專利名稱：金屬鹵化物燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬鹵化物燈，燈所配備的放電管的管壁是陶瓷制成的，圍繞成放電空間。放電空間中充有Xe氣和NaI及CeI3的充填料，還配置有兩個電極，電極的尖端彼此間隔一段間距EA，放電管在至少整個間距EA的內徑為Di。
從WO98/25294-A(PHNl6.015)可以了解到上述中燈的情況。這種燈發(fā)光效率高，色澤性能好(其中總顯色指數(shù)Ra在40和65之間，色溫Tc在2600和4000K之間)，特別適用作公共照明。這種燈應用了公認的這樣一個論據(jù)，即采用Na的鹵化物作為燈充填料的成分時可以使顯色性達到可以接受的程度，從而大大擴大了Na在Na-D線的發(fā)射和反向幅度。這種效應要求放電管中極冷點Tkp的溫度高，例如達1170K(900℃)。Na-D線的反向和擴大使這些線在光譜中呈發(fā)射帶的形狀，有兩個在相互間距Δλ處的最亮點。
Tkp值要高的這個要求排除了放電管壁采用石英或石英玻璃的作法，要求放電管壁采用陶瓷材料。
在本說明和結論中，陶瓷壁一詞是指金屬氧化物(例如經藍寶石致密燒結過的多晶Al2O3或YAG)制成的壁和金屬氮化物(例如AlN)制成的壁。
這種燈不僅顯色性令人滿意，而且發(fā)光效率極高。為此而加入的充填料除Na的鹵化物外還有碘化鈰。放電管還裝有Xe。
這種燈的缺點是電極間距較寬，因而形狀極其細長，從而使這種燈不太適合用在要求所產生的光精確聚焦的光學應用場合。
本發(fā)明的目的是提供一種克服上述缺點的措施。
按照本發(fā)明，本說明書開端所述的那種燈就是為達到這個目的的，其特征在于，Di＜2毫米，而且符合EA/Di＜5的關系。
本發(fā)明的燈具有放電管尺寸極其緊湊的優(yōu)點，因而特別適用于機動車輛車頭燈中。由于內徑小于電極間距因而小于放電電弧長度，所以放電管壁將放電電弧包圍住，從而使放電電弧筆直得足以使其適用作機動車輛的車頭燈。研究結果表明，內徑Di≤1.4毫米。內徑如此非常之小，從而使這種燈特別適用作形狀復雜的車頭燈。這種車頭燈的好處是，形成待產生的充分強勁的光束不需要分立的使光束減弱的近光蓋。然而，Di的選擇是非常重要的，因為如此選擇可使開關壽命最起碼達2000小時。此外，最好還應該符合EA/Di＞2.75的關系。通過這樣做，不僅可以使EA值相當大，而且保持有效起作用光源的尺寸相當小。這種燈在內徑選取得滿足關系式1.4＜Di≤2的要求時特別適用于歐洲式近光的車頭燈。在這種場合通常會采用近光蓋將各電極尖端之間發(fā)射出的光的一部分截住，從而避免車燈射出的光束使對面駛來的車輛耀眼。
此外，適當選擇壁厚還可以有利影響光源的光學尺寸。這最好選擇得使陶瓷放電管的壁厚在起碼整個EA的間距最多為0.4毫米。若燈用作形狀復雜的信號燈，則放電管的壁厚最好最多0.3毫米。雖然陶瓷壁材料本身通常光散射的性能強，但這里光源最好制造使其在光學尺寸方面與現(xiàn)行裝有白熾燈絲車頭燈的一般尺寸相當。
這里放電過程中需具有濃度相當高的Na和Ce，以達到發(fā)光效率高、色澤性能好的目的，從Δλ的值本身即可以看出這一點。Δλ的值特別取決于NaI∶CeI3的摩爾比和Tkp的高度。過去發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中燈的Δλ值起碼需要3納米。最好Δλ≤6納米。
進一步實驗的結果表明，燈放電管的管壁負荷最好≤120瓦/平方厘米。這里管壁負荷的定義為燈功率除以放電管壁位于各電極端部之間的部分的外表面得出的商。這樣，Δλ既可以達到所要求的高值，同時又可以在燈工作的過程中仍然限制放電管的最高壁溫。在管壁負荷值超過120瓦/平方厘米情況下放電管中通常的溫度和壓力會變得侵襲放電管壁的化學作用引起燈壽命令人不能接受的縮短。此外，熱應力，特別是燈引燃之后加熱過程和燈熄滅之后冷卻過程中溫度梯度引起的熱應力，成了燈壽命不能令人接受地縮短的根源。
