专利名称：用于光学成像技术的金属卤化物放电灯的制作方法
该发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的金属卤化物放电灯。发明特别地以德国专利申请P 43 27 534.6和DE-GM 94 01 436为出发点。
这种金属卤化物放电灯主要安装在光反射器或其他光学成像系统上，应用于如用于字幕片、幻灯、电影及录相放映或内窥镜检查及内径表面检查的投射或光导技术等领域。与此相应地，此种灯具必需具有很短的光弧(几厘米)以及极高的亮度(平均十几个kcd/cm2)，同时色温需高于5000K以及达到很好的显色性(Ra＞85)。典型的灯功率约为35W～600W。
在德国专利申请P43 27 534.6或DE-GM 94 01 436中披露了一种这样的灯及其填充材料，填充材料中除了汞和一种惰性气体外，还附带包含了元素铝和铟。不足的是该灯需要较高的点燃电压(典型的约为12kv)。
本发明即以此为基础消除前面提到的缺点，以实现这样一种金属卤化物放电灯，该灯色温高于5000K，同时具有很好的显色性以及相对而言较低的点燃电压，并用尽可能少的填充材料组成成分来实现。
按照本发明此任务通过权利要求1的特征部分的特征来完成。该发明的进一步的有益的详细论述在从属权利要求中阐明。
按照本发明的金属卤化物放电灯的放电管中除包含了金属铝和铟外，还包含了元素镓作为构成金属卤化物的其他金属。每cm3放电管容积内元素镓的典型含量为少于1mg，尤其是为0.02mg～1mg，优选为0.03mg～0.2mg。在初步试验中已令人惊奇地表明，通过添加镓，灯的冷态点燃电压已由典型的12kv下降至低于8kv。此外填充材料还包含以下的其他成分至少一种惰性气体如氩(Ar)或氙(Xe)作为点火气体，其典型的充气压强为10kPa～40kPa；汞，以调整至希望的工作电压，使工作电压为60V～90V的典型汞含量为15mg～30mg；以及一种或几种卤素，主要是碘(I)和/或溴(Br)以形成金属卤化物。
没有想要过确立某种理论解释，对造成观察到的特性，目前认为有两个主要原因。一个是镓与填充材料中的一种或全部卤素构成的化合物比铝和铟在同样情况下构成的化合物具有更低的电子亲合力。另一个是在电极上观察到金属卤化物和汞的冷凝物的形成更少了，而且短弧灯(有别于长弧灯)以前的填料系统中，电极上的冷凝物被认为应对抬高点燃电压负主要责任。除了点火特性的改善外，不仅在冷态而且在热态灯上都能看到电极尖上的起弧的可重现性也有了改善。或许碘化镓(GaI)与碘化铟(InI)相比高十多倍的蒸气压也有助于加快电弧的产生。通过适当的填料组成成分铝、铟和镓的化学计算法，点火特性基本上是可被影响的。
在DD-PS 254 270中披露了一种短弧灯，其复杂的填充材料基本上由元素汞(Hg)、锌(Zn)、铟、钠(Na)、锂(Li)以及卤素共同组成。尽管也提到了铟可以全部或部分地由等摩尔的镓来代替，但这只不过用来获得良好的显色性和低色温(2500K～4000K)。而镓对点燃电压的影响并没有述及。此外，这种灯并不适用于已有光学成像系统中的通用部件，因为通常情况下，所有系统的色温均比没有光学系统的该种灯低约1000K～2000K。
色温是受填料组成成分中铝、铟和镓的质量比的影响的。通过选择适当的质量比，色温可以调整为5000K～3000K，尤其是5000K～15000K，优选为5000K～11000K。带反光罩的灯工作时可由此产生近似日光色或更高的色温。铟和铝及镓和铝的典型质量比为对应低色温的约1.0或0.5；对应高色温的约2.0。每cm3放电管体积内元素铝的含量典型地为0.01mg～2mg，优选为0.02mg～0.2mg。铟的典型含量为0.03mg/cm3～0.5mg/cm3，优选为0.05mg/cm3～0.3mg/cm3。镓的典型含量为0.02mg/cm3～1mg/cm3，优选为0.03mg/cm3～0.2mg/cm3。
石英玻璃或一种透明的陶瓷材料如氧化铝(Al2O3)很适于作为灯的玻壳材料。对灯来说，一种两端密封的放电管，例如在其一端或两端均涂覆有隔热层(如ZrO2)。正如所知的那样(实例如DE-GM 94 01436)，通过至少在玻壳的外表面的部分区域进行磨砂处理，也许光和颜色的分布的均匀性能有所改善。
在第一实施形式中，两个相对而立的电极位于放电管内。电极各与一根电线相连，导线由管外密封引入。放电管的内积小于约3cm3。电极间的间距小于约10mm，优选为2mm～6mm。通过这些严格的尺寸使灯具很好地接近于理想的点光源，并因此使灯—反光罩系统的高光效变为可能。典型的功率约为150W～200W。
在一种变化的形式中，电极位于放电管外如安放在放电管的外表面上。优点是借此完全防止了填充材料对电极的腐蚀。用这种方式原则上可以在放电中实现极高的功率密度。
正如EP-A 459 786中所说明的，灯与反光罩接合成一个整体是有益的。这种情况下，灯近似地安装在反光罩轴线上，反光罩上涂有一比如说二色性层。
