专利名称：具有改进的色点稳定性和高发光效率的高压放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压放电灯，这种灯包含带有放电室的内管，至少有两个插入此放电室内的电极，并可能有一外管壳围着内管，该放电室内有可电离填充物。这种带或不带外管壳的高压放电灯适于作一般照明用。这种高压放电灯尤其适用于车辆，例如汽车的朝前照明。
从专利申请EP-A3 0 964 431可以了解到上面描述的那种带有内管和外管壳的放电灯。该专利申请所描述的放电灯包含一个光电弧管，此光电弧管包含由一对电极提供的光发射区；这种放电灯还包含一个围绕光发射区的外管，它至少部分与光电弧管相熔合；该外管包含二氧化硅作为它的主要成分，此外还包含硼。
从专利申请EP-A2 1 037 257可以了解到一种不含汞的金属卤素灯，它包含0.2mg(＝36.4重量％)碘化铟(InI3)、0.19mg(＝34.5重量％)碘化钪和0.16mg(＝29.1重量％)碘化钠，这相当于金属卤化物含量为550μg。可以发现，550μg的金属卤化物含量会导致在内管，也即在灯空间内有可见的沉淀物。
根据CIE 1931图，发射光的色点不靠近黑体轨迹，也即不靠近代表黑体辐射的线，同时色温在4300K-5000K范围，这是目前已知工艺生产的放电灯的一个凸出缺点。此外，先前工艺生产的放电灯还常常具有低的发光效率(lm/W)、没有足够好的灯寿命性能，特别是没有足够好的色点稳定性。
本发明的目的是提供一种高压放电灯，它具有高的发射光色温，也可用等色温线或相关色温(CCT)线表示。根据CIE 1931图，这种灯发出的光的色点位于靠近黑体轨迹的地方，而且这种高压放电灯还具有良好的灯寿命性能，特别是具有良好的色点稳定性。
本发明的进一步目的是提供一种高压放电灯，它所带的可电离填充物还是环境上友好的。
有关本发明在权利要求1中所述的一种高压放电灯就达到了本发明的目的。
依据本发明的一种合适的高压放电灯，包含一个带有放电室的内管，至少有两个插入该放电室的电极，可能有一个外管壳围绕内管；其中放电室含有包含下述成分的可电离填充物-至少一种稀有气体，-0mg-10mg汞，和-一种金属卤化物混合物，它包含*40-80重量％卤化钠，*25-55重量％卤化钪，*1-15重量％卤化铟，和*0-34重量％卤化铊。
那些令人惊奇的良好性能，如良好的色点稳定性、高的发光效率和高的色温都是由于使用依据本发明的可电离填充物的结果。
对除卤化钪外的各种金属卤化物，如二或三碘化物，一、二或三氯化物和一、二或三溴化物，它们所占的重量百分数都换算成相应的金属一碘化物，即NaI、InI或TlI，的量来表示(除非标明不作换算)，也就是以这些金属一碘化物占可电离填充物中金属卤化物混合物总重量的部分来表示，在此金属卤化物已换算成相应的碘化物，即NaI、InI、ScI3和TlI。卤化钪所占的重量百分数换算成ScI3的量来表示(除非标明不作换算)，以ScI3占可电离填充物中的金属卤化物混合物总重量的部分来表示，在此金属卤化物已换算成相应的碘化物，即NaI、InI、ScI3和TlI。金属卤化物向相应的金属一碘化物的转换，是通过相应化合物的摩尔质量进行的，在此，金属的分子数是相同的。据此，如20.5重量％的InI3通过转换则相应于10重量％的InI，该结果从如下转换得到-InI的摩尔质量＝241.72g/摩尔-InI3的摩尔质量＝495.53g/摩尔-(20.5％InI3×241.72g/摩尔InI)÷495.53g/摩尔InI3＝10重量％InI。
可电离填充物中，各种金属卤化物相对于相应的金属碘化物，即NaI、InI、ScI3和TlI的重量百分数比例的选择，要使转换为碘化物的总的金属卤化物重量比不超过100重量％。
优选的金属卤化物为金属碘化物和/或金属溴化物，尤以金属碘化物为好。
优选的金属碘化物选自NaI、ScI3、InI、InI3和/或TlI。
碘化铟可以以InI和/或InI3形式存在，尤以InI为好。以金属碘化物，也即NaI、ScI3、InI和TlI，计算得到的可电离填充物中金属卤化物混合物的总量最好≤500μg，≤450μg更好，尤其优选≤400μg。以金属碘化物为基础计算出的、可电离填充物中金属卤化物混合物的总量，也可以≤350μg，≤300μg更好，尤其优选≥250μg并≤320μg。
依据本发明的高压放电灯的色温，比先前工艺生产的普通高压放电灯要高，它的色点位于靠近黑体轨迹的位置。高压放电灯发出的光的色温，也即等色温线或相关色温线，在4300K-5000K范围，最好为4500K-4900K，4700K-4800K则更好。
