專利名稱：彩色特性有所改進(jìn)的金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬鹵化物電弧放電燈，更具體地說，涉及相關(guān)色溫(CCT)約為3300°K、彩色再現(xiàn)指數(shù)(CRI)約為85、每只燈的色澤一致性有所提高且其性能對其照射方向的敏感性有所減小的一種金屬鹵化物電弧放電燈。
中瓦數(shù)至高瓦數(shù)(即175瓦至1500瓦)的金屬鹵化物燈在60年代初期引入美國。這種燈的效能高，CCT約為4000°K，CRI約為65，這些數(shù)值合乎大部分市銷產(chǎn)品的要求。這種燈在內(nèi)弧管表面12W/cm2相當(dāng)高的功率負(fù)荷下通常采用碘化鈉、碘化鈧(有時也采用銫)作為填充劑。
隨著市場上需要低功率低，50瓦、70瓦、100瓦和150瓦的約3000°K溫和色溫、CRI約75的燈應(yīng)運(yùn)而生。這是通過往現(xiàn)有技術(shù)的鈉-鈧-汞-惰性氣體填充劑中加入碘化鋰取得這些成果的。參看例如轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國專利5,057,743。這類燈的效能是好的，但發(fā)射出的光略帶紫色的色調(diào)，反映在色品坐標(biāo)從3200°K(x＝0.420，y＝0.395)的黑體往下到x＝0.420，y＝0.380的色移。這種色移有時變得有害。此外，特定的9號(深紅)彩色再現(xiàn)指數(shù)的負(fù)值低，僅為-65。
此外，歷來發(fā)現(xiàn)這種燈的色溫隨燈照射的方向(即垂直照射抑或水平照射)而變化的幅度大。
因此，本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個目的是提高電弧放電燈的工作效能。
按照本發(fā)明的一個方面，上述目的是通過提供一種彩色再現(xiàn)指數(shù)約為85、每瓦的額定流明值約為90、相關(guān)色溫為3000°K、管壁負(fù)荷約為21W/cm2的高效放電燈。放電燈的玻璃外殼有一對導(dǎo)電體延伸入玻璃外殼內(nèi)。外殼中配置的一個石英放電管有一對電極，彼此間隔一段距離配置，與該對導(dǎo)電體電連接，以便在燈工作期間產(chǎn)生電氣放電。放電管的電弧室內(nèi)裝有產(chǎn)生和保持電弧的介質(zhì)，由鈉、鈧、鋰、鏑和鉈的鹵化物、選自氬和氙的填充氣體和一定量供達(dá)到所要求的燈電壓的汞組成。除碘化鈧外還可加入小量的鈧。
這種結(jié)構(gòu)的燈，無論照射方向如何，色溫都特別均勻，而且在真空外套管中垂直照射時燈壁溫度更是特別均勻。


圖1是可應(yīng)用本發(fā)明的一般大功率電弧放電燈的透視圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的燈和本發(fā)明的燈光輸出曲線的對比圖。
為更好地理解本發(fā)明連同其它目的、優(yōu)點(diǎn)和效能，結(jié)合上述附圖參看下面的說明和所附的權(quán)利要求書。
現(xiàn)在更仔細(xì)地參看附圖。圖1中示出的金屬鹵化物電弧放電燈10其外殼12中借助安裝架16裝有弧管14。弧管14放入也由安裝架16支撐著的護(hù)罩20中。電能通過燈座22、燈柱24和電引線26和28耦合到弧管14上?；」苤醒b有化學(xué)填充劑或一定劑量的配料，在填充劑中引弧時填充劑會發(fā)光，這稍后即將說明。護(hù)罩20有一個圓柱管由石英之類的透光耐熱材料制成。
上面說過，在本實(shí)施例中，安裝架14將弧管和護(hù)罩都支撐在外殼12中。安裝架16有一個金屬支撐桿30用帶條31固定在燈柱24上。支撐桿30的中間部分平行于弧管14的中心軸和和護(hù)罩20。安裝架16還有上夾子40和下夾子42分別將弧管14和護(hù)罩20固定到支撐桿30上。夾子40和42最好焊接固定到支撐桿30上。
本發(fā)明的目的特別借助于一種新型的金屬鹵化物配方達(dá)到，該金屬鹵化物由鈉、鈧、鋰、鏑和鉈的碘化物組成。這種金屬鹵化物混合料按現(xiàn)有技術(shù)化學(xué)認(rèn)為是過量的劑量加到在不同管壁負(fù)荷下工作的石英弧管中時，具有意想不到的優(yōu)點(diǎn)。
例如，上述五種化學(xué)成分按一定劑量加入按100瓦運(yùn)行從而使管壁負(fù)荷從一般的15.5W/cm2提高到21W/cm2的標(biāo)準(zhǔn)75瓦石英管中時，燈在許多方面的性能意外地得到提高，而且沒有因功率負(fù)荷提高而產(chǎn)生有害的影響。
下面的表I比較了分別采用現(xiàn)有技術(shù)碘化鈉、碘化鈧和碘化鋰(三組分)化學(xué)配方和本發(fā)明五組分混合物配方的100瓦放電燈。
表 I化學(xué)填充劑 W/cm2流明/瓦CCTCRI三組分15.5 85 3000 75五組分21.0 90 3000 85可以看出，高管壁負(fù)荷的五組份放電燈無論在發(fā)光效率和一般顯色指數(shù)方面都比現(xiàn)有技術(shù)放電燈好，而且色溫仍然保持3000°K的“溫和”色溫，而這最合乎內(nèi)部照明的要求。
此外，也出乎意料之外的是，管壁負(fù)荷基本上較高的五組分配方放電燈在真空外套管中垂直工作的情況下，其弧管上部分的最高溫度僅比現(xiàn)有技術(shù)的放電燈高攝氏50℃，好處是可以使燈的概率壽命保持在可與現(xiàn)有技術(shù)的燈相媲美的水平，即15,000小時。
這些結(jié)果列于表II中表 II(在真空外套管中垂直工作的弧管的管壁溫度)弧管壁上的位置三組分五組分溫差頂部℃ 865 915 50底部℃ 810 920 110這種較為均勻的管壁溫度分布還具有這樣的好處，即可以使這種燈在如表III所例舉的不同照射方向下普遍都能工作。
表 III(100瓦燈的色溫與其照射方向的關(guān)系)燈的照射方向 三組分五組分垂直，CCT 3000°K 3000°K水平，CCT 3650°K 3150°K
差值650°K150°K五值分燈比起現(xiàn)有技術(shù)的燈還有另一個意想不到的好處，即各燈彩色的均勻性好得多。雖然這方面的確切原因未知，但這可能是由于色溫分布更均勻和鹽類溫度較高所致。一般說來，一組由10個五組分化學(xué)成分的燈組成的燈群，其CCT的分散度小于100。這約為現(xiàn)有技術(shù)采用三組分化學(xué)成分的燈的CCT分散度的一半。
五組分系統(tǒng)還有另一個好處，即發(fā)射出的光的顏色有所改善，比色圖坐標(biāo)的位置正好沿著黑體的軌跡，產(chǎn)生的顏色令人喜愛，在白色表面上沒有任何色調(diào)。這與現(xiàn)有技術(shù)的三組分燈成了顯明的對比，三組分燈的色品坐標(biāo)位于黑體軌跡的下方，其色調(diào)略帶藍(lán)色。
從圖2對比三組分與五組分化學(xué)成分的光譜的例子可以看出這一點(diǎn)。本底輻射在整個可見光區(qū)的增加很明顯，特別是在光譜的紅色部分中更是如此。這使一般彩色再現(xiàn)指數(shù)和深紅色指數(shù)分別從現(xiàn)有技術(shù)燈的CRI＝75和R＝-65增加到五組分化學(xué)成分燈的CRI＝85和R9＝-15。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，上述效果是在碘化鈉、碘化鈧、碘化鋰和碘化鏑的克分子份數(shù)約為24-44∶1∶9.5＞3＜4且鉈的加入量約為弧管容積的0.35至0.45mg/cm3下達(dá)到的。
