CN1591763A - 通过跟踪碘化铊填充量提高变暗特性的金属卤化物灯 - Google Patents

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Abstract

用于选择发光的装置的金属卤化物灯具有放电腔，可透过光的陶瓷壁围绕放电区域。一对电极彼此隔开地支撑在放电区域中。在放电区域中设置有可离子化材料，其包括水银、惰性气体以及含有卤化镁和卤化钠的至少两种金属卤化物、稀土元素和碘化铊，其中碘化铊的摩尔量是放电腔中所有卤化物总摩尔量的0.5％和5％之间。

Description

通过跟踪碘化铊填充量提高变暗特性的金属卤化物灯
该非临时申请要求2003年5月2日在美国申请的专利申请NO.10/428,303为优先权，其全部内容在此作为参考一并提出。
技术领域
本发明涉及高亮度放电灯，尤其涉及高亮度陶瓷金属卤化物灯。
背景技术
由于对用于内部和外部发光的节能发光系统不断增长的需求，正在研发具有增大发光效率的用于通常的照明应用的灯。因此，例如，最近市场中引入了用于室内、室外、工业和商业应用的无电极荧光灯。这样的无电极荧光灯的一个优点是除去了内部电极和加热灯丝，而这些是限制传统荧光灯寿命的一个因素。然而，由于无电极灯系统需要高频电力系统，在困难的起动条件下与灯和别的电子设备产生的电磁干扰的条件下，这导致了更大和更复杂的灯固定器的设计以容纳高频线圈，因此需要另外的电路设置，所以无电极灯系统非常昂贵。
另外一种类型的高效灯是金属卤化物灯，其越来越广泛地用于内部和外部照明。已知这种灯包括光传输放电腔，其围绕封闭的一对间隔开的电极密封。这个腔一般进一步包括腔材料成分，该腔材料成分由恰当的工作材料如以特定的摩尔比混合的惰性启动气体和一种或多种可离子化金属或金属卤化物构成，或离子化金属和金属卤化物二者都有。它们可以是相对低功率的灯，其是在通常100V或200V时带有稳流电路的标准交流灯插座中工作的，或者是磁或者是电子，以提供启动电压和在随后的工作期间的电流限制。
这种灯可以更特别地具有通常含有腔材料成分和水银的陶瓷材料放电腔，腔材料成分为一些碘化钠(NaI)、碘化铊(TlI)以及稀土金属卤化物如碘化镝(DyI3)、碘化钬(HoI3)和碘化铥(TmI3)，从而提供了电极间的充足的电压降或电力负荷。含有上述的材料的灯在相关色温(CCT)(Correlated ColorTemperature)、彩色再现指数(CRI)(Color Rendering Index)方面具有良好性能，这样的灯典型显示出2700K至3700K的相对较低的相关色温，当在150W的额定功率条件下工作时，其还具有相对较高的效率，达到95流明每瓦特(LPW)(Lumens-per-Watt)。当然，通过利用更有效的灯在发光上进一步节省电能，需要具有均衡较高灯效的高亮度金属卤化物灯。
另外，当不需要全部的光输出时，通过减少流过的电流使这些灯在使用过程中变暗，从而可以进一步节省电能，对于许多灯的应用来说，在变暗条件下具有良好性能的高亮度金属卤化物灯是理想的。可是，在当灯功率减少至额定值的大约50％时的变暗条件下，严重破坏了这种目前使用的灯的性能。典型的，相关色温(CCT)显著增加，可是彩色再现指数(CRI)降低。此外，灯效率通常显著降低。
另外，灯色相在这种变暗条件下依靠于化学性质从白色退化成浅绿色。即，这种陶瓷材料腔金属卤化物灯发出这样的光，由于在波长为535.0nm的特性光谱绿线处具有相对强的铊射线，因此通过具有强绿色相，彩色再现指数显著降低。这种放电管壁温度和它的冷点(cold-spot)温度在变暗时比额定功率时的相应温度低得多。变暗条件下发生较低冷点(cold-spot)温度时，放电管中碘化铊或TlI的部分压力比比其它金属卤化物的部分压力比高得多，使得这种相对较高的TlI部分压力引起相对较强的波长为535.0nm的绿色TlI射线。由于波长为535.0nm的Tl射线非常接近人眼的敏感曲线峰值，因此额定灯功率时将TlI作为一种放电管填充成分可以得到较高的流明效率。因此，在几乎所有的市场上使用的陶瓷金属卤化物灯中都使用它。
