CN1047260C - 灯泡 - Google Patents

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Abstract

一种用来提供可见光辐射的灯泡，它包含用透光材料制成的罩壳，并在罩壳中包括一种含碲物质的填充物，含碲物质的数量密度至少为1017个分子/cc，当用足够大的能量激励填充物时，可从含碲物质中得到元素碲，从而辐射可见光，并且大体上从元素碲产生的所有辐射波长均比400nm长。

Description

灯泡
本发明是申请日为1993年10月15日的美国专利申请08/136,078和申请日为1993年5月13日的美国专利申请060,556的部分续展申请,060,556是申请日为1992年5月13日的美国专利申请882,410的部分续展申请，882,410是申请日为1990年10月25日的美国专利申请779,718的部分续展申请，779,718是申请日为1990年10月25日的美国专利申请604,487的部分续展申请。
本发明涉及一种用作照明的新型的灯。
通常在家庭和办公室中采用的白炽灯和荧光灯并不能为许多商业和工业应用提供足够的照明。至于在居室应用场合下，白炽灯的效能(与输入电功率相比的可见光输出功率)较低，所以使用起来价格昂贵，而荧光灯则无法提供连续光谱。
已被人们接受并通常用来在工商业应用中进行高功率照明的灯为高亮度放电(HID)灯。HID灯的填充物通常含有汞。然而，由于汞是一种剧毒挥发性物质，所以，人们不希望使用它。因此，如果HID灯被打碎，危险的汞蒸汽就会发散出来，并且在灯的使用寿命终了以后，还没有一种方便方法能安全处理含汞灯罩。人们已经认识到，含汞灯的广泛使用是一个严重的环境问题。
Hower等人发明的美国专利第4,247,798号揭示了一种金属检卤灯，它可以用卤化钠、卤化碲等卤化物作为其填充物。但是，该发明没有认识到可以在灯中使用碲或含碲物质，通过分子辐射，产生足够光强的可见光。
有许多种方法可以用来测试灯的好环，并且在灯领域的技术人员中，各种标准化的性能指标已经出现。这些指标包括：灯的发光效能、其额定寿命、流明维持、色度和彩色再现指数(CRI)。另外，灯发射的光的颜色稳定性也很重要，因为该稳定性是随时间而改变的。采用的指标越接近理想程度，灯的性能就越好。
按照本发明，提供了一种灯，它具有高超的性能特征，并且可以在无需采用汞的情况下工作。
本发明的一个方面在于，提供一种可以提供可见光辐射的灯泡，它包含：用透光材料制成的罩壳，并且罩壳中包括一种含碲物质的填充物，受激时可以从含碲物质中得到元素碲，含碲物质的数量密度至少为1017个分子/cc，当运行中用足够大的能量激励填充物时，受激的填充物辐射可见光，且大体上从元素碲产生的所有辐射波长均比400nm长。
按照本发明的另一个方面，将含碲物质加到含硫或含硒灯中，以提供可见光辐射。碲的作用在于使含硫或含硒灯的光谱向红光区域移动，从而提供具有更暖质量并改进了颜色再现的灯光。
按照本发明提供的灯具有相当高的效能、良好的颜色再现性、相当长的寿命，并输出一连续光谱。这种灯还具有高的流明保持以及稳定的颜色输出。具有这些特点的灯被认为是在各种可见光应用场合下的理想光源。
尽管人们知道将周期表(包括有碲)中的每一个元素用作灯的填充物以使产生这些元素的原子和/或分子光谱，但这些光谱参考灯(spectroscopic referece lamp)无法提供足够的光或正确的光谱，以用作可见光源。
因此，本发明的优点是提供一种具有高超性能的可见光源。
本发明的另一个优点是提供了一种能够在填充物中不使用汞的情况下工作的可见光源。
在按照附图作了详细描述后就能更好地理解本发明，其中：
图1是本发明实施例的透视图。
图2是图1所示实施例的侧视图。
图3是本发明的另一种实施例。
图4是碲灯辐射光光谱。
图5是加入了碲的硒灯的辐射光光谱。
图6是硒灯的辐射光光谱。
参见图1，图中绘出了本发明一种实施例的灯2，它用微波能量供能，应该理解，也可以采用R.F.能量。
灯2包括一微波腔体4，它由金属圆柱型构件6和金属网罩8构成。网罩8可以有效地使光从腔体逸出，而将微波能量保持在其中。
灯泡10位于腔体内，在本实施例中绘制成球形。参见图2，灯泡由杆12支承，杆12与电机14相连，用来使灯泡旋转。旋转使灯稳定地工作。
微波能量由磁控管16产生，波导18将该能量传送到腔壁上的槽隙(未图示)，并由此耦连到腔体，特别是耦合到灯泡10中的填充物。
灯泡10由用透光材料制成的泡壳以及壳中的填充物组成。按照本发明的一个方面，灯填充物中包括有碲或受激时可以从中获得元素碲的碲化合物，所含的量使得工作中用足够能量激励时足以辐射可见光，并且元素碲产生的所有辐射的波长大体上超过约400nm。这时，可见光辐射主要是由元素碲产生的。
可以在未受激填充物中使用的碲化合物包括TeO、TeS、TeSe以及包括TeCl5、TeBr5和TeI5在内的碲卤化物。其他可以采用的碲化合物是在室温下具有足够低蒸气压(即为固体或液体)以及在操作温度下具有足够高蒸气压以提供有用照明的那些化合物。
为了提供足够的含碲物质，从而产生可见光辐射超过紫外光的灯输出，碲灯灯泡容积内的平均数密度最好至少约为1017个分子/cc。即，如果采用的是元素碲，则指的是元素碲的数量密度，而如果采用的是碲化合物，则指的是化合物的数量密度。
上述以微波或R.F.为能源的灯可以在各种功率密度下工作，例如在约5瓦/cc和千瓦/cc(或更大功率密度)之间，这是因为必须有足够大的功率来使碲填充物汽化，并产生从中导致辐射的压强，大体上所有波长均超过约400nm。任一运用场合下采用的特定功率密度将取决于采用的含碲量、灯泡的大小以及所要求的灯的流明输出。
采用硫和/或硒填充物来提供可见光的灯是人们所熟知的，并可参见申请日为1993年6月3日的美国专利申请071,027以及PCT申请WO92/08240，其内容通过引用包括在此。人们已经发现，按照本发明的一个方面，如果这样一种灯的填充物中加入碲，则具有很好的效果。
更具体地说，碲的加入使灯的光谱输出向红光区域移动，从而使光对人眼更为柔和，并具有更好的颜色再现。
一般说来，碲的数量密度对硫或硒的数量密度之比不应超过10％，而在低端，该比例可以是一个较小的百分比，加入填充物的碲可以是元素碲的形式，或者是碲化合物的形式。
另外，按照本发明的灯的光谱输出可以通过在填充物中以不同数量组合碲、硫和/或硒来控制。
上述灯填充物通常包括一种起动气体，如氩、氙或氪。同时，填充物可以包括因各种原因而加入的添加剂，如：金属卤化物或其他物质，用以加强光谱的某些特定区域。另外，尽管本发明的灯可以在填充物中没有汞的情况下工作，但汞的加入(在某些运用场合可以被容许时)可以提高效率。
本发明的又一种实施例见图3所示。这是一个弧光灯20，它由具有电极24和26并含有填充物28的石英罩壳22组成。为了激励填充物，在电极两端施加交流电压，从而在其间发生弧光放电。
罩壳22中的填充物如上述无电极灯实施例中描述的那样，而灯通常可以在用作金属卤化物弧光灯的正常功率密度下激励。电极24和26可以用特定材料(如铂)制成或涂覆，以防止与填充气体起化学反应或使反应最小。
                       例Ⅰ
按照本发明制成一盏实际的灯如下。一40mm外径(OD)(37mm内径(ID))的球形罩壳用20mg的Te和100乇的Xe填充，并在谐振腔内用1100瓦的微波功率供能。发射光的光谱输出如图4所示，从图中可以看出，该光谱为连续的分子光谱，产生的光具有令人满意的质量。灯的效能约为105流明/瓦。
                      例Ⅱ
40mmOD(37mmID)的球形罩壳内填充有35mg的Se、5mg的Te和100乇的Xe。该灯在谐振腔内用1000瓦的微波功率激励。光谱输出见图5。效能约为175流明/瓦。
                    比较(例Ⅱ)
40mmOD(37ID)的球形罩壳内填充有34mg的Se和300乇的Xe，并在谐振腔内用1000瓦的微波功率激励。其光谱输出见图6。
通过比较图5和图6中的光谱表明，由加入了碲的硒灯产生的图5所示的光谱与图6所示由仅以硒为填充物的灯产生的光谱相比，明显地移向红光区域。图5所示的灯发射的光具有更暖的质量，并使颜色再现性得以提高。
应该注意的是，图4、5和6中的横座标为波长，单位为毫微米，而纵座标为强度，单位任意。
因此，至此已经描述了按照本发明的改进的灯。尽管上文中结合较佳描述性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员可以对其作各种变异，因此，可以理解，本发明以后文所附的权利要求来限定，各种变异都是等效的。

