專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
依照權(quán)利要求1的前序，本發(fā)明以金屬鹵化物燈為基礎(chǔ)。這些特別是關(guān)于中性白發(fā)光色的具有陶瓷放電容器的高壓放電燈。
背景技術(shù)：
US 6,218,789已經(jīng)公開(kāi)了一種金屬鹵化物燈。在該文獻(xiàn)中，Yb的鹵化物被用來(lái)生成分子輻射。放電容器由石英玻璃組成。
DE 198 57 585已經(jīng)公開(kāi)了一種無(wú)水銀金屬鹵化物燈，這種燈使用碘化鎂作為陶瓷放電容器中的填充物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減少具有凸起幾何體放電容器的、尤其是具有用于中性白發(fā)光色的填充物的金屬鹵化物燈內(nèi)的色散。
這個(gè)目的通過(guò)權(quán)利要求1所述的特征來(lái)達(dá)到。尤其是，在從屬權(quán)利要求書(shū)中給出了有利的配置。
金屬鹵化物燈的色散在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)曾經(jīng)是試圖改進(jìn)質(zhì)量的焦點(diǎn)。這個(gè)問(wèn)題本身似乎已經(jīng)得以解決，因?yàn)橛糜趫A柱幾何體放電容器的相應(yīng)填充合成物是已知的。在這種情形中，表面面積的某些比率也必須被考慮到。
然而，令人吃驚的是，已經(jīng)顯現(xiàn)出，如果代替圓柱幾何體、改用更等溫的凸起幾何體，這些旨在找到一種解決方案的已確立的方法失敗。這將被理解為指具有圓角的放電容器，這種放電容器具有直的中心部分或橢圓形的體積。這個(gè)圓角(rounding)可以是圓形的、橢圓形的或某些另外的形狀。當(dāng)使用用于中性白發(fā)光色(即大約4000至4900K的色溫)的填充物時(shí)，這個(gè)問(wèn)題尤其顯著。
因此，按照本發(fā)明，內(nèi)部輪廓在形式上為具有圓頭的凸起，同時(shí)放電容器容納了包含起動(dòng)氣體、優(yōu)選地是比如惰性氣體、水銀和金屬鹵化物的填充物，金屬鹵化物包含兩組，即第一組由發(fā)射體組成以及第二組由潤(rùn)濕劑組成，并且其中第二組至少包含Mg和Yb的鹵化物中之一，第二組這些成分的比例占到至少15mol％，可選擇鹵化鈣為第二組的附加成分，在這種情形中，整個(gè)第二組的比例占金屬鹵化物的至多55mol％。
尤其優(yōu)選地是，添加Yb的鹵化物，特別是以10-60mol％的比例，優(yōu)選地是以15-45mol％的比例添加。特別是，Yb的份數(shù)，優(yōu)選地多達(dá)50％，可由Mg的鹵化物代替。在本說(shuō)明書(shū)中，適當(dāng)?shù)柠u素優(yōu)選地是碘，但是溴可能也是適當(dāng)?shù)?，尤其是作為代替碘的份?shù)，優(yōu)選地多達(dá)30％。
在電子鎮(zhèn)流器或傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的情況下，可實(shí)施操作。
具有凸起陶瓷燃燒器、特別是設(shè)置了中性白發(fā)光色(NDL、一般為4000至4900K)的金屬鹵化物燈需要在金屬鹵化物熔體中具有相對(duì)高比例的RE碘化物。RE在這里代表稀土族元素。術(shù)語(yǔ)“燃燒器”指放電容器。
因此，在燈的照明時(shí)間和使用壽命范圍內(nèi)，存在有重新啟動(dòng)峰值電壓UI和波峰因數(shù)(UIs/UIrms)的增加，這可導(dǎo)致燈的臨界狀態(tài)和過(guò)早破壞直至燈熄滅。
在圓柱式放電容器的情形中，這個(gè)問(wèn)題通常被CaI2的添加所補(bǔ)救，這本身是已知的。然而，已經(jīng)顯現(xiàn)出，金屬鹵化物熔體的濕潤(rùn)特性明顯改變了至少20mol％以上、特別是25mol％的典型的CaI2濃度，因?yàn)樵诠ぷ鳡顟B(tài)下，增加了燈部件上熔體的濕潤(rùn)角。