在变暗条件下去除浅绿色相的一个可能的方式是从放电腔中完全去除TlI和作为其替代物的另一种活性材料如PrI3。另一种方式是使放电管含有Mg、Tl以及从钪(Sc)、钇(Y)、镧系元素(lanthanoide)(Ln)中选出的一种或几种元素的卤化物。包括作为添加剂的碘化镁或MgI2，使得提高流明保持，这是通过影响Sc、Y和Ln和尖晶石(MgAl2O4)之间的一种或几种化学反应的平衡使之达到灯工作寿命开始后马上获得的平衡的程度，在灯工作寿命开始后不会发生进一步的Sc、Y和Ln的去除。由于通过MgI2的Mg添加剂和为了减少腔材料组成成分和腔壁之间的化学反应，因此在腔材料组成成分中以这种安排使用的MgI2的量是以放电管内壁的表面面积为基础的。
以最后描述的安排设置的放电管在抽空的外部管泡内工作，使得减少来自放电腔冷点的交换热损失，并且在放电腔上使用了金属热屏蔽，由于金属屏蔽的热发散比放电腔陶瓷表面的热发散低得多，由于金属发射能力随着温度下降会降低，因此减少了在变暗过程中来自冷点的辐射热损失，由此使腔冷点温度和腔中的蒸汽压力基本上恒定。可是，这种灯仍旧有缺点，表现在由于变暗条件下TlI的蒸汽压力相对较高使得当变暗至低于额定功率时发出带有相对较强的绿色相的光，进一步的缺点表现在：当结合真空管泡在低瓦特金属卤化物灯上使用广泛使用的高电压启动脉冲时，如果放电管漏气或存在缓慢的外部壳体漏气，这会使灯易在放电管外部起弧。因此，希望有变暗条件下具有高效能和良好色彩特性的金属卤化物灯。
发明内容
本发明提供了一种具有放电腔的金属卤化物灯，该放电腔带有可透过电磁射线或可见光的壁，该放电腔形成放电区域。在放电腔中，一对电极彼此隔开并被支撑。放电腔的放电区域中包括水银、惰性气体以及至少两种含有卤化镁和卤化钠的金属卤化物、稀土元素、碘化铊，其中碘化铊的摩尔量是放电腔中所有卤化物总摩尔量的0.5％和5％之间。
放电腔具有由多晶氧化铝形成的壁，其容纳于具有可透过可见光的管泡中，基座设置在该管泡的端部。放电腔电连接至该基座。可透过可见光的管泡含有氮气气氛。由可透过可见光的材料构成的护罩围绕放电腔设置。可离子化材料可以进一步包括一系列稀土元素的卤化物，这些稀土元素为镝、钬、铥、铈、镨、钪、钕、铕、镥以及镧，使得放电腔中的这些卤化物以及金属卤化物的总摩尔量是放电腔中所有卤化物总摩尔量的95％和99.5％之间。
根据本发明，将放电腔中的碘化铊的摩尔量设定为放电腔中所有卤化物总摩尔量的0.5％和5％之间。因此，可以提供一种金属卤化物灯，其能得到相对较低的相关色温(2700K至3700K)，并且其中使用者基本上不会察觉到在变暗条件下的任何色彩或色相的变化。
根据本发明的一个方面，提供了一种金属卤化物灯，其包括在其内具有一对电极的放电腔以及封闭在放电腔中的可离子化材料。可离子化材料包括至少含有卤化镁和卤化钠的金属卤化物、稀土卤化物、碘化铊。碘化铊的摩尔量是放电腔中所有卤化物总摩尔量的0.5％和5％之间。
在本发明的一个实施例中，放电腔具有包括多晶氧化铝、氮化铝、氧化钇以及蓝宝石的一种或多种的壁。
在本发明的一个实施例中，放电腔容纳于具有可透过可见光的壁的管泡中，基座设置在该管泡的一端，放电腔电连接至该基座。
在本发明的一个实施例中，稀土卤化物是一种或多种稀土元素的卤化物，这些稀土元素为镝、钬、铥、铈、镨、钪、钕、铕、镥以及镧。
