CN1321330A - 金属卤化物灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及额定功率大于100W的金属卤化物灯,它包括有陶瓷壁的放电室。放电室包围内装可离子化的填充物的放电空间,填充物除Hg之外还含Na,Tl,Ho和Ca的碘化物成分。放电室内设两个电极,它们的末端之间的相互间距为EA。放电室有内径为ID并穿过间距EA的圆柱形部分。根据本发明,EA/ID<1的条件得到了满足。

Description

金属卤化物灯
本发明涉及额定功率大于100W的金属卤化物灯，该灯具有一放电室，该放电室的陶瓷壁围起了内装有可离子化的填充物的一放电空间，填充物除Hg之外还有Na、Te、Ho和Ca的碘化物成分，放电空间中装有其电极末端的相互间距为EA的两个电极，所述的放电室包括内径为ID并至少延伸距离EA的圆柱形部分。
说明书开篇一段中所述的灯已由WO98/45872(N16313)公开。已知的灯有高的比光通量，工作中，在高色温Te下发光，而且，总的颜色再现指数Ra至少是90。
该灯中，用为化钠(NaI)作灯的填充物时，能看到令人满意的颜色再现，工作中，Na以Na-D行发射时有明显的展宽和反向。这就要求在放电室中的最冷光点的高温Tkp例如是1170K(900℃)。当展宽和反向Na-D行时，在光谱中就会出现发射段的形状，在相互间距Δλ处会出现两个最大值。
需要高值的Tkp排除了用石英或石英玻璃作放电室的壁，而必需用陶瓷材料做放电室的壁。
本说明书和权利要求书中，陶瓷壁指的是金属氧化物壁——如蓝宝石或微密烧结的多晶Al2O3和金属氮化物壁——如AlN这两种。
尽管已知的灯有良好的颜色特性和较高的光通量，但灯的尺寸较大。为了投影的目的例如用透镜或光阑将该灯发射的光聚焦成光束时会造成相当大的光损失。这是该灯的缺点。
本发明的目的是提供本说明书第1段所说类型的灯，显著克服了所述缺点。
按本发明，用本说明书第1段所述类型的灯，它的特征是满足EA/ID＜1的关系，用该灯能达到本发明的目的。按本发明的灯的优点是，灯发射的光能较好地聚焦成光束，同时，令人吃惊的是，还能使光通量和色温Te只减小很少一点，而保留总颜色再现指标Ra。按本发明的灯适合用作把光耦合进光导纤维的光源。ID恒定的情况下，EA/ID之比的减小至低于0.65时，通常会导致灯的比光通量低到不能接受的程度。当灯壁负荷至少为110W/cm2时，能改善按本发明的灯，这里人们知道的壁负荷是灯功率除以放电室伸过距离EA部分的内表面所得到的商值。因此，光耦合进光纤时，能得到更好的耦合效率，从而导致更高的系统效率。
另一实例中，放电室内的填充物还包含Dy和Tm的碘化物，灯的色温Te≥4000K。
灯最好具有包围有放电空间的放电室的外壳。放电空间中最好充有惰性气体，例如N2气。放电空间内的气体对放电室的壁有冷却作用。灯在工作状态下，惰性气体的压力至少是100Mbar，为了排除爆炸的危险，惰性气体压力最好不大于1bar。外壳与放电室的壁之间的最小距离为3mm。外壳与放电室的壁之间的距离小于3mm。会使放电室的壁的冷却效率降低，由于电流导体没在灯的一个电极上面而有距离小于最小距离的缺点。而且，距离增大只会使冷却效率增大得很小。
为了使放电室壁上有良好的温度分布，壁厚最好在0.6mm至1.4mm之间。壁厚小于0.6mm的缺点是，放电室壁的温度会升高到不能接受的程度，这对灯的寿命造成负面影响。通常，对所要求的灯的寿命不希望有的温度梯度也会出现在放电室壁上。壁厚在1.4mm以上会导致比光通量的明显下降。
当内径为ID的圆柱伸到相互距离至少为2*EA处的端面时，按本发明的灯的优选实施例能使放电室壁上达到合适的温度梯度。另一实施例中，用在端面面积处密封的放电室包围放电空间。
最好在Δλ从10nm至30nm的情况下达到的最冷光点温度Tkp。
以下将用对实施例的说明来说明本发明的这些方案和其它方案。