下面将通过几个实施例来进一步解释本发明。
图 带反射罩的灯的示意说明图中表示的是一功率为170W的金属卤化物放电灯，灯有一由石英玻璃制成的椭圆形放电管2，管两端均用一挤压密封3密封。放电管2的内体积约为0.7cm3。轴向相对而立的电极4间距为5mm。电极由用钨制成的电极柱5组成，电极柱上套有同样由钨制成的灯丝。电极柱5在挤压密封3范围内通过金属箔7与外引线8相连。
灯1近似地置于抛物线状的反光罩9的轴线上，这样，工作时在两电极4间产生的电弧就位于抛物面的焦点上。第一个挤压密封3a的一部分正处于反光罩9的中心孔内，在那用胶粘剂固定在灯座10内。这样第一根引线8a与螺旋灯座触点10a相连接。
第二个挤压密封3b朝向反光罩开口11方向。第二根引线8b就在开口11内与电缆12相连，电缆绝缘地通过反光罩9的内壁引回至一单独的触点10b。放电管2的端部13的外表面上涂有氧化锆(ZrO2)以达到隔热目的。
填充材料包括18mgHg和20Kpa的Ar作为主要气体。除此以外放电管2内还含有下表中列出的金属卤化物。通过添加镓可以使点燃电压由约12KV下降至小于8KV。特有的电弧功率和工作电压约为每mm弧长34W以及约70V。表2列出了得到的光技术参数。
表1灯内金属卤化物成分
表2用表1中的填料得到的光技术参数。
下表3列出了填充材料的一些变化及由此得到的光技术参数。
表3
图1所示灯的填充材料变动和由此而得到的光技术参数。
显然可以看出，通过有目的地选择填充材料的主要成分铝、铟和镓的质量比，在本例情况下即铟/铝和镓/铝，色温TF是可受影响的。
权利要求
1.用于光学成像技术的金属卤化物放电灯，有一放电管和至少两电极，放电管内含有一可电离的填充材料，填料包含了汞、至少一种惰性气体、至少一种卤素、铝(Al)和铟(In)以及另外一种金属以构成金属卤化物，其特征在于，填充材料中包含了镓作为其他金属。
2.根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征在于，镓的含量为每cm3放电管体积0.02mg～1mg。
3.根据权利要求2的金属卤化物放电灯，其特征在于，镓的含量有利地为每cm3放电管体积0.03mg～0.2mg。
4.根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征在于，铝(Al)的含量为每cm3放电管体积0.01mg～2mg。
5.根据权利要求4的金属卤化物放电灯，其特征在于，铝(Al)的含量有利地为每cm3放电管体积0.02mg～0.2mg。
6.根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征在于，铟(In)的含量为每cm3放电管体积0.03mg～0.5mg。
7.根据权利要求6的金属卤化物放电灯，其特征在于，铟(In)的含量有利地为每cm3放电管体积0.05mg～0.3mg。
8.根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征在于，铟(In)和铝(Al)的质量比为0.5～20。
9.根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征在于，镓(Ga)和铝(Al)的质量比为0.1～10。
10.根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征在于，镓(Ga)和铟(In)的质量比为0.1～5。
11.根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征在于，放电管中包含碘(I)和溴(Br)作为构成卤化物的卤素，其质量比为0.5～10。
12.根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征在于，放电管内有两电极相对而立，其间距最大为10mm。
13.根据权利要求12的金属卤化物放电灯，其特征在于，电极间距为1mm～6mm。
14.根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征在于，电极置于放电管的外表面上，此时在电极与外表面间可以有一可选的附加绝缘材料。
15.根据权利要求1的金属卤化物放电灯，其特征在于，灯与一光反罩构成了一个整体。
全文摘要
一用于光学成像技术的金属卤化物放电灯包含一可电离的填充材料，填料包含了汞、至少一种惰性气体、至少一种卤素、铝(Al)和铟(In)以及附加的镓(Ga)。通过添加镓、典型的0.02mg/cm
文档编号H01J61/88GK1161757SQ95195872
公开日1997年10月8日 申请日期1995年10月10日 优先权日1994年10月26日
发明者J·德克斯 申请人:电灯专利信托有限公司