專利名稱：高壓氣體放電燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高壓氣體放電燈，它包括石英玻璃燈泡，它按密封方式閉合，有由壁包圍的空間，空間中設有一對電極；所述壁的外表面在由極對之間延伸；和空間中的填充氣體，其中包括稀有氣體，錫和銦的鹵化物。
這種高壓氣體放電燈已由專利文獻DE 2455277予美國專利US-4001626公開。由于填充氣體中有鹵化錫，因此，操作中燈產(chǎn)生較高強度的光。存在于填充氣體中的鹵化銦所產(chǎn)生的發(fā)射光的色點和色溫在一定程度上接近預計的色點和色溫。燈泡用例如SiO2含量至少為95wt％的石英玻璃制成，現(xiàn)有的燈的缺點是燈泡壁的快速腐蝕和/或結(jié)晶令人不滿意。這種腐蝕和/或結(jié)晶化部分原因是填充氣體的腐蝕造成的。結(jié)果，燈的這度保持性較差，會出現(xiàn)光散射，因此，光聚焦較差。腐蝕和/或結(jié)晶化導致包括燈的較短壽命和/或膨脹即增大了燈泡壁包圍的空間的有較高危險性的另外的缺點。
同一專利文獻中還說明了填充氣體中還加了氯化鋰或氯化鋰。充有這些添加氣體的燈所發(fā)射的光的色點和氣溫很接近預計的色點和色溫。但是，這種燈的缺點是燈泡壁的快速腐蝕和/或結(jié)晶化甚至更嚴重。
本發(fā)明的目的是，提供本評語工篇中所述的那一種高壓氣體放電燈， 能消除上述的石英玻璃的腐蝕和結(jié)晶化缺點。
按本發(fā)明，實現(xiàn)該發(fā)明目的的措施是，開篇中所述類型的高壓氣體放電燈的特征是，燈泡壁的外表面上的壁負荷是30w/cm2，其中的填充氣體包括有至少一種堿離子和至少一種鹵化物離子的堿金屬鹵化物，其中，所述的堿離子選自鉀、銣(Rb)和銫，鹵化物離子選自氯、溴和碘。
鹵化鋰和鹵化鈉堿金屬鹵化物組的一部分。
鉀、銣、和銫的鹵化物也屬于這組堿金屬鹵化物。專利文獻DE-2455277說明了填充氣體中的氯化鋰和氯化鈉對燈泡壁的腐蝕和結(jié)晶化的缺點。由于鉀、銣和銫的鹵化物也屬于該同一組的堿金屬鹵化物，如果在填充氣體中有這些鹵化物中中一種或幾種，預計這些鹵化物將導致不能令人滿意的石英玻璃的腐蝕和結(jié)晶化。因此，認為現(xiàn)有燈的填充氣體中用的鉀、銣或銫的鹵化物是不能用。實驗中意外地發(fā)現(xiàn)，與已知的燈相比與填充氣體中有氯化鋰或氯化鈉和錫和銦的鹵化物的燈相比，按本發(fā)明的燈有更長的壽命，而且減小了爆炸的危險。驚人的效果證明燈中在燈泡壁的外表面上有較高的至少為30w/cm2的壁負荷。有這種高的壁負荷的燈中燈泡壁的主要部分的溫度在800℃以上。
壁負荷為30w/cm2的燈中出現(xiàn)例如最大為10mm的短放電電弧。若要從有這種短放電電弧的燈獲得特別有用的光亮度，那么，操作中燈泡空間中通常是呈現(xiàn)出較高的壓力，因此，能得到所要求的燈電壓。燈中較高的壓力導致強對流，結(jié)果，在燈泡壁中出現(xiàn)局部高溫，通常溫度高于1050℃。高溫也不可避免的造成燈泡壁的腐蝕和/或結(jié)晶化的危險明顯升高。意外地發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有的燈相比，與填充氣體中有鋰或鈉的氯化物和錫和銦的鹵化物的燈相比，本發(fā)明的燈的石英玻璃的腐蝕和晶化均減少。按本發(fā)明的高壓氣體放電燈的燈泡壁外表面上的壁負荷大于30w/cm2，放電電弧小于3mm，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的高壓氣體放電燈很適合于用作投影用。
