一种石英金卤灯的金卤丸及其制备方法和无汞石英金卤灯的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金卤灯电光源领域，具体涉及一种石英金卤灯的金卤丸及其制备方法和无汞石英金卤灯。
【背景技术】
[0002]目前市场上的石英金卤灯，绝大多数都含有稀有气体，金属卤化物和汞。稀有气体一般为氩气或者氙气，其作用是保证金卤灯能在较低电压下启动。所形成的电弧将加热电弧管管壁的温度到800°C以上，这将促使凝结在管壁上的汞与金卤物的迅速蒸发，从而使金卤灯进入到稳定的高压气体放电阶段。
[0003]在金齒灯正常工作时，金齒物是发光的主要材料，萊与稀有气体在金齒灯所发射的可见光光谱中，所占的比例较低。汞作为缓冲气体可以维持金卤灯在较高的管压下工作，这将提高了金卤灯的寿命和光效。但是汞是一种有害物质，常温下其蒸汽压较高，吸入人体后将长期积存在人体器管中，影响人体的各种功能的正常运行，严重危害人体健康。近年来，全球制定了一系列限制或者禁止利用含汞产品的法律法规。因此，无汞金卤灯的研制也越来越得到研究者的重视。
[0004]在无汞金卤灯中，通过提高稀有气体的压力，可以使金卤灯进入工作状态。但金卤灯管压较低，要想维持一定的功率，必然在较高的电流下工作，导致电极的热负荷增大，从而加速了电极的热损耗，电极的飞溅引起灯管黑化，灯的光通量维持率变低，进而缩短了金卤灯的寿命。另一方面，氙气的电离能很高(约为12ev)，为了使金卤灯进行高压气体放电，必然需要很高的启动电压，这大大增加了金卤灯的生产成本。
[0005]此外，钪-钠金卤灯在正常工作时，从钨丝蒸发出来的钨原子和金卤物中分解的卤素原子，在管壁附近反应，生成挥发性卤化钨，其蒸气浓度较高，因为管壁具有相当高的温度，使卤化钨不能附在灯管内壁上，故能防止管壁发黑。卤化钨通过扩散或对流，从管壁附近向灯丝方向扩散，部分卤化钨在灯丝的高温区被分解成卤素和钨。分解出来的钨吸附在灯丝表面，卤素则与蒸发出来的钨反应。但是实际上，仍有很少的钨原子到达管壁上，没来得及与卤原子结合，直接沉积到管壁，这样时间越长，钨原子沉积越多，导致管壁黑化，从而降低了灯管的光通量维持率。因此，促进卤钨循环，降低钨原子在管壁的沉积量，是维持金卤灯光通量的关键。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种石英金卤灯的金卤丸，所述金卤丸在不密封汞的情况下，能够维持高管压、降低灯损耗；还可以促进卤钨循环，降低灯管黑化速率，延长金卤灯的寿命；本发明还提供了该金卤丸的制备方法以及一种含有该金卤丸的无汞石英金卤灯，该无汞石英金卤灯具有光效高、色温高、显色性好、光通量稳定的优点。
[0007]本发明目的是通过以下技术方案实现的。
[0008]第一方面，本发明提供了一种石英金齒灯的金齒丸，所述金齒丸的材质为发光金卤物和缓冲金卤物形成的络合物；所述发光金卤物的材质为碘化钠、碘化钪和碘化钙的组合物，所述缓冲金卤物的材质为碘化锑和碘化铥的混合物。
[0009]优选地，所述金卤丸中碘化钠、碘化钪、碘化钙、碘化锑和碘化铥的质量比为(4?12): (0.6 ?2.2): (I ?2): (2 ?5): (I ?3)。
[0010]发光金卤物中含有碘化钙，碘化钙的添加，不但可以促进卤钨循环，而且钙原子的发射光谱，位于可见光区域，从而还可以提高光效。在金卤灯工作时，卤钨循环会改善发光性能并延长金卤灯的寿命。钨原子从电极热端挥发，在电极温度稍低的地方沉积，而不是沉积在电弧管，这样避免了电弧管的黑化，从而提高了光效和寿命，并且显色指数增加。
[0011]缓冲金卤物采用碘化锑和碘化铥的混合物，可以替代汞的作用，从而消除汞污染的危害；金属元素锑和铥的电离能，均处于5?1ev之间，并且在金卤灯正常工作时，其蒸汽压大于10_5atm，这将有利于金卤灯管压的提高，从而保证金卤灯在一定的功率下工作时，电流较低，降低了电极的热损耗，提高了金卤灯的寿命。另外，碘化铥在可见光谱区有密集线状光谱，这将显著提高金卤灯的显色指数和光效。
