CN1409367A - 用于金属卤素灯的紫外线增强器 - Google Patents

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Abstract

用于金属卤素灯的启动辅助器使用碘和惰性气体而不是汞，以使整个金属卤素灯可没有汞。启动辅助器是一紫外线增强器，其包括一带腔室的透紫外线壳体，该腔室内封接有碘和惰性气体，其中碘在被激活以降低灯的启动电压时发射紫外线辐射。

Description

用于金属卤素灯的紫外线增强器
技术领域
本发明一般涉及金属卤素灯，特别涉及依靠应用高压启动灯并用启动辅助器来降低灯的启动电压的金属卤素灯。
背景技术
在把高压施加在两主电极之间或感应启动系统上时金属卤素灯启动。不含紫外线(UV)增强器的金属卤素灯，需要较高的电压脉冲来释放雪崩的触发电子。以这种方式，认为触发电子是从电极由场发射的或者由场排出从电弧管的壁部上的浅捕集器中的电荷释放的。然而，并不是所有的插有此种灯的插座都有能力来携带需要启动灯的高压。因此，在此种灯中提供有如公知的紫外线(UV)增强器的启动辅助器。紫外线(UV)增强器发射紫外线(UV)辐射使光电子释放入灯的本体内。光电子将用以启动灯的电压降低。快速启动免除了灯座长期受到高启动电压的影响。这也降低了插座失效的可能性。
紫外线(UV)增强器也将作用高压和由延伸电流限定的灯的开启(点燃)之间的统计延时降低。这在无汞灯中是重要的，因为此种灯一般有一带暂停特性的镇流器。镇流器试图将该灯在预定时间内启动，再关断。如果统计时间滞后太长，镇流器将延迟理解成不起作用灯并且关断太快。
典型的金属卤素灯包括一在其外灯泡中的放电管。放电管有两个接收启动灯的电压电极。紫外线(UV)增强器位于外灯泡内并和电极之一相连。紫外线(UV)增强器靠近另一电极定位允许容性耦合。紫外线(UV)增强器内的气体被部分地由该容性耦合离子化并发射辅助启动灯的紫外线(UV)光。例如，在结合于此的美国专利5,942,840中描述了该公知的灯的结构和操作。该灯也可以没有电极，如在结合于此的美国专利5,070,277中所述的。
传统的紫外线(UV)增强器是一有封接腔的壳体，该封接腔含有气体或气体混合物，比如汞蒸气和惰性气体(氩、氦、氪、氖、或氙)。电极延伸入腔内并提供一来自放电管电极之一的电压。在启动电压作用时，容性放电开始于壳体，使壳体发射紫外线(UV)辐射，这转而使得灯中光电子的释放，这转而使启动灯需要的电压降低。
避免在灯中使用汞的实践和法律理由是公知的。尽管将汞从主灯(如，放电管)中去除已引起足够注意，启动辅助器仍然含有汞。将汞从灯中完全去除的努力将包括从紫外线(UV)增强器中去除汞蒸气，使得封接腔内仅含有惰性气体，一般为氩。然而，在用氩时没有足够的紫外线(UV)辐射选出壳体，因此该解决方案对于大部分灯来说不令人满意。
发明内容
本发明的改进之处在于，启动辅助器不包括汞，从而可使金属卤素灯完全无汞。本发明的启动辅助器使用碘和惰性气体，而不是汞。
本发明的目的是提供一种新颖紫外线(UV)增强器，它能避免现有技术中的问题，并通过采用碘和惰性气体而不是汞来提供足够的紫外线(UV)辐射。
本发明的另一目的是提供一种新颖金属卤素灯的紫外线(UV)增强器，该紫外线(UV)增强器包括一带腔室的紫外线(UV)透射壳体，在该腔室内封接有碘和惰性气体，其中碘在被激活以降低灯的电压时发射紫外线(UV)辐射。
本发明的另一目的是提供一种新颖金属卤素灯，其包括一在外管内的放电管和一在外管内的紫外线(UV)透射启动辅助器，该启动辅助器包括一带腔室的壳体，该腔室内封接有碘和惰性气体。
还是本发明的另一目的是提供一种启动金属卤素灯的新颖方法，在该方法中通过激活在紫外线(UV)增强器内的与惰性气体封接的碘以发射使降低启动灯的电压的紫外线(UV)辐射，降低灯的启动电压。
附图说明
图1是本发明的金属卤素灯的示意图；
图2是本发明的紫外线(UV)增强器的实施例的示意图；
图3是本发明的紫外线(UV)增强器另一实施例的示意图；
图4是本发明的带有无电极启动壳体的紫外线(UV)增强器的另一实施例的示意图；以及
图5是比较碘和汞蒸气压力作为温度之函数的曲线图。
具体实施方式
在优选实施例中，本发明的紫外线增强器在金属卤素灯中有其应用。紫外线增强器包括一带腔室的紫外线透射壳体，其中封接有碘和惰性气体，当碘被激活以降低金属卤素灯的启动电压时发射紫外线辐射。