在本發(fā)明燈的一個有益的實施例中，放電管的一端由一個突出的陶瓷插頭封閉著，陶瓷插頭的一部分和陶瓷放電管的毗連部分配備有外被覆層。這一方面提高了對溫度的控制作用，從而提高充填物料中碘化物鹽類的溫度，另一方面擋住了電極端部后面發(fā)出的光，對強化光束有利。我們發(fā)現(xiàn)，Pt是極適合用作被覆層的材料。另一個好處是，電極后面的管壁發(fā)黑并不影響燈的光通量的輸出。適宜用作形狀復雜的信號燈的燈最好兩端都加外被覆層，但放電管在燈頭一側的一端有被覆層也夠了。兩端加被覆層的作用使放電管的結構對稱，這對放電管的制造和燈以后的安裝過程都大有好處。被覆層最好遍及整個陶瓷放電管，一直延伸到距電極端部起碼0.5毫米處。另一方面，被覆層最好不要伸出電極端部外，這會對燈的光通量輸出產生有害的影響。
按照本發(fā)明，NaI∶CeI3摩爾比在2和25之間。研究結果表明，若此摩爾比小于2，一方面會使發(fā)光效率低到不能令人接受的程度，另一方面，在摩爾比小于2的情況下燈發(fā)射出的光含過量的綠色。校正光的顏色，例如通過往放電管可電離的充填料中加入鹽類，在此情況下只會損害發(fā)光效率。然而，若摩爾比大于25,Ce對燈色澤性能的影響是如此之小，以致同已知的那些高壓鈉燈的情況非常相似。研究的結果表明，這種燈如果想用作機動車輛的車頭燈，其發(fā)出的光的色溫Tc最好起碼為3000K，最好在3500K和4500K之間。要提高NaI-CeI3所能達到的色溫值，可以例如往可電離的充填料中加入例如摩爾百分比為Na 47、Ce 7.7、Ca 39.2和Dy 6.1的CaI2和DyI3。
Xe是在充填壓力下加入放電管可電離的充填料中的。這里Xe的作用是確保燈在引燃之后即刻迅速輸出光通量。稀有氣體充填壓力的選擇還影響放電管的熱平衡，從而影響燈的有效使用壽命。我們發(fā)現(xiàn)，要使燈達到10,000次開關操作的使用壽命。需要起碼5巴的壓力。充填壓力最好在7巴至20巴的范圍，特別是10巴至20巴的范圍。這樣做可以使燈達到20,000次或以上開關操作的開關使用壽命。
現(xiàn)在參看附圖(不按真實的比例畫出)說明本發(fā)明燈的上述和其它方面。附圖中

圖1是本發(fā)明的燈的示意圖；圖2是圖1燈的放電管的詳圖。
從圖1可以看到金屬鹵化物燈配備有放電管3。圖2更詳細地示出了放電管3，陶瓷壁31圍繞著放電空間11，放電空間11中裝有Xe和NaI和CeI3的充填料，兩電極4,5配置在放電管中，電極的端部4a,5a之間有個間隙EA，放電管在起碼整個EA部位的內徑為Di，放電管兩端分別用相應的突出的陶瓷插頭34,35封閉著，插頭34，35以狹窄的間隙圍繞著接至配置在放電管中的電極4,5的電引線導體40,50，以氣密的形式通過背離放電空間的一端處的熔融陶瓷接頭10與有關的導線連接。放電管裝在外燈泡1中。部分突出的陶瓷插頭34,35和陶瓷放電管3的毗連部分設有外被覆層41,51。燈還配備有燈頭2。燈處于工作狀時，放電在電極4和5之間展開。電極4經導線8與形成燈頭2的一部分的第一電氣接點連接。電極5經導線9和19與形成燈頭2的一部分的第二電氣接點連接。導線19穿過陶瓷管110。
在附圖所示本發(fā)明燈的實際制造過程中，許多燈分別制成額定功率26瓦的燈。這種燈適宜用作機動車輛的車頭燈。各燈放電管可電離的充填料由0.35毫克的Hg和0.7毫克的NaCe組成，摩爾百分比為Na 85.7,Ce 14.3(摩爾比6∶1)。充填料還含有Xe，在室溫下的充填壓力為7巴。
電極端部之間的間距EA為5毫米，內徑Di為1.4毫米，因而EA/Di比=3.57。放電管的壁厚為0.3毫米因而燈相應的管壁負荷為83瓦/平方厘米。突出的陶瓷插頭和陶瓷放電管的毗連部分設有Pt外被覆層。外被覆層一直延伸到距有關的電極端部0.25毫米的位置。燈的外燈泡由石英玻璃制成。外燈泡的內徑3毫米，壁厚2毫米。外燈泡中充有N2，充氣壓力為1.5巴。