高壓氣體放電燈的優(yōu)選實施例中，堿離子是鉀。燈中用鹵化鉀的特例中得到極好的結(jié)果。填充氣體中有鹵化鉀的燈在工作5000小時以后石英玻璃不有出現(xiàn)任何腐蝕和結(jié)晶化。這些燈的另外的優(yōu)點是，對鉬箔和穿過燈泡壁連接到電極的電導體組分的腐蝕大大降低。
高壓氣體放電燈的優(yōu)選實施例中，鹵化物離子是溴。鹵化物和例如鎢的電極材料一起在燈中產(chǎn)生循環(huán)，在燈工作時這種循環(huán)阻止由于電極材料的淀積而引起的燈泡壁變黑。實驗表明，若鹵化物是氯，很難出現(xiàn)鎢循環(huán)，因此，與鹵化物是溴或碘相比。氯使燈壁變黑的危險性更大。實驗還表明，如果鹵化物是碘，在燈中形成碘化錫。這樣形成的碘化錫有多種性能，其中，吸收在光譜中的藍光區(qū)中的射線。該吸收導致燈的效率降低。此外，該吸收不出現(xiàn)色差。因為，放電電弧有時流造成的直徑梯度，這就是說，有吸收梯度。觀察者不愿意出現(xiàn)這些色差。實驗中還發(fā)現(xiàn)，若鹵化物是溴，極小發(fā)生這些現(xiàn)象，或者說根本不會出現(xiàn)這些情況。
高壓氣體放電燈的另一實施例中，高壓氣體放電燈包括反光器，燈泡固定在反光器中。給出的投影屏上產(chǎn)生大的光亮度，若按本發(fā)明的燈用于投影，所謂的熒光屏亮度是最重要的。為此，燈泡放大反光器，因此反射由放電電弧產(chǎn)生的光并把光構(gòu)形成光束。為了得到大的熒光屏亮度，要求工作中的放電電弧短，例如放電電弧的長度最大為3mm。還要求放電電弧穩(wěn)定并在反光器的焦點位地中，或者至少很接近反光器的焦點。燈泡固定在反光器中，保證以簡單方式使放電電弧處于反光器的焦點中。由此得到使光有效反射和聚焦的極有利的條件，相應地得到大的熒光屏亮度。
高壓氣體放電燈的另一實施例中，高壓氣體放電燈是直流(DC)燈。用填充氣體中的鹵化鉀，鹵化銣，鹵化銫的實驗，特別是用溴化物形式的實驗中，意外地發(fā)現(xiàn)，這些鹵化物作為氣相發(fā)射體工作。氣相發(fā)射體降低了燈工作中提供電子的陰極所要求的溫度。要使燈電流達到4至8A，沒有發(fā)射體的同樣的燈中鎢電極的溫度需要達到3000至3600K。有這種氣相發(fā)射體存在時，要達到這樣的燈電流電極的溫度約為500K以下。由于上述的鹵化物起到氣相發(fā)射體的作用，DC燈中的特殊優(yōu)點是所謂的燒黑的陰極腐蝕明顯降低。這種降低的腐蝕是指放電電弧的長度增大較緩慢。因此，放電電弧能更長期地保持較高的穩(wěn)定性。
注意，用石英玻璃燈泡的高壓氣體放電燈中用稀土鹵化物由EP-A2-0605248公開。稀土鹵化物是指原子序號為21.39和57至71的元素的鹵化物。但是，稀土鹵化物價格較貴，與石英玻璃燈泡的反應較容易。結(jié)果，填充氣體中有稀土鹽化物的燈也有石英玻璃燈泡快速腐蝕和晶化的缺點。
以下將參見附圖
更詳細說明按本發(fā)明的高壓氣體放電燈的實施例。
唯一的附圖是按本發(fā)明的高壓氣體放電燈的實施例的正視圖。
圖示的高壓氣體放電燈1包括石英玻璃燈泡2，它有燈泡壁3和壁外表面15，還包括由燈泡壁3包圍的空間4，空間4中設有兩個電極5。電極5用含26wt％的錸的鎢合金構(gòu)成?；蛘撸姌O5也可以用鉬、鎢、錸、或含鎢、鉬和/或錸組成的混合物構(gòu)成。用密封方式嵌入的鉬箔6和用外電流導體7把各個電板5連接到圖3外接點14a和14b。填充氣體包括作為稀有氣體的氬氣和作為緩沖氣體的汞，空間4中有溴化錫，溴化銦和溴化鉀。高壓氣體放電燈1構(gòu)成為交流(AC)燈，但也可以構(gòu)成的直流(DC)燈。圖示的高壓氣體放電燈1中，用粘膠13把燈泡2固定在有反光層10的凹形橢圓反光器9中?；蛘?，也能用不同的方式固定燈泡2，例如，用夾緊方式把燈泡2固定在例如拋物面形的不同形狀的反光器中。反光器9是打開的，但它也可以閉合，例如用閉合板閉合。反光器9有焦點11。圖示的高壓氣體放電燈1特別適合作投影燈，額定功率例如400w，2mm的短電極距離D，燈工作中有約60巴的高壓力。燈的外表面15有40w/cm2高的壁負荷。短電極距離D和高壓力使燈的穩(wěn)定放電電弧12的長度大大縮短，而且，穩(wěn)定的放電電弧及基本上處于或鄰近反光器9的焦點。表1中列出了按本發(fā)明的高壓氣體放電燈和填充氣體中有鹵化鈉或鹵化鋰的燈和其填充氣體中沒有堿金屬鹵化物的燈等許多燈的試驗結(jié)果。表1中所有的燈的燈泡壁3的外表面15處的壁負荷約為40w/cm2。
表1
燈試驗結(jié)果表明，按本發(fā)明的燈與現(xiàn)有燈的發(fā)光效率不同。但是，如果按本發(fā)明的燈用在把光分成紅、綠和藍的RGB系統(tǒng)為基礎的常用的投影系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的效率至少基本上與現(xiàn)有燈的效率相同。但是，能任意選擇投影系統(tǒng)，系統(tǒng)效率與該選擇密切相關，所以，系統(tǒng)效率的規(guī)范還不是太清楚。
燈的結(jié)果還表明，填充氣體中有溴化鉀的高壓氣體放電燈(L1，L3)的石英玻璃的腐蝕比沒有堿金屬鹵化物的高壓氣體放電燈(L6)或填充氣體中有Li或Na的溴化物的高壓氣體放電燈(L2，L4，L5)的石英玻璃的腐蝕變小得多。腐蝕減小的結(jié)晶是燈L3比L4；L5和L6和L7比L2有更長的使用壽命。
權(quán)利要求
1. 高壓氣體放電燈(1)，包括石英玻璃燈泡(2)，它是密封閉合的，有由壁(3)包圍的空間(4)，其中設有一對電極(5)；在一個對極(5)之間延伸的所述壁(3)的外表面；和填充在空間(4)中的填充氣體，它包含稀有氣體和錫和銦的鹵化物，基特征是，壁(3)在它的外表面的壁負荷至少是30w/cm2，其中，填充氣體包含有至少一種堿離子和至少一種鹵化物離子的堿金屬鹵化物，所述堿離子選自鉀、銣、和銫，鹵化物離子選自氯、溴和碘。
2.按權(quán)利要求1的高壓氣體放電燈，其特征是，燈(1)的放電電弧(2)的長度最大為10mm。
3.按權(quán)利要求1或2的高壓氣體放電燈，其特征是，堿離子是鉀。
4.按權(quán)利要求1，2或3的高壓氣體放電燈，其特征是，鹵化物離子是溴化物。
5.按權(quán)利要求1、2、3或4的高壓氣體放電燈，其特征是，高壓氣體放電燈(1)包括其中固定燈泡(2)的反光器(9)。
6.按權(quán)利要求1、2、3、4或5的高壓氣體放電燈，其特征是，高壓氣體放電燈(1)是直流燈。
全文摘要
高壓氣體放電燈(1)包括:有壁(3)的燈泡(2)。燈工作中壁負荷至少是30w/cm
文檔編號H01J61/20GK1337059SQ00802679
公開日2002年2月20日 申請日期2000年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月11日
發(fā)明者W·范埃克 申請人:皇家菲利浦電子有限公司