在本发明的一个实施例中，放电腔中的卤化钠、卤化镁和稀土卤化物的总摩尔量是放电腔中所有卤化物总摩尔量的95％和99.5％之间。
在本发明的一个实施例中，放电腔具有包括多晶氧化铝的壁。
在本发明的一个实施例中，金属卤化物灯还包括设置成围绕管泡内的放电腔并具有可透过可见光的壁的护罩。
在本发明的一个实施例中，压力超过300mmHg的氮气气氛封闭于管泡内。
在本发明的一个实施例中，放电腔中存在有镝的卤化物，其具有放电腔中全部卤化物的总摩尔量的0％和20％之间的摩尔量。
在本发明的一个实施例中，放电腔中存在有碘化铊，其摩尔量是放电腔中所有卤化物总摩尔量的0.5％和4％之间。
在本发明的一个实施例中，放电腔中存在有碘化铊，其摩尔量是放电腔中所有卤化物总摩尔量的0.5％和2％之间。
在本发明的一个实施例中，放电腔中的镝、钬、铥、钠和镁的卤化物的总摩尔量是放电腔中的所有卤化物总摩尔量的95％和99.5％之间。
本领域技术人员在参照附图阅读并理解了下面的详细说明后，本发明的这些或其它优点将会变得显而易见。
附图说明
图1是其内具有可选择结构的陶瓷放电腔的本发明的金属卤化物灯的侧面图，特别是横截面图。
图2示出图1所示的放电腔的放大横截面视图。
图3示出相关色温(CCT)(color rendering index)随灯功耗变化的曲线图，该灯功耗变化图通过进行100小时的图1的灯和典型的现有技术的灯的光度测量得出。
图4示出彩色再现指数(color rendering index)(CRI)随灯功耗变化的曲线图，该灯功耗变化图通过进行100小时的图1的灯和典型的现有技术的灯的光度测量得出。
图5示出以每瓦特流明(lumens per watt)(LPW)为单位的灯效率随灯功耗变化的曲线图，该灯功耗变化图通过进行100小时的图1的灯和典型的现有技术的灯的光度测量得出。
图6示出灯射线偏离黑体辐射体的辐射的偏离值随灯功耗变化的曲线图，该灯功耗变化图通过进行100小时的图1的灯和典型的现有技术的灯的光度测量得出。
图7是显示碘化铊的摩尔百分比(mol％)与ΔT(K)之间的关系的图表，ΔTc为在变暗条件下的相关色温(CCT)中的变化。
通过附图和阅读其详细描述，本发明的这些以及其它的优点将会更加明显。
具体实施方式
参见附图1，图1是金属卤化物灯10的部分横截面视图，金属卤化物灯10具有球形的透明硼硅酸盐玻璃管泡11，玻璃管泡11在该视图中部分被切掉，其装配在传统的爱迪生型金属座12内。管泡11具有能透过可见光的壁。管泡11的形状并不限于球形，例如也可以是圆柱形。作为引入端或电入口的电极线14和15是由镍或软钢制成的，每个电极线从座12里的两个电绝缘的电极金属部分中的相应的一个金属部分平行延伸到穿过硼硅酸盐玻璃端子16，该硼硅酸盐玻璃端子16设置在座12的位置并沿管泡11的主长度范围的轴伸入管泡11的内部。电入口线14和15在管泡长度轴的任意一侧并以平行于管泡长度轴的方向开始延伸，穿过端子16，以具有其进一步伸入管泡11内部的部分，电入口线15在稍微弯进硼硅酸盐玻璃凹座16’后在管泡11的相对端伸展。在管泡11的内部，第一截面平行于管泡的长度轴，电入口线14设有与第一截面成一定角度延伸的第二截面，这是通过使第二截面以这样一个角度焊接到第一截面实现的，从而使得第二截面或多或少地穿过管泡长度轴后终止。
