CN1248285C - 没有水银的金属卤化物灯 - Google Patents

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Abstract

没有水银的金属卤化物灯，该填充物有下面的组份：一惰性气体，第一组金属卤化物，沸点高于1000℃，还涉及难以挥发的组份，其预先达到饱和的状态；第二组金属卤化物，沸点低于1000℃，还涉及容易挥发的组份，大部分预先是不饱和的；其中第一组金属卤化物的总的填充量介于5和100μmol/cm3之间；其中第二组介于1和5μmol/cm3之间；色温位于2700和3500K之间；其中共同的色重复指数至少是Ra＝90，而同时的红重复指数至少是R9＝60。

Description

没有水银的金属卤化物灯
技术领域
本发明涉及一个没有水银的金属卤化物灯。本发明尤其涉及了用于一般照明的光色暖白(WDL)的灯，该灯尤其是具有亮度调节功能的。
背景技术
从DE-A 197 31 168中已知了一种没有水银的金属卤化物灯，该灯使用了两组的金属卤化物灯，即电压产生器，其主要承担水银的角色，以及光产生器，尤其是稀有金属。以此暖白的光色可以达到3500K。尽管红色复制还不是任意的，该复制通过加入金属卤化物Dy或者Al得到控制。相似的填充系统也描述在WO 99/05699或者EP-A 833 160中。
WO98/45872描述了含有水银的金属卤化物灯，它的填充物主要是含有Na和Tl的金属卤化物。对此还有Dy和Ca卤化物。此填充物具有中白的光色3900到4200K。
在实现暖白和中白的光色时使用钠是有缺点的，因为它的较小的离子半径它是很容易扩散的。
发明内容
本发明的任务是提供一种金属卤化物灯，其不仅省略了因为环境保护的水银，而且回避了全部使用钠或者另外尽可能避免的与之相联系的困难。本发明尤其涉及了在单侧有管座的灯(光致电离的问题)。
按照本发明没有水银的金属卤化物灯具有暖白的光色和高的色重现指数Ra，其中该灯具有一个放电容器，在该放电容器中电极是真空密封的并且在放电容器中具有一个可电离填充物。该填充物具有下面的组份：
一惰性气体，其起缓冲气体的作用，
第一组金属卤化物(MH)，它的沸点高于1000℃(优选高于1150℃)，其中第一组作为金属至少同时使用了Dy和Ca，并且其中两种金属卤化物Ca-MH∶Dy-MH的摩尔比例位于0.1和10之间，优选位于0.2和5之间；在此还涉及了难以挥发的组份，其预先达到了饱和的状态；
第二组金属卤化物，它的沸点低于1000℃(优选低于900℃)，其中，第二组作为金属含有至少组份In、Zn、Hf、Zr之一；在此还涉及了容易挥发的组份，其大部分预先是不饱和的；
其中第一组金属卤化物的总的填充量介于38.75和48.75μmol/cm3之间；
其中第二组金属卤化物的总的填充量介于20和24.1μmol/cm3之间；
其中色温位于2700和3500K之间；
其中共同的色重复指数至少是Ra＝90，而同时的红重复指数至少是R9＝60。
两种金属卤化物Ca-MH∶Dy-MH的摩尔比例优选位于0.3和4之间。第二组优选含有另外的金属卤化物Tl，它的量是到30μmol/cm3，优选为5到25μmol/cm3。
另外第一组的金属卤化物Na在总量之中低于30Mol.-％，优选最高为5Mol.-％。
优选的，第一组另外还含有Cs的金属卤化物，它的量为低于40μmol/cm3，优选为5到30μmol/cm3。另外惰性气体的冷的填充压优选位于100和10 000mbar。
另外第二组的成员作为金属能够为低于30Mol.-％的量。另外附加至少一种基本的金属或者一种金属卤化物金属Al、Ga、Sn、Mg、Mn、Sb、Bi、Sc在第二组中并且它整个地低于40Mol.-％部分。
另外附加至少一种金属卤化物金属Sr、Ba、Li和/或稀有金属在第一组中并且它整个地低于30Mol.-％部分。
该放电容器优选是陶瓷的并且具有典型的内部的纵/横最大尺寸的比例为3.5。
该内表面的尺寸优选如此选择，在运行时内壁的负载是10到60W/cm2。
没有水银的填充物主要是含钠的填充物(优选最高为占具有沸点＞1000℃的填充物5Mol.-％的Na卤化物)。它的组成如此选择，至少Dy-卤化物和Ca-卤化物作为填充物组成部分是具有＞1000℃沸点的填充材料的一部分，并且至少一种金属卤化物MH具有＜1000℃的沸点，它是选自于In、Zn、Hf、Zr组。
