專利名稱：陶瓷金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷金屬鹵化物燈。
背景技術(shù)：
作為高亮度放電燈(HID燈)，例如具有高壓水銀燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈以及陶瓷金屬鹵化物燈。HID燈利用電極間的放電來發(fā)光。因此，與白熾燈相比，光束大且適用于大規(guī)模空間的照明，具有能效率高等各種特征。在HID燈中，與放出藍(lán)白光線的水銀燈相比較，采用金屬鹵化物作為發(fā)光材料的金屬鹵化物燈具有接近白色光(自然光)的優(yōu)良的顯色性以及高的發(fā)光效率等優(yōu)點(diǎn)。作為金屬鹵化物燈的發(fā)光管，以往使用石英制發(fā)光管。最近，替代它而使用了透光性陶瓷制發(fā)光管。在使用陶瓷制發(fā)光管的情況下，特別地稱為陶瓷金屬鹵化物燈。[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)]專利文獻(xiàn)1:日本特表2000-516901“強(qiáng)化$ tz Λ 9 7 -1卜''粒子及t/改良
充填材及t/ ^ 方法(強(qiáng)化的金屬鹵化物粒子以及改良的燈填充材料及其方法)”(公表日:2000年12月19日)專利文獻(xiàn)2:日 本特開2008-10272“七7 < ^ ^ ^ ^ ^ 7 4 K 7 > 7° (陶瓷金屬鹵化物燈)”(
公開日:2008年01月17日)。關(guān)于陶瓷金屬鹵化物燈，在產(chǎn)品完成后的亮燈初期，存在電特性發(fā)生變化、并且光學(xué)特性也隨之變化的趨勢。特別是最初的10小時(shí)變化劇烈，經(jīng)過100小時(shí)后，電特性及光學(xué)特性才穩(wěn)定下來。該電特性的變化表現(xiàn)為燈電壓的降低，光學(xué)特性的變化則表現(xiàn)為顏色變化。為了補(bǔ)償燈電壓的降低，如果以提高初期燈電壓這樣的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，則會產(chǎn)生燈中途熄滅等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的是提供一種減少亮燈初期的電特性的變化以及光學(xué)特性的變化的陶瓷金屬鹵化物燈。此外，本發(fā)明目的是提供一種減少亮燈初期的電特性的變化以及光學(xué)特性的變化的陶瓷金屬鹵化物燈的制造方法。鑒于上述目的，本發(fā)明提供一種金屬鹵化物燈的制造方法，所述陶瓷金屬鹵化物燈的發(fā)光管中連同規(guī)定量的水銀、金屬鹵化物以及惰性氣體一起封入有碘化銀(AgI )，在該制造方法中，使AgI/金屬鹵化物總量(重量比)變化來測量光束的變化，根據(jù)可容許的光束的降低率規(guī)定AgI/金屬鹵化物總量的上限值，確定AgI的上限量，使AgI/金屬鹵化物總量(重量比)變化來測量燈電壓的變化，根據(jù)可容許的燈電壓的降低率規(guī)定AgI/金屬鹵化物總量的下限值，確定AgI的下限量，將所述AgI的上限量和下限量的范圍內(nèi)的量的AgI連同其他封入物質(zhì)封入發(fā)光管內(nèi)，完成發(fā)光管，使用所述發(fā)光管來制作燈。另外，本發(fā)明提供一種金屬鹵化物燈的制造方法，所述陶瓷金屬鹵化物燈的發(fā)光管中連同規(guī)定量的水銀、金屬鹵化物以及惰性氣體一起封入有碘化銀(Agl)，在該制造方法中，使AgI/金屬鹵化物總量(重量比)變化來測量燈電壓的變化，根據(jù)可容許的燈電壓的降低率規(guī)定AgI/金屬鹵化物總量的下限值，確定AgI的下限量，使AgI/金屬鹵化物總量(重量比)變化來測量光束的變化，根據(jù)可容許的光束的降低率規(guī)定AgI/金屬鹵化物總量的上限值，確定AgI的上限量，將所述AgI的上限量和下限量的范圍內(nèi)的量的AgI連同其他封入物質(zhì)封入發(fā)光管內(nèi)，完成發(fā)光管，使用所述發(fā)光管來制作燈。另外，本發(fā)明的陶瓷金屬鹵化物燈根據(jù)上述制造方法的任何一種進(jìn)行制造。另外，本發(fā)明的陶瓷金屬鹵化物燈使用了封入有由下式所規(guī)定的碘化銀或溴化銀的發(fā)光管。(式I)0.1 ( AgI/金屬鹵化物總量(重量比)(0.350.1 ( AgBr/金屬鹵化物總量(重量比)≤0.35。另外，在上述的任何一種陶瓷金屬鹵化物燈中，對于發(fā)光管，電極架和細(xì)管部之間的間隙(上下合計(jì))為0.1±0.05mm。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種減少亮燈初期的電特性的變化以及光學(xué)特性的變化的陶瓷金屬鹵化物燈。此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種減少亮燈初期的電特性的變化以及光學(xué)特性的變化的陶瓷金屬鹵化物燈的制造方法。


圖1是說明了陶瓷金屬鹵化物燈的結(jié)構(gòu)的圖，圖1 (A)是燈的正視圖，圖1 (B)是其側(cè)視圖。圖2是說明發(fā)光管的細(xì)節(jié)的圖，這里，圖2 (A)是說明發(fā)光管整體的圖，圖2 (B)是圖2 (A)中“□”(矩形)所包圍的細(xì)管部4c的放大圖。圖3A是作為額定輸出為100W的陶瓷金屬鹵化物燈的數(shù)據(jù)的、示出亮燈初期(O 100小時(shí))的燈電壓變化的曲線圖。圖3B是將圖3A變換畫法后的曲線圖。圖4是示出使AgI/總量在O 0.5之間變化時(shí)的、經(jīng)過亮燈初期后(即經(jīng)過100小時(shí)后)的光束的變化率的數(shù)據(jù)。圖5是示出使AgI/總量在O 0.5之間變化時(shí)的、經(jīng)過亮燈初期后(即經(jīng)過100小時(shí)后)的燈電壓的變化率的數(shù)據(jù)。圖6是制造燈的流程圖，尤其示出對一般化的AgI/總量的范圍進(jìn)行規(guī)定的流程。符號說明2:外球；2a:中央部;2c:頸部;2b:頂部；6:接頭；4:發(fā)光管;4a:粗管部;4b，4c:細(xì)管部，毛細(xì)管；10:燈；14:擴(kuò)口中空管；18:內(nèi)管；46:金屬陶瓷；41:鎢電極棒；44_1，44-2:引線；45:鑰線圈棒；47:玻璃料，密封材料；48:封入物質(zhì)。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對本發(fā)明的陶瓷金屬鹵化物燈的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，在圖中，對相同要素付以相同的參照標(biāo)號并省略重復(fù)的說明。[陶瓷金屬鹵化物燈]圖1是說明陶瓷金屬鹵化物燈的結(jié)構(gòu)的示圖，圖1 (A)是燈的正視圖，圖1 (B)是其側(cè)視圖。關(guān)于燈10，在外球2的內(nèi)部，內(nèi)封有成為發(fā)光部的發(fā)光管4，內(nèi)管18包圍在發(fā)光管的周圍。在外球2的端部，接合有E型的接頭6。通過在組合了金屬線材和金屬板的結(jié)構(gòu)物中安裝有內(nèi)管18的架8，將發(fā)光管4支撐在預(yù)定位置并向其供電。對各個(gè)要素進(jìn)行簡單說明。關(guān)于發(fā)光管4，之后結(jié)合圖2進(jìn)行說明。架8通過將氣密密封有一對導(dǎo)入線的擴(kuò)口中空管(stem tube)14和與一根導(dǎo)入線連接的支柱16作為主要部件而構(gòu)成,所述支柱16由鍍鎳鐵線等線材和成型為近似四邊形的框狀的圓棒體構(gòu)成。內(nèi)管18由透明石英玻璃管構(gòu)成，并且為了防止發(fā)光管4破裂時(shí)對外球的影響而被配設(shè)為分別包圍在發(fā)光管4的周圍。在內(nèi)管18中，有圖示的開放型內(nèi)管和密封型內(nèi)管。外球2例如由硼硅玻璃等透光性硬質(zhì)玻璃構(gòu)成。有透明型和擴(kuò)散型(不透明型)。外球2構(gòu)成BT型，該BT型具有最大口徑的中央部2a、圖中所見下部側(cè)的閉塞的頂部2b、以及上部側(cè)的頸部2c。在頸部2c中，有密封擴(kuò)口中空管14的擴(kuò)口部的密封部。密封后，通過設(shè)置在擴(kuò)口中空管14中的排氣管(未圖示)對外球2內(nèi)部進(jìn)行排氣，封入氬氣(Ar)、氮?dú)?N2)等非活性氣體、或形成真空氣密環(huán)境。覆蓋該密封部，使用耐熱性的粘接劑接合擰入型接頭6或者將接頭6旋合入利用模具形成的螺旋狀螺旋溝槽，進(jìn)行安裝。關(guān)于圖1所示的燈10，將接頭6安裝到燈座(未圖示)上，從電源經(jīng)由規(guī)定的亮燈電路裝置進(jìn)行通電，通過主電極之間的放電而持續(xù)穩(wěn)定的亮燈。[到發(fā)明完成的過程]在陶瓷金屬鹵化物燈中，在產(chǎn)品完成后的亮燈初期，存在燈電壓降低并隨之產(chǎn)生顏色變化的趨勢。發(fā)明人調(diào)查并分析了燈電壓降低的發(fā)光管，結(jié)果查明:作為原因之一，發(fā)光管4的粗管部4a內(nèi)的封入物質(zhì)浸透到電極架和細(xì)管部之間的間隙，其結(jié)果是粗管部4a內(nèi)的封入物質(zhì)發(fā)生減量。圖2是說明發(fā)光管的細(xì)節(jié)的圖，圖2 (A)是說明發(fā)光管整體的圖，圖2 (B)是圖2(A)中“□”(矩形)所包圍的細(xì)管部4c的放大圖。如圖2 (A)所示，發(fā)光管4是具有中央的粗管部4a以及兩端的細(xì)管部(也稱為“毛細(xì)管”)4b、4c的形狀的透光性陶瓷制的容器。一對引線44-1、44-2分別通過這些細(xì)管部4b、4c而延伸至粗管部4a的區(qū)域，并形成一對鎢(W)制的主電極。在粗管部4a的容器內(nèi)，作為發(fā)光以及放電介質(zhì)，封入規(guī)定量的水銀、金屬鹵化物，作為惰性氣體，封入規(guī)定壓力的氬氣(Ar)等，以求提高發(fā)光效率、顯色性和色溫等特性。參照圖2 (B)，對粗管部4a內(nèi)的封入物質(zhì)浸透到電極架和細(xì)管部之間的間隙的現(xiàn)象進(jìn)行說明。與粗管部4a相連的細(xì)管部4c由多晶氧化鋁(PCA)構(gòu)成。從細(xì)管部4c的前端部沿著軸線插入引線44-2，其與金屬陶瓷46相連，進(jìn)而與鑰線圈棒45相連，其端部形成有鎢電極棒41。細(xì)管部4c的前端部利用玻璃料(密封材料)47進(jìn)行密封。細(xì)管部4b也和細(xì)管部4c為同樣的結(jié)構(gòu)。封入材料48的金屬鹵化物在制作發(fā)光管時(shí)以固體狀態(tài)(粉末，顆粒等)封入粗管部4a內(nèi)，并在亮燈的過程中，成為液體和氣體的混合狀態(tài)。雖然該金屬鹵化物僅有少許，但是，該金屬鹵化物從細(xì)管部4c和鑰線圈棒45之間的間隙向細(xì)管部前端滲透，同時(shí)侵蝕多晶氧化鋁。由此，發(fā)光管粗管部4a內(nèi)的封入物質(zhì)發(fā)生減量，表現(xiàn)出燈電壓降低、顏色變化。細(xì)管部4c和鑰線圈棒45之間的間隙上下合計(jì)為0.1±0.05mm。這樣的陶瓷制發(fā)光管在飛利浦公司開發(fā)出來之后基本的結(jié)構(gòu)沒有變化。為此，作為封入物質(zhì)滲透到電極架和細(xì)管部之間的間隙的現(xiàn)象的對策，本發(fā)明人最初研究出以下兩個(gè)對策。對策1:通過將封入粗管部4a中的封入物質(zhì)增量，即使浸透到間隙而發(fā)生減量，在粗管部4a中也能夠確保必要的量。對策2:使細(xì)管部的電極架和細(xì)管部之間的間隙盡可能地變窄。但是，在現(xiàn)實(shí)中，由于為了將電極架可靠地插入細(xì)管部需要使部件的公差變得嚴(yán)格，所以使細(xì)管部的電極架和細(xì)管部之間的間隙進(jìn)一步變窄會導(dǎo)致產(chǎn)出率降低并造成成本上升。此外，由于上述的插入作業(yè)變得難以進(jìn)行，明顯會導(dǎo)致作業(yè)效率的降低，所以沒有采用。[粗管部的封入物質(zhì)的增量]但是，如果在粗管部4a中將作為封入物質(zhì)48的金屬鹵化物以與現(xiàn)狀相同的比率進(jìn)行增量，則會產(chǎn)生對細(xì)管部4c的多晶氧化鋁侵蝕的趨勢升高的問題。特別是在含有Dy、Ho、Tm等稀土類金屬鹵化物作為封入物質(zhì)48的情況下，對多晶氧化鋁的侵蝕更為明顯。因此，不使金屬鹵化物增量，而是添加碘化銀(Agl)。采用碘化銀的原因是，由于其在可見光區(qū)域基本上沒有強(qiáng)波峰所以不會對燈的光學(xué)特性帶來大的影響，進(jìn)一步地，由于與形成細(xì)管部的多晶氧化鋁幾乎不反應(yīng)所以沒有侵蝕的擔(dān)憂。但是，通過實(shí)驗(yàn)了解到，如果將碘化銀過度地增量，則會對燈的光束值產(chǎn)生細(xì)微的影響。為此，進(jìn)行了確定碘化銀相對于金屬鹵化物的量的實(shí)驗(yàn)。作為第I階段，在對光束值不產(chǎn)生大的影響的范圍內(nèi)，規(guī)定碘化銀的量的上限值。如果光束值的變化為±5%以內(nèi)，則對人眼沒有不舒服感，實(shí)用上沒有問題。另一方面，如果碘化銀相對于金屬鹵化物的量少，則由于向間隙的滲透而不能抑制燈電壓的降低。為此，作為第2階段，在燈電壓沒有大幅降低的范圍內(nèi)，規(guī)定了碘化銀的量的下限值。如果燈電壓值的變化為±5%以內(nèi)，則實(shí)用上沒有問題。圖3A是作為額定輸出為100W的陶瓷金屬鹵化物燈的數(shù)據(jù)的、示出亮燈初期(O 100小時(shí))的燈電壓變化的曲線圖。其示出了:作為參數(shù)，作為碘化銀和金屬鹵化物總量的重量比(以下，僅縮略為“Agl/總量”)，使AgI/總量=0.30和0.47，作為比較例AgI/總量=0。通過圖3A可知，在AgI/總量=0的情況下，燈電壓VL比初始值平均降低-9V。與此相對，在AgI/總量=0.10,0.30以及0.47的情況下，燈電壓VL的降低的范圍為-3.1 3V，平均值接近O。圖3B是將圖3A變換畫法后的曲線圖。有這樣的燈:規(guī)定的電壓(例如，額定電壓)在垂直亮燈的情況下通常為130V，最大為145V。如果將該燈設(shè)置為水平方向并用廉價(jià)的銅鐵鎮(zhèn)流器來亮燈，則燈電壓進(jìn)一步上升，成為160V。在AgI/總量=O時(shí)，由于預(yù)期7 IlV的燈電壓的降低，所以需要將出廠之初的燈電壓設(shè)定為171V。在該燈的情況下，如果設(shè)置場所的電源電壓上升，則燈電壓也隨之上升。如果亮燈中的燈電壓變?yōu)?80V，則存在出現(xiàn)燈中途熄滅等情況的可能。另一方面，在AgI/總量=0.10,0.30以及0.47的情況下，由于幾乎不需要考慮燈電壓的降低，所以可以將出廠之初的、水平亮燈時(shí)的燈電壓設(shè)定為160V。通過以上的實(shí)驗(yàn)，明確了 AgI的添加是有效的，所以接下來確定AgI/總量的范圍。作為第一階段，根據(jù)可容許的光束的降低率來規(guī)定AgI/總量的上限值。由此，可以明確該燈的總量(即，金屬鹵化物的總量)，所以能夠確定AgI的上限量。圖4是示出使AgI/總量在O 0.5之間變化時(shí)的、經(jīng)過亮燈初期后(即經(jīng)過100小時(shí)后)的光束的變化率的數(shù)據(jù)。由于提高AgI/總量，所以光束降低。如果光束的降低為±5%以內(nèi)，則在燈的實(shí)用上沒有問題。因此，根據(jù)圖4，將AgI/總量的上限值規(guī)定為0.35。由此，可確定AgI的上限量。作為第2階段，根據(jù)可容許的燈電壓的降低來規(guī)定碘化銀的量的下限值。由此，可以明確該燈的總量(即，金屬鹵化物的總量)，所以能夠確定該燈的AgI的下限量。圖5是示出使AgI/總量在O 0.5之間變化時(shí)的、經(jīng)過亮燈初期后(即經(jīng)過100小時(shí)后)的燈電壓的變化的數(shù)據(jù)。提高AgI/總量則燈電壓降低。如果燈電壓的降低為±5%以內(nèi)，則實(shí)用上無問題。因此，根據(jù)圖5，將AgI/總量的上限值規(guī)定為0.1。如果AgI/總量=0.1，則即使考慮偏差的范圍，降低率也為5%以下。由此，可確定AgI的下限量。根據(jù)以上內(nèi)容，將AgI/總量的范圍規(guī)定為0.1 ( AgI/總量彡0.35。圖6是制造燈的流程圖，尤其示出對AgI/總量的范圍進(jìn)行規(guī)定的流程。在步驟SI中，確定AgI/總量的上限值。具體地，如圖4所示，使AgI/總量變化來測量光束的變化。根據(jù)可容許的光束的降低率，規(guī)定AgI/總量的上限值，確定AgI的上限量。在步驟S2中,確定AgI/總量的下限值。具體地,如圖5所示,使AgI/總量發(fā)生變化來測量燈電壓的變化。根據(jù)可容許的燈電壓的降低，規(guī)定AgI/總量的下限值、確定AgI的下限量。另外，步驟SI和S2的順序可以顛倒。在步驟S3中，在下限值到上限值范圍內(nèi)規(guī)定AgI/總量，確定應(yīng)封入到該發(fā)光管內(nèi)的AgI的絕對量，連同其他封入物質(zhì)封入到發(fā)光管內(nèi)，從而完成發(fā)光管。在步驟S4中，使用該發(fā)光管來制作燈。(替代例)在上述實(shí)施方式中使用了碘化銀Agl。但是，其他的鹵化銀，特別是溴化銀AgBr也具有同樣的特性。因此，也可以使用溴化銀AgBr來替代碘化銀Agl。此外，其他的金屬碘化物(碘化銅以及碘化金)也具有和碘化銀以及溴化銀AgBr幾乎同樣的特性。為此，使用這些金屬碘化物來替代它們也是可期待的。[總結(jié)]以上，對具有本實(shí)施方 式的外球保護(hù)結(jié)構(gòu)的陶瓷金屬鹵素?zé)暨M(jìn)行了說明，但是其僅是示例，并非限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員對本實(shí)施方式能夠容易地進(jìn)行的增加、刪除、修改、變更、改良等均屬本發(fā)明的范圍之內(nèi)。本發(fā)明的技術(shù)范圍由所附的權(quán)利要求的范圍的記載決定。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷金屬鹵化物燈的制造方法，所述陶瓷金屬鹵化物燈的發(fā)光管中連同規(guī)定量的水銀、金屬鹵化物以及惰性氣體一起封入有AgI，在該制造方法中， 使AgI/金屬鹵化物總量變化來測量光束的變化，根據(jù)可容許的光束的降低率規(guī)定AgI/金屬鹵化物總量的上限值，確定AgI的上限量， 使AgI/金屬鹵化物總量變化來測量燈電壓的變化，根據(jù)可容許的燈電壓的降低率規(guī)定AgI/金屬鹵化物總量的下限值，確定AgI的下限量，其中，所述AgI/金屬鹵化物總量為重量比， 將所述AgI的上限量和下限量的范圍內(nèi)的量的AgI連同其他封入物質(zhì)封入發(fā)光管內(nèi)，完成發(fā)光管， 使用所述發(fā)光管來制作燈。
2.一種陶瓷金屬鹵化物燈的制造方法，所述陶瓷金屬鹵化物燈的發(fā)光管中連同規(guī)定量的水銀、金屬鹵化物以及惰性氣體一起封入有AgI，在該制造方法中， 使AgI/金屬鹵化物總量變化來測量燈電壓的變化，根據(jù)可容許的燈電壓的降低率規(guī)定AgI/金屬鹵化物總量的下限值，確定AgI的下限量， 使AgI/金屬鹵化物總量變化來測量光束的變化，根據(jù)可容許的光束的降低率規(guī)定AgI/金屬鹵化物總量的上限值，確定AgI的上限量，其中，所述AgI/金屬鹵化物總量為重量比， 將所述AgI的上限量和下限量的范圍內(nèi)的量的AgI連同其他封入物質(zhì)封入發(fā)光管內(nèi)，完成發(fā)光管， 使用所述發(fā)光管來制作燈。
3. 一種陶瓷金屬鹵化物燈，其通過權(quán)利要求1或2所記載的制造方法制造而制成。
4.一種陶瓷金屬鹵化物燈，其使用了封入有由下式所規(guī)定的碘化銀或溴化銀的發(fā)光管， 0.1 ( AgI/金屬鹵化物總量≤0.35 0.1 ( AgBr/金屬鹵化物總量≤0.35， 其中，所述AgI/金屬鹵化物總量、AgBr/金屬鹵化物總量為重量比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任意一項(xiàng)所述的陶瓷金屬鹵化物燈，其中，對于所使用的發(fā)光管，電極架與細(xì)管部之間的間隙上下合計(jì)為0.1±0.05mm。
全文摘要
陶瓷金屬鹵化物燈。本發(fā)明的目的是提供一種減少亮燈初期的電特性的變化以及光學(xué)特性的變化的陶瓷金屬鹵化物燈的制造方法。將規(guī)定量的水銀、金屬鹵化物以及惰性氣體連同碘化銀(AgI)封入陶瓷金屬鹵化物燈的發(fā)光管，使AgI/金屬鹵化物總量(重量比)變化來測量光束的變化，根據(jù)可容許的光束的降低率規(guī)定AgI/金屬鹵化物總量的上限值，確定AgI的上限量，使AgI/金屬鹵化物總量(重量比)變化來測量燈電壓的變化，根據(jù)可容許的燈電壓的降低率規(guī)定AgI/金屬鹵化物總量的下限值，確定AgI的下限量，將所述AgI的上限量和下限量的范圍內(nèi)的量的AgI連同其他封入物質(zhì)封入發(fā)光管內(nèi)，完成發(fā)光管，使用所述發(fā)光管來制作燈。
文檔編號H01J61/12GK103094022SQ20121042540
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者笹井泰 申請人:巖崎電氣株式會社