金属卤化物灯的制作方法

专利名称：金属卤化物灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属离化物灯，包括包闺体积V (咖3)的放电空间
的放电管，该放电空间包含可电离气体填充物，该可电离气体填充物包
括质量迈(mg)的Hg和至少包金属卣化物，其中在所i^:电空间中设置 两个电极，电极的电极头具有相互间距EA，从而限定它们之间的放电路 径，该放电空间具有沿放电路径测得的长度L (mm)和垂直于该长度的最 大直径D(咖)，其中比值X-L/D满足以下关系0.7<X<6。
在EP-A-0215524中公开了这种灯。该公知灯具有160瓦的额定功 率，电极距离EA为IO咖，放电管具有6. 85迈m的内径D，包含18. 2至 21.8mg/cn^的汞，还包括稀土元素鹵化物。在操作中，气体填充物的估 测平均温度为2800K。该公知灯具有带陶瓷壁的放电管。在说明书和权利 要求书中所述的陶瓷是半透明结晶金属氧化物，例如单晶蓝宝石或者例 如致密烧结的多晶氧化铝和钇石榴石，以及半透明多晶金属氮化物，例 如A1N。
公知灯存在的问題是灯寿命短，在某些情况下极短，尤其是在用于 深红色的彩色再现指数L高的情况下。这是因为，电极金属蒸发并沉积 到放电管上，从而让壁变黑。光输出减小到该灯必须在相对短时期之后 被替换的程度a与此相比，观测具有可接受的发光效能(lm/W)持续性 的灯经数千小时或者更多之后，用于深红色的彩色再现指数的起始值通 常大约为0或者甚至为负。

发明内容
本发明的目的是，提供一种上述类型的灯，其具有更长的有效灯寿 命和/或在其寿命期间的更好的光输出。 根据本发明，保持下面的关系式
本发明应用于具有石英或石英玻璃制成的放电管的灯和具有陶瓷放
背景技术：
4
电管的灯。实验表明，本发明使得灯的实施例能够结合>85的范闺内的通 用色彩指数Ra值和用于深红色的彩色再现指数IU的为大约40的初始 值，此外还具有比较长的使用寿命。
根据本发明的灯在放电管中填充有比较高的汞填充量，这具有有益 效果，气体具有比较高的动粘滞率，并且在放电管中以高速循环，这至 少可以自行清洁电极之间的放电管壁区域。根据EA，灯电压可以为例如 50至500伏特之间的任何值。
上述关系式中涉及的等式限定所谓的Grashof数，从其中可以得 出在自由对流系统中，其中(动粘滞率)2x (直径)3是恒定值，流体 的对流速度将相同。这里假设，在操作期间，气体填充物具有2800K的 平均温度。从实验结果可以进一步得出上述限制条件。M/V的下限和获得 所述清洁效果所需的最小对流速度有关。M/V的上限和最大压力有关，超 过该最大压力该气流将变成紊流，几乎没有清洁效果并且会出现电孤闪 烁(不稳定的表现)。
对于具有放电空间的比值X和直径D (mm)的不同值的本发明的若 干实施例，放电管中迈/V (fflg/咖3)的范围如下所述
X直径D最小m/V最大m/V
0.71.40.38181.39
20.22360.81
30.12170.44
40.07910.29
0,05660.21
60.04300.16
11.40.31941.16
20細0.68
30.108(U7
40.06610.24
50.04730,17
6.750.03020,11
1.20,04320.16
1.3330.08820.32
5 1.4
2
3
4
5
6 0,0136
2 o 7 1 00
5 3 1 1* o
g5
5T: 7 5 o 9
o o oo 5 7
2 7 3 2 1
o o o仏cf尤其是，根据本发明的优逸实施例是具有100瓦以下的额定功率的 金属鹵化物灯，其适用于通用照明目的。优逸的金属卣素盐是Nal和/或 Tll。优选的，该放电管是管状，它能够通过已经得以熟练掌握的工业指 示灯制造技术来进行制造，并且O. 7<X<4。在优选为1.4迈m至8min之间、 更优选为大约2mm至大约7mm之间的D值，可以获得相同的优点，从而 将最大压力限制在制灯过程中满足制灯工艺的标准技术的范围内。优选 采用比较小的直径，以便获得稳定的放电位置。可以采用稀土元素由化 物，但是在灯的优选实施例中，放电空间不包括稀土元素卣化物。
在具有在两側通过端面阻塞的管状放电管的灯中，长度L是沿放电 路径的两个端面之间的距离。对于成形的放电管，具有吹胀非圃柱形状， 该长度L是延伸放电路径的交叉点和在放电管的壁向端部开始对流式弯 曲的点处的切线之间的距离。
在指定位置上的放电空间的直径D等于在同一位置上的放电管的内径。


下面将参照附图(没有按照比例绘制)来详细说明根据本发明的该 灯的上述和其它方面，其中
图1示意性示出根据本发明的灯；
图2是根据图1的灯的放电管的详图，以及
图3是根据本发明的灯的可选放电管的详图。
具体实施例方式
