CN1849693A - 高压气体放电灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压气体放电灯(HID，高强度放电灯)，该高压气体放电灯设有包含金属的放电容器(1)，该金属至少涂敷在穿通部和/或所述放电容器(1)的器壁的部分区域上，尤其当所述灯处于工作状态时出现的温度下降会引起气体填充物的组分在所述部分区域冷凝。通过这种方法，可以至少很大程度上不仅防止气体填充物的组分(特别是金属卤素)与由于区域温度较低引发组分冷凝的穿通部或器壁的相关区域之间的化学相互作用，还防止了从气体填充物中损失这种组分。这就意味着不存在任何损坏灯或降低其流明维持的风险。
Description
本发明涉及一种具有用于气体填充的放电腔的高压气体放电灯(HID，高强度放电灯)。
由于其良好的照明属性，高压气体放电灯已经广泛使用。高压气体放电灯一般包括穿通部(feedthrough)的放电容器，电极经该穿通部延伸到放电容器内或者更确切地延伸到由后者包围的放电腔内。当灯处于工作状态时，在电极的对立的自由端之间激发电弧放电。
放电腔一般容纳气体填充物(灯填充物)，其包括形成实际发光材料(光产生物)的启动气体(例如，氩)、放电气体(例如一种或多种金属卤素，如碘化钠和/或碘化钪)，以及其主要功能是通过升高温度或压力促进光产生物质蒸发并且增加灯的功效和燃烧电压的电压梯度发生物或缓冲气体(例如，汞)。
对于要以气密密封形式精确且永久定位的电极来说，穿通部的规格需要满足严格的要求。为了能够满足这些要求，穿通部的材料(例如，石英或多晶Al2O3[PCA])以及电极的材料(例如，钨、钼、铌)都是特别重要的。
在由PCA制成的CDM灯的情况下，例如，由钨、钼或铌(后者用于使电极的膨胀系数与灯壁材料的膨胀系数相匹配)制造的电极通过所谓熔融玻璃以密封形式固定在相关穿通部内，熔融玻璃包括高温氧化物的混合物，例如Al2O3、Dy2O3和SiO2(“AlDySi”)。
在这种情况下经常存在的问题是气体填充物中所包含的金属卤素与电极和/或熔融玻璃反应并且有时穿入到穿通部内并在其中引起泄漏。
为了减小这种化学相互作用，采用了各种方法来试图将穿通部保持在尽可能低的温度。然而，由于以气态存在于气体填充物中的金属卤素具有向这种温度下降迁移的特性，并因而至少部分冷凝，在灯工作时，这些金属卤素不再属于放电气体并且不再用于其真正目的，即增加等离子体内的粒子浓度以及光发射。
观察到的其它情况是：在高强度放电灯长期使用时，即使采用这类以及其它类型的步骤，特别是在穿通部的区域内在电极和气体填充物组分之间发生化学相互作用并因而出现有害效应的可能性仍然无法完全消除。在灯包壳由石英玻璃制成的情况下，这种相互作用特别发生在电极的熔融密封处，而在PCA灯的情况下，发生在为密封目的而使用的熔融玻璃内。
这些相互作用或有害效应具体是传输过程，其涉及气体填充物组分并且在放电容器器壁内使用石英玻璃的情况，还涉及石英再结晶。这些效应可以引起放电容器的浑浊、发射光的色温漂移以及灯的流明维持的更显著退化。
因而，本发明的目的是提供一种至少大致减小气体填充物组分与电极、放电腔内壁以及穿通部之间的化学相互作用的高压气体放电灯。
本发明的目的还提供一种高压气体放电灯，其中在灯工作时至少大致减缓特别是由于与温度下降相关的传输过程和/或由于冷凝引起的气体填充物的组分损失。
根据本发明，该目的通过一种具有包含金属的放电容器的高压气体放电灯实现，该金属至少涂敷在穿通部和/或放电容器的器壁的部分区域上，尤其当所述灯处于工作状态时出现的温度下降会引起气体填充物的组分在所述部分区域冷凝。