较高的色温能使机动车驾驶员看得更清楚，尤其是在晚上。此外，较高的色温和靠近黑体轨迹的色点，导致本发明高压放电灯发出的光有较好的反射，特别是对驾驶车道标志和交通信号的反射，这样也就有较高的交通安全性。同时还应注意到高压放电灯中依据本发明的可电离填充物发出的光更类似于日光，这种日光型的光不易使眼睛疲劳。
此外，依据本发明的高压放电灯具有良好的灯寿命性能，特别是提高了色点的稳定性。先前工艺生产的高压放电灯发出的光的色点随着灯的寿命会发生明显漂移，这是这种灯的一个主要缺点，所以可观察到这种高压放电灯发出的光会有明显的颜色变化。这在机动车辆的情况下尤为不利，因为它会导致包含在前灯中的高压放电灯光的颜色与仅更换一个高压放电灯的情况不同，依据本发明的高压放电灯就没有这个缺点。
因此，依据本发明的高压放电灯在工作超过1500小时后，对于X-色坐标和Y-色坐标，其发出光的色点的改变为≤6％，优选≤5％，甚至更优选≤4％，更优选≤3％，特别优选≤2％，最优选≤1％。
我们发现，如果高压放电灯发出的光的色点，在CIE 1931图中X-色坐标在0.345-0.375范围是有利的，0.350-0.370则更好，0.355-0.360还要好；而Y-色坐标在0.350-0.375范围是有利的，0.355-0.370则更好，0.360-0.365还要好。
此外，我们还惊奇地发现，使用至少包含碘化钠、碘化钪和碘化铟作为金属卤化物的含汞或不含汞的可电离填充物，不仅有可能取得预期的色温和色点，而且还可能至少有70lm/W的发光效率。
此外，使用依据本发明的可电离填充物能取得好的发光效率(lm/W)，因此依据本发明的高压放电灯发出的光的发光效率至少为70lm/W，甚至更优选为≥75lm/W，更优选为≥95lm/W。事实上，依据本发明的高压放电灯能达到≥100lm/W和更高的发光效率。
在本发明的一种优选实施方案中，高压放电灯发出的光的发光效率≥80lm/W，更优选为≥90lm/W。
保持其它盐组分不变，而同时使用钕或氧化钕有可能会提高色温，从而使光能朝更蓝移动，并同时至少达到70lm/W这样高的发光效率。
依据本发明我们还进一步发现，在不加碘化铊的情况下，也即使用碘化钠、碘化钪和碘化铟作为盐的成分，也同样能取得如上描述的色点和所需的lm/W效率。这是很有好处的，因为碘化铊对环境十分有害。
如果用包含碘化钠、碘化钪和碘化铟的盐成分来作为无汞的可电离填充物，则能得到在环境上特别友好的高压放电灯。
在一种本发明更为优选的实施方案中，外管壳包含钕，优选氧化钕和铈，优选氧化铈。用掺有钕，如氧化钕和铈，如氧化铈的石英玻璃作为外管壳玻璃是特别有利的。
加入铈或氧化铈具体是用作紫外线保护的。
除非另有说明，钕或钕化合物，优选氧化钕，的重量通常以氧化钕Nd2O3为基础，用相对于外管壳总重量的Nd2O3量来表示；对铈或铈化合物，优选氧化铈，的重量通常以氧化铈CeO2为基础，用相对于外管壳的总重量的CeO2量来表示。
钕或钕化合物，具体是氧化钕的含量，占外管壳总重量的2-20重量％。铈，优选氧化铈，的重量最好占外管壳总重量的0.1-3重量％。外管壳最好用石英玻璃制成。
在一种依据本发明的高压放电灯的优选实施方案中，可电离填充物包含至少一种稀有气体，优选氙，和50-70重量％碘化钠、30-50重量％碘化钪、1-15重量％碘化铟和0mg-10mg汞。
除非另有说明，重量百分数的表示与相应的金属碘化物NaI、ScI3、InI和TLI相关。它的意思是，如在金属卤化物混合物中用InI3，则InI3的实际含量要换算成InI的含量，因此也就会大于15重量％。
在本发明的一个进一步优选实施方案中，依据本发明高压放电灯的可电离填充物包含至少一种稀有气体，优选氙，和50-60重量％碘化钠、35-45重量％碘化钪、1-15重量％碘化铟和0mg-10mg汞。
可电离填充物最好由氙、碘化钠、碘化钪、碘化铟和汞组成。
可电离填充物中汞的含量为≥0mg并≤10mg，所说的汞含量以≤5mg为好，≤1mg更好，特别优选≤0.6mg。可电离填充物中汞的含量也可以是≥0.5mg并≤0.6mg。
高压放电灯的可电离填充物最好不含汞，而由氙、碘化钠、碘化钪和碘化铟组成。
在本发明的一个更为优选的实施方案中，含汞的高压放电灯含有40重量％碘化钠、50重量％碘化钪和10重量％碘化铟，其中碘化铟优选InI。
InI和/或InI3适于作碘化铟用，其中又以InI为好，如可用3-5重量％含量的碘化铟，也可用≥1重量％并≤2.5重量％的碘化铟。