参照图1，金属卤素灯10包括一外管12、一在外管12内的放电管14、两从管14外侧延伸入管14内侧的放电空间18的放电电极16、以及所述紫外线增强器20。紫外线增强器20在放电管14附近，一般距离为1-3厘米，并与两放电电极16之一邻近，一般为返回电极。这在施加引起紫外线增强器20瞬时放电的启动电压时提供容性耦合。该瞬时放电产生降低灯的启动电压的紫外线辐射。碘会凝结在紫外线增强器20中的金属电极结构上，还会在瞬时放电期间烧蚀。这保证紫外线增强器运行在冷的温度下。
参照图2-3，本发明的紫外线增强器包括一其内有腔室24的壳体22。壳体22可由透紫外线材料制成，如玻璃硅石(石英)、SuprasilTM、陶瓷、或硬玻璃。CorningTM玻璃类型9701和9741是可获得的透紫外线材料的例子。壳体22可通过压接法(在壳体的一端用点划线表示)、熔结法或用其它传统方式封合。
碘和惰性气体封接在腔室24内。如图2所示，碘在内管内可以是固态形式26，比如碘晶体，并在方便于配放碘的内管中。惰性气体可在腔室24内并在内管28的外侧，使得碘晶体和惰性气体起初是分隔的。内管28可包括一个或多个小孔29以使I2蒸气与来自腔室24的惰性气体混合。
可选地，如图3所示，碘可以是碘蒸气形式，与腔室24内的惰性气体混合。
惰性气体可以是任何惰性气体，最好是氩、氙或氪。
可把易挥发无汞化合物如CH3I、HI、SiI4等可用来将碘导入腔室24。尽管能用HgI2来导入碘，但该化合物含有汞，且其使用与本发明的目的之一相背。
电引线30延伸经过壳体22的一端进入腔室24。引线30可支撑内管28(图2)或电极32(图3)。引线30可以是KOVARTM、钨、FERNICOTM、铌、或其它传统材料。电极32可以是和引线30用一样的材料，或钼或其它高熔点金属。如图1所示，引线30和金属卤素灯的两放电电极16之一相连。
如上所述，用从紫外线增强器发射的紫外线辐射降低金属卤素灯的启动电压。紫外线波长的有意义范围是在300纳米之下，最好是在约250纳米之下，在此范围光子有足够能量产生光电子并将其从主灯的金属表面射出。因为这些光子必须能穿透放电管罩，其最短的有用波长为约180纳米。用碘和惰性气体在该范围内实现光谱发射。碘蒸气在启动放电时分离，并从原子碘产生波长为178.3和206.2纳米的辐射。这些波长有助于在主灯内释放光电子。
氙气被用作惰性气体时在期望波长范围内产生附加的紫外线辐射。在0.5至300托压力下，氙在室温下与剩余碘蒸气压力相互作用以在启动放电时形成短寿命受激分子(Xel)。这些受激分子有强的在253纳米(B→X)的过渡带具有至较短波长的尾部，单单这个发射就足以产生光子，因为该波长几乎与充汞紫外线增强器发射的253.7纳米相等。
通过例子，在晶体碘和氙被用于本发明的实施例中时，氙压力可以是0.01托至一个大气压，最好是约50托，碘的质量为0.005-1毫克，最好是0.1毫克。在用碘蒸气和氙时，紫外线增强器中的压力可以是1 10托，最好是3-5托。可使用相应量的其它惰性气体。
在进一步的实施例中，引线30可被略去，从而该紫外线增强器没有电极。壳体22可仅含有碘和惰性气体。在图1中以影线示出这种结构，下面参照图4对其进行说明。无电极紫外线增强器20a的一端靠近一放电电极16，另一端靠近另一放电电极16。用容性耦合至紫外线增强器20a的启动器脉冲提供碘的激活。
在图4的另一实施例中，金属卤素灯40可以是无电极的，并可包括一用于启动器壳体的无电极无汞紫外线增强器42。在该实施例中，用射频(RF)动力灯40提供用于激活紫外线增强器42的高频。
在上述美国专利5,070,277讨论了无电极灯，在此不再赘述。一般，射频源44产生能够引起灯40的充填启动的射频动力源。射频动力是通过传送线46和耦合器48馈入灯40中。介电支撑50的第一侧包括一导电条52(例如，微波带状线)，其把动力从传送线46供给耦合器54。
紫外线增强器42的一端靠近导电条52，而其另一端58与支撑50的相对表面上的地面(未示)相连，比如用金属箔片连接器60。紫外线增强器42还可用粘结剂连接于支撑50和/或导电条52上。紫外线增强器42两端之间容性耦合使它发射紫外线辐射62以降低用于启动灯40的电压。紫外线增强器42没有内部电极。
图5是碘蒸气压力和汞蒸气压力的比较图。在低的温度下，碘蒸气压力仅仅是一个托的几分之一。然而，这足以产生必须用来启动灯的紫外线辐射。注意到，本发明的紫外线增强器在低温下有非常较高的蒸气压力，其比在低温下的汞启动器更为有效。
尽管上面描述了本发明的实施例，应当理解，在考虑说明书和附图阅读时，本发明仅由后附权利要求限定。

Claims (21)

1.一种用于金属卤素灯的紫外线增强器，所述紫外线增强器包括一透紫外线的带腔室的壳体，在该腔室内封接有碘和惰性气体，在碘被激活时发射紫外线辐射以降低金属卤素灯的启动电压。
2.如权利要求1所述的紫外线增强器，还包括一电极引线，以其一端位于所述腔室内，另一端位于所述壳体外侧。
3.如权利要求1所述的紫外线增强器，其中紫外线增强器没有汞。
4.如权利要求1所述的紫外线增强器，其中碘至少是下述之一形式：CH3I、HI、和SiI4。
5.如权利要求1所述的紫外线增强器，其中碘包括碘晶体。
6.如权利要求5所述的紫外线增强器，还包括一含有所述碘晶体的内管，所述内管位于所述腔室内侧，所述惰性气体位于所述内管外侧。
7.如权利要求6所述的紫外线增强器，还包括一电极引线，以其一端与所述内管的一端相连而另一端位于所述壳体外。
8.如权利要求1所述的紫外线增强器，其中碘包括与所述惰性气体混合的碘蒸气。
9.如权利要求8所述的紫外线增强器，还包括一电极引线以一端在所述腔内而另一端在壳体外面，以及连接在所述电极引线的所述一端的电极棒。
10.如权利要求1所述的紫外线增强器，其中惰性气体包括氩。
11.如权利要求1所述的紫外线增强器，其中惰性气体包括氙。
12.如权利要求1所述的紫外线增强器，其中惰性气体包括氪。
13.如权利要求1所述的紫外线增强器，其中所述壳体包括的材料是从下述组成透紫外线材料的组中选择的：玻璃硅石(石英)、透明石英、陶瓷和硬玻璃。
14.一种金属卤素灯，包括：
一外管；
一在该外管内侧的放电管，所述放电器皿的两个放电电极从所述器皿外侧延伸至所述器皿内的放电空间；以及
一在所述外管内的透紫外线的启动辅助器，包括一带腔室的壳体，在该腔室内封接有碘和惰性气体。
15.如权利要求14所述的灯，其中碘包括碘晶体和碘蒸气之一。
16.如权利要求14所述的灯，其中其中碘至少是下述之一形式：CH3I、HI、和SiI4。
17.如权利要求14所述的灯，其中惰性气体包括氩、氙和氪之一。
18.如权利要求14所述的灯，其中所述启动辅助器包括一电极引线，其一端在上述腔室内而另一端与所述两放电电极的第一级相连。
19.如权利要求18所述的灯，其中所述启动辅助器与所述两放电电极的第二极相邻。
20.一种启动金属卤素灯的方法，其包括的步骤有：通过激活在灯紫外线增强器中的、与惰性气体封接的碘，降低灯的启动电压以使发射紫外线辐射，再用该降低的启动电压启动灯。
21.如权利要求20所述的方法，其中惰性气体是氙，还包括由于氙和碘互相作用在启动灯时形成受激分子的步骤。
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