专利名称：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，该高压放电灯包括一个透光的放电容器和填充物，该透光的放电容器以气密的形式密封，而填充物在所述放电容器中，由金属化合物和稀有气体组成，其中所述金属化合物在正常工作过程中蒸发并分解形成冷凝的金属粒子，这些金属粒子以白炽辐射方式时发光。
从欧洲专利EP-0420335A2中可以了解到这种高压放电灯的情况。
该灯中的金属化合物选自氧化铼和钨、铼和钽的卤化物和卤氧化物。鉴于这些化合物通常对钨制品有腐蚀性，因而该灯中不装设电极，而用0.1兆赫与50千兆赫的高频进行激励，但这种工作方式需要昂贵的馈电装置。这种灯的有效使用寿命达数千个工作小时。这和具钨电极的类似灯成了明显的对比，后者的使用寿命只有几个小时。电极可能会受填充物的侵蚀而损坏，灯管有因爆炸而损坏的危险。
这种灯在工作期间，金属化合物蒸发，其蒸汽在较热的放电区分解，而蒸汽是通过对流和/或扩散到达放电区的。如此形成的金属蒸汽冷凝时形成粒子，因放电的作用而被加热到白炽状态。这些金属粒子会移到较低温区，与卤素和/或氧反应而损失掉，再参与周而复始的循环过程。
这种发光机理的好处是，发光金属的熔点再也不是象普通白炽灯那样是白炽体的温度极限。在本发明书开端所述的那一种灯中，白炽体在远低于其熔点的温度下不是固态，但在远高于其熔点的温度下为液态。这一点很有意义，因为在该有关温度下，黑体发射出的光量与黑体温度的五次方式成正比。因此该专利的灯内装有钨、铼或钽的化合物;这些金属的熔点极高。只有锇的熔点比钽高。但锇易氧化成剧毒的氧化物，很危险。
该专利的灯其发光效能虽然曾经达到高于白炽灯迄今所能达到的发光效能，但一般变化较大，处在极差到中等的程度。这种灯的彩色再现指数通常较高，但所发出的光都显出全部标准色。因此，所发出的光带微量的颜色，例如，微带绿色。
本发明的目的是提供本说明书开端所述的那一种发光性能有所改善的高压放电灯。
按照本发明，上述目的是通过选用铪的卤化物和锆的卤化物作为金属化合物达到的。
从实施例来看，本发明灯的彩色再现性高，几乎是达到优异的程度，个别颜色的再现性极其平衡，尽管有关金属的熔点(Zr2125K，Hf2500K)远低于钨(3680K)、铼(3453K)和钽(3287K)，发光效能通常仍达到高到极高的程度。
但看来，与在普通具有固体白炽体的白炽灯中不同，白炽金属的熔点在所述那种高压放电灯中是不太重要的。其它因素则很重要，例如产生循环过程的可能性，金属粒子即在该循环过程中从过饱和金属蒸汽中冷凝下来。为达到此目的，应能将金属化合物转化为气相，并达到足够程度，且必须在低于金属熔点的温度下产生过饱和金属蒸汽。金属的熔点越高，就可以使金属粒子得以存在的温度越高，从而根据维恩定律，就可以提高发光效率。如今，锆和铪的熔点分别为4682K和和4876K，是远比钨(5828K)、铼(5869K)和钽(5731K)低得多的。因此，发现本发明的高压放电灯具有如此良好的性能确是出乎我们的意料之外的。还有一点也很重要，即本发明所使用的金属化合物毒性小，没有辐射性。
一般说来，本发明的灯，其例如氯化物、溴化物、碘化物或这些囟化物的两种或两种以上的混合物的含量起码为0.1×10-6克分子/立方厘米，例如，5×10-6克分子/立方厘米。
在一个受欢迎的实施例中，本发明的灯没有电极，稀有气体的压力在室温下仅为30毫巴。稀有气体用以起动放电过程。填充物可以含金属囟化物添加剂，例如，象卤化铯之类的碱金属化合物，供稳定放电过程和/或控制等离子体温度之用。这类添加剂几乎对光的产生没有什么帮助。
本实施例的灯，其总的彩色重现指数R14优异，其中每个指数(Rx)个个都非常高。这一点与所述欧洲专利EP-0420335A2的灯的特有彩色重现指数成显明的对比，该专利灯的彩色重现指数极低，低于或等于80。
表1比较了本实施例的实例L1-L3与所述欧洲专利申请实施例的实例E1-E11的彩色重现指数。
表1中，Ra8是指数R1-R8的平均值，Ra14是全部14个指数的平均值。各行中的最低R值都划了底线。看来，在该专利灯的光谱中，特别是R9(强烈的红色彩)很差。本发明灯的R9值处于高得多至非常高的值，尤其是卤化铪(L2)的情况，更是如此。但含卤化锆的灯(L1和L3)其彩色重现指数也是非常好的。
表1
表2列出了表1的灯L1-L3的填充物和发光效能。
表2L1500 微克ZrI470 微克CsI 13毫巴Ar 20流明/瓦L2550 微克HfCl450 微克CsCl 13毫巴Ar 44流明/瓦L3350 微克ZrCl450 微克CsCl 13毫巴Ar 42流明/瓦本实施例的灯可用于要求彩色重现性极好到优异的用途，例如照相室的照明。
上述实施例的灯可以改成使其填充物中含有缓冲气体，这样做有利。通常，缓冲气体在灯正常工作时的压力大于1巴，更具体地说，在2巴和40巴之间，以大约3至12巴例如3至4.5巴为宜。缓冲气体可以采用Ar、Xe和/或Hg。不然也可以采用氮，而由于灯中没有钨，因而也可以采用一氧化碳和二氧化碳。缓冲气体对光的产生基本上没有什么帮助，但它增加了气体的总压力，且影响放电的导电和导热过程。