在上述更为优选的实施方案中，含汞的高压放电灯含包括45重量％碘化钠、50重量％碘化钪和5重量％碘化铟(InI和/或InI3)的可电离填充物。
在一种特别优选实施方案中，高压放电灯含有包括550μg汞、50重量％碘化钠、45重量％ScI3和5重量％InI的可电离填充物。
另外，可电离填充物还可以包含锌卤化物，其中以碘化锌为好。依据本发明的无汞高压放电灯中可电离填充物最好包含锌卤化物，具体为ZnI2。
依据本发明的高压放电灯的寿命至少为1500小时，优选≥2500小时，最优选≥3000小时。
下面将通过附图对本专利申请的内容作更详细的解释，其中
图1显示一张CIE 1931色品图；图2显示一种普通的带有内管和外管壳的高压放电灯。
图1中的图形显示的是黑体辐射线，也即光谱领域内所指的黑体轨迹(bbl)。色温，即等色温线和相关色温线，4300K和5000K的色温位于依据本发明的可电离金属卤化物填充物的色点范围的拐角点，该色点范围在图形中以表面面积标出。从图形中可以明显看出，依据本发明的高压放电灯的色点位于靠近黑体轨迹的位置。
图2显示的是一种普通的带有内管(1)和外管壳(2)的高压放电灯。
依据本发明的高压放电灯可作一般照明用，具体地说，高压放电灯可以用作光源，例如用于如飞机、机动车、摩托车等运输工具中。依据本发明的高压放电灯特别适于用作前灯，特别是机动车如汽车前照明用的前灯。
权利要求
1.一种高压放电灯，它包含-一个带有放电室的内管；-至少有二个插进放电室的电极和可能有一个围绕内管的外管壳；其特征在于该放电室含有可电离的填充物，此填充物包含-至少一种稀有气体；-0mg-10mg汞；和-一种金属卤化物混合物，它包含*40-80重量％卤化钠；*25-55重量％卤化钪；*1-15重量％卤化铟；和*0-34重量％卤化铊。
2.权利要求1中的高压放电灯，其特征在于这种高压放电灯发出的光的色点在CIE 1931图中X-色坐标在0.345-0.375范围，优选为0.350-0.370，再优选为0.355-0.360；而Y-色坐标在0.350-0.375范围，优选为0.355-0.370，更优选为0.360-0.365。
3.在权利要求1或2中的高压放电灯，其特征在于外管壳包含钕，优选氧化钕，氧化钕含量最好占外管壳总重量的2-20重量％。
4.在权利要求1-3中任一项的高压放电灯，其特征在于这种高压放电灯发出的光的色温在4300K-5000K范围，优选为4500K-4900K，更优选为4700K-4800K。
5.在权利要求1-4中任一项的高压放电灯，其特征在于这种高压放电灯发出光的发光效率至少为70lm/W，优选≥75lm/W，更优选≥85lm/W，甚至更优选≥95lm/W。
6.在权利要求1-5中任一项的高压放电灯，其特征在于当高压放电灯工作时间超过1500小时后，对于X-色坐标和Y-色坐标的色点变化为≤0.6％，优选≤5％，优选≤4％，更优选≤3％，特别优选≤2％，最优选≤1％。
7.在权利要求1-6中任一项的高压放电灯，其特征在于可电离填充物包含-至少一种稀有气体，优选氙；-50-70重量％碘化钠；-30-50重量％碘化钪；-1-15重量％碘化铟；和-0mg-10mg汞。
8.在权利要求1-6中任一项的高压放电灯，其特征在于可电离的填充物包含-至少一种稀有气体，优选氙；-50-60重量％碘化钠；-35-45重量％碘化钪；-1-15重量％碘化铟；和-0mg-10mg汞。
9.一种可电离的填充物，其特征在于此可电离的填充物包含-至少一种稀有气体；-0mg-10mg汞；和-金属卤化物的混合物，它包含-40-80重量％卤化钠；-25-55重量％卤化钪；-1-15重量％卤化铟；和-0-34重量％卤化铊。
10.一种发光装置，尤其是机动车的前灯，它包含在权利要求1-8中任一项的高压放电灯。
全文摘要
本发明介绍一种高压放电灯，它尤其适于用作机动车的前灯，而且它具有接近黑体轨迹的良好的色点稳定性、高的色温和高发光效率(1m/W)。依据本发明的高压放电灯包含一个带有电离室的内管，还至少有二个插入此电离室的电极，并可能有一个外管壳围着内管；其中电离室包含可电离的填充物，它包含至少一种稀有气体，0mg－10mg汞和金属卤化物混合物，它包含40－80重量％卤化钠，25－55重量％卤化钪，1－15重量％卤化铟和0－34重量％卤化铊。
文档编号H01J61/12GK1685469SQ03821369
公开日2005年10月19日 申请日期2003年8月29日 优先权日2002年9月10日
发明者K·舍勒, R·格尔维尔迈尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司