在具有大功率密度的燈的情形中，作為放電容器內(nèi)壁上填充物潤(rùn)濕的波動(dòng)范圍的結(jié)果，變更的填充物潤(rùn)濕導(dǎo)致相對(duì)較高的所期望色溫的個(gè)別散射。在本說(shuō)明書(shū)中，功率密度P將被理解成指W每單位面積S(以mm2計(jì))的燈的功率P，內(nèi)部和外部功率密度Pin＝P/Sin以及Pout＝P/Sout(其中S分別表示放電容器內(nèi)部(in)和外部(out)的表面面積)之間存在著差異，并且在電極后部空間內(nèi)的內(nèi)部和外部表面eo_back(eo_back＝電極端后面的內(nèi)部和外部的整個(gè)空間或燃燒器范圍，包括關(guān)于管頸區(qū)域的毛細(xì)管)與放電容器的整個(gè)表面面積之間的典型的表面面積比率存在著差異(Sinter_deo/Si_tot；So，back_deo/Si_tot)，具有半球端面形狀的凸起燈的情形通常是這樣的。
兩種形狀的典型比率在下面的表1中被解釋

不同的表面面積比率基本上是造成區(qū)分由輻射傳輸以及內(nèi)壁和放電容器的外壁到環(huán)境之間的熱傳導(dǎo)所傳輸?shù)墓β实闹饕?，由于這些不同的表面面積比率，在凸起式放電容器的情形下可形成非常均勻的溫度分布。
例如，使用圓柱幾何體時(shí)，外部表面面積與內(nèi)部表面面積的比率通常在1.6至2.0之間(在表1中該比率為1.8)；而使用凸起幾何體時(shí)，這個(gè)比率通常只在1.0至1.35之間(在表1中為1.16)?？杀鹊墓β始?jí)之間的差異通常為50％(在表1中為55％)。此外，位于電極端后部的內(nèi)部表面面積與位于電極之間的內(nèi)部表面面積的比率在圓柱幾何體的情形下是0.95，但在凸起幾何體的情形下僅有0.7，即在圓柱幾何體情形下要大35％。位于電極后部的外部表面面積Sback與位于電極之間的外部表面面積Seo的比率在圓柱幾何體的情形下是1.78，但在凸起幾何體的情形下僅有0.77，即在圓柱幾何體情形下要大131％。
這是在某些環(huán)境下的結(jié)果，如果超過(guò)了所定義的金屬鹵化物填充物的濕潤(rùn)角，則會(huì)發(fā)生填進(jìn)燃燒器內(nèi)部的填充物的升壓分布。導(dǎo)致色溫的個(gè)別散射增加并因此導(dǎo)致電特征變量中相應(yīng)的散射。
色溫的個(gè)別散射現(xiàn)在通過(guò)變更的填充物合成物而被減少，以便在電極后部空間的放電容器內(nèi)壁上產(chǎn)生所定義的填充物濕潤(rùn)度。同時(shí)，電燈數(shù)據(jù)(如重新起動(dòng)峰值和波峰因數(shù))結(jié)果是與具有高CaI2份數(shù)的填充物相匹配(RE碘化物的低活動(dòng)性)。
色溫的典型目標(biāo)數(shù)據(jù)是比如4000-4400K。新穎的填充物減少了色溫中的散射，同時(shí)輕微地偏離了CIE圖表中的普朗克軌跡(Planckian locus)并具有較低的波峰因數(shù)。
對(duì)于色溫為T(mén)n和波峰因數(shù)為Cr，在經(jīng)過(guò)10h的照明時(shí)間后，可接受的變化范圍δ為δTn≤±75K，Cr＝UIs/UIrms＜1.9為了設(shè)置NDL色溫而在金屬鹵化物熔體中添加的CaI2通常為40-50mol％，從而降低了三價(jià)RE碘化物的活動(dòng)性，在照明時(shí)間和使用壽命范圍內(nèi)可導(dǎo)致帶有燈成分的RE鹵化物反應(yīng)速率下降并因此限制了游離碘的形成。這又會(huì)限制重新起動(dòng)峰值電壓和波峰因數(shù)的增加。