特别引人注目的是，看来发光效能比起没有缓冲气体的灯来是大大提高了，而所发出的光其彩色重现性仍然处于高水平。这个变化是更引人注目，因为上述欧洲专利申请的灯并不能取得类似的效果。
表3中列出了修改实施例的实例L4-L7的总彩色重现指数Ra8和Ra14以及发光效能。其中列出了实例L4-L7与所述欧洲专利申请的实例E1-E11的对应值，以供比较。
从表3显然可以看出，灯L4-L7的彩色重现性和发光效能总的说来都比该专利的灯好。
表4列出了表3L4-L7灯的填充物。表中列出的稀有气体压力是室温下的压力值。工作时，灯的压力大于5巴。
在本发明灯的另一个非常好的实施例中，灯中有电极，最好是钨电极，填充物则含有汞作为缓冲气体。
我们发现，填充物含锆和/或铪的卤化物作为生成金属粒子和产生光的主要成分且含稳定和/或控制等离子体温度的添加剂时，对钨的侵蚀作用不大。金属化合物不含氧。氧可能会与钨电极起反应。相反，当灯中含有氧杂质时，却为铪或锆所吸收，生成非常稳定的化合物。此外，这些金属对卤素的亲和力比钨强，因此消除了卤素对钨电极的侵蚀现象。因此灯的寿长。令人特别惊奇的是，本实施例的灯其彩色重现性非常好，发光效能也处在高到非常高的水平。表5列出了一些实例。
表3
表5
＊＝加10毫克Hg，在室温下13毫巴的氩。
本实施例的灯具有这样的好处，即它可以在有电极的高压放电灯工作时通常所使用的常规供电线路工作。在要求良好彩色重现性和低热负荷的场合，例如，照相室的照明，这种灯特别有意义。
除了铪或锆的卤化物外(例如溴化物或碘化物)，还可以采用它的混合物，例如，溴化铪和碘化铪的混合物。
本发明的灯含缓冲气体时，缓冲气体的克分子剂量起码应等于金属化合物的克分子剂量。
附图中未示出本发明灯的一些实施例。附图中
图1是第一实施例的侧视图;
图2是第二实施例的侧视图。
图1中的高压放电灯有一个透光的放电容器1，以气密的形式密封。从图中可以看到，放电容器呈圆柱形，由石英玻璃构成，放电容器的内径约为5毫米，内部长度约为13毫米。放电容器中装有金属化合物和稀有气体组成的填充物。正常工作时，金属化合物蒸发并分解生成冷凝的金属粒子，这些粒子以白炽辐射方式时发光。金属化合物2，选自铪的卤化物和锆的卤化物。
图中所示的灯没有电极。灯中配上几种不同的填充物，例如构成L1-L7的各个灯。各灯的工作频率为2.45千兆赫，消耗功率80瓦，但L3的情况为60瓦。
图2中，石英玻璃灯管11呈椭圆形，容积约1立方厘米。放电容器中有两个钨电极13，彼此相距约10毫米。灯的填充物由稀有气体、缓冲气体和金属化合物12组成，金属化合物12选自铪的卤化和锆的卤化物。灯配以例如汞(12)作为缓冲气体的填充物，构成L8-L11的各灯。灯容器11装在外壳15中，外壳15上设有灯座16。这些灯的工作频率为50赫，消耗功率分别为212、274、342和186瓦。
权利要求
1.一种高压放电灯，包括一个透光的放电容器，以气密的形式密封；和填充物，装在所述放电容器中，由金属化合物(2)和稀有气体组成，其中所述金属化合物在正常工作过程中蒸发并分解形成冷凝的金属粒子，这些金属粒子以白炽辐射方式时发光，其特征在于，金属化合物(2)选自铪的卤化物和锆的卤化物。
2.如权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，该放电灯没有电极，且稀有气体的压力在室温下仅为30毫巴。
3.如权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，该放电灯没有电极，且里面装有缓冲气体作为其填充物的成分之一。
4.如权利要求3所述的高压放电灯，其特征在于，工作时，缓冲气体的压力大于1巴。
5.如权利要求4所述的高压放电灯，其特征在于，缓冲气体的压力在2巴与40巴之间。
6.如权利要求3、4或5所述的高压放电灯，其特征在于，缓冲气体选自氩、氙和汞。
7.如权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，该放电灯有内电极(13)，具填充物含汞(12)作为缓冲气体。
全文摘要
本发明的高压放电灯的放电容器(1)中有填充物，该填充物由稀有气体和选自卤化铪和卤化锆的金属化合物组成。卤化物蒸发和分解时形成白炽的冷凝金属粒子。这种灯可以没有电极，且其填充物中还可以含缓冲气体。不然这种灯也可以有内部电极(13)，且里面装有汞(12)作为缓冲气体。这种灯具有良好的发光性能，特别是良好的彩色再现性，此外其发光效能还可以非常高。
文档编号H01K13/04GK1074554SQ9211439
公开日1993年7月21日 申请日期1992年12月1日 优先权日1991年12月4日
发明者R·P·肖尔, B·R·韦伯 申请人:菲利浦光灯制造公司