CN1845294A - 金属卤化物灯用石英电弧管 - Google Patents

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CN1845294A CN 200610040023 CN200610040023A CN1845294A CN 1845294 A CN1845294 A CN 1845294A CN 200610040023 CN200610040023 CN 200610040023 CN 200610040023 A CN200610040023 A CN 200610040023A CN 1845294 A CN1845294 A CN 1845294A
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王海鸥
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赵坚玉
王宗进
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吕家东
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Abstract

本发明公开了一种金属卤化物灯用石英电弧管，由作为放电室的泡壳、直导丝电极组件和折弯导丝电极组件组成，直导丝电极组件及折弯导丝电极组件分别设在泡壳的两端，泡壳为椭球体或圆柱体，其外表面光滑完整；本发明的优点在于金属卤化物灯用石英电弧管，它能提高石英金卤灯的光效，延长使用寿命，使光色一致，获得舒适的照明环境，在保证照度不变的情况下，可以采用小瓦数的无排气管金卤灯，从而减少了用电量，延长使用周期，降低了使用费用，可获得较大的经济效益与社会效益，以达到节约能源、保护环境的优点。

Description

金属卤化物灯用石英电弧管
技术领域
本发明属于电光源技术领域，具体涉及到50w～150w、175w～400w普通照明用小、中功率金属卤化物灯用石英电弧管。
背景技术
金属卤化物灯(简称金卤灯)电弧管用石英材料制作的称为石英金属卤化物灯(简称石英金卤灯)，其电弧管称为石英电弧管。目前国内外生产的50w～400w石英金卤灯的(石英)电弧管皆是具有专用排气管石英电弧管如图1a、图1b所示，图中6为残留排气管。由于有了专用排气管，电弧管在排气封离后留有一个脐，破坏了电弧管腔体的完整性，电弧管工作时，球泡表面温度不均匀，降低了电弧管的光输出，增加了色温的不稳定性，影响了电弧管的寿命。电弧管是金卤灯的心脏，金卤灯的光电参数、寿命的长短，主要决定电弧管的优劣。因此，开发具有光效更高、寿命更长、色温相对稳定的电弧管，是提高金卤灯性能的关键与核心技术。
无专用排气管石英电弧管(简称无排气管电弧管)与同类有排气管石英电弧管(简称有排气管电弧管)比较，光效高25％以上，寿命长30％以上，色温离散与漂移小，一致性较好，制造成本相当。
发明内容
本发明的目的在于金属卤化物灯用石英电弧管，它能提高石英金卤灯的光效，延长使用寿命，使光色一致，获得舒适的照明环境，在保证照度不变的情况下，可以采用小瓦数的无排气管金卤灯，从而减少了用电量，延长使用周期，降低了使用费用，可获得较大的经济效益与社会效益，以达到节约能源、保护环境的目的。
本发明采用如下技术方案：
一种金属卤化物灯用石英电弧管，由作为放电室的泡壳、直导丝电极组件和折弯导丝电极组件组成，直导丝电极组件及折弯导丝电极组件分别设在泡壳的两端，泡壳为椭球体或圆柱体，其外表面光滑完整。
本发明是在原金卤灯的基础上，改进与创新，因此其工作原理及工作过程是：
金属卤化物灯是在高压汞灯的基础上发展起来的。高压汞灯的发光效率在39～54Lm/w，但不足之处是显色指数仅40～50，限制了它的应用与发展。金属卤化物灯即在电弧管内除充入惰性气体、汞以外，再充入一些金属卤化物(通常为碘化物)，灯启动时随着惰性气体电离，汞激发，形成稳定的放电电弧，金属卤化物分子进入电弧中心高温区，被分解成为金属原子和卤素原子，金属原子被电离和激发，发出特征谱线，产生耀眼的弧光。电弧管燃点时电弧中心温度最高，泡壳表面温度最低，对有专用排气管的电弧管而言，泡壳上残留排气管处最低。当电弧管工作时，电弧中心区被离解的金属原子和卤素原子，会向温度低的泡壳壁迁移扩散，遇到温度较低的泡壳壁之后复合成为金属卤化物，由于电弧管残留排气管处温度最低，所以离解的金属原子与卤素原子向此处迁移扩散的速度快、复合快，使电弧形状产生畸变，能量损失大、发光的金属原子减少，光的谱线减弱，光效降低。排气管封离时，每只电弧管上残留的排气管部分不可能完全一致，因此，各个电弧管在该处的温度就有高低，色温就有差异，灯的光色就很难一致。由于复合快，能量损失大，降低了电弧管的寿命。