图1是按本发明的灯。
图2是图1所示的灯的放电室的剖视图。
图1所示的金属卤灯包括放电室，图2展示出该放电室3的没有具体尺寸的剖视图。放电室有包围放电空间11的壁，放电空间11中充入的可离子化填充物除Hg(汞)之外，还有Na、Tl、Ho和Ca的碘化物成分。两个电极4，5，每个电极是用拔丝W(钨)制成的，两个电极设在放电空间中，电极4、5分别有电极杆4a、5a和电极末端4b、5b，每个电极末端之间的相互距离为EA。放电室有内径为ID并在端面33a与33b的面积处密封的放电室包围放电空间。
放电室在一端用伸到端面33a、33b并作窄闭合的陶瓷伸出端面34、35密封，放电室内设有内部空间，没有连接到电极4、5的电流引通导致40，接到靠近远离放电空间的一端。放电室用设在灯座2一端的外壳包围。工作中，放电在两个电极4、5之间蔓延，电极4经电流导体8连接到构成灯座2的一部分的第1电接点。电极5经电流导体9连接到构成灯座2的一部分的第2电接点。
上述的灯的具体实施例的额定功率是150W。电极间的距离EA是6mm，端面33a与33b之间的距离是14mm，内径ID是6.85mm。EA/ID之比是0.86，这符合按本发明的测试EA/ID＜1。放电室的陶瓷壁的厚度为0.8mm。工作中，灯的壁负荷是116W/cm2。工作条件下压力为32bar的放电室的可离子化填充物除Hg之外还含重量百分比分别为55wt％的NaI，13.5wt％的TlI，16.5wt％HoI3和15wt％的CaI2，这些金属碘化物的总重量是8.5mg。工作中，灯电压在90v与95V之间。工作中，灯按89lm/w的比是通量发光，色温Tc是3000K，总色再现指数Ra是92。当Δλ是20nm时的最冷光点温度是1220K。
用作光纤的光源的灯放在焦点长度为18.8mm，孔径为83.9mm的椭圆球体反光器中，反光器有二向色涂层，它对400nm至650nm范围内的波长的反射系数至少为0.9。光纤直径为15mm。这些情况下，耦合率是22.5％系统的比光通量是19.5lm/w。
按本发明的灯的另一实施例中，放电室的构形相同，可离子化填充物包括在工作条件下填充压力为24bar的Hg和8.5mg的NaI，TlI，DyI3，HoI3，TmI3和CaI2组成的金属碘化物，其中，这些金属碘化物的重量百分比分别是：13.7wt％的NaI；8.6wt％的TlI；11.7wt％的DyI3；11.7wt％的HoI3；11.7wt％的TmI3；和42.6wt％的CaI2。灯的光通量是88lm/w，色温Tc是4000K，总颜色再现指数Ra是94。工作中灯电压是109V，对Δλ为12.5nm的最冷光点温度Tkp是1299K。

Claims (8)

1、额定功率大于100W的金属卤化物灯，包括放电室，它有包围内装可离子化填充物的放电室间的陶瓷壁，填充物除Hg之外还Na，Tl，Ho和Ca的卤化物，放电空间内设有两个电极，每个电极末端之间的相互间距是EA，所述放电室包括内径为ID并至少伸过距离EA的圆柱形部分，其特征是满足EA/ID＜1的关系。
2、按权利要求1的灯，其特征是，灯的壁负荷至少是110W/cm2。
3、按权利要求1或2的灯，其特征是，可离子化填充物还含Dy和Tm的碘化物。
4、按权利要求1、2或3的灯，其特征是，灯有包围有效电空间的放电室的外壳，放电空间中填充有惰性气体。
5、按权利要求4的灯，其特征是，灯的工作状态下，惰性气体的压力至少是100mbar，最好不大于1bar。
6、按权利要求4或5的灯，其特征是，外壳与放电室之间的最小距离是3mm。
7、按以上任一权利要求的灯，其特征是，放电室的壁厚范围在0.6mm至1.4mm之间。
8、按以上任一权利要求的灯，其特征是，内径为ID的圆柱部分伸过端面之间至少是相互间距为2*EA的长度。
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