CN1906732A

CN1906732A - 高压放电灯

Info

Publication number: CN1906732A
Application number: CNA2004800293350A
Authority: CN
Inventors: V·D·希登布伦德; A·G·R·科尔伯; A·C·范阿姆斯特尔; J·A·T·舍伦; M·哈弗拉格; C·S·波特
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2007-01-31
Also published as: US7388333B2; WO2005036585A2; WO2005036585A3; US20070018583A1; EP1673798A2; JP2007508663A

Abstract

本发明涉及一种用于吸收发光的高压放电灯。根据本发明的高压放电灯具有放电管，其中除了缓冲气体之外基本上还包括LiI或者LiI和NaI的混合物作为金属卤化物。

Description

高压放电灯

技术领域

本发明涉及一种高压放电灯，其尤其适合在植物生长照射中使用。

背景技术

在光谱的蓝色和红色部分中绿色叶子的吸收是最强烈的。400和700nm之间的光子(量子)决定光合作用的速度。由于这些光子的吸收是用于光合作用的驱动力，所以光合作用的光谱量子的产量已经被Mcree(The action spectrum，absorptance and quantum yield ofphotosynthesis in cropplants，Agric.Meteorol.1971/1972，9.191-216)获得，并被Sager等人(Light Energy Utilization Efficiencyfor Photosynthesis，Transactions of the ASAE，General Edition，1982，25/6，1737-1746，)提炼。这些论文得出了，在光谱的蓝色和红色部分中具有相对最大的大区域上，光合作用的产量很高。具有Na或者NaI的高强度放电灯高效地发出照射，尤其是在589nm的NaD线的区域中，在该区域叶绿素的吸收是很强的。特别地，因此目前在绿色房子中使用高压钠(称为SON或者可替换地HPS)灯吸收光。SON灯达到100和150lm/W之间的发光效率和高达1.9μmol/(Ws)的光子通量灵敏度。具有可比较的发光效率的高强度放电灯是基于NaI和CeI₃填充物的灯。在EP 0896733中，描述了具有NaI和CeI₃的金属卤化物系统，其可以达到130和174lm/W之间的效率。当Li增加时，发光效率降低。在US6147453中描述了具有NaI、CeI₃和LiI填充物的灯，其只能达到100和135lm/W之间的发光效率。

为了有效地支持植物生长，灯必须在光合作用产量最大的区域中非常高效地产生光。

具有包括NaI、CeI₃和LiI的组合的填充物的已知灯的主要缺点在于，它在光谱的绿色区域中发出相当多量的光，在该区域中光合作用是最低的。尽管它具有很高的发光效率，但是它比基于Na或者NaI的灯较不适合地促进植物生长，其在光谱的红色部分中更有效地发光。在灯运行过程中，具有包括NaI/CeI₃的填充物的灯和包括Na、Ce和Li卤化物的灯都具有易受填充物的分层现象影响的缺点。

SON灯的主要缺点在于它们主要发出大约589nm的光，虽然植物仍然非常高效地吸收大约高达700nm的光子。因此，相对于植物吸收的光谱，电能到SON灯的光子转化不是最佳的。

在文献中，提出了用于促进植物生长的灯，具有包含以0.02到4.2mg/cm³之间的量的Hg、LiI以及过量的Li以补偿腐蚀影响的陶瓷放电管。由于相对大量的Hg，在光谱的绿色部分中，灯的光谱具有相对大量的发光。这是缺陷，因为在植物生长中它不是真正有效的。