无专用排气管电弧管，由于电弧管泡壳无残留排气管(肚脐)，电弧管腔体(放电室)完整，壁厚一致，电弧管工作时表面温度均匀。因此，当电弧管燃点时，电弧中心区被离解的金属原子与卤素原子，会均匀平缓地由中心向管壁迁移，复合慢，能量损耗小，电弧的形状不畸变。因此光效高、寿命长、光色一致性好等。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
用本发明的无专用排气管石英电弧管做成的金卤灯，同国内外同类有专用排气管石英电弧管做成的金卤灯相比，有以下优点：
1、光效高20％以上，而50w、70w、100w金卤灯的光效可提高到30％以上；
2、寿命延长30％以上；
3、色温漂移小，光色一致性好；
4、热启动时间短等。
本发明所以具有以上的优点，是因为其电弧管无专用的排气管，保持了电弧管腔体的完整性，电弧管燃点时，电弧管表面温度比较均匀，使电弧能较稳定的工作。
附图说明
图1为有专用排气管石英电弧管；图1a为椭球形有专用排气管石英电弧管，图1b为圆柱形有专用排气管石英电弧管，图1中6为封离后的残留排气管。
图2为无专用排气管石英电弧管；图2a为椭球形无专用排气管石英电弧管的主视图，图2b为椭球形无专用排气管石英电弧管的俯视图，图2c为圆柱形无专用排气管石英电弧管的主视图，图2d为圆柱形无专用排气管石英电弧管的俯视图。
图3为无专用排气管石英电弧管泡壳；图3a为椭球形无专用排气管石英电弧管泡壳，图3b为圆柱形无专用排气管石英电弧管泡壳。
图4为电极组件；图4a为直导丝电极组件的主视图，图4b为直导丝电极组件的俯视图，图4c为折弯导丝电极组件的主视图，图4d为折弯导丝电极组件的俯视图。
图5为用70w无专用排气管石英电弧管做的70w金卤灯的结构示意图，图5为用400w无专用排气管石英电弧管做的400w金卤灯的结构示意图，图5为用50w～400w无专用排气管石英电弧管封装成的双端金卤灯的结构示意图。
具体实施方式
一种金属卤化物灯用石英电弧管，由作为放电室的泡壳42、直导丝电极组件41和折弯导丝电极组件43组成，直导丝电极组件41及折弯导丝电极组件43分别设在泡壳42的两端，泡壳42为椭球体或圆柱体，其外表面光滑完整。上述直导丝电极组件41由依次顺序相连的带纯钨电极圈的钍钨或纯钨电极411、钼箔412及钼制成的直导丝413组成。上述折弯导丝电极组件43由依次顺序相连的带纯钨电极圈的钍钨或纯钨电极431、钼箔432及折弯导丝433组成。
本发明设计的石英电弧管如图2a、图2b、图2c、图2d所示；主要由电弧管泡壳42、电极组件41、43、泡壳内注入的金属卤化物、汞或其代用物质、惰性气体、加热后压制而成。
本发明中，电弧管泡壳由低杂质含量与低羟基(OH-)的石英材料吹制而成，结构形状见图3a、图3b。电弧管泡壳有椭球形与圆柱形两种，根据灯功率的不同，其结构尺寸有所不同，见表1。
表1石英电弧管极间距及泡壳结构尺寸      尺寸单位mm
序号   灯功率(W) L0 Φ δ0 D δ L1
  1   50   6～7.8   4.5～8.5   0.8～1.2   9～11   0.8～1.2   10～13
  2   70   8～10   4.5～8.5   0.8～1.2   11～13   0.8～1.2   12～15
  3   100   10.5～14   4.5～8.5   0.8～1.2   11～13   0.8～1.2   16～20
  4   150   18～21   4.5～8.5   0.8～1.2   13～15   0.8～1.2   24～28
  5   175   25～30   6～14   0.8～1.2   13～15   0.9～1.2   25～32
  6   200   27～33   6～14   0.8～1.3   14～17   0.9～1.3   28～36
  7   250   28～34   6～14   0.8～1.3   16～18   0.9～1.3   36～40
  8   300   30～36   6～14   0.9～1.5   21～23   1～1.5   38～45
  9   350   30～43   6～14   0.9～1.5   21～23   1～1.5   46～54
  10   400   30～45   6～14   0.9～1.5   21～24   1～1.5   53～59
本发明中，电弧管两端压入的电极组件其结构不完全相同，一端的引出线为直导丝如图4a中的直导丝413，另一端的引出线为折弯导丝如图4c中的433。电极组件由带纯钨电极圈的钍钨或纯钨电极411或431、钼箔412或432、钼制成的直导丝或折弯导丝(引出线)413或433组成。根据灯功率的不同、电极组件的尺寸、两电极间距(图2中的L0)亦不同，见表2。本发明在电弧管两端压入的这种特殊结构的电极组件为本发明带来如下积极效果：在电极装配时，(1)直导丝电极在电弧管的腔体内，可通过调整机构获得精确的位置，并且结构简单、制造方便、成本低。(2)折弯导丝电极在电弧管的腔体内能获得自定位，这是制造无排气管电弧管的关键。
表2电弧管电极组件尺寸          尺寸单位mm
序号   灯功率(W) Φ2 Φ3 A B L3 L4 L5 L6
  1   50   0.5～0.7   0.3～0.5   0.02～0.03   1.8～2.5   7～10   30～40   8～9   45～55
  2   70   0.5～0.7   0.3～0.5   0.02～0.03   1.8～2.5   7～10   30～40   8～9   45～55
  3   100   0.5～0.7   0.3～0.5   0.02～0.03   1.8～2.5   7～10   30～40   8～9   45～55
  4   150   0.5～0.7   0.4～0.6   0.02～0.03   1.8～2.5   7～10   30～40   8～9   45～55
  5   175   0.7～0.8   0.5～0.7   0.02～0.03   2.3～2.6   7～10   30～40   8～9   45～55
  6   250   0.7～0.8   0.7～0.9   0.02～0.03   2.3～3   7～10   30～40   8～9   45～55
  7   400   0.7～0.8   0.8～1.0   0.03～0.04   2.3～5   7～10   30～40   8～9   45～55
用本发明中的电弧管封装成的金属卤化物灯，其光、电参数见表3。
表3无排气管石英金卤灯的基本参数
  序号   灯功率(W)   灯电压(V.)   灯电流(A)   光通量(Lm)   色温(K)   显色指数(Ra)
  1   50   75～90   0.6～0.7   ≥4000   4000   ≥65
  2   70   85～95   0.9～1.1   ≥6000   4000   ≥65
  3   100   95～105   0.95～1.2   ≥8500   4000   ≥65
  4   150   95～105   1.6～2.0   ≥14000   4000   ≥65
  5   175   122～142   1～2   ≥15000   4000   ≥65
  6   250   123～143   1.6～2.6   ≥22000   4000   ≥65
  7   400   125～145   2.8～3.8   ≥40000   4000   ≥65
本发明的电弧管内，还装入发光物质金属卤化物、注入适量的汞、充入一定压力的氩气。

Claims (3)

1、一种金属卤化物灯用石英电弧管，由作为放电室的泡壳(42)、直导丝电极组件(41)和折弯导丝电极组件(43)组成，直导丝电极组件(41)及折弯导丝电极组件(43)分别设在泡壳(42)的两端，其特征在于泡壳(42)为椭球体或圆柱体，其外表面光滑完整。
2、根据权利要求1所述的金属卤化物灯用石英电弧管，其特征在于直导丝电极组件(41)由依次顺序相连的带纯钨电极圈的钍钨或纯钨电极(411)、钼箔(412)及钼制成的直导丝(413)组成。
3、根据权利要求1或2所述的金属卤化物灯用石英电弧管，其特征在于折弯导丝电极组件(43)由依次顺序相连的带纯钨电极圈的钍钨或纯钨电极(431)、钼箔(432)及折弯导丝(433)组成。
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