為了取得與凸起放電容器可比較的結(jié)果，在填充物中，按照本發(fā)明的金屬鹵化物添加劑可被CaI2的比例所代替，而沒(méi)有改變RE鹵化物濃度的主要份數(shù)以及其中的化學(xué)活動(dòng)性。結(jié)果是濕潤(rùn)度發(fā)生變化，產(chǎn)生所定義的燈的電極后部空間內(nèi)的填充物分布，在設(shè)置色溫時(shí)發(fā)生較低的個(gè)別散射。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，Yb以及如果適當(dāng)?shù)脑?huà)還有Mg(優(yōu)選地是MgI2和YbI2)的二價(jià)金屬鹵化物成分，是完全或部分適合的，但是至少是在總填充物中達(dá)到20mol％的程度并因此達(dá)到CaI2摩爾量的20/45，以發(fā)揮CaI2作用的。
優(yōu)選地是使用數(shù)量為20-25mol％的YbI2同時(shí)維持20-25mol％的CaI2或者同時(shí)使用Mg和Yb的鹵化物，以這樣的一種方式，尤其是使用碘化物MgI2和YbI2時(shí)，MgI2+YbI2的總量構(gòu)成了金屬鹵化物的至少20mol％的比例，尤其是20-35mol％的比例，并且連同CaI2一起構(gòu)成金屬鹵化物的總填充物的40-50mol％的總比例。


在下文中，以若干示范實(shí)施例為基礎(chǔ)將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在附圖中圖1示出的是高壓燈的放電容器的示意圖；圖2示出的是特別適合的凸起式放電容器；圖3示出的是凸起式放電容器的內(nèi)部和外部表面面積；圖4示出的是圓柱式放電容器的內(nèi)部和外部表面面積。
具體實(shí)施例方式
圖1示出的是具有由硬質(zhì)玻璃或石英玻璃制成的外部燈泡1的金屬鹵化物燈，該金屬鹵化物燈具有縱軸并且在一側(cè)被熔接板(fused-in)2封閉。在熔接板2處，兩個(gè)供電導(dǎo)體通向外面(圖中未示出)。它們終止于燈帽5。由Al2O3制成的、其兩側(cè)被密封并且包含有金屬鹵化物的填充物的陶瓷凸起式放電容器10被軸向地安裝在外部燈泡內(nèi)。
特別是，放電容器10可以是內(nèi)部球形的或橢圓形的，或者可以是由于具有在球體半殼之間的短圓柱中央部分而偏離球形幾何體。特別是，它具有如在EP A 841 687中所描述的圖2所示的尺寸。在這種情形中，內(nèi)壁的輪廓如下·其輪廓具有長(zhǎng)度為L(zhǎng)、內(nèi)部半徑為R的基本筆直的圓柱中央部分6，以及兩個(gè)半徑相同的基本半球狀的端部7，·圓柱中央部分的長(zhǎng)度小于或等于其內(nèi)部半徑L≤R，
·放電容器的內(nèi)部長(zhǎng)度大于電極間隙EA至少10％2R+L≥1.1EA，·放電容器的直徑(2R)對(duì)應(yīng)于電極間隙EA的至少80％；同時(shí)，它可具有達(dá)到電極間隙EA的至多150％的長(zhǎng)度1.5EA≥2R≥0.8EA。
具體地，在這個(gè)例子中，Lcy1＝1mm，L＝15mm和R＝7mm。
外部半徑與內(nèi)部半徑之間的比率為Ra/Ri＝7.8/7＝1.11。內(nèi)部半徑/圓柱長(zhǎng)度的比率為Ri/Lcy1＝7/1＝7。電極間隙為9.2mm。
電極3凸出到放電容器中。電極間隙EA和放電容器的長(zhǎng)度L之間的比率為EA/L＝9.2/15＝0.61。
選自惰性氣體組成的組中的可引燃?xì)怏w位于300mbar冷填充物壓力下的放電容器內(nèi)。放電容器還包含水銀和依照下面的表2、由下列摩爾合成物(mol％)組成的金屬鹵化物的混合物

功耗在140至150W的范圍內(nèi)。如果考慮了功率與放電容器的外部表面面積的比率，則壁負(fù)載(wall loading)的比率通常在17.2至18.45W/cm2的范圍內(nèi)。
如果考慮了功率與放電容器的內(nèi)部表面面積的比率，則壁負(fù)載的比率通常在21.2至22.75W/cm2的范圍內(nèi)。