[0012]所述金卤丸的材质为发光金卤物和缓冲金卤物形成的络合物，其中碘化钠和碘化铥可以形成低熔点的络合物，该络合物的蒸汽压明显高于单纯的碘化钠的蒸汽压，这显著提高了金卤灯的发光效率，同时降低了钠原子向石英管壁渗透的速率，从而使得金卤灯色温的变化速率相对降低，肉眼几乎察觉不到色差，对使用效果影响较小。
[0013]优选地,所述金齒丸的直径为0.3mm?0.8mm,粒重为0.3mg?1.1mg,所述金齒丸的水分含量为0.3ppm?L lppm。
[0014]另一方面，本发明提供了一种石英金卤灯的金卤丸的制备方法，包括以下步骤:
[0015]( I)称取发光金卤物碘化钠、碘化钪、碘化钙和缓冲金卤物碘化锑、碘化铥，均匀混合后形成混合物，然后将所述混合物置于具有喷嘴的耐热容器中进行真空预处理；
[0016](2)在真空度为0.0lMpa的条件下，以I?:TC /min的升温速率缓慢加热所述混合物至熔融，然后熔融的混合物经耐热容器的喷嘴喷出，熔融液珠在高纯的氩气传质过程中迅速冷却固化成球；
[0017](3)球形产物进行表面真空除气，采用的真空度为IPa?5Pa，然后在水蒸气与氧气的含量低于Ippm的手套箱内进行筛分得到所述石英金卤灯的金卤丸。
[0018]优选地，步骤(I)中所述混合物中所述碘化钠、碘化钪、碘化钙、碘化锑和碘化铥的质量比为(4 ?12): (0.6 ?2.2): (I ?2): (2 ?5): (I ?3)。
[0019]优选地，步骤(I)中所述真空预处理过程采用的温度为110°C?150°C，真空度为
0.0lMPa，处理时间为 40min ?60min。
[0020]优选地，步骤(I)中所述耐热容器为石英容器。
[0021]优选地,步骤(3)中所述金齒丸的直径为0.3mm?0.8mm,粒重为0.3mg?1.1mg,所述金卤丸的水分含量为0.3ppm?1.lppm。
[0022]第三方面，本发明提供了一种无汞石英金卤灯，包括电弧管、电弧管袖管、电极棒、钥箔、铌管以及填充物，所述填充物包括氙气和金卤丸，其特征在于，所述金卤丸的材质为发光金卤物和缓冲金卤物形成的络合物；所述发光金卤物的材质为碘化钠、碘化钪和碘化钙的组合物，所述缓冲金卤物的材质为碘化锑和碘化铥的混合物。
[0023]优选地，所述金齒丸中所述碘化钠、碘化钪、碘化钙、碘化锑和碘化铥的质量比为(4 ?12): (0.6 ?2.2): (I ?2): (2 ?5): (I ?3)。
[0024]优选地,所述金齒丸的直径为0.3mm?0.8mm,粒重为0.3mg?1.1mg,所述金齒丸的水分含量为0.3ppm?L lppm。
[0025]优选地，室温下所述氙气在所述电弧管中的压强为500Kpa?900Kpa。
[0026]优选地，所述金齒丸在无萊石英金齒灯电弧管内的含量为0.02mg/cm3?0.30mg/
3
cm ο
[0027]优选地，所述无汞石英金卤灯电弧管的内部体积为0.02cm3?0.1cm3。
[0028]优选地，所述无汞石英金卤灯的功率为20W?60W。
[0029]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0030](I)本发明的金卤丸含有碘化钙可以促进卤钨循环，从而降低灯管的黑化速度，有利于金卤灯光效的提高和寿命的延长；缓冲金卤物碘化锑和碘化铥的添加，替代汞的作用，消除汞的危害，还有利于金卤灯管压的提高以及寿命的延长；另外，碘化铥在可见光谱区有密集线状光谱，有利于金卤灯显色指数和光效的提高。
[0031](2)本发明的金卤丸中碘化钠和碘化铥可以形成低熔点的络合物，降低了钠原子向石英管壁渗透的速率，从而使得金卤灯色温的变化速率相对降低，显著提高了金卤灯使用时的视觉效果。
[0032](3)本发明中的金卤丸适用于石英金卤灯，可以应用于含汞、低汞或无汞的石英金卤灯，尤其适用于无汞石英金卤灯，从而有效消除汞污染的危害。
[0033](4)本发明中制备金卤丸的方法简单易行，制备的金卤丸含水量低于1.2ppm，球形度好，大小均匀，质量稳定。
[0034](5)使用本发