CN1066853C - 金属卤化物放电灯 - Google Patents

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Abstract

一种装有同轴的放电管(2)和外灯管(9)的金属卤化物放电灯中有一种含容易扩散的扩散金属的填充料。扩散金属单位体积的含量为1～6μmol/cm3。引线(4、5)长度的绝大部分套在一种防紫外线的套管(14)中。

Description

金属卤化物放电灯
本发明涉及一种金属卤化物放电灯。它首先涉及小功率金属卤化物灯，尤其是功率约为50-250瓦的金属卤化物灯。
由DE-A 3619068已知的金属卤化物灯，在一个双侧挤压的灯管内有一个双侧挤压的放电管。为了提高它的工作可靠性，尤其是在接近使用寿命时的可靠性，引线是用一种电绝缘的包层包起来的，为此由陶瓷、玻璃或石英玻璃制成的套管尤其适合。同时有人提出，(例如见DE-U 9002959)，适当安装放电管和外灯管，不使用与放电管平行的支架部件，可以避免生成光电子。
具有含碱金属的填充料的金属卤化物灯，在这种灯中有一根沿放电管放置的导线，如在一个一侧挤压的外灯管中安装一个双侧挤压的放电管的情形，这种灯是众所周知的。将沿着放电管放置的引线部分装一个电绝缘的和不透紫外线的屏蔽套，特别是装上一根由玻璃、陶瓷或石英玻璃制成的细管(DE-A1639084)。
本发明的任务是，改进金属卤化物放电灯的工作性能。
根据本发明的一种金属卤化物放电灯，它装有一个双侧封闭的放电管，该放电管有两个电极并有一种含有容易扩散的扩散金属的填充料，这类扩散金属在工作状态下形成半径小的离子，其半径具有钠离子Na+半径数量级，该放电管基本上沿轴向安装在一个双侧封闭的外灯管中，而且是通过安装在外灯管内的两根引线固定的，
安装在外灯管中的引线的长度的绝大部分套在一种不透紫外线的包层中；
其特征在于，放电容积中的扩散金属单位体积的含量为1～6μmol/cm3。
令人惊奇地感到意外的是实验结果表明，有目的地对位于外灯管中的引线使用一种不透紫外线的包层，在某些情况下对一个双侧挤压的外灯管中装有一个双侧挤压的放电管的金属卤化物放电灯同样有利，而且根据占优势的意见，这种放电灯有光化电离也不会有问题。
这里首先涉及到一种含钠填充料的小功率的金属卤化物放电灯(典型的为50-250瓦)。结果表明，使用一种将外灯管中的引线尽可能完全覆盖的不透紫外线的包层，就允许将金属卤化物填充量、尤其是含钠的成分(例如NaI)保持在很低量，此外还能达到很长的使用寿命(约6000工作小时)。作为粗略的规范：可把以毫克计的金属卤化物的总填充量最大限制在以立方厘米计的放电管容积的3倍以内。
有利的是，金属卤化物的以毫克计的总填充量相当于以立方厘米计的放电管容积的一倍，可作为下限。其原因是，由于填充成分的吸气剂作用，剩余氧气以这种方式被有效地吸收了。特别是在钠-稀土填充体系中更是如此。
但是，用这种小剂量的灯迄今所作的试验显示出工作性能相对而言并不好，因为还不能断定：这种类型的灯在使用时同样会出现虽少量但明显的光化电离，这种光化电离导致放电管中填充成分、尤其是钠的耗损。结果是，这种填充成分、尤其是钠的分压下降，工作电压的升高以及一种所不希望的向较高色温偏移。根据本发明的灯在工作过程中光通量很稳定，色温也很稳定。
工作性能不好的真正原因是钠离子或其它离子半径小的金属离子(例如锂)通过放电管扩散所致(放电管一般是由石英玻璃制成的，也有可能用某种陶瓷放电管，例如EP-A 536609中所述)，那末填充量的限制可作出如下规定，容易扩散的、以下称为“扩散金属”的离子半径小的金属(首先是钠)的纯份额在填充料中用微克分子(μmol)表示，它小于放电管容积的6倍，放电管容积用立方厘米(cm3)表示。那么公式是：扩散金属单位体积的含量≤6μmol/cm3。
放电管容积(以cm3计)的一倍的这个数值可看作为扩散金属含量的下限，即扩散金属单位体积的含量≥1μmol/cm3。扩散金属含量的优选数值是在放电管容积4倍的范围内。
对于小离子半径可理解为最大值约为0.1nm，例如Na+或Li+就是离子半径小的离子。
本发明尤其适用于钠-稀土填充料体系。用钠-钪填充料同样获得良好的效果。
主要应用范围是色温数量级在4000K的灯(光的颜色为中性白色)，这种灯的钠含量比热白光颜色的灯(色温约为3000K)用的钠含量可以少些。
还须说明，本文开始所述的提高工作可靠性，只有在抽真空的外灯管的灯中才起作用，而且电极(用钨)和引线(用钼)是以不同的材料制成的。只是在这种结构中使用促进腐蚀的填充料(这里主要指钠-锡填充料)才会导致电极腐蚀，由此进一步导致放电管漏气，最后导致灾难性的直流运行。与此相反，根据本发明的灯不仅可有一个抽真空的外灯管而且也可以有充惰性气体(如氮气)的外灯管。此外，电极和引线的材料问题也无关紧要。