管泡11内部的电入口线15的一些剩余部分以偏离其初始方向所成的锐角弯曲，其初始方向平行于管泡长度轴。电入口线15的第一弯头穿过端子16，导引其偏离管泡长度轴，再次将电入口线15弯曲，使紧接的部分基本上平行于该轴延伸，并且进一步沿着弯头以直角使其后面的部分基本上垂直于该轴，并且或多或少穿过该轴，该轴靠近与管泡11装入座12的那一端相对的另一端。电入口线15平行于管泡长度轴延伸的部分焊接一对隔开的支撑带17A和17B，支撑带17A和17B的材料和电入口线15的材料相同，并且支撑带17A和17B依次支撑护罩18，护罩18为光学透明的、被截断的圆柱形石英壳体，以限制其内部的气体流动，以此维持那里的相对的恒温。护罩18具有能透过可见光的壁。垂直于管泡长度轴的电入口线15后面的部分支撑着传统的俘获气体杂质的吸气剂19。沿电入口线15进一步设置了两个附加的直角弯头，用来放置该线的短剩余端部分，短剩余端部分在最初描述的穿过管泡长度轴的部分下面并平行于最初描述的穿过管泡长度轴的部分，其短端部分最终定位在玻璃凹座16’内远离座12的管泡11的远端。
图1中以多种可能几何结构的其中一种几何机构表示出陶瓷放电腔20，陶瓷放电腔20作为具有多晶氧化铝壁的壳结构通过围绕容纳区域而形成，其多晶氧化铝壁对于可见光是半透明的。护罩18围绕放电腔20设置，使得放电腔20位于护罩18内。可选地，放电腔20的壁可由氮化铝、氧化钇(Y2O3)、蓝宝石(Al2O3)或它们的一些混合物来形成。如参见图2的下面描述，通过电入口线14和15等使放电腔20与座12电连接。管泡11密封压力超过300mmHg的氮气气氛。护罩18和放电腔20都设在管泡11内，其氮气气氛在超过300mmHg的相对高的压力下，典型地在大约360和600mmHg之间，这使得与在放电腔20外部遭受引起电弧的危险的管泡11中的真空相比，灯较少受到灾害性故障的影响，如果在放电腔20或管泡11中引起缓慢地泄漏。因此这个护罩20不仅如上所述可以稳定腔20周围的温度，而且可以为所造成的碎片等提供密封度，这些所造成的碎片是由任何一种腔的爆炸性的结构故障引起的，从而避免管泡11经受可以使其断裂的任何一种所造成的冲击力。
放电腔20中封闭的区域含有各种可离子化材料，其包括金属卤化物、稀土卤化物、碘化铊以及在灯工作期间发光的水银和启动气体如惰性气体氩(Ar)或氙(Xe)。金属卤化物至少包括卤化镁和卤化钠。在图2所示的其横截面图中可以更好得看清楚放电腔20的结构，一对多晶氧化铝构成的具有被截成的较小的内径和外径的圆柱壳体部分或毛细管21a和21b，其中的每个管居中地与一对多晶氧化铝端部封闭板22a和22b中对应的的一个板围绕中心孔连接，使得开放的通路通过每个毛细管并通过它可连接的板中的孔而延伸。这些端部封闭封闭板中的每个板连接多晶氧化铝管25的对应端，该氧化铝管25是具有较大的直径的被截断的圆柱壳体，其围绕该封闭区域以提供初始放电腔。放电腔20的这些不同部分是通过将氧化铝粉末压实成预想形状，之后对该所得到的压实结构进行烧结，从而提供了这些预形成部分，将各种预形成部分通过烧结连接在一起从而形成具有理想尺寸的预形成单体，其具有密封气流的壁。
一对电极33a和33b设置在放电腔20中。每条由铌构成的腔电极互连线26a和26b对应于管21a和21b中的其中一个向外延伸，其分别到达并通过焊接连接与管泡长度轴交叉的端部处的入口线14和与如前述的管泡长度轴交叉的端部处的入口线15。这种设置使腔20定位并支撑在入口线14和15的这些部分之间，使得它的长尺寸轴大致与管泡长度轴重合，此外使得电能通过入口线14和15提供给腔20。
图2表示包含在放电腔20的围壁内的放电区域，该围壁由结构25、板22a和22b以及图1的管21a和21b构成。由铌构成的腔电极互连线26a和26b具有热膨胀特性，其相对紧密地与管21a以及玻璃烧结料27a的热延展性相匹配，将腔电极互连线26a粘附到管21a的内表面上(对腔电极互连线26a穿过的开口进行气密密封)，但不能经得起所造成的化学冲击，这种化学冲击由工作期间在腔20的主容积内形成等离子体引起。因此，可以经得起等离子体操作的钼导引线29a通过焊接连接互连线26a的一端，导引线29a的另一端通过焊接连接钨主电极轴31a的一端。