燈在工作狀態(tài)下的發(fā)光效率為82流明/瓦。燈在250小時壽命下的Ra和Tc值分別為65和3500K。這里Δλ值為6.2納米。工作2000小時之后，上述各量的值分別變?yōu)?4流明/瓦，69,3650K。
我們對另外一系列類似的燈進行了開關壽命試驗。外被覆層在此情況下延伸到距有關電極端部0.5毫米的位置。開關操作500次之后，發(fā)光效率、Ra、Tc和Δλ的值分別為77流明/瓦，65,3300K和6納米。開關操作41,000次之后，上述各值分別為72流明/瓦，73,3590K和6.5納米。相比之下，可以看到作機動車輛燈中用作放電燈且配備有石英玻璃放電管的高壓水銀燈(菲利浦公司生產的D2R型)，其額定功率為35瓦，發(fā)光效率為80流明/瓦。這種燈發(fā)出的光的性能如下Tc=4000K,Ra=59。這種燈沒有設計成應用在形狀復雜的信號燈的那一種。
在一個經修改的設計方案中，本發(fā)明的燈適宜用作帶歐洲式近光的車頭燈。燈設計成35瓦的額定功率，燈的石英玻璃外燈泡配備有供發(fā)射近光所需的帶狀被覆層，例如供形成相當強的光束之用，在一個最佳實施例中，這個被覆層導電，從而降低了引燃電壓。進一步降低引燃電壓的有利措施是在放電管的外表面配備例如鎢制成的金屬線路。
在本發(fā)明燈的另一個實施例中，給外泡突出的陶瓷插頭部位配備了反射熱量的被覆層。這個被覆層不僅可以取代放電管的外被覆層而且還可以與放電管上的被覆層結合使用。反射性被覆層最好設在外泡壁的內表面，這樣可以使光束中光通量的損耗小于被覆層外設的情況。
本發(fā)明的范圍并不局限于上述實施例。本發(fā)明可按新的技術特征和組合的技術特征付諸實施。任何編號或符號也沒有限制本發(fā)明的范圍。“包括”一詞并不排除權利要求中所列以外的其它元件或步驟?！霸鼻笆褂玫墓谠~“a”或“an”并不排除這些元件是復數(shù)的。
權利要求
1．一種金屬鹵化物燈，燈所配備的放電管的管壁是陶瓷制成的，圍繞成放電空間，放電空間中充有Xe氣和NaI及CeI3的充填料，還配備有兩個電極，電極的尖端彼此間隔一段間距EA，放電管在至少整個間距EA的內徑為Di，其特征在于，Di≤2毫米，且符合EA/Di＜5的關系。
2．如權利要求1所述的燈，其特征在于，Di≤1.4毫米，且還符合EA/Di＞2.75的關系。
3．如權利要求1或2所述的燈，其特征在于，燈的放電管的管壁負荷值≤120瓦/平方厘米。
4．如權利要求1或3所述的燈，其特征在于，Di符合1.4＜Di≤2的關系。
5．如權利要求1,2,3或4所述的燈，其特征在于，陶瓷放電管在至少整個間距EA上的壁厚最多0.4毫米。
6．如權利要求1,2,3,4或5所述的燈，其特征在于，放電管的一端用突出的陶瓷插頭封閉起來，陶瓷放電管的毗連部分設計有外涂覆層。
7．如權利要求1,2,3,4,5或6所述的燈，其特征在于，Xe的充填壓力于少為5巴。
8．如權利要求7所述的燈，其特征在于，Xe的充填壓力在7巴至20巴的范圍。
9．如權利要求1,2,3,4,5,6,7或8所述的燈，其特征在于，所述NaI和CeI3的摩爾比在3-25范圍內。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬鹵化物燈,其所配備的放電管的管壁為陶瓷壁,包圍著放電空間,放電空間中配置著兩個電極,電極各端部之間彼此間隔一段間距EA。放電空間中除Xe外還裝有可電離的充填料NaI及CeI
文檔編號H01J61/82GK1302448SQ00800708
公開日2001年7月4日 申請日期2000年4月20日 優(yōu)先權日1999年4月29日
發(fā)明者J·C·M·亨德里克, H·馬勒, P·A·M·韋爾德斯艾恩, A·J·沃雷文斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司