图1和图2示出39瓦的金属卣化物灯，其具有放电管3，该放电管 具有陶瓷壁，该陶瓷壁封闭大约125mm3的放电空间11，该放电空间包含 可电离填充物，该可电离填充物包括llmg的Hg和2. 5mg的Nal/T11， 此两者的摩尔比在从82/18至88/12的范围内，
两个电极4、 5设置在放电空间中，长度L-6迈m，其中电极绕线头
7 oo 5 o 7 5
1 o o o 2 1
VO 00 7 4 7 3
1 VO 3 2 1 1
J CJ o OJ o o
L 2 3 4 5 6
54b、 5b的相互间距EA-5咖，该管状放电管的内径D = 5咖，因此，X-1.2， = 0. 0432以及- 0.16。陶瓷壁为0.8mm厚的放电管
由圃柱部分形成，其在两側处通过端壁部分32a、 32b被封闭，该端壁部 分32a、 32b形成放电空间的端面33a、 33b。端壁部分均具有开口，陶 瓷伸出(延伸的)插塞34、 35通过烧结点S在端壁部分32a、 32b中以 气密方式适配到该开口中。插塞34、 35封闭电流引入导体40、 41、 50、 51到电极4、 5，其间具有窄间隙，并且通过靠近远离放电空间的端部的 熔合陶瓷点10以气密方式连接到各个引入导体。电极4、 5由鵠制成， 具有在150至170微米之间的直径，绕线头4b、 5b为0. 4miD长，并且由 直径为100微米的导线形成。电极的直径略小于相比较的现有技术灯的 电极的直径，从而可以适应较4氐的灯电流。
放电管被外部灯泡l包围，该外部灯泡的一端具有灯軍2。当灯工作 时，在电极4、 5之间提供放电。电极4经电流导体8连接到形成端軍2 的一部分的第一电触点。电极5经电流导体9连接到形成端軍2的一部 分的第二电触点。
电流引入导体通过熔合陶资点10以气密方式通过公知方法连接到各 个端部插塞34、 35，每个电流引入导体包括高耐商化物部分41、 51和 部分40、 50。部分40、 50以未详细说明的公知方式分别连接到电流导 体8、 9。上述引入结构使得可以在任意所需的燃烧位置操作该灯。
在实验中，将上述传统的39瓦金属囟化物灯和相同结构的根据本发 明的39瓦金属卣化物灯进行比较，其中上述传统的39瓦金属卣化物灯 具有传统的3. 3mg的Hg填充物(m/V=0. 0280mg/mm3)，根据本发明的 39瓦金属卣化物灯包括llmg的Hg作为填充物的一部分(m/V-O. 0934 )。 除了Hg之外，这两个灯的填充物均包括2. 5迈g的Nal/T11，它们的摩尔 比为88/12。实验结果表明，在燃烧3000小时之后，传统的灯的发光效 能下降了 30%，而根据本发明的灯在超过15000小时之后仍然没有出现 任何的性能降低。在根据本发明的灯中，没有发现放电管的壁变黑或者 腐蚀，而且，该灯示出高现色性(Ra88 - 89 )，这是因为高(汞)压力 而导致线展宽。本发明的灯的一些发光技术特性在90小时和15000小时 的持续时间之后，分别示出如下的特性
发光效能Um/W) : 81 87彩色再现指数Ra: 89 88 彩色再现指数L: 42 11
色温Tc (K) 2664 2832
在根据本发明的具有20瓦功率的灯的另一个实施例中，放电空间具 有3mm的最大直径D， X = 1的值以及21. 21mm3的体积。在2. 5mg的Hg 含量下，比值m/V为0. 117mg/mm3.经10000小时的工作周期之后，发 光效能从59 lm/W变化到59. 8 lm/W，同时用于普通彩色再现指数Ra的 值稳定在88。经相同周期，色温Tc从2751K变化到2697K。
还作出了其它成功的实施例，例如具有的长度L为4mm，最大直径D 为3mm。具有22瓦的額定功率的灯具有对应于0.159mg/mn^的4. 5迈g的 Hg的填充物。该灯的填充物还包括摩尔比为90/8. 6/1. 4的Na/Tl/Dy碘 化物。在第一系列灯中，盐含量为4.4mg。该灯在100小时下显示了 74 lm/W的平均发光效能，其中指数Ra的值为86，指数R9的值为39。在 500小时之后，所述含量值分别为69 lm/w、 86和48。第二系列灯包括 5. 5mg的Na/Tl/Dy盐。这些灯的平均发光效能从100H下的681m/W变化 到500小时下的641m/W。指数Ra经该周期之后稳定在86，指数R，从57 增加到64。在另一个实施例中，放电空间的长度L为25迈m，最大内径为 5mm。
在另一个实施例中，该灯具有成形的放电管，其具有吹胀非圃柱形 形状。在图3所示的具体实施例中，该吹胀非圆柱形形状是具有旋转轴M 的主体，其包括半径A-l和外径7的弯曲部分。该放电管具有陶瓷壁， 该陶瓷壁封闭空间V，形成放电空间11。为了清楚起见，沿轴M延伸的 电极未示出。在该具体实施例中，dl和d2分别表示伸出插塞的外径和内 径，其中电极插入到这些伸出插塞中，这些伸出插塞例如是用金属陶瓷 化合物来进行密封的.