另外，钨电极线圈32a通过焊接集成并安装到第一主电极轴31a的另一端的端部，使得主电极轴31a和电极线圈32a构成了电极33a。电极33a由钨构成，其具有良好的电子的热离子发射能力同时可以相对好地耐受金属卤化物等离子体的化学冲击。导引线29a通过钼线圈34a与管21a隔开，用于将电极33a设置在放电腔20的包括在主容积内的区域内的预定位置。互连线26a的典型直径是0.9mm，电极轴31a的典型直径是0.5mm。
相似的，在图2中腔电极互连线26b通过玻璃烧结料27b粘附到管21b的内表面上(对腔电极互连线26b穿过的开口进行气密密封)。钼导引线29b通过焊接连接互连线26b的一端，导引线29b的另一端通过焊接连接钨主电极轴31b的一端。钨电极线圈32b通过焊接集成并安装到第一主电极轴31b的另一端的端部，使得主电极轴31b和电极线圈32b构成了电极33b。导引线29b通过钼线圈34b与管21b隔开，用于将电极33b设置在放电腔20的包括在主容积内的区域内的预定位置。互连线26b的典型直径也是0.9mm，电极轴的典型直径也是0.5mm。
图1和图2所示的灯在变暗条件下具有良好的灯特性，陶瓷放电腔20位于充满氮气的管泡11中，其内具有碘化镁或MgI2，以代替典型的陶瓷腔金属卤化物灯的腔材料成分中使用的TlI腔材料成分的主要部分。MgI2用来代替作为一种腔材料组成成分的TlI的主要部分，这是因为Mg显示了高效的绿光射线，并且其具有的随着温度变化的蒸汽压力与放电腔材料组成成分中也存在的稀土卤化物的随着温度变化的蒸汽压力相似。将少量的作为腔材料成分的TlI加入到用于金属卤化物灯的具有相对较低的相关色温(2700K至3700K)的腔成分中，以确定在变暗条件下发出的光仍接近于由黑体发出的光。由于带有相对较低相关色温的陶瓷金属卤化物灯具有相对较高的NaI含量，因此没有TlI的灯与额定瓦特数的灯相比在变暗条件下将发出带有较低相关色温的光。它们还具有带粉红色的色彩，这是由于在用于较低色温的灯腔材料成分中具有相对较高含量的NaI。腔材料成分中的少量的TlI帮助升高变暗条件下的色度的Y坐标，使得发出的光接近于黑体即使在这种条件下发出的光。由于仅有少量的TlI加入到灯腔材料成分中，因此在从这种以额定灯功率工作的灯中发出的光中没有绿色。
另一方面，由于金属卤化物蒸汽压力随着温度变化与稀土卤化物蒸汽压力随着温度变化相似，因此代替大部分TlI成分的MgI2的局部压力将在变暗条件下成比例地下落至灯腔材料成分中使用的别的稀土卤化物的压力。这种性能导致了即使在变暗条件下白光从灯中输出而不是绿光从灯中输出，该灯具有典型的市场上可利用的陶瓷腔金属卤化物灯的相对大剂量的TlI。
另外，MgI2在额定灯功率下的相对较高的蒸汽压力引起在这些条件下的波长为518.4nm的相对较强的绿光射线。由于在波长为518.4nm的Mg射线非常接近人眼的敏感曲线，因此可以得到在额定灯功率时用MgI2作为一种灯腔材料组成成分时的较高流明效率。为了在变暗条件下的发光原因以及为了较好的灯特性，要选择用作灯腔材料组成成分的MgI2的数量，使得最佳数量是基于额定灯功率下的灯性能，并且减少了灯功率条件，该最佳数量并不是在放电管的表面区域。