Claims (12)

1．一种用来提供可见光辐射的灯泡，它包含：用透光材料制成的罩壳，
其特征在于，所述罩壳中包括一种含碲物质的填充物，受激时可以从所述含碲物质中得到元素碲，所述含碲物质的数量密度至少为1017个分子/cc，当运行中用足够大的能量激励填充物时，受激的填充物辐射可见光，且大体上从元素碲产生的所有辐射波长均比400nm长。
2．如权利要求1所述的灯泡，其特征在于，它与一个激励所述填充物的装置组合，所述激励装置用足够大的功率使所述灯泡产生所述可见光辐射，且大体上所有所述可见光辐射的辐射波长均超过400nm。
3．如权利要求2所述的灯泡，其特征在于，所述填充物还包括一起动气体。
4．如权利要求2所述的灯泡，其特征在于，大体上所有所述可见光辐射的辐射波长均超过400nm的光谱为连续光谱。
5．如权利要求2所述的灯泡，其特征在于，所述灯泡是无电极的，且所述激励装置将微波或r.f.功率施加到填充物上。
6．如权利要求2所述的灯泡，其特征在于，所述可见光辐射主要是由所述元素碲产生的。
7．如权利要求2所述的灯泡，其特征在于，所述灯泡含有电极。
8．如权利要求2所述的灯泡，其特征在于，所述填充物还包括一种添加剂，用来加强特定的光谱区域。
9．如权利要求1所述的灯泡，其特征在于，它还包括受激时可从中获得硫的含硫物质，用来产生可见光辐射。
10．如权利要求1所述的灯泡，其特征在于，它还包括受激时可从中获得硒的含硒物质，用来产生可见光辐射。
11．如权利要求9所述的灯泡，其特征在于，所述受激灯泡中碲相对于硫的含量不超过10％。
12．如权利要求9所述的灯泡，其特征在于，所述受激灯泡中碲相对于硒的含量不超过10％。
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