本发明借助一个实例详细说明如下。
图1，根据本发明的一种灯。
图2，一组根据本发明的灯和一组对比灯的失效率曲线。
图1中示意性表示的输入功率为70W的高压放电灯1由一个基本呈圆柱体、中间腹部大、用石英玻璃制作的放电管2构成。在它的两端各用挤压件3封闭，两根引线4、5借助金属箔6以真空封闭穿过这些挤压件，与装在放电管中的电极7(用涂钍的钨)形成电连接。放电管的两端有热反射涂层8。具有中性白色光颜色的填充料由金属和卤素组成，其中金属为Hg和Na，附加其它稀土金属，卤素是Br和/或I。一种优选的金属卤化物填充料是，NaI 0.45mg，稀土金属-卤化物DyI3，HoI3和TmI3各0.27mg以及0.13mg的TlI。放电管容积为0.7cm3。
放电管2装在一个同轴的、用石英玻璃制成的圆柱形外灯管9中，其间最小的管壁距离仅约2-3mm。在这个外灯管中有一个与引线4平行的吸气剂10以公知的不加电压的方式安置。外灯管9的两端同样采用挤压成形封闭，此外，轴向安装的引线4、5的电连接是各自向外通过一个真空密闭的金属压片11和陶瓷管座12(用薄片接触)实现的。引线4、5固定外灯管9中的放电管2，这里为了调整长度公差，为引线之一即引线5设置了一个伸缩环13。伸缩环13的必要性取决于该灯的大小。外灯管中的两根引线4、5整个被石英丝织品制成的套管14封闭着。这种材料耐温至1200℃。一个实例是Lippmann公司(施韦尔特/德国)生产的型号为S-R05的硅酸盐套管。这种套管壁厚0.3mm，内径0.4mm。它的用料95％以上是SiO2。
这种材料柔韧性好，以致可以毫无问题地随伸缩环弯曲。陶瓷纤维套管或石英纤维套管在这里也适用。
引线以直线方式布设的情况下，柔性差的材料，例如一种硬质玻璃或石英玻璃细管或一种刚性陶瓷套管也可以使用。重要的是高的耐温性以及足够的紫外线吸收能力。
图2是根据图1所描述的不带引线包层(X形测量点)和带引线包层(三角形测量点)两种灯之间的工作寿命对照。两个测量组的填充料剂量是一样的。由于小剂量的填充料，没有包层的灯(曲线a)在持续工作时间6000小时之后，完好灯的数目下降到39％，与此同时，带有根据本发明的包层(曲线b)的一组灯的完好数约是前者的2倍(约75％)。直至持续工作3000小时，这组灯几乎没有失效出现；在持续工作时间7500小时之后才达到50％的失效率。
本发明适用于所有在双侧封闭的外灯管中以基本上轴向安装的双侧封闭的放电管。放电管可以是一个特殊的双侧挤压的石英玻璃烧制品或者一个特殊的双侧封闭的陶瓷管。外灯管是一个特殊的双侧挤压的硬质玻璃灯管或石英玻璃灯管。
一种陶瓷悬浮液直接涂覆到引线上以涂层作包层使用也特别适用。例如ZrO2就属此类。这种技术相对于单独套管在生产工艺上有其特殊的优点，并且同样适用于柔性引线。它的涂层厚度约为0.15mm。为了改善其附着力，添加至多15％，最好是10％(按重量计)的氧化硼。

Claims (7)

1．一种金属卤化物放电灯，它装有一个双侧封闭的放电管(2)，该放电管有两个电极并有一种含有容易扩散的扩散金属的填充料，这类扩散金属在工作状态下形成半径小的离子，其半径具有钠离子Na+半径数量级，该放电管(2)基本上沿轴向安装在一个双侧封闭的外灯管(9)中，而且是通过安装在外灯管(9)内的两根引线(4、5)固定的，
安装在外灯管(9)中的引线(4,5)的长度的绝大部分套在一种不透紫外线的包层(14)中；
其特征在于，放电管容积中的扩散金属单位体积的含量为1～6μmol/cm3。
2．根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征是，扩散金属是钠。
3．根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征是，包层(14)由陶瓷、硬质玻璃或石英玻璃材料之中的一种制成。
4．根据权利要求3的金属卤化物放电灯，其特征是，包层(14)是柔韧性的。
5．根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征是，以毫克计的金属卤化物总填充量最大相当于以立方厘米计的放电管容积的3倍。
6．根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征是，灯的功率最大为250W。
7．根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征是，引线包层是一种陶瓷悬浮液制成的ZrO2涂层，它含有至多15％重量的氧化硼。
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