然后尤其是当Ca-MH/Dy-MH的比例＞2时(尤其是＞4时)具有的优点是，提供了填充物的另外的金属卤化物，优选是另外的所选择的镧低于25Mol.-％的分量，以跨越红色的频谱范围，对此是通过分量CaJ2进行补偿。
第一组在放电容器中的总填充量应该是CaX2+DyX3＝5-100μmol/ccm(X是任意选择的卤化物J、Br和Cl的一种)。第二组所使用的金属In、Zn、Hf、Zr的金属卤化物MeXn的总填充量总共是MeXn＝1-50μmol/cm3。如果这个值是选择得比较小，该电压半径低于50V/cm，这是不实用的。
Tl-MH的附加物优选位于范围TIX＝5-30μmol/ccm中。该优选的量依赖于另外的组成部分以实现与普朗克曲线存在最小的偏差。
该光源的频谱射线处于2700K和3500K之间的暖白频谱范围之中，并且共同的色重复指数优选是Ra＞90，其中饱和红色的红重复指数是R9＞60。
本发明的特别应该注意的特征是，当灯被调低到灯功率的大约50％时，色重复能够保持明显的恒定。目前的填充物不适合于调暗。这使所得到的在Dy和Ca之间的混合物具有一种可能性，即Ca(也可以是Cs)在汽相状态通过分子结构(复杂的结构)满足。这种原理在没有水银的填充物中是特别有利的。以此实现了与功率有关的在可见光频谱范围中的频谱射线的分布，相应的具有一个突出的调暗性能。
该灯的填充物能够具有处于填充材料的填充物组成部分中的Cs卤化物，该材料具有＞1000℃的沸点，该卤化物在摩尔比例中优选处于10-50％，其中CsX的总量典型地处于5-40μmol/cm3。CsX改善了弯曲稳定性并且提高了光增益。
另外该灯填充物含有具有沸点＜1000℃的至少一种金属卤化物，该卤化物出自于Al、Ga、Sn、Mg、Mn、Sb、Bi、Sc组，此材料能够被混合以进行准确的电压调节；少量的材料还适合于影响频谱射线的分布。
在另外的实施例中该灯填充物还含有至少一种基本的金属，该金属来源于Tl、In、Zn、Al、Ga、Sn、Mg、Mn、Sb、Bi、Sc组，其中该填充量处于0.5-50μmol/cm3之间。此材料能够被混合以改善电性能，例如其用于减小重复点燃的峰值。
Na卤化物的可选部分能够低于填充物组成部分的填充分量的30.Mol-％，它的沸点＞1000℃。虽然NaJ典型地损害了调暗性能以及色重复的恒定，但是它能够被混合以提高光增益。
在其他有利的实施例中在具有沸点＞1000℃的填充分量中另外含有由镧和由组Sr和Ba和Li，典型地处于到35Mol.-％构成的至少一种卤化物。此材料被混合以在可见光的频谱范围内优化频谱分布，例如：Sr、Ba和Li是另外用于改善红色射线，镧是用于蓝色和绿色的频谱范围。
该可电离的填充物含有至少一种具有冷填充压为100-10000mbar的惰性气体(Ar，Kr，Xe)。通过典型地大于500mbar的冷填充压尤其能够延长使用寿命。在低于100mbar时，在灯的运行期间出现较大的电极负载，这导致维护性能受损。
附图说明
下面借助于几个实施例详细解释本发明。
图1     具有陶瓷放电容器的一个金属卤化物灯；
图2     金属卤化物灯的频谱；
图3     依赖于用于第一个实施例的调暗等级的Ra、Rg和色温的表示，
图4     作为用于第一个实施例的调暗等级的函数的色坐标；
图5     金属卤化物灯的频谱的第二个实施例；
图6     依赖于用于第二个实施例的调暗等级的Ra、Rg和色温的表示，
图7     作为用于第一个实施例的调暗等级的函数的色坐标；
图8     金属卤化物灯的频谱的第三个实施例；
图9     依赖于用于第三个实施例的调暗等级的Ra、Rg和色温的表示，
图10    作为用于第三个实施例的调暗等级的函数的色坐标。
具体实施方式
在图1中示意性描述了具有功率70W的金属卤化物灯。其含有由灯轴确定的圆柱形的石英玻璃的外灯泡1，其在两侧被挤压(2)和被形成插座(3)。该轴向设置的Al2O3陶瓷的放电容器4构成一个椭圆形并且在中点5鼓出来并且具有两个圆柱形的端6a和6b。它也能够具有圆柱形的作为栓塞的细小的管子。该放电容器借助于两个通过薄膜8与灯座部分3相连接的电流引线保持在外灯泡1中。该电流引线7与引线9、10焊接在一起，该引线分别匹配在处于放电容器端部的端部栓塞11中。