发明内容

根据本发明的高压放电灯具有放电管，其中，除了缓冲气体基本上包括过量的LiI作为金属卤化物或者LiI和NaI的混合物之外，还在至少1200K的正常运行中该灯具有最冷点温度T_cs。在这个方面，灯的正常运行理解为在最低功率和用于设计灯的相应电压下的稳定运行。因为频繁地使用缓冲气体Hg时。此外，放电管可以包括稀有气体，像Ar、Kr和Xe或者其混合气体，其促进启动并还可以具有缓冲气体容量。尤其是，Xe还具有带有增加的填充物压力的缓冲气体容量。放电管可以由陶瓷制成或者由石英或者石英玻璃制成。在这个方面，陶瓷意味着是半透明的单色或者密实烧结的聚合晶体金属氧化物，像Al₂O₃、Y₂O₃、Y₃Al₅O₁₂(YAG)以及密实烧结的金属氮化物，像AlN。根据本发明的具有作为缓冲气体的汞和陶瓷氧化铝的放电管的150W的LiI灯，例如在400-500nm之间的蓝色区域发出占它的15-20％的发光，和在600-700nm之间的红色区域中大约75％的发光，它们是及其高的百分比。因此，灯的发光和绿色植物的吸收光谱非常好地相匹配，其匹配远远好于高压钠灯的匹配，其中在蓝色区域中仅仅只有高达10％的光照射，以及在红色区域中最多大约40％的光照射。蓝光的高的百分比是本身不能预料的，因为Li的主线分别在611和671nm。根据本发明的灯的另一惊人优点在于记录了没有严重腐蚀的痕迹。

低于1200K的最冷点温度T_cs导致Li的部分蒸汽压力变得如此之低，以致于蓝色区域中的百分比大幅度降低，以及因此Hg的辐射分布变得更重要。然而，后者导致在光谱的绿色部分中发出增加部分的照射，然而其对于植物生长是无效的。

但是，作为填充成份的LiI的使用通常意味着发光效率的降低(参见上面)，它意外地产生了根据本发明的灯的能量转换至少是和公知灯可比较的，或者甚至比可比较的公知灯更好。对于具有包括Na或者NaI的填充物的150W的灯，能量转换效率大约是27％，对于上面所述的本发明的150W的灯，其值增加到几乎30％。这种增加是惊人的和没有预料到的。尽管Li光谱的较高的蓝色部分，但是和具有Na或者NaI填充物的可比较灯的情况相比，本发明的灯产生平均高于10％的每输入功率的光子通量(以μmol/(W*s))。

因此，新的灯提供了更高的能量和更高的光子效率以及光谱，其更好地适合植物吸收和光合作用总量的产生。

附图说明

参考附图在下面将更具体地解释本发明的上面和另外的方面，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的灯，

图2具体示出了根据图1的灯的放电管，以及

图3示出了和非本发明的灯相比的根据本发明的灯的光谱。

具体实施方式

图1示出了根据本发明具有陶瓷壁的放电灯。图1示出了设置具有陶瓷壁的放电管3的金属卤化物灯，其密封包含电离填充物的放电空间11。尖端具有共同间隔EA的两个电极设置在放电空间中，以及放电管至少在间隔EA之上具有内径Di。利用陶瓷凸起插头34、35在一侧密封放电管，其密封电流引导通过导体(图2：40，41，50，51)到位于具有狭窄插入空间的放电管中的电极4，5，并利用熔化的陶瓷点(图2：10)以气密方式在远离放电空间的端部处连接到该导体。放电管1被外灯泡1围绕，其在一端设置有灯帽2。当灯运行时放电将在电极4，5之间扩展。电极4通过电流导体8连接到灯帽2的第一电触点形成部分。电极5通过电流导体9连接到灯帽2的第二电触点形成部分。在图2(不是真实尺寸)中更具体示出的放电管具有陶瓷壁并由具有内径Di的圆柱形部分构成，其在任一端被相应端壁部分32a、32b限制，每一个端壁部分32a、32b形成放电空间的端面33a、33b。端壁部分分别具有开口，其中利用烧结点S将陶瓷凸起插头34、35以气密方式固定在端壁部分32a、32b中。陶瓷凸起插头34、35分别严密地密封具有尖端4b、5b的相应电极4，5的电流引导通过导体40、41、50、51。利用熔化陶瓷点10以气密方式在远离放电空间的一侧将电流引导通过导体连接到陶瓷凸起插头34、35。电极尖端4b、5b设置在共同的间隔EA处。电流引导通过导体分别包括例如MoAl₂O₃陶瓷的形式的耐卤化物部分41、51，和利用熔化陶瓷点10以气密方式固定到相应的端插头34、35的部分40、50。熔化的陶瓷点在一定距离上延伸，例如在Mo金属陶瓷40、41上大约1mm。对于部分41、51，代替Mo金属陶瓷以可选择方式形成是可能的。其它可能的结构是公知的，例如从EP 0587238。发现特别适当的结构是围绕相同材料的引脚施加耐卤化物线圈。Mo非常适用于作为高度的耐卤化物材料。部分40、50由金属构成，其膨胀系数很好地对应于端插头的膨胀系数。例如Nb是为此目的的极其适当的材料。以没有具体示出的方式将部分40、50连接到电流导体8，9。所述的引导通过结构使得在所需的任何燃烧位置运行灯是可能的。

