺旋5长度为1.7mm，电极棒3的长度为5mm。

该陶瓷金卤灯设置于放电腔7内的发光药丸6如实施例1中发光药丸。发光药丸6制备方法参照实施例1。

该陶瓷金卤灯结构如上文所述和附图2所示。该陶瓷金卤灯的功率如下文表1中实施例2所述。

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；电极棒3中的氧化锆、氧化镧总重量百分比为3.0%，且氧化锆、氧化镧两者的摩尔比为2:1；钨螺旋5长度为1.7mm，电极棒3的长度为5mm。

该陶瓷金卤灯设置于放电腔7内的发光药丸6如实施例1中发光药丸。发光药丸6制备方法参照实施例1。

该陶瓷金卤灯结构如上文所述和附图2所示。该陶瓷金卤灯的功率如下文表1中实施例3所述。

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；电极棒3中的氧化锆、氧化镧总重量百分比为2.0%，且氧化锆、氧化镧两者的摩尔比为1.8:1；钨螺旋5长度为1.5mm，电极棒3的长度为4mm。

该陶瓷金卤灯设置于放电腔7内的发光药丸6中碘化钠、碘化铊和碘化铟的摩尔比为0.01:6.0×10^-4:4.0×10^-5。其制备方法参照实施例1中发光药丸6的制备方法。制备得到的发光药丸6直径是0.3mm，粒重为0.3mg。

该陶瓷金卤灯结构如上文所述和附图2所示。该陶瓷金卤灯的功率如下文表1中实施例4所述。

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；电极棒3中的氧化锆、氧化镧总重量百分比为2.0%，且氧化锆、氧化镧两者的摩尔比为2.2:1；钨螺旋5长度为2mm，电极棒3的长度为7mm。

该陶瓷金卤灯设置于放电腔7内的发光药丸6中碘化钠、碘化铊和碘化铟的摩尔比为0.01:7×10^-4:4.7×10^-5。其制备方法参照实施例1中发光药丸6的制备方法。制备得到的发光药丸6直径是0.8mm，粒重为1.1mg。

该陶瓷金卤灯结构如上文所述和附图2所示。该陶瓷金卤灯的功率如下文表1中实施例5所述。

对比例1

在70w的钠铊铟陶瓷金卤灯，发光药丸中碘化钠，碘化铊和碘化铟的摩尔比为0.01:6.6×10^-4:4.4×10^-5，采取类似实施例1中的电极结构，只是将锆钇钨杆换为市场上常用的钍钨杆(钍百分含量为2%，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2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76Lm/w，色温高达3970K，相对指数高达87，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。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 (10)

1.一种陶瓷金卤灯电极，包括依次同轴连接的引出线、连接杆和电极棒，所述连接杆外表面缠绕有钼螺旋，所述电极棒的与连接杆连接端相对的另一端部外表面缠绕有钨螺旋，其特征在于：所述电极棒的材料为氧化锆、氧化镧和钨金属形成的锆镧钨合金；其中，所述氧化锆、氧化镧总重量百分比为0.2～3.0%，且所述氧化锆、氧化镧两者的摩尔比为(1.8～2.2):1。

2.如权利要求1所述的陶瓷金卤灯电极，其特征在于：所述电极棒的直径为0.21～0.40mm。

3.如权利要求1或2所述的陶瓷金卤灯电极，其特征在于：所述钨螺旋的外直径为0.47～0.94mm。

4.如权利要求1或2所述的陶瓷金卤灯电极，其特征在于：所述钨螺旋与电极棒的长度比为1.5～2：4～7。

5.如权利要求1所述的陶瓷金卤灯电极，其特征在于：所述连接杆的直径为0.39～0.54mm。

6.如权利要求1或5所述的陶瓷金卤灯电极，其特征在于：所述钼螺旋的外直径为0.67～0.90mm。

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以及设置于所述放电腔内的发光药丸，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引出线一端、连接杆、缠绕于连接杆外表面的钼螺旋和电极棒一端设置在所述陶瓷袖管内，电极棒的另一端和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：所述发光药丸由摩尔比为(0.005～0.015):(6.0×10^-4～7.0×10^-4):(4.0×10^-5～4.7×10^-5)的碘化钠，碘化铊和碘化铟制备而成。

9.如权利要求8所述的陶瓷金卤灯，其特征在于：所述发光药丸粒重为0.3～1.1mg，和/或发光药丸直径为0.3～0.8mm。

10.如权利要求8或9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。