鈉的克分子份數(shù)為44，鏑的克分子份數(shù)為3.5時，實(shí)施效果最佳。減少鈉的量勢必使LPW(流明/瓦)值略為提高。
鏑的量小于3時看不出有什么好處，而大于4左右時卻使CCT以不希望有的形式提高。
鉈的加入量是個關(guān)鍵，因?yàn)榧尤肓看笥?.45mg/cm3左右會使色調(diào)略帶綠色，且使LPW下降，而加入量小于0.35mg/cm3時則產(chǎn)生不希望有的略帶紫色的色調(diào)。采用這里提出的比值和適當(dāng)?shù)你B量，制成的燈發(fā)出柔和的白光，其色品坐標(biāo)為x＝0.420，y＝0.395，非常接近黑體軌跡。
上面已展示和說明了本發(fā)明認(rèn)為最佳的實(shí)施例，但本技術(shù)領(lǐng)域的行家們都知道，在不脫離本發(fā)明在本說明書所附權(quán)利要求書中所述的范圍的前提下是可以更改和修改上述實(shí)施例的。
權(quán)利要求
1.一種彩色再現(xiàn)指數(shù)約為85、每瓦的流明值約為90、相關(guān)色溫約為3000°K且管壁負(fù)荷約為21w/cm2的高效放電燈，其特征在于，它包括一個玻璃外殼和一對延伸入玻璃外殼內(nèi)的導(dǎo)電體；一個石英放電管，配置在外殼中，有一對彼此間隔一段距離配置的電極與所述導(dǎo)電體連接，以便在燈工作期間放電，放電管有個電弧室；和一種電弧發(fā)生和保持介質(zhì)，裝在電弧室內(nèi)，由鈉、鈧、鋰、鏑和鉈的鹵化物、選自氬和氙的填充氣體和一定量達(dá)到所要求的燈電壓的汞組成。
2.如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于，所述鹵化物為碘化物。
3.如權(quán)利要求2所述的燈，其特征在于，鈉、鈧、鋰、鏑的克分子比約為24-44∶1∶9.5∶＞3＜4。
4.如權(quán)利要求3所述的燈，其特征在于，鉈以汞齊的形式配料。
5.如權(quán)利要求4所述的燈，其特征在于，電弧室的容積約為1.2cm3，弧長約為1.0cm，所述填充劑含15mg的汞和每立方厘米的弧管容積中多于0.35mg小于0.45mg的鉈。
6.如權(quán)利要求2所述的燈，其特征在于，鈉、鈧、鋰、鏑的克分子比為44∶1∶9.5∶＞3＜4。
全文摘要
一種高效放電燈,包括:一玻璃外殼和一延伸入玻璃外殼內(nèi)的導(dǎo)電體;一在外殼中的石英放電管,具有一對彼此間隔一段距離的電極與導(dǎo)電體連接以便在燈工作期間放電。放電管有一電弧室;電弧室內(nèi)有一產(chǎn)生和維持電弧的介質(zhì),由鈉、鈧、鋰、鏑和鉈的鹵化物、選自氬和氙的填充氣體和一定量使燈電壓達(dá)到規(guī)定值的汞組成。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中,鹵化物為碘化物,其各組分的克分子比為24—44∶1∶9.5∶> 3< 4,鉈的量則取弧管容積的0.35至0.45mg/cm
文檔編號H01J61/00GK1169588SQ9711153
公開日1998年1月7日 申請日期1997年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月8日
發(fā)明者N·布雷茲, Z·K·克拉斯科 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司