这种解决方案的优点是：它至少可以不仅使得气体填充物的组分与特别是由于这些区域温度较低引起组分冷凝的穿通部和/或器壁区域之间的化学相互作用最小化，还使得气体填充物中这种组分的损失最小化。通过这种方法能够将使灯损坏或使其流明维持退化的任何风险避免到合理程度。
本发明还介绍了有利的实施例。
本发明所涉及的实施例的优点是：金属可以相对容易地涂敷到所述区域，例如通过在灯首次进行工作之前对灯进行加热和/或冷却在所述区域内产生温度下降，因而将金属沉积在该区域。
本发明所涉及的实施例可特别减小使得放电灯壁变黑的电极材料传输。
本发明所涉及的实施例可特别防止气体填充物和为密封目的而使用的熔融玻璃之间的化学相互作用。
根据本发明引入的金属本身还可以用于密封目的，还可以校正放电容器和/或穿通部器壁内(特别是被称为收缩孔的部分)的裂纹。
根据本发明的金属实例包括选自以下群组的一种或多种材料：铝，锌，锡，铋以及铟。
最后，本发明涉及一种优选方法，通过该方法可以通过特别简单和有效的方式将金属涂敷到所述区域。
参照下文中描述的实施例可以清楚地理解本发明的上述和其它方面。
在附图中：
图1是根据本发明高压气体放电灯的纵向截面示意图。
下面通过参照具有PCA灯壁材料的CDM灯描述本发明。然而本发明还可以应用于所有其它类型的高压气体放电灯，在这种情况下，根据本发明的密封材料可以根据灯壁材料和穿通部的性质及设计进行变化。
图1是这类高压气体放电灯的示意图。该灯包括包围放电腔11的放电容器1。放电容器1的器壁12由多晶Al2O3(PCA)制成。
从其对立端延伸到放电腔11内的是电极的第一自由端2、3，该电极由熔点尽可能高的材料、例如钨制成。电极的另一端与各导电条(或箔片)4、5接触，特别是由钼或金属陶瓷制成的导电条，导电条4、5依次连接到各自的例如由铌制成的引线插头6、7上。最后，引线插头6、7的自由端形成放电灯的外部电触点。
为了确保用于电极的进入放电腔11内的真空密封入口，放电容器1设有两个穿通部8、9(收缩部)，各电极、各导电箔片4、5以及各引线插头6、7分别嵌入到穿通部8、9内。在其外端，穿通部8、9由熔融玻璃制成的封口81、91密封起来。这种熔融玻璃的典型成分为比例可变化的Al2O3、Ln2O3(Ln＝稀土金属)和SiO2。
当灯处于工作状态时，在电极的第一(自由)端2、3之间激发电弧放电(发光弧)。
为此，放电腔11填充有气体，该气体不仅包括启动气体，例如氩，还包括由于激发或放电发射光辐射的放电气体(光产生物)并优选包括电压梯度生成物或缓冲气体，后两种气体选自金属卤素的群组。
光产生物质具体为不同金属卤素，例如NaI、DyI3、HoI3、TmI3以及TlI(碘化铊)的混合物，而Hg、Zn或ZnI3可以用来作为电压梯度生成物或缓冲气体。
这些金属卤素的某些正常迁移到放电容器1的较冷区域并且具体迁移到穿通部8、9的收口区域以及环绕它们的器壁区域，在该处冷凝并形成沉积20，这导致上述的灯性能退化并对灯造成损坏。
为了防止这种情况的发生，可将在所述较冷区域并且特别是在穿通部8、9区域的正常温度下基本为液体或者换句话说以熔融相存在的金属引入到放电腔11内。这种金属的添加量足以覆盖穿通部和/或器壁的处于金属卤素沉积风险的区域(该区域通常可以称为温度下降)，即特别是电极与穿通部8、9内壁之间的空间以及放电容器1的器壁12的相邻区域。在这种情况下，还可堵塞在放电容器1的器壁12以及穿通部8、9的壁上存在的任何毛细裂纹。
使液态金属传输到这些区域的特别的好方法是：在灯首次工作之前，在灯内建立适当的温度梯度，并且如果需要可以在给定时间间隔内建立温度梯度，以使所述区域处于较低温度并使液态金属迁移到该区域并使其成行排列。
例如，通过在关闭状态在放电容器1区域从外部加热该灯并且/或者在穿通部8、9区域从外部冷却该灯建立适当的温度梯度。
例如，适用于本目的的金属为铝、锌、锡、铋和铟。
