CN1264192C - 低压汞蒸气放电灯 - Google Patents

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Abstract

一种低压汞蒸气放电灯包括具有第一和第二端部(12a、12b)的放电室(10)，该放电室(10)包含汞和稀有气体，每一所述端部(12a、12b)支承一个布置在所述放电室(10)中的电极(20a、20b)，所述电极用于在所述放电室内起动并保持放电，所述电极(20a、20b)中的一个电极被一个电极屏蔽件(22a；22b)包围着或者所述电极中的每个电极被各自的一个电极屏蔽件(22a、22b)包围着，其特征在于，所述电极屏蔽件包括内壁(23a)和外壁(24a)，所述内壁和所述外壁间隔开。

Description

低压汞蒸气放电灯
本发明涉及一种低压汞蒸气放电灯，其包括一具有第一和第二端部的放电室，该放电室包含汞和稀有气体，其中每一端部支承一个布置在放电室中的用于在放电室内起动并保持放电的电极，并且所述电极中的每个电极被各自的一个电极屏蔽件包围住。
在未预先公开的欧洲专利申请No.EP0011119(PHD99.160)中对这种低压汞蒸气放电灯进行了描述。该灯中的电极屏蔽件由成型为管的不锈钢薄板材料制成。
在汞蒸气放电灯中，汞形成了用于(有效地)产生紫外(UV)光的主要成分。在放电室的内壁上存在有包括发光材料(例如荧光粉)的发光层，以将UV(紫外光)转化成其它波长，例如用于将皮肤晒黑的(日光浴)的UV-B和UV-A，或转化成可见光辐射。因为该原因，这种放电灯又称为荧光灯。
在本发明的说明书和权利要求书中，术语“额定运行”用于表示汞蒸气放电灯的这样的工作状况，即，该灯的辐射输出是该灯在最佳工作状况中的辐射输出的至少80％，这意味着在该工作状况下该汞蒸气压力处于其最佳值。
对于低压汞蒸气放电灯的正确的工作状况，该放电灯的电极包括(发射极)材料，其具有较低的所谓功函数(输出位能较低)，以用于向放电(阴极作用)输送电子并从该放电(阳极作用)接收电子。功函数较低的已知材料为例如钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)。应当注意，在低压汞蒸气放电灯的起弧和工作期间，(例如钡和/或锶的)材料从电极上蒸发并溅射出。通常，发射极材料沉积在放电室的内壁上，如果该低压放电灯包括电极屏蔽件，则发射极材料还沉积电极屏蔽件上。还出现的是，沉积在放电室的其它位置处的上述的钡和锶不再参与发光过程。该沉积(发射极)材料还形成在内壁上的包含汞的汞齐，其结果为可用于放电的汞含量将(逐渐)降低，这会不利地影响该灯的工作寿命。为了在该灯的寿命期间补偿这种汞的损失，在灯中较高用量的汞是必要的，从环境角度来看这是不希望的。
通过设置一包围电极并在额定运行期间具有高于250摄氏度的温度的电极屏蔽件，在该电极屏蔽件中和在其上的用于与存在于放电室中的汞发生反应的材料的反应能力降低了，从而防止了汞齐(Hg-Ba，Hg-Sr)的形成。
试验还显示出：从电极蒸发的发射极材料形成氧化物(BaO和SrO)。在放电灯的(额定)运行中，汞与经蒸发的发射极材料的该氧化物形成键结合。如果活性氧存在与电极附近，将形成BaO、SrO和/或HgO，还可能形成SrHgO2和BaHgO2。如果(来自电极的)钨被沉积，(冷起动过程中发生了钨的溅射)，还形成了WOX和HgWOX。虽然BaO和SrO在正常的热状态下不与汞发生反应，但是存在于放电区中的放电在蒸发的发射极材料的氧化物与汞的这些化合物的形成中起到了一定的作用，这没有必要给出理论解释，但看起来是这样的。在温度高于450摄氏度时，由于汞与蒸发的发射极材料的氧化物的该化合物的解离，汞再次释放出来，释放出的汞再次可用于放电。HgO、BaO和SrO特别在450摄氏度以上时解离。化合物SrHgO2和BaHgO2某种程度上较稳定，解离所需的更高的温度至少为550摄氏度。
本发明的目的提供一种开始段所述的低压汞蒸气放电灯，其使用较少的汞。
为此，本发明提供一种低压汞蒸气放电灯，其包括具有第一和第二端部的放电室，所述放电室包含汞和惰性气体，其中每一端部支承一个布置在所述放电室中的电极，所述电极用于在所述放电室内起动并保持放电，所述电极中的一个电极被一个电极屏蔽件包围着或者所述电极中的每个电极被各自的一个电极屏蔽件包围着，其特征在于，所述电极屏蔽件包括内壁和外壁，所述内壁和所述外壁间隔开。按这种方式，电极屏蔽件获得到良好隔热特性，以使内壁的温度高于对于单个壁的温度，从而使得，如上所述，较少的汞被结合。为了获得良好的隔热效果，内壁和外壁之间的间隙优选为在0.2mm至2mm之间。
优选的是，电极屏蔽件主要由单件的薄板材料制成，优选的是，电极屏蔽件由不锈钢制成。不锈钢是一种耐高温的材料。这种材料与例如铁相比具有高度的抗腐蚀性、较低的导热系数、以及较低的热发射率。通过由单件薄板材料来制造该屏蔽件，其以低成本的方式被制成。
优选的是，该电极屏蔽件在背离电极的侧面上设置有低发射率的涂层，以降低电极屏蔽件的辐射损失，该涂层包含贵金属或铬。通过将这种涂层施加到电极屏蔽件的外表面上，可以更简便地达到电极屏蔽件的所需的较高温度。用于电极屏蔽件的外表面上的低发射率涂层的其它适当材料是氮化钛、碳化铬、氮化铝、和碳化硅。在该低压汞蒸气放电灯的替代实施例中，该外表面被抛光。电极屏蔽件的外表面的抛光处理还降低了经该屏蔽件的热辐射。