在图1和2的具有150W额定功率的灯的一个实现形式中，放电腔20中的灯腔材料成分包括12mg Hg和总量为10.6mg的金属卤化物HOI3、TmI3、MgI2、NaI和TlI，这些金属卤化物的各自的摩尔比为1∶3.2∶8.7∶24.1∶0.5。另外，该组分包括充满压力为160毫巴的Ar作为点火气体。通常，在图1和图2的灯的任意一种实现形式中，TlI应该在放电腔20中、TlI以一定摩尔量存在于放电腔20中，该摩尔数为腔中的总的卤化物的总摩尔量的0.5％至5％之间。一种或多种的稀土元素的卤化物可以选择使用或组合使用，使得放电腔20中现有的Na和Mg以及稀土元素的卤化物的总摩尔量在95％和99.5％之间，上述稀土元素是镝(Dy)、钬(Ho)、铥(Tm)、铈(Ce)、镨(Pr)、钪(Sc)、钕(Nd)、铕(Eu)、镥(Lu)以及镧(La)的组。在一个实例中，在放电腔20中可以使用摩尔量是其内全部卤化物的总摩尔量的0％和20％之间的卤化镝。在实例中，放电腔20中存在的卤化钠、卤化镁以及稀土卤化物的总摩尔量是放电腔中存在的所有卤化物总摩尔量的95％和99.5％之间。在另一实例中，放电腔中存在的镝、钬、铥、钠和镁的卤化物的总摩尔量是放电腔中存在的所有卤化物总摩尔量的95％和99.5％之间。
下面的表1用于表示一相关色温的一对灯，表2用于另一相关色温的一对灯，以表格形式表示了图1和2的陶瓷放电腔金属卤化物灯的特性，如之前所描述的那样，在腔材料成分中有少量的TlI，这种金属卤化物灯是相应的市场上典型使用的、在腔材料成分中带有常规剂量的TlI的灯。这些列出的数据用于变暗条件下在150W的额定灯功率以及50％的额定灯功率时工作的灯：
表1
3500K灯     Mg、Na以及稀土的卤化物+1.3mole％TlI     Na、稀土的卤化物+典型量的TlI(9.1mole％)
    150W     75W     150W     75W
    LPW     91     72     85     68
    CCT     3513     3574     3552     4484
    CRI     90     71     92     70
    Duv     -0.8     -1.7     3.3     17.2
具有较少TlI剂量时的3500K的相关色温和具有典型TlI剂量时的3500K相关色温的灯特性。
表2
3000K灯     Mg、Na以及稀土的卤化物+0.5mole％TlI     Na、稀土的卤化物+典型量的TlI(9.8mole％)
    150W     75W     150W     75W
    LPW     86.4     69.0     87.4     68.8
    CCT     3039     3013     3072     4075
    CRI     87     63     83     62
    Duv     -5.1     -6.6     -2.8     25.3
较少TlI剂量时的3000K的相关色温和典型TlI剂量时的3000K的相关色温的灯特性。
Duv是表示灯发出的光与黑体辐射体发出的光的比较的参数。该Duv参数的值越大，灯发光与相应地黑体发光在光的光白度方面的偏差也就越大。
表1中指出，少量TlI结合MgI2使灯具有比大量TlI没有MgI2时更优的变暗特性。例如，在带有小剂量的TlI的灯腔中功率从150W变化至75W，Duv和CCT的变化分别是0.9个单位和61K，然而在商标名为PANASONIC提供的市场上普遍使用的灯中，Duv和CCT的变化分别是13.9个单位和932K。图1和2的灯中的Duv和CCT的变化并不是裸眼易察觉的，可是市场上普遍使用的灯的Duv和CCT的变化却是裸眼易察觉的并会对裸眼造成伤害。从表2的数据可以得出相同的结论。
图3至图6表示图1和2对应的灯与市场上普遍使用的陶瓷腔金属卤化物灯的比较结果。用基准镇流器来操作该灯，并在北美照明工程技术协会发布的所接受条件下在两米集光体中进行测量。基于充电耦合器件计算的数据获得系统获得该数据。图3至6中的所有数据在垂直基座向上的灯的工作位置得到。使用150W陶瓷金属卤化物放电腔来进行得到图3至图6的数据的实验。