电极4，5的每一个包括在尖端4b，5b附近设置有线圈4c，5c的电极条4a，5a。利用烧结点S以气密的方式将凸起陶瓷插头固定在端壁部分32a和32b中。

在实际的实施例中，陶瓷壁由氧化铝构成，以及由此形成的放电管具有4mm的直径和36mm的长度。在图3中，用曲线1示出灯的光谱，其中金属卤化物填充物基本上包括8mg LiI的过剩量。和填充物包括NaI而不是LiI的非发明的灯比较，用曲线2示出光谱。在两种灯中，放电管的填充物还包括3.8mg的Hg作为缓冲气体和300mbar的Ar/Kr。在1376K的正常运行中，根据本发明的灯具有最冷点温度T_cs。利用红外摄像机直接测量最冷点温度T_cs。非本发明的灯的光谱等价于普通HSP灯的光谱。从所示的光谱可以清楚的看到，包括灯的LiI的光谱1中的蓝色部分远远高于HPS光谱2中的。还清楚地示出的是，在从600到700nm的区域中光谱1比光谱2发出更多的照射。根据本发明的灯的另一优点是，它的可见流明大于包括可比较瓦数的灯的HPS或者NaI的较低情况中的2倍。因此用于植物生长的光，所谓的吸收光导致周围更少的发光。

在绿色房子中的吸收光中使用上面所述的本发明的灯。在试验中，调查对番茄植物、菊花植物和盆栽玫瑰的影响。在第一区域中，用具有每单位面积118μmol/s的总通量输入的根据本发明的灯照射这些植物。作为比较，在第二区域中，用具有122μmol/s的总通量输出的HSP灯照射这些植物。在只有18个小时的照射周期之后，在第一区域中存在相同的或者甚至稍微好点的植物生长，尤其是对于番茄植物。当包括LiI填充物的灯的光子效率高于可比较HPS灯的光子效率大约15％时，为了获得同样的生长结果，通过本发明的灯的吸收光需要更少的额定灯功率。

下面给出根据本发明的灯和不根据本发明的灯的一些灯特性的比较。

根据本发明的灯具有3.8mg的Hg和LiI填充物。该灯具有150W的额定功率。该灯的每单位功率的光子通量是1.5μmol/(W*s)。

对于其中卤化物是NaI的可比较的灯，每单位功率的光子通量是1.35μmol/(W*s)。

具有150W的额定功率的HPS灯具有1.29μmol/(W*s)的每单位功率的光子通量。

根据本发明的灯的样品已经运行了5000小时，而没有显示任何严重的腐蚀。

Claims

1、一种具有放电管的高压放电灯，该放电管具有包括缓冲气体和过量的金属卤化物的电离填充物，该电离填充物基本上由LiI形成，在至少1200K的正常运行过程中，该灯具有最冷点温度T_cs。

2、根据权利要求1的灯，其中过量的金属卤化物基本上是LiI和NaI的混合物。

3、根据权利要求2的灯，其中电离填充物包括基本等量的LiI和NaI。

4、根据权利要求1的灯，其中缓冲气体包括Hg。

5、根据权利要求4的灯，其中缓冲气体还包括Xe。

6、根据权利要求1的灯，其中放电管由陶瓷构成。