CN1475024A - 具有高的光输出的石英金属卤化物灯 - Google Patents

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Abstract

一种光输出高的石英金属卤化物灯,其包括一真空填充外壳和在石英电弧管(放电管)的外侧上氮化硅CVD涂层。真空的灯外壳而不是充氮气的灯外壳用来减小能量损耗(因为热传导损失减小)并提高光输出。另外,仅有电弧管的外侧涂覆有氮化硅,而金属部件没有涂覆。这减小并阻挡钠经石英壁的扩散。氮化硅涂层还阻碍痕量氢从灯外壳到电弧管的移动。通过使用真空灯外壳而不是常规用于传统石英充入灯的充氮气的外壳,可实现提高至少约10%,优选为15%的光输出。热传导损失显著减小并且灯效率显著提高。

Description

具有高的光输出的石英金属卤化物灯
技术领域
本发明涉及一种经改进的金属卤化物灯。
背景技术
传统的金属卤化物灯包含电光源,其包括由玻璃质材料例如石英或高温玻璃制成的电弧管,该电弧管通常居中地设置在玻璃质外封壳内并由金属框架支承。外封壳在其至少一端处通常具有杆状或颈状的部分,其终止于大致金属基部。容纳在封壳内的电弧放电管或“电弧管”通过电流供应导体与金属基部连接。电弧管包含设置在每一端的电极,并包含填充物,该填充物包括汞;卤化钠;以及一种或多种金属例如钪、铯、钙、锌、镉、钡、汞、镓、铟、铊、锗、锡、钍、硒和碲等的卤化物。电弧管通常还包含例如氩的惰性气体。放电容器通常容纳在充氮气的卵形或管形外封壳。
提高石英金属卤化物灯的流明是灯的研究和开发中的一主要主题。在过去的许多改进涉及电弧管设计的变化,例如电弧管的几何形状、化学填充物、电极尺寸和壁的载荷。所有这些改进使用氮气或其它惰性气体填充外灯泡。因为例如氮气的填充气体的高热传导率,部分能量通过传导损失了。
加拿大专利申请2062889公开了在金属卤化物灯中遇到的化学为来自电弧管的紫外辐射照射到灯的金属部件上,导致光电子的发射;在特定状况下,这些光电子在电弧管的外表面上积聚并产生负电位以吸引正的钠离子并加速其经电弧管的壁的扩散;这种光电子的产生大致加速了在电弧管内钠的耗竭,这样缩短了灯的使用寿命,并且氮化硅涂层施加于金属的灯部件的外表面的设计减小了光电子从这些金属灯部件的发射,并且当在金属灯部件上沉积时,电弧管的外表面阻碍或减小从电弧管内的钠的损失。DE3134907公开了类似的方案,其中放电容器的外侧、保持该容器并供应电流的金属点、以及绝缘体,或金属部件和石英管涂覆氮化硅涂层,以防止在金属卤化物灯内的碱的损失。然而这些方案使用充氮气的灯,没有提高对于灯的光输出。
在本领域内存在对于灯的继续要求,其中能量损耗减小并且光输出增大。
发明内容
本发明的一目的是提供一种石英金属卤化物灯,其中能量损耗被减小。
本发明的另一目的是提供一种石英金属卤化物灯,其中能量损耗减小并且光输出增大。
根据本发明的第一实施例,本发明的这些和其它目的得以实现,其中通过使用真空的灯外封壳,能量损耗显著减小。灯的光输出增大,并且直到3500小时,根据本发明制造的灯的灯流明保持、色移、电压升高和CRI转移均优于传统充氮气的灯。
根据本发明的另一和优选实施例,提供了光输出高的石英金属卤化物灯,其包括一真空填充外壳和在石英电弧管(放电管)的外侧上的氮化硅CVD涂层。真空的灯外壳代替充氮气的灯外壳用来减小能量损耗(因为热传导损失减小)并提高光输出。另外,仅电弧管的外侧涂覆有氮化硅,而金属部件没有涂覆。这减小了并阻挡了钠经石英壁的扩散。氮化硅涂层还阻碍痕量氢从灯外壳到电弧管的移动。
通过使用真空灯外壳代替常规用于传统石英充入灯的充氮气的外壳,可实现提高至少约10%-15%的光输出。热传导损失显著减小并且灯效率显著提高。
在本发明的特别优选的实施例中,氮化硅涂层仅应用于电孤管的外层(金属部件没有涂覆),以减小和/或阻挡了钠经石英壁的扩散,并且另外实现了目标色温并进一步提高了灯的流明,盐比率按需要降低。我们发现通过在电弧管的外侧或外部上施加氮化硅涂层,阻碍了痕量氢从灯外壳到电弧管的移动。因为钠的扩散减小或阻挡了,在化学填充物中的其它改变也可应用,例如盐比率的调节、过多的金属例如钪的减少以降低钪和石英之间的反应、以及碘化钍的附加以提高灯的性能。
附图说明
图1是本发明的金属卤化物灯的实施例的示意性视图;
图2是本发明的代表性灯和来自充氮气的对照灯相比较的流明保持曲线图;和
图3是发明的代表性灯和来自充氮气的对照灯相比较的在100小时的灯流明的图表。
本发明参照以下具体实施例的描述将更容易理解。
具体实施方式
根据本发明,参照图1,标记1表示填充有填充物和例如氩的惰性气体的一石英玻璃放电容器或电弧管,该填充物包括汞;卤化钠;以及一种或多种金属例如钪、铯、钙、锌、镉、钡、汞、镓、铟、铊、锗、锡、钍、硒和碲等的卤化物。通常来说,虽然溴化物和在一些情况下氯化物也可使用,但这些金属的碘化物是优选的。电弧管可包含碘化钠、溴化钠或氯化钠中的一种或多种,所有这些在本领域都是已知的。根据本发明,包括氮化硅(Si3N4)的涂层14沉积在电弧管1的外表面上,优选为在将灯的部件组装成灯之前通过化学气相沉积(CVD)完成该沉积。优选的是,电弧管涂覆有约30毫微米(nanometer)至200毫微米的氮化硅。
电极2和3布置在放电容器1中。电极2连接电流引入端4、5。电极3连接电流引入端6、7。一辅助启动探针18和一开关11在灯启动过程中起作用。两个吸气剂(getter)9和10在外壳15(该外壳)内起到吸收气体杂质的作用。放电容器1安装在一包括金属条16和17的框架上。电导体8连接电流引入端6、7。金属线12;导电体20、22;杆状件21;以及放电容器或电弧管1容纳在抽空的卵形或管形外壳15中。根据本发明,在电弧管1和外壳15之间的空间13中存在真空。导电体20、22连接到灯头19上。导电体22连接灯头壳19,而导电体20连接灯头孔23。
应当理解,本发明同样可应用于各种内部结构的石英卤素灯,并且只要电弧管1的外壁涂覆有氮化硅14且外封壳15被抽真空,本发明的益处和优点可实现。
本发明的灯与同样结构的灯相比较。但是,本发明的灯具有氮化硅的CVD涂层并被抽真空,而对照灯没有氮化硅的CVD涂层并充有氮气。部分结果在图2和3中给出,其示出了流明保持曲线和在100小时处的光输出,其中(A)结果为本发明的灯所获得的。可以看出,本发明将灯的光输出提高了约15%(见图2),并且灯的性能也显著提高。直到3500小时,发现对于本发明的灯的灯流明保持、色移、电压升高和CRI转移均优于充氮气的灯。
本发明可在不脱离本发明的精神和范围以及其本质特征的情况下在其它特殊形式中实施,本发明公开了仅作为其优选实施例的示例。

Claims (10)

1.一种金属卤化物放电灯,其包括:
一具有内壁的外封壳;和
一具有外壁的电弧放电管,其设置在所述封壳内;
其中:(a)在所述外封壳的内壁和所述电弧放电管的外壁之间的空间被抽空,并且(b)所述电弧放电管的外壁的至少一部分涂覆有包括氮化硅的涂层。
2.一种金属卤化物放电灯,其包括:一玻璃质的外封壳;在所述封壳内的多个金属的灯部件;一具有内表面和外表面的电弧放电管;在所述电弧放电管内的可电离的混合物,其包括可电离成钠离子和卤素离子的卤化钠,所述钠离子从所述放电管的所述内表面扩散到所述外表面;该金属卤化物放电灯与一装置结合,该装置用于减小所述钠离子从所述内表面到所述外表面的扩散并且提高来源于所述结合的灯的光输出,其包括:(a)在玻璃质的外封壳和所述电弧放电管的外表面之间的被抽空的空间,和(b)仅沉积在该电弧管的外表面上的一包括氮化硅的涂层,没有涂覆在所述金属的灯部件上。
3.如权利要求1所述的金属卤化物放电灯,其特征在于,该灯是石英金属卤化物灯,其中能量损耗被减小。
4.一种光输出提高的石英金属卤化物灯,其包括:
一具有内壁的被抽空的外封壳;
一具有外壁的石英电弧放电管,其设置在所述在所述被抽空的外封壳内;
多个设置在所述被抽空的外封壳内的金属的灯部件;以及
在所述石英电弧管的外壁上的氮化硅化学气相沉积涂层,
所述金属的灯部件没有所述氮化硅涂层。
5.如权利要求2所述的光输出提高的石英金属卤化物灯,其特征在于,所述可电离的混合物还包括碘化钍。
6.一种金属卤化物放电灯,其包括:
一具有内壁的被抽空的外封壳;
一石英玻璃放电容器设置在所述被抽空的外封壳内,该放电容器填充有填充物和惰性气体,该填充物包括汞、钠的卤化物、以及一种或多种从以下组中选择的金属的卤化物,该组包括钪、铯、钙、镉、钡、汞、镓、铟、铊、锗、锡、钍、硒和碲;所述石英电弧放电管具有外壁,多个设置在所述被抽空的外封壳内的金属的灯部件;以及在所述石英电弧管的外壁上的氮化硅化学气相沉积涂层,其中所述金属的灯部件没有所述氮化硅化学气相沉积涂层。
7.如权利要求6所述的金属卤化物放电灯,其特征在于,所述金属卤化物是金属碘化物。
8.如权利要求7所述的金属卤化物放电灯,其特征在于,所述石英放电容器包含碘化钠、溴化钠或氯化钠中的一种或多种。
9.一种用于在金属卤化物放电灯中减小所述钠离子的扩散并用于提高所述灯的光输出的方法,该放电灯包括设置在玻璃质的外封壳内的一电弧放电管,该方法其包括:
提供(a)一在玻璃质的外封壳和所述电弧放电管的外表面之间的被抽空的空间,和(b)沉积在该电弧管的外表面上的一包括氮化硅的涂层。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,没有涂覆的金属的灯部件还呈现在所述封壳中。
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