这种方法具体实现了：金属完全覆盖进入放电容器1的电极区域(电极的根部)，即穿通部8、9通向放电容器1的区域，该区域由熔融玻璃密封。
其中，以这种方式实现的优点是：覆盖电极的根部还充分减小或阻止了钨从电极上的传输，该电极在正常的高温下即可达到临界水平，因而改善了灯的流明维持并很大程度上防止了放电容器1的器壁12变黑。
熔融玻璃由金属覆盖的事实防止了气体填充物中的金属卤素与熔融玻璃之间的化学相互作用。避免了金属卤素与熔融玻璃的含稀土组分之间的置换反应，这种置换反应可以加速熔融玻璃的腐蚀并引起发射光的颜色属性相当大的波动和漂移。
引入的金属还防止了气体填充物中所包含的金属卤素由于从热到冷的温度梯度以化学方式传输。
一方面，这种情况的结果是：可以大大减小气体填充物中的(腐蚀性)金属卤素剂量，因为在灯工作时，这些金属卤素不会由于迁移到较冷区域并在该处冷凝而损失。因而，这是可以将与金属卤素的化学相互作用减小到相应程度的另一种方法。
另一方面，因为熔融的金属卤素相的成分在灯寿命中很大程度上保持恒定，发射光的颜色属性在灯的整个寿命过程中基本上更加恒定。
如果适当地进行选择，金属还可以在穿通部内完成密封材料的全部或部分功能，因而能够至少部分省略熔融玻璃。
在灯壁由石英玻璃制成的放电灯的情况下，使用所述金属提供的附加优点是：还可以填塞被称作收缩孔的部分，收缩孔是在熔融石英以产生封口的过程中偶尔形成的并且是灯过早失效的常见原因。
Claims (9)
1.一种高压气体放电灯，其具有包含金属的放电容器(1)，所述金属至少涂敷在穿通部和/或所述放电容器(1)的器壁的部分区域上，尤其当所述灯处于工作状态时出现的温度下降会引起气体填充物的组分在所述部分区域冷凝。
2.根据权利要求1所述的高压气体放电灯，其特征在于，所述金属在所述温度下降的温度范围内基本处于熔融相。
3.根据权利要求1所述的高压气体放电灯，其特征在于，所述金属至少涂敷在穿通部(8；9)和支撑于其中的电极之间的部分区域上。
4.根据权利要求1所述的高压气体放电灯，其特征在于，所述金属至少涂敷在所述电极进入所述放电容器(1)的部分电极区域(2，3)(所述电极的根部)上。
5.根据权利要求3所述的高压气体放电灯，其特征在于，所述电极定位在具有熔融玻璃的所述穿通部(8，9)内，在这种情况下所述金属覆盖所述熔融玻璃。
6.根据权利要求3所述的高压气体放电灯，其特征在于，所述电极定位在所述穿通部(8，9)内，以便通过所述金属进行密封。
7.根据权利要求1所述的高压气体放电灯，其特征在于，所述金属涂敷在收缩孔所处的所述穿通部和/或器壁的区域，以便填塞所述收缩孔。
8.根据权利要求1所述的高压气体放电灯，其特征在于，所述金属包括选自以下群组的一种或多种材料：铝，锌，锡，铋以及铟。
9.一种在高压气体放电灯内将根据权利要求2所述的金属涂敷到权利要求1、3、4、5、6和/或7中所指定的至少部分区域上的方法，包括：在所述灯未工作时，通过从外部加热和/或冷却所述灯，在所述区域的至少一个区域内产生至少一种温度下降。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105070635A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-18 | 徐琴玉 | 碘镓铁灯 |
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| WO2005024894A1 (en) | 2005-03-17 |
| EP1665330A1 (en) | 2006-06-07 |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |