專利名稱：在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光hid燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短弧HID(高強度放電)燈，并且特別涉及在調(diào)光期間具有恒定顏色的單端短弧金屬鹵化物可調(diào)光HID (高強度放電)燈。
背景技術(shù)：
用于攝影照明的光源以兩種不同的色溫產(chǎn)生，5600K適合用于戶外拍攝的日光膠片(daylight film stock)，3200K適合用于室內(nèi)照明的鎢膠片。5600K光由石英短弧類的高強度金屬鹵化物燈來產(chǎn)生。3200K光到目前為止大多僅由鹵鎢燈來產(chǎn)生，因為沒有可能制造出在單端的情況下具有如此低色溫并且在使用壽命中還保持穩(wěn)定的短弧石英金屬鹵化物燈。這是令人遺憾的，因為這種鹵素燈的壽命相當?shù)亩?，它們的發(fā)光效率非常低，并且它們產(chǎn)生極大數(shù)量的不期望的紅外射線。為了實現(xiàn)一種3200K的HID燈，在弧光管中的化學(xué)填充物中鈉是不可或缺的。雖然這在通常的發(fā)光燈中是公知的，但由于高度的功率負載，不可能制造一種適用于攝影/投影服務(wù)的燈，這種燈的色溫和燈電壓由于鈉的損耗都會快速的增加，燈的壽命將會極其短暫。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)通過使用陶瓷管材料替代石英解決了部分問題。然而，這種方式的主要缺點是變得半透明而沒有足夠透光，并且因此不適合用于在此提及的短弧燈。陶瓷材料的漫射特性極大的散射了光線并使得它們不適合用于光投影設(shè)備。此外，具有陶瓷弧光管的功率負載有限，它們最多可以達到400W。光投影設(shè)備需要更高的瓦特數(shù)。德國專利DE10234758提及了一種金屬鹵素蒸汽燈，該金屬鹵素蒸汽燈具有相對好的顏色特性，尤其是就燈與燈的顏色變化而言，并與具有放電容器的陶瓷壁材料的金屬鹵素蒸汽燈相比，在燈壽命期內(nèi)具有良好的顏色穩(wěn)定性。這種好的結(jié)果是通過Nal、ScI3 和HoI3的混合物三組分體系實現(xiàn)的，由此可以完全忽略兩組分系統(tǒng)的整體最佳邊界線以及 HoI3。該專利沒有提及調(diào)光。日本專利JP6084496提及一種高壓金屬蒸汽放電燈，該高壓金屬蒸汽放電燈封裝了選定的金屬鹵化物以使得在光輸出的調(diào)節(jié)期間降低色彩偏移。在包括附加汞的鈉-鈧鹵化物填充物的通常的金屬鹵化物燈的調(diào)光期間，顏色由于汞對鈉-鈧鹵化物的蒸汽壓力的相對改變而偏移。在調(diào)光后的狀態(tài)下，存在成比例地降低的鹵化物輻射線和增加的汞輻射線，導(dǎo)致色溫不期望地增加。該專利教導(dǎo)了通過用氙氣替代汞，輻射光顏色在調(diào)光期間保持的更穩(wěn)定。由于無汞設(shè)計，這種燈需要特別的控制設(shè)備以及非常高的操作壓力。發(fā)光效率相對于含汞燈較低。美國專利6819050描述了高強度陶瓷金屬鹵化物燈。它提供了一種用于選定的發(fā)光裝置的弧光放電金屬鹵化物燈，該選定的發(fā)光裝置具有放電腔，該放電腔具有限定放電區(qū)域的選定形狀的電磁射線或可見光可穿透的壁，通過所述壁支撐一對在放電區(qū)域中彼此隔開的電極。在該專利中，燃燒器由陶瓷材料制成。所描述的燈不適合用于攝影光學(xué)應(yīng)用， 因為它依賴于陶瓷放電容器，而放電容器的光散射特性增加了光源的有效尺寸。
美國專利7423380提及了一種在可調(diào)光的陶瓷金屬鹵化物燈中實現(xiàn)所需的顏色特性、同時防止薄管破碎的技術(shù)。它提供了一種可調(diào)光的金屬鹵化物燈，可以防止由于薄管發(fā)生的破裂而發(fā)生的弧光管的泄漏造成的不發(fā)光，同時實現(xiàn)所需的顏色特性，其中金屬鹵化物燈包括稀土金屬商化物、鈉商化物以及鎂商化物，所述稀土金屬商化物為鏑商化物、銩鹵化物、鈥鹵化物、鈰鹵化物以及鐠鹵化物中的至少一種，所述鎂鹵化物為碘化鎂和溴化鎂中的至少一種。所述專利的教導(dǎo)適用的瓦特數(shù)為70-250W。公開號為JP634443的文獻公開了具有基于鉿、鋯、錫、鉭和銻的填充物的攝影光學(xué)燈。這種燈具有大于5000K的高色溫，因此不適合取代3200K的鎢鹵素燈。在現(xiàn)有技術(shù)中，很難實現(xiàn)諸如由鎢鹵素燈提供的非常高的顯色指數(shù)(colour rendering index)并結(jié)合有現(xiàn)有的日光顏色金屬鹵化物燈的非常高的效能，并且在所有情況下調(diào)光后光輸出都會偏移到不可接受的高色溫?？紤]到上述討論的全部限制或約束，重要的是擁有一種具有大約3200K的低關(guān)聯(lián)色溫并能夠在調(diào)光期間可以維持不變的短弧HID燈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈。本發(fā)明的另一個目的是提供一種在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈。本發(fā)明的另一個目的是相對鎢鹵素燈，增加使用壽命、燈的效能以及降低熱輸出。本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有產(chǎn)生高CRI的恒定顏色的短弧可調(diào)光HID 燈。本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有低色溫的短弧可調(diào)光HID燈。為了滿足適合替換用于拍攝電影和攝影棚的照明的3200K鎢鹵素燈的需求，一種高效能金屬鹵化物基方案應(yīng)能提供相同關(guān)聯(lián)的色溫兼具超過Ra90的非常高的顯色指數(shù)， 并且理想的是，當由燈消耗的功率減少以至于消弱它的光通量時，同樣能夠保持上述兩種屬性。為了克服上述提及的問題并且實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供一種單端短弧金屬鹵化物燈，它的弧光管具有大于等于1.1的縱橫比，并且安裝有至少一個鎢電極。根據(jù)本發(fā)明， 弧光管的幾何形狀連同在高負載單端短弧燈中的弧光管化學(xué)混合物實現(xiàn)了在調(diào)光期間非常高的顯色指數(shù)、低的色溫和恒定的顏色。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，弧光管(放電容器)為橢圓體形，在放電容器的兩端各自裝配密封物，其中所述放電容器包括一對具有鎢電極，具有縱向沿著對稱軸的自由端的鎢電極從每個密封物伸入到弧光管(放電容器)的內(nèi)部，其中每個電極通過鉬箔以真空密閉的方式密封，該組件被封裝并密閉至石英密封裝置中?；」夤芴畛溆谢瘜W(xué)混合物， 該化學(xué)混合物至少包括鈉、鈧、鈥(Na-Sc-Ho)以及任選存在的Tl的碘化物和/或溴化物和汞的碘化物或溴化物。該燈的電力負載(electrical loading)超過50瓦特每毫米電弧長度。化學(xué)混合物的組分范圍為0. 75-2重量％Ho)(3、45-85重量％NaX、l. 5-5. 5重量％ ScX3>0. 1-1重量％ TlX以及10-50重量％ HgX，其中X可以為Br或I?；瘜W(xué)混合物的優(yōu)選組分范圍為1.0-1.5重量％ 0)(3、70.0-71.0重量(％妝父、2. 0-4. 0重量％ ScX3、0. 1-0. 5重量％ TlX以及20. 0-30. 0重量％ HgX2，其中X可以為Br或 I。提供了具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，其中弧光管填充有前述的化學(xué)混合物，并且縱橫比大于等于1.1。Ho、Na、Sc、Tl的碘化物/溴化物的使用量為能使得相關(guān)色溫(CCT)處于 3000-3500K的范圍內(nèi)，優(yōu)選大約3200K，并添加HgBr2以避免燈變黑。電力負載為50-250W/mm電弧長度，壁負載(wall loading)為大約50_150W/cm2。根據(jù)本發(fā)明的燈適用于不超過以及大于(up to and above) 4000ffo


請注意，附圖描述的僅僅是本發(fā)明的典型實施方式，但并不能認為是用作限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明也適用其它的等效實施方式。圖1示出了本發(fā)明的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈；圖2示出了本發(fā)明提供的弧光管的示意圖；圖3a和北示出了恒定色溫和調(diào)光之間的曲線圖。
具體實施例方式可參照附圖1，其示出了去沒有外套的單端短弧金屬鹵化物燈100，它的弧光管 11具有所列舉的縱橫比并裝有一對鎢電極12。燈包括圍繞相鄰的回路導(dǎo)線(return lead) 14熔合(fuse)的罩13，以及第一中心支撐15?；」夤?放電容器)11填充有稀有氣體以及化學(xué)混合物，所述化學(xué)混合物至少包括鈉、鈧、鈥(Na-Sc-Ho)以及任選存在的Tl的碘化物和/或溴化物和汞的碘化物以及溴化物。該弧光管(放電容器)具有橢圓形的燈泡形狀。密封物16裝配在橢圓形體17的兩端的每一端。該弧光管(放電容器)11具有上述的化學(xué)混合物。在放電容器中，具有縱向沿著對稱軸的自由端的一對鎢電極12從每一個密封物16伸入到該弧光管(放電容器)11的內(nèi)部。每一個電極12都通過鉬密封箔18以真空密封的方式密封，通過鉬密封箔18將電極12焊接，所述鉬密封箔18電連接密封物16的石英。在上述燈的端部，形成有兩個電觸點的單個底座19連接各自供給電源支路的兩個觸腳20。該弧光管(放電容器)11和回路導(dǎo)線14都由燈底座19支撐。附圖2示出了弧光管的縱橫比(放電空間的長度/直徑)。在短弧石英HID燈中使用新的化學(xué)混合物以及縱橫比(放電空間的長度/直徑)+/-1. 4，實現(xiàn)了前述的不可實現(xiàn)的高負載單端短弧燈的在使用壽命期間的低色溫、高CRI以及恒定顏色。因而本發(fā)明增加了使用壽命和燈的能效并且減少了熱輸出。化學(xué)混合物的優(yōu)選組分范圍為1. 0-1. 5重量％ HoX3>70. 0-71. 0 重量％ NaX,2. 0-4. 0 重量％ ScX3>0. 1-0. 5 重量％ TlX 以及 20. 0-30. 0 重量％ Hg)(2，其中X可以為Br或I。Ho、Na、Sc、Tl的碘化物/溴化物的使用量為使得實現(xiàn)3000-3500K的CCT，優(yōu)選大約為3200K，并且添加HgBr2以避免燈變黑。燈的電力負載在100-175瓦每毫米電弧長度的范圍內(nèi)，壁負載大約為50-150W/cm2。附圖3a和北示出了相關(guān)色溫(CCT單位為K)和調(diào)光(單位為W)之間相對于燈的功率(單位W)和顏色的Y坐標的曲線圖。從圖中可以清楚的知道在調(diào)光期間，色溫相對燈的功率和顏色的Y坐標保持或多或少的恒定。這是通過包括鹵化物例如Na-Sc-Ho和任選存在的Tl的碘化物和/或溴化物的化學(xué)混合物、壁負載和燈尺寸(縱橫比)的完美組合來實現(xiàn)的。對于不同的燈，上述提及的變量具有不同的值，測量CCT作為功率的函數(shù)。參數(shù)優(yōu)化成盡可能平的曲線，如果功率改變CCT只會出現(xiàn)非常小的改變。同樣顏色坐標的Y值相應(yīng)的保持或多或少的穩(wěn)定。在現(xiàn)有技術(shù)中，如果金屬鹵化物燈被調(diào)光后，色溫會增加，并且它們得到綠色，綠色導(dǎo)致更高的Y值。 需要注意的是，本發(fā)明允許本領(lǐng)域的技術(shù)人員修飾、修改和改變。這些使用本發(fā)明的概念和特征的各種變化實施方式也屬于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)，這將會在權(quán)利要求中進一步闡明。
權(quán)利要求
1.在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，包括具有至少一個鎢電極的弧光管，其特征在于，所述弧光管包括含有鈉、鈧、鈥(Na-Sc-Ho)的鹵化物的化學(xué)混合物，并且具有大于等于1.1的縱橫比。
2.如權(quán)利要求1所述的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，其中所述化學(xué)混合物任選地包括鉈(Tl)。
3.如前述任一權(quán)利要求所述的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，其中所述化學(xué)混合物任選地包括汞(Hg)的碘化物和溴化物以避免燈變黑。
4.如權(quán)利要求1所述的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，其中所述化學(xué)混合物包括鈉、鈧、鈥(Na-Sc-Ho)以及任選存在的Tl的碘化物和溴化物。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，其中所述化學(xué)混合物的組分范圍為0. 75-2重量％ HoX3>45-85重量％ NaXU. 5-5. 5重量％ ScX3> 0. 1-1重量％ TlX以及10-50重量％ HgX，其中X可以為Br或I。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，其中所述化學(xué)混合物的組分范圍為1. 0-1. 5重量％ HoX3>70. 0-71. O重量％ NaX,2. 0-4. O重量％ ScX3>0. 1-0. 5重量％ TlX以及20. 0-30. O重量％ HgX2，其中X可以為Br或I。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，其中固定Ho、Na、Sc、Tl的碘化物/溴化物的量使得相關(guān)色溫(CCT)處于3000-3500K范圍內(nèi)，優(yōu)選大約3200K。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，其中所述弧光管設(shè)置在紫外線屏蔽罩內(nèi)。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，其中電力負載為50-250W/mm電弧。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，其中壁負載為50-150W/cm2。
11.一種基本上如參照附圖所描述的在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈。
全文摘要
本發(fā)明涉及在調(diào)光期間具有恒定顏色的短弧可調(diào)光HID燈，具體地，涉及一種不包括外套的短弧金屬鹵化物燈，它的弧光管具有特定的縱橫比和化學(xué)填充物，其特征在于它釋放低色溫和非常高的顯色指數(shù)，并且在調(diào)光期間也保持低色溫和非常高的顯色指數(shù)。
文檔編號H01J61/12GK102214544SQ201110126368
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者J·胡克, L·德黑格 申請人:福羅威爾國際照明(控股)有限公司