專利名稱：用于光學(xué)成像技術(shù)的金屬鹵化物放電燈的制作方法
該發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分所述的金屬鹵化物放電燈。發(fā)明特別地以德國(guó)專利申請(qǐng)P 43 27 534.6和DE-GM 94 01 436為出發(fā)點(diǎn)。
這種金屬鹵化物放電燈主要安裝在光反射器或其他光學(xué)成像系統(tǒng)上，應(yīng)用于如用于字幕片、幻燈、電影及錄相放映或內(nèi)窺鏡檢查及內(nèi)徑表面檢查的投射或光導(dǎo)技術(shù)等領(lǐng)域。與此相應(yīng)地，此種燈具必需具有很短的光弧(幾厘米)以及極高的亮度(平均十幾個(gè)kcd/cm2)，同時(shí)色溫需高于5000K以及達(dá)到很好的顯色性(Ra＞85)。典型的燈功率約為35W～600W。
在德國(guó)專利申請(qǐng)P43 27 534.6或DE-GM 94 01 436中披露了一種這樣的燈及其填充材料，填充材料中除了汞和一種惰性氣體外，還附帶包含了元素鋁和銦。不足的是該燈需要較高的點(diǎn)燃電壓(典型的約為12kv)。
本發(fā)明即以此為基礎(chǔ)消除前面提到的缺點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)這樣一種金屬鹵化物放電燈，該燈色溫高于5000K，同時(shí)具有很好的顯色性以及相對(duì)而言較低的點(diǎn)燃電壓，并用盡可能少的填充材料組成成分來實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明此任務(wù)通過權(quán)利要求1的特征部分的特征來完成。該發(fā)明的進(jìn)一步的有益的詳細(xì)論述在從屬權(quán)利要求中闡明。
按照本發(fā)明的金屬鹵化物放電燈的放電管中除包含了金屬鋁和銦外，還包含了元素鎵作為構(gòu)成金屬鹵化物的其他金屬。每cm3放電管容積內(nèi)元素鎵的典型含量為少于1mg，尤其是為0.02mg～1mg，優(yōu)選為0.03mg～0.2mg。在初步試驗(yàn)中已令人驚奇地表明，通過添加鎵，燈的冷態(tài)點(diǎn)燃電壓已由典型的12kv下降至低于8kv。此外填充材料還包含以下的其他成分至少一種惰性氣體如氬(Ar)或氙(Xe)作為點(diǎn)火氣體，其典型的充氣壓強(qiáng)為10kPa～40kPa；汞，以調(diào)整至希望的工作電壓，使工作電壓為60V～90V的典型汞含量為15mg～30mg；以及一種或幾種鹵素，主要是碘(I)和/或溴(Br)以形成金屬鹵化物。
沒有想要過確立某種理論解釋，對(duì)造成觀察到的特性，目前認(rèn)為有兩個(gè)主要原因。一個(gè)是鎵與填充材料中的一種或全部鹵素構(gòu)成的化合物比鋁和銦在同樣情況下構(gòu)成的化合物具有更低的電子親合力。另一個(gè)是在電極上觀察到金屬鹵化物和汞的冷凝物的形成更少了，而且短弧燈(有別于長(zhǎng)弧燈)以前的填料系統(tǒng)中，電極上的冷凝物被認(rèn)為應(yīng)對(duì)抬高點(diǎn)燃電壓負(fù)主要責(zé)任。除了點(diǎn)火特性的改善外，不僅在冷態(tài)而且在熱態(tài)燈上都能看到電極尖上的起弧的可重現(xiàn)性也有了改善?；蛟S碘化鎵(GaI)與碘化銦(InI)相比高十多倍的蒸氣壓也有助于加快電弧的產(chǎn)生。通過適當(dāng)?shù)奶盍辖M成成分鋁、銦和鎵的化學(xué)計(jì)算法，點(diǎn)火特性基本上是可被影響的。
在DD-PS 254 270中披露了一種短弧燈，其復(fù)雜的填充材料基本上由元素汞(Hg)、鋅(Zn)、銦、鈉(Na)、鋰(Li)以及鹵素共同組成。盡管也提到了銦可以全部或部分地由等摩爾的鎵來代替，但這只不過用來獲得良好的顯色性和低色溫(2500K～4000K)。而鎵對(duì)點(diǎn)燃電壓的影響并沒有述及。此外，這種燈并不適用于已有光學(xué)成像系統(tǒng)中的通用部件，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，所有系統(tǒng)的色溫均比沒有光學(xué)系統(tǒng)的該種燈低約1000K～2000K。
色溫是受填料組成成分中鋁、銦和鎵的質(zhì)量比的影響的。通過選擇適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量比，色溫可以調(diào)整為5000K～3000K，尤其是5000K～15000K，優(yōu)選為5000K～11000K。帶反光罩的燈工作時(shí)可由此產(chǎn)生近似日光色或更高的色溫。銦和鋁及鎵和鋁的典型質(zhì)量比為對(duì)應(yīng)低色溫的約1.0或0.5；對(duì)應(yīng)高色溫的約2.0。每cm3放電管體積內(nèi)元素鋁的含量典型地為0.01mg～2mg，優(yōu)選為0.02mg～0.2mg。銦的典型含量為0.03mg/cm3～0.5mg/cm3，優(yōu)選為0.05mg/cm3～0.3mg/cm3。鎵的典型含量為0.02mg/cm3～1mg/cm3，優(yōu)選為0.03mg/cm3～0.2mg/cm3。
石英玻璃或一種透明的陶瓷材料如氧化鋁(Al2O3)很適于作為燈的玻殼材料。對(duì)燈來說，一種兩端密封的放電管，例如在其一端或兩端均涂覆有隔熱層(如ZrO2)。正如所知的那樣(實(shí)例如DE-GM 94 01436)，通過至少在玻殼的外表面的部分區(qū)域進(jìn)行磨砂處理，也許光和顏色的分布的均勻性能有所改善。
在第一實(shí)施形式中，兩個(gè)相對(duì)而立的電極位于放電管內(nèi)。電極各與一根電線相連，導(dǎo)線由管外密封引入。放電管的內(nèi)積小于約3cm3。電極間的間距小于約10mm，優(yōu)選為2mm～6mm。通過這些嚴(yán)格的尺寸使燈具很好地接近于理想的點(diǎn)光源，并因此使燈—反光罩系統(tǒng)的高光效變?yōu)榭赡?。典型的功率約為150W～200W。
在一種變化的形式中，電極位于放電管外如安放在放電管的外表面上。優(yōu)點(diǎn)是借此完全防止了填充材料對(duì)電極的腐蝕。用這種方式原則上可以在放電中實(shí)現(xiàn)極高的功率密度。
正如EP-A 459 786中所說明的，燈與反光罩接合成一個(gè)整體是有益的。這種情況下，燈近似地安裝在反光罩軸線上，反光罩上涂有一比如說二色性層。
下面將通過幾個(gè)實(shí)施例來進(jìn)一步解釋本發(fā)明。
圖 帶反射罩的燈的示意說明圖中表示的是一功率為170W的金屬鹵化物放電燈，燈有一由石英玻璃制成的橢圓形放電管2，管兩端均用一擠壓密封3密封。放電管2的內(nèi)體積約為0.7cm3。軸向相對(duì)而立的電極4間距為5mm。電極由用鎢制成的電極柱5組成，電極柱上套有同樣由鎢制成的燈絲。電極柱5在擠壓密封3范圍內(nèi)通過金屬箔7與外引線8相連。
燈1近似地置于拋物線狀的反光罩9的軸線上，這樣，工作時(shí)在兩電極4間產(chǎn)生的電弧就位于拋物面的焦點(diǎn)上。第一個(gè)擠壓密封3a的一部分正處于反光罩9的中心孔內(nèi)，在那用膠粘劑固定在燈座10內(nèi)。這樣第一根引線8a與螺旋燈座觸點(diǎn)10a相連接。
第二個(gè)擠壓密封3b朝向反光罩開口11方向。第二根引線8b就在開口11內(nèi)與電纜12相連，電纜絕緣地通過反光罩9的內(nèi)壁引回至一單獨(dú)的觸點(diǎn)10b。放電管2的端部13的外表面上涂有氧化鋯(ZrO2)以達(dá)到隔熱目的。
填充材料包括18mgHg和20Kpa的Ar作為主要?dú)怏w。除此以外放電管2內(nèi)還含有下表中列出的金屬鹵化物。通過添加鎵可以使點(diǎn)燃電壓由約12KV下降至小于8KV。特有的電弧功率和工作電壓約為每mm弧長(zhǎng)34W以及約70V。表2列出了得到的光技術(shù)參數(shù)。
表1燈內(nèi)金屬鹵化物成分
表2用表1中的填料得到的光技術(shù)參數(shù)。
下表3列出了填充材料的一些變化及由此得到的光技術(shù)參數(shù)。
表3

圖1所示燈的填充材料變動(dòng)和由此而得到的光技術(shù)參數(shù)。
顯然可以看出，通過有目的地選擇填充材料的主要成分鋁、銦和鎵的質(zhì)量比，在本例情況下即銦/鋁和鎵/鋁，色溫TF是可受影響的。
權(quán)利要求
1.用于光學(xué)成像技術(shù)的金屬鹵化物放電燈，有一放電管和至少兩電極，放電管內(nèi)含有一可電離的填充材料，填料包含了汞、至少一種惰性氣體、至少一種鹵素、鋁(Al)和銦(In)以及另外一種金屬以構(gòu)成金屬鹵化物，其特征在于，填充材料中包含了鎵作為其他金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，鎵的含量為每cm3放電管體積0.02mg～1mg。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，鎵的含量有利地為每cm3放電管體積0.03mg～0.2mg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，鋁(Al)的含量為每cm3放電管體積0.01mg～2mg。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，鋁(Al)的含量有利地為每cm3放電管體積0.02mg～0.2mg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，銦(In)的含量為每cm3放電管體積0.03mg～0.5mg。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，銦(In)的含量有利地為每cm3放電管體積0.05mg～0.3mg。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，銦(In)和鋁(Al)的質(zhì)量比為0.5～20。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，鎵(Ga)和鋁(Al)的質(zhì)量比為0.1～10。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，鎵(Ga)和銦(In)的質(zhì)量比為0.1～5。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，放電管中包含碘(I)和溴(Br)作為構(gòu)成鹵化物的鹵素，其質(zhì)量比為0.5～10。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，放電管內(nèi)有兩電極相對(duì)而立，其間距最大為10mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，電極間距為1mm～6mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，電極置于放電管的外表面上，此時(shí)在電極與外表面間可以有一可選的附加絕緣材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物放電燈，其特征在于，燈與一光反罩構(gòu)成了一個(gè)整體。
全文摘要
一用于光學(xué)成像技術(shù)的金屬鹵化物放電燈包含一可電離的填充材料，填料包含了汞、至少一種惰性氣體、至少一種鹵素、鋁(Al)和銦(In)以及附加的鎵(Ga)。通過添加鎵、典型的0.02mg/cm
文檔編號(hào)H01J61/88GK1161757SQ95195872
公開日1997年10月8日 申請(qǐng)日期1995年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月26日
發(fā)明者J·德克斯 申請(qǐng)人:電燈專利信托有限公司