放电管的每端都连接到相应伸出插塞之一，其连接的特征在于朝向 放电管的相应端部弯曲的对流曲率，该对流曲率具有曲率半径B-l.在所 示实施例中，半径为恒定值，曲率是圃闺的一部分，对于成形的放电管， 放电空间的长度L是和轴M重合的延伸放电路径的交叉点和在放电管的 壁朝向端部开始对流式弯曲的点处的切线之间的距离。在所示实施例 中，长度L等于放电体长度C。
通过改变沿曲率的半径A-l的值，可以实现任意所需的吹胀非圆柱形形状，例如椭圃形、抛物面和卵形。在不同实施例中，半径A-1还可 以等于或者小于外径7的一半，从而导致更似球形的形状。根据放电体 长度C和半径A-l之间的比值，放电体的形式则可以在一方面球形和另 一方面具有外径7的由圆柱体部分连接的两个半球形之间进行变化。
这些吹胀非圆柱形形状设计的主要优点是，放电管的壁厚可以保持 相当恒定，这有利于在放电管的壁上方实现均匀温度分布。如果在这种 形状的主体中，电极和各伸出插塞之间的空间部分比圃柱形放电管相对 小的话，则能够进一步增加这种效杲。
本发明的范围不限于上述实施例。本发明可以实现为各种新特性和 这些特性的结合。所有附图标记不限制权利要求的保护范围。词语"包 括"不排除还存在除了权利要求中列举的部件之外的其它部件。在某个 部件之前使用的词语"一个"不排除还存在多个这种部件。
权利要求
1. 一种金属卤化物灯，包括包围体积V(mm3)的放电空间的放电管，该放电空间包含可电离气体填充物，该可电离气体填充物包括质量m(mg)的Hg和至少金属卤化物，其中在所述放电空间中设置两个电极，电极的电极头具有相互间距EA，从而限定该两个电极之间的放电路径，该放电空间具有沿放电路径测得的长度L(mm)和垂直于该长度的最大直径D(mm)，其中比值X＝L/D满足关系0.7<X<6，其特征在于保持以下关系式
2. 根据权利要求l所述的金属卣化物灯，该放电管是管状形状，并 且0. 7<X<4。
3. 根据权利要求1或2所述的金属商化物灯，其中1. 4,<D<8mm， 优选2m" D < 7咖。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的金属囟化物灯，其中该灯的额定 功率最大为100瓦。
全文摘要
一种金属卤化物灯，包括包围体积V(mm³)的放电空间的放电管，该放电空间包含可电离气体填充物，该可电离气体填充物包括质量m(mg)的Hg和至少金属卤化物，其中在所述放电空间中设置两个电极，电极的电极头具有相互间距EA，从而限定该两个之间的放电路径，该放电空间具有沿放电路径测得的长度L(mm)和垂直于该长度的最大直径D(mm)，其中比值X＝L/D满足关系式0.7＜X＜6，以及其中0.28 3.71 D’_*X＜_(m/V)＜_D’^*。
文档编号H01J61/12GK101438377SQ200580036913
公开日2009年5月20日 申请日期2005年10月20日 优先权日2004年10月26日
发明者H·A·范埃斯维尔德, M·J·M·克塞尔斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司