该电极屏蔽件优选地在朝向电极的侧面上设置有用于吸收辐射的吸收涂层，该涂层优选地包含碳。通过使用在红外辐射范围中具有较高发射率的层，该电极屏蔽件的热吸收功率增大了。以这种方式，可以更简便地达到电极屏蔽件的所需的较高温度。
参照示例和附图，对本发明进行详细描述，其中：
图1是本发明的低压汞蒸气放电灯的实施例的示意性纵向截面图；
图2是图1的详细透视图；
图3是图2的详细透视图；和
图4示出了本发明的低压汞蒸气放电灯的电极屏蔽件的平均壁温度随壁之间的间距的变化而变化。
图1示出了设置有玻璃放电室10的低压汞蒸气放电灯，该放电室具有围绕纵轴线2的管状部11，该放电室允许在放电室10中产生的辐射穿过，并且该放电室设置有第一和第二端部12a和12b。在该示例中，管状部11具有120cm的长度和24mm的内径。放电室10以气密的方式包围放电区13，该放电区中设有1mg的汞以及惰性气体例如氩气的填充物。管状部的壁通常涂敷有发光层(在图1中未示出)，该发光层包括发光材料(例如发光粉)，其将当汞被照射时受激励而产生的紫外(UV)光转化成(大部分)可见的光。每一端部12a和12b支承布置在放电区13中的电极20a和20b。电极20a和20b是包覆有电子发射物质的钨线圈，在该情况下，该物质为钡、钙和锶的氧化物的混合物。电流供应导体30a、30a’、30b、30b’从电极20a和20b延伸穿过端部12a和12b，从而延伸至放电室10的外侧。电流供应导体30a、30a’、30b、30b’与固定到灯头32a、32b上的接触销31a、31a’、31b、31b’连接。电极环布置成大致围绕每一电极20a、20b(在图1中未示出)，玻璃封壳压制在该电极环上，通过其加入汞。在替代实施例中，包含汞的汞齐以及PbBiSn的合金设置在与放电室10连接的排气管(在图1中未示出)中。
在图1的实施例中，电极20a、20b被具有两个壁的电极屏蔽件22a、22b包围，在额定运行中该屏蔽件具有的温度高于450摄氏度。在该温度下，离解作用使得与电极屏蔽件22a、22b上的BaO和SrO结合的汞释放出来并可再用于放电区中的放电。电极屏蔽件的特别适合的温度是至少550摄氏度。在图1的示例中，电极屏蔽件22a由不锈钢制成。这种电极屏蔽件在该高温下尺寸上保持稳定；抗腐蚀并且具有较低的发热率。用于制造该电极屏蔽件的适当材料是铬镍钢(AlSi316)，其具有以下(按重量百分比的)成分：最大值为0.08％的C，最大值为2％的Mn，最大值为2-3％的Mo，以及剩余的铁。用于制造该电极屏蔽件的另一适当材料是Duratherm600，即抗腐蚀性提高的CoNiCrMo合金，其具有以下成分：41.5％的Co，12％的Cr，4％的Mo，8.7％的Fe，3.9％的W，2％的Ti，0.7％的Al，以及剩余百分比的Ni。
图2是图1所示的详细透视图，其中端部12a借助于电流供应导体30a、30a’支承电极20a。具有两个壁的电极屏蔽件22a由支承金属丝26a支承，在该示例中，该金属丝定位在端部12a中。在替代实施例中，支承金属丝26a与电流供应导体30a、30a’中的一个导体连接。在图2的示例中，支承金属丝26a由不锈钢制成。不锈钢相对于用作支承金属丝的已知材料(例如铁)具有相对较低的导热系数。电极屏蔽件22a可保持较高的温度，这尤其是因为支承金属丝26a有效地减小从该电极屏蔽件22a排出的热量。在另一替代实施例中，电极屏蔽件可例如通过设置有收缩部的电流屏蔽件直接安装在电流供应导体上，该收缩部是在该电流供应导体上的压配合部。
图3示出了图2所示的大致为四边形的电极屏蔽件22a的实施例的透视图，其包括内壁23a、外壁24a和连接部25a，外壁24a大致包围内壁23a。该电极屏蔽件不是必须是四边形形状的，还可以是例如圆柱形、三角形或多边形的截面形状。在该示例中电极屏蔽件由单件的薄板材料制成，并且在连接部25a中，通过例如冲压去除中心段，以使在侧边缘上仅有两个连接突出部，这样强化了内壁23a和外壁24a之间的隔热效果。为了能够实现电极屏蔽件22a的内壁23a的温度在运行中超过450摄氏度，优选的是至少550摄氏度，电极屏蔽件22a的外壁24a的外表面设置有一低发射率的涂层28a，以降低电极屏蔽件22a的辐射损失。低发射率的涂层28a优选地包括铬薄膜。在替代实施例中，低发射率的涂层28a包括贵金属，例如金薄膜。另外在图3中，电极屏蔽件22a的内壁23a设置在带有用于吸收(热)辐射的吸收涂层29a的内表面上。该吸收涂层29a优选地包括碳。
两个壁部23a和24a之间的间隙优选为0.2-2mm。对于一实施例，图4示出了作为一方面的壁间隙和作为另一方面的内壁的平均壁温度(a)以及外壁的平均壁温度(b)。“(c)”给出了由单个壁或壁间隙为0mm所获得的温度。该图清晰地示出了两个壁导致内壁23a的温度比单个壁更高，还示出了两个壁部23a和24a之间的较大的间隙可同样地获得较高的温度，但是当壁间隙增大时，壁间隙的这种效果降低。可以构想的是，壁间隙不应太大，否则将失去“双壁”效果。

Claims (9)

1.低压汞蒸气放电灯，其包括具有第一和第二端部(12a、12b)的放电室(10)，所述放电室(10)包含汞和惰性气体，其中每一端部(12a、12b)支承一个布置在所述放电室(10)中的电极(20a、20b)，所述电极用于在所述放电室内起动并保持放电，所述电极(20a、20b)中的一个电极被一个电极屏蔽件(22a；22b)包围着或者所述电极中的每个电极被各自的一个电极屏蔽件(22a、22b)包围着，其特征在于，所述电极屏蔽件包括内壁(23a)和外壁(24a)，所述内壁和所述外壁间隔开。
2.如权利要求1所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于，所述内壁(23a)和所述外壁(24a)之间的间隙在0.2mm至2mm之间。
3.如权利要求1所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于，所述电极屏蔽件(22a、22b)由单件的薄板材料制成。
4.如权利要求2所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于，所述电极屏蔽件(22a、22b)由单件的薄板材料制成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于，所述电极屏蔽件(22a、22b)由不锈钢制成。
6.如权利要求1至4中任一项所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于，所述电极屏蔽件(22a、22b)在背离所述电极的侧面上设置有低发射率的涂层，以降低所述电极屏蔽件(22a、22b)的辐射损失。
7.如权利要求6所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于，所述低发射率的涂层包含贵金属或铬。
8.如权利要求1至4中任一项所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于，所述电极屏蔽件(22a、22b)在朝向所述电极的侧面上设置有吸收涂层，以便吸收辐射。
9.如权利要求8所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于，所述吸收涂层包含碳。
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