该引线9、10例如是钼销钉。两个引线9、10在两侧处于栓塞11的上方并且在放电侧夹持电极14，该电极含有由钨构成的电极体15和一个在放电侧的端部被移动的螺旋线16。引线9、10分别与电极体15以及与外面的电流引线7钝焊接。
端部栓塞11主要含有具有陶瓷成分Al2O3和金属成分钨或者钼的已知的金属陶瓷。
在第二个端部6b处另外在栓塞11中含有一个与轴平行的孔12，其用于抽真空并且以已知的方式用于填充该放电容器。这个孔12在填充之后借助于栓塞13密封。然而另外也可以使用其他已知的结构用于陶瓷的放电容器并且对于密封的技术是可以选择的。
放电容器的填充物含有惰性的点燃气体/缓冲气体，在此使用了具有250mbar冷填充压的氩气并且含有各种金属卤化物的附加物。
本发明的填充物的三个例子示出在表1中。另外在最后的两列中给出了金属卤化物的沸点。在所有的情况中，椭圆形构成的陶瓷放电容器具有0.32cm3的内部空间并且在9mm的弯曲长度上具有2.35cm2的内表面。
在第一个实施例中点燃电压大约为60V。摩尔比例CaMH∶DyMH在此为60∶15＝4.0。以此实现了70W的WDL金属卤化物灯，它的射线频谱是以CaJ2带为占优势(图2)。其在红色频谱范围中位于626和642nm之间。
如在图3中所示，光增益是501m/W。色重复指数Ra和R9的值稍微低于100。此非常好的值是与调暗无关地直到全部功率的50％，如图2和图3所示，作为调暗参数，该壁负载在20、30和40W/cm2之间变化(相应于50％、75％和100％的调暗程度)。以此该灯非常好地适合于白炽灯。该色温Tn通过调暗在3400和2950K之间进行无级的调节。色坐标x和y的改变在调暗时沿着普朗克曲线(图4)非常准确地实现。以此输入TlJ的准确的量是非常重要的。这与目前的填充物相比是极其有利的。
在频谱在图5中示出的第二个实施例中，点燃电压为80V。摩尔比例CaMH∶DyMH＝29∶39＝0.74，R9指数按照图6在60和85之间进行变化，每一次在调暗之后，Ra一直都明显高于90，其色温在50-100％的调暗时几乎恒定地保持在3100K。在接近50％的低调暗时(相应于20W/cm2的壁负载)，该R9值大约位于50，在到可能功率的100％的较高调光(壁负载典型地为32W/cm2)时该R9值为75到80。该色坐标x和y示出在图7中。
在其频谱示出在图8的第三个实施例中，点燃电压为73V。摩尔比例CaMH∶DyMH＝30∶45＝0.67。为了电压匹配使用了InJ和HfBr4的混合物。在调暗时(图9)示出了一个非常的特性：所有的颜色指数(Ra和R9)示出了几乎恒定的性能并且几乎与调暗程度无关。红色值R9明显高于70并且Ra大约为95。色坐标x和y(图10)在调暗时具有大约3000K的恒定的色温。
在以椭圆形表示的放电容器的所有的实施例中，内部的纵向与横向的比例大约为1.7。内部的轴向的长度只有12mm(作为所表示的椭圆形的整个长度(在图1中以虚线表示)表示)，横向于灯轴的圆形构成的放电容器的内部的最大直径为7mm。
                                                                        表1
  第一实施例   第二组   第一组
  金属卤化物(组1)   组1的含量(mol.-％)   绝对含量(μmol)   金属卤化物(组2)   组2的含量(mol.-％)   绝对含量(μmol)   化合物   沸点(℃)
  由第二组
  第二实施例   InBr   18   1.4   CsJ   25   3.1   InBr   677
  InBr3   27   2.1   DyJ3   15   1.9   InJ   726
  HfBr4   16   1.2   CaJ2   60   7.4   InBr3   500
  TIJ   39   3   HfBr4   322
  7.7   24.063   12.4   38.75   TIJ   823
  由第一组
  第三实施例   InJ   64   4.1   NaJ   21.7   3.4   OsJ   1280
  HfBr4   22   1.4   TmJ3   5.3   0.8   TmJ3   1260
  TIJ   14   0.9   DyJ3   28.8   4.5   DyJ3   1320
  HoJ3   5.3   0.8   HoJ3   1300
  CaJ2   38.9   6.1   CaJ2   1230
  6.4   20   15.6   48.75   NaJ   1304
  InBr   51.5   3.8   CsJ   25   3.1
  HfBr4   20.1   1.5   DyJ3   45   5.7
  TIJ   28.3   2.1   CaJ2   30   3.8
  7.4   23.125   12.6   39.38

Claims (13)

1.具有暖白光色和高的色重复指数Ra的没有水银的金属卤化物灯，其中该灯具有一个放电容器，在该容器中存在真空密封的电极并且在放电容器中含有可电离的填充物，其特征在于，该填充物具有以下的组份：
一惰性气体，其起缓冲气体的作用，
第一组金属卤化物(MH)，它的沸点高于1000℃，其中第一组作为金属至少同时使用了Dy和Ca，并且其中两种金属卤化物Ca-MH：Dy-MH的摩尔比例位于0.67和4之间，
第二组金属卤化物，它的沸点低于1000℃，其中，第二组作为金属含有元素In、Zn、Hf、Zr至少之一，
其中第一组金属卤化物的总的填充量介于38.75和48.75μmol/cm3之间；
其中第二组金属卤化物的总的填充量介于20和24.1μmol/cm3之间；
其中色温位于2950和3400K之间；
其中共同的色重复指数至少是Ra＝90，而同时红重复指数至少是R9＝60。
2.如权利要求1的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，第二组含有另外的金属卤化物，它的量是低于30μmol/cm3，其中该金属卤化物是T1的金属卤化物。
3.如权利要求2的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，该金属卤化物的量为5到25μmol/cm3。
4.如权利要求1的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，该第一组还含有一金属卤化物，该金属卤化物在该第一组的总量之中低于30Mol.-％，其中该金属卤化物是Na的一种金属卤化物。
5.如权利要求4的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，该金属卤化物在第一组的总量之中最高为5Mol.-％。
6.如权利要求1的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，该金属卤化物灯另外还含有Cs的金属卤化物，它的量为低于40μmol/cm3。
7.如权利要求6的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，该金属卤化物灯另外还含有Cs的金属卤化物，它的量为5到30μmol/cm3。
8.如权利要求1的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，惰性气体的冷的填充压位于100和10000mbar。
9.如权利要求1的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，第二组的成员另外作为金属为低于30Mol.-％的部分。
10.如权利要求1的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，附加至少一种金属Al、Ga、Sn、Mg、Mn、Sb、Bi、Sc的金属卤化物在第二组中并且它整个地另外低于40Mol.-％的部分。
11.如权利要求1的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，附加至少一种金属Sr、Ba、Li和/或稀有金属的金属卤化物在第一组中并且它整个地另外低于30Mol.-％的部分。
12.如权利要求1的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，该优选是陶瓷的放电容器具有典型的内部的纵/横最大尺寸的比例最高为3.5。
13.如权利要求1的没有水银的金属卤化物灯，其特征在于，该放电容器的内表面尺寸如此选择使得内壁的负载是20到40W/cm2。
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