這些燈的色溫在每一種情形下都是近似4200K。
示范的實(shí)施例揭示了在色溫和波峰因數(shù)下散射中相當(dāng)大的減少。經(jīng)過(guò)100小時(shí)照明時(shí)間后的評(píng)估給出了下列結(jié)果
表3

該表示出了每種情形下的波峰因數(shù)Cr及色溫Tn的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
在同時(shí)與可接收的波峰因數(shù)組合的色溫中的最低散射在示范實(shí)施例2中找到，其中66％的CaI2摩爾份數(shù)被YbI2所代替(整個(gè)混合物中總計(jì)31.2mol％)。
如果CaI2部分地由MgI2所代替，則可獲得關(guān)于色溫的射散中的減少的相似行為?；旌衔镌跍p少色溫中的射散時(shí)的效果是由氧化鋁陶瓷上的熔化的金屬鹵化物熔體的濕潤(rùn)角的減少造成的。在具有MgI2和YbI2的情形下，一旦在金屬鹵化物熔體中已經(jīng)添加了至少15mol％，優(yōu)選地是20-35mol％，在減少色溫中射散時(shí)的效果變得明顯。比例不應(yīng)當(dāng)超過(guò)55mol％。
這一點(diǎn)被連系到CaI2的替換，其改進(jìn)了讀出(read)份數(shù)并且一般可在大約40-45mol％的范圍內(nèi)、作為MH填充物的成分、在4000K的色溫下呈現(xiàn)。
CaI2可完全或部分地被物質(zhì)MgI2和YbI2單獨(dú)地或一起替代、優(yōu)選地是碘化鈣為大約50-70％的比例。這意味著在具有由金屬鹵化物DyI3、HoI3、TmI3中至少一種組成的15-25mol％的典型含量的填充物中取得了最佳狀態(tài)，并且意味著由MgI2和YbI2構(gòu)成的潤(rùn)濕劑的組的比例在整個(gè)混合物中應(yīng)當(dāng)處于15-55mol％的范圍內(nèi)，可選擇地包括CaI2，優(yōu)選地是處于15-35mol％的范圍內(nèi)。
圖3和4示出的是凸起式放電容器(11)和圓柱式放電容器(12)之間的、關(guān)于內(nèi)部和外部表面面積的比較。實(shí)線(xiàn)表示外部表面，虛線(xiàn)表示內(nèi)部表面。內(nèi)部和外部表面面積輪廓的說(shuō)明以從燈的中心(x位置為0)到毛細(xì)管末端(x位置為23)(在每種情形下的圖上部)的對(duì)稱(chēng)整體為基礎(chǔ)。在每種情形下的圖下部示出的是放電容器的凸起和圓柱幾何體的內(nèi)部和外部輪廓的例子。
可以看到，在凸起式放電容器的情形下，在完整的內(nèi)部表面面積(i)和外部表面面積(a)之間存在有平滑關(guān)系，并且這兩部分是緊密相關(guān)的。在圓柱式放電容器的情形下，關(guān)系包括突跳，不可能總是被區(qū)分并且關(guān)系發(fā)生改變。特別是，內(nèi)部表面面積甚至可以暫時(shí)大于外部表面面積。
權(quán)利要求
1.一種金屬鹵化物燈，具有陶瓷放電容器，所述放電容器的內(nèi)部輪廓在形式上是具有圓頭的凸起，其中所述放電容器容納了包含起動(dòng)氣體、優(yōu)選地是惰性氣體、水銀和金屬鹵化物的填充物，所述金屬鹵化物包含兩組，即第一組由發(fā)射體組成以及第二組由潤(rùn)濕劑組成，其特征在于，所述第二組至少包含Mg和Yb的鹵化物的其中之一，所述第二組的這些成分的比例占到至少15mol％，可選擇Ca的鹵化物為所述第二組的附加成分，在這種情形中，所述整個(gè)第二組的比例占所述金屬鹵化物的至多55mol％。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述第一組至少包含稀土族元素的鹵化物。
3.如權(quán)利要求2所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述第一組包含作為添加劑的Na和/或鉈的鹵化物。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，色溫介于4000和4900K之間。
5.如權(quán)利要求2所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，元素Dy、Ho、Tm中至少一個(gè)被用作稀土元素。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述金屬鹵化物中所述稀土族元素的比例占到至多25mol％，特別是至少15mol％。
7.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述添加劑的比例占到所述金屬鹵化物的至多34mol％，特別是在N和Tl之間從1∶2到2∶1的混合物中。
8.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，Yb作為YbI2被引入，優(yōu)選地是以所述金屬鹵化物的15-45mol％的比例引入。
9.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，Ca作為CaI2被引入，優(yōu)選地是以所述金屬鹵化物的0.1-30mol％的比例引入。
10.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，Mg作為MgI2被引入，優(yōu)選地是以所述金屬鹵化物的0.1-15mol％的比例引入。
11.如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述放電容器具有下列尺寸·其內(nèi)部輪廓具有長(zhǎng)度為L(zhǎng)、內(nèi)部半徑為R的基本筆直的圓柱中央部分，以及兩個(gè)相同半徑R的基本半球狀的端部，·所述圓柱中央部分的長(zhǎng)度小于或等于其內(nèi)部半徑L≤R，·所述放電容器的內(nèi)部長(zhǎng)度大于電極間隙EA至少10％2R+L≥1.1EA，·所述放電容器的直徑(2R)對(duì)應(yīng)于所述電極間隙EA的至少80％；同時(shí)，它可具有所述電極間隙EA的至多150％的長(zhǎng)度1.5EA≥2R≥0.8EA。
12.如權(quán)利要求11所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述燈的功率與表面面積的比率采用下列值外部表面16-19W/cm2，內(nèi)部表面20-23W/cm2。
13.如權(quán)利要求11所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，關(guān)系Sin/Sout＜1.3適用。
14.如權(quán)利要求11所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，關(guān)系Sin，back_eod/Sin，inter_eod＜＝0.85適用。
15.如權(quán)利要求11所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，關(guān)系Sout，back_eod/Sout，inter_eod＜＝1.4適用。
全文摘要
金屬鹵化物燈具有陶瓷放電容器并包含兩組金屬鹵化物第一組由發(fā)射體組成以及第二組由潤(rùn)濕劑組成。第二組包含Mg和Yb的金屬鹵化物中至少一種。
文檔編號(hào)H01J61/30GK1838374SQ200610074150
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月21日
發(fā)明者S·瓊格斯特, K·斯托克沃爾德 申請(qǐng)人:電燈專(zhuān)利信托有限公司