在根据本发明的灯的工作期间，当将它们与市场上普遍使用的灯相比较时，市场上普遍使用的灯在变暗时发绿，并且当变暗至大约50％的额定功率时就基本偏离了黑体发射特性。相反，当由上述腔材料成分实现的图1和2的灯变暗至大约50％时，它们仍将基本上作为黑体发光，没有绿色色相，并通常呈白色。这种色彩是令眼睛满意的，并且基本上不可能鉴别出任何色彩或色相在变暗条件下的变化。
图3以图表形式表示了当这些灯从额定功率时的工作变暗时相关色温(CCT)的变化。图1和2的以上述方式实现的灯的CCT在这些灯变暗至它们的额定功率的50％时并没有显著的变化。可是当那些市场上普遍使用的灯变暗至它们的额定功率的50％时，其CCT会有显著的变化。
图4以图表形式表示了当这些灯从额定功率时的工作变暗时彩色再现指数(color rendering index)(CRI)的变化。当灯变暗至它们的额定功率的50％时，图1和2的以上述方式实现的灯的CRI比市场上普遍使用的灯的CRI变化得少。
图5以图表形式表示了当这些灯从额定功率时的工作变暗时灯的每瓦特流明效率(LPW)(lumens per watt)的变化。当灯变暗至它们的额定功率的50％时，图1和2的以上述方式实现的灯的LPW和市场上普遍使用的灯的LPW以非常相似的方式变化。
图6以图表形式表示了当这些灯从额定功率时的工作变暗时灯的Duv的变化。图1和2的以上述方式实现的灯的Duv在这些灯变化至它们的额定功率的50％时并没有显著的变化。可是当那些市场上普遍使用的灯变暗至它们的额定功率的50％时，其Duv会有显著的变化。
因此，图1和2以上述方式实现的灯含有MgI2和非常低摩尔比的TlI，这些灯显示了与那些市场上普遍使用的灯在额定功率时的对比。这种所依赖的特性的标志包括效率、CCT、CRI和Duv。可是，当市场上普遍使用的灯变暗至它们的额定功率的50％时，基本上破坏了由相同的标志测量的它们的可得到的特性。从使用者的观点来说，在这种破坏中最严重的是随着后者在Duv的变化表示出的CCT和Duv的变化。在变暗过程中这些不想要的变化被市场上普遍使用的陶瓷腔金属卤化物灯的腔材料成分TlI的主要部分由MgI2替代所消除，由此使得在图1和2的放电腔中仅有相对很少量的TlI，从而使得它们在整个变暗范围内基本上保持相同的CCT和色相，即在整个变暗范围保持白光。
以下的表3表示3000K相关色温灯的放电腔中含有的TlI的摩尔百分比(mol％)和ΔTc(K)之间的关系。TlI的摩尔百分比(mol％)表示TlI的摩尔量与放电腔中的所有卤化物的总摩尔量的比值。ΔTc(K)是额定功率下的CCT与当灯功率减少至额定值的大约50％时的变暗条件下的CCT的差值。
表3
    TlI(mol％)     ΔTc
    0.5     -26
    1.3     146
    2.2     260
    9.8     1003
图7是对应于表3表示TlI的摩尔百分比(mol％)和ΔTc(K)之间的关系的图表。从图7中可以看出，ΔTc随着TlI摩尔百分比的增加而增加，随着ΔTc增加，使用者以较高速率识别任何色彩或色相的变化。可是，如果ΔTc等于或小于大约500K，那么使用者就不能识别任何色彩或色相变化。因此，理想的是可以调整TlI的摩尔百分比使得ΔTc等于或小于大约500K。根据图7的曲线，可以理解，当TlI的摩尔百分比等于或小于5(mol％)时，ΔTc等于或小于大约500K。
为了得到相对低的相关色温(2700K至3700K)，必须增加卤化钠的比例。可是，随着卤化钠比例的增加，Duv的值变成更大的负数(也就是说Duv的值是负数，Duv的绝对值变大)。在这种情况下，色彩变成微红色，其并不是优选的光的色彩。为了校正该Duv值(也就是校正光的色彩)，必须将TlI的摩尔百分比设置成0.5(mol％)或大于0.5(mol％)。
根据上述结果，本发明实施例的陶瓷放电腔20中含有的TlI的摩尔量被设置在陶瓷放电腔20中存在的所有卤化物总摩尔量的0.5％和5％之间。陶瓷放电腔20中含有的TlI的摩尔量可以是在陶瓷放电腔20中存在的所有卤化物总摩尔量的0.5％和5％之间。在一个实施例中，TlI的摩尔量可以在所有卤化物总摩尔量的0.5％和2％之间或0.5％和4％之间。
根据本发明，放电腔中含有的TlI的摩尔量被设置在放电腔中存在的所有卤化物总摩尔量的0.5％和5％之间。因此，可以提供一种能得到相对较低相关色温(2700K至3700K)的金属卤化物灯，其中使用者基本上不会察觉到在变暗条件下的任何色彩或色相的变化。
因此，本发明对于金属卤化物灯是特别有用的，使金属卤化物灯可以在变暗条件下使用。
本领域技术人员在不脱离本发明的范围和精神的条件下对本发明进行各种其它的改变是显而易见和容易进行的。因此，并不意味着权利要求的范围被局限于在此处提出的说明书，而意味着说明书是对权利要求的明白的解释和分析。

Claims (12)

1.一种金属卤化物灯，包括：
其内具有一对电极的放电腔；
密闭在放电腔中的可电离材料；
其中可电离材料包括至少含有卤化镁和卤化钠的金属卤化物、稀土卤化物以及卤化铊，以及
卤化铊的摩尔量是在放电腔中的所有卤化物总摩尔量的0.5％和5％之间。
2.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其中放电腔具有包括一种或多种多晶氧化铝、氮化铝、氧化钇以及蓝宝石的壁。
3.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其中放电腔容纳于具有可透过可见光的壁的管泡中，在该管泡的一端设置有一基座，放电腔电连接至该基座。
4.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其中该稀土卤化物是一种或多种稀土元素的卤化物，这些稀土元素为镝、钬、铥、铈、镨、钪、钕、铕、镥以及镧。
5.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其中放电腔中的卤化镁、卤化钠和稀土卤化物的总摩尔量是放电腔中所有卤化物总摩尔量的95％和99.5％之间。
6.如权利要求2所述的金属卤化物灯，其中放电腔具有包括多晶氧化铝的壁。
7.如权利要求3所述的金属卤化物灯，其中还包括绕放电腔设置在管泡内并具有可透过可见光的壁的护罩。
8.如权利要求3所述的金属卤化物灯，其中压力超过300mmHg的氮气气氛封闭于管泡内。
9.如权利要求4所述的金属卤化物灯，其中放电腔中存在有镝的卤化物，其具有放电腔中全部卤化物的总摩尔量的0％和20％之间的摩尔量。
10.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其中放电腔中存在有碘化铊，其摩尔量是放电腔中所有卤化物总摩尔量的0.5％和4％之间。
11.如权利要求1所述的金属卤化物灯，其中放电腔中存在有碘化铊，其摩尔量是放电腔中所有卤化物总摩尔量的0.5％和2％之间。
12.如权利要求4所述的金属卤化物灯，其中放电腔中的镝、钬、铥、钠和镁的卤化物的总摩尔量是放电腔中的所有卤化物总摩尔量的95％和99.5％之间。
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