一種石英金鹵燈的金鹵丸及其制備方法和無汞石英金鹵燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金鹵燈電光源領(lǐng)域，具體涉及一種石英金鹵燈的金鹵丸及其制備方法和無汞石英金鹵燈。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的石英金鹵燈，絕大多數(shù)都含有稀有氣體，金屬鹵化物和汞。稀有氣體一般為氬氣或者氙氣，其作用是保證金鹵燈能在較低電壓下啟動。所形成的電弧將加熱電弧管管壁的溫度到800°C以上，這將促使凝結(jié)在管壁上的汞與金鹵物的迅速蒸發(fā)，從而使金鹵燈進入到穩(wěn)定的高壓氣體放電階段。
[0003]在金齒燈正常工作時，金齒物是發(fā)光的主要材料，萊與稀有氣體在金齒燈所發(fā)射的可見光光譜中，所占的比例較低。汞作為緩沖氣體可以維持金鹵燈在較高的管壓下工作，這將提高了金鹵燈的壽命和光效。但是汞是一種有害物質(zhì)，常溫下其蒸汽壓較高，吸入人體后將長期積存在人體器管中，影響人體的各種功能的正常運行，嚴重危害人體健康。近年來，全球制定了一系列限制或者禁止利用含汞產(chǎn)品的法律法規(guī)。因此，無汞金鹵燈的研制也越來越得到研究者的重視。
[0004]在無汞金鹵燈中，通過提高稀有氣體的壓力，可以使金鹵燈進入工作狀態(tài)。但金鹵燈管壓較低，要想維持一定的功率，必然在較高的電流下工作，導(dǎo)致電極的熱負荷增大，從而加速了電極的熱損耗，電極的飛濺引起燈管黑化，燈的光通量維持率變低，進而縮短了金鹵燈的壽命。另一方面，氙氣的電離能很高(約為12ev)，為了使金鹵燈進行高壓氣體放電，必然需要很高的啟動電壓，這大大增加了金鹵燈的生產(chǎn)成本。
[0005]此外，鈧-鈉金鹵燈在正常工作時，從鎢絲蒸發(fā)出來的鎢原子和金鹵物中分解的鹵素原子，在管壁附近反應(yīng)，生成揮發(fā)性鹵化鎢，其蒸氣濃度較高，因為管壁具有相當(dāng)高的溫度，使鹵化鎢不能附在燈管內(nèi)壁上，故能防止管壁發(fā)黑。鹵化鎢通過擴散或?qū)α?，從管壁附近向燈絲方向擴散，部分鹵化鎢在燈絲的高溫區(qū)被分解成鹵素和鎢。分解出來的鎢吸附在燈絲表面，鹵素則與蒸發(fā)出來的鎢反應(yīng)。但是實際上，仍有很少的鎢原子到達管壁上，沒來得及與鹵原子結(jié)合，直接沉積到管壁，這樣時間越長，鎢原子沉積越多，導(dǎo)致管壁黑化，從而降低了燈管的光通量維持率。因此，促進鹵鎢循環(huán)，降低鎢原子在管壁的沉積量，是維持金鹵燈光通量的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種石英金鹵燈的金鹵丸，所述金鹵丸在不密封汞的情況下，能夠維持高管壓、降低燈損耗；還可以促進鹵鎢循環(huán)，降低燈管黑化速率，延長金鹵燈的壽命；本發(fā)明還提供了該金鹵丸的制備方法以及一種含有該金鹵丸的無汞石英金鹵燈，該無汞石英金鹵燈具有光效高、色溫高、顯色性好、光通量穩(wěn)定的優(yōu)點。
[0007]本發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0008]第一方面，本發(fā)明提供了一種石英金齒燈的金齒丸，所述金齒丸的材質(zhì)為發(fā)光金鹵物和緩沖金鹵物形成的絡(luò)合物；所述發(fā)光金鹵物的材質(zhì)為碘化鈉、碘化鈧和碘化鈣的組合物，所述緩沖金鹵物的材質(zhì)為碘化銦和碘化銩的混合物。
[0009]優(yōu)選地，所述金齒丸中所述碘化鈉、碘化鈧、碘化鈣、碘化銦和碘化銩的質(zhì)量比為(4 ?12): (0.6 ?2.2): (I ?2): (5 ?10): (I ?3)。
[0010]發(fā)光金鹵物中含有碘化鈣，碘化鈣的添加，不但可以促進鹵鎢循環(huán)，而且鈣原子的發(fā)射光譜，位于可見光區(qū)域，從而還可以提高光效。在金鹵燈工作時，鹵鎢循環(huán)會改善發(fā)光性能并延長金鹵燈的壽命。鎢原子從電極熱端揮發(fā)，在電極溫度稍低的地方沉積，而不是沉積在電弧管，這樣避免了電弧管的黑化，從而提高了光效和壽命，并且顯色指數(shù)增加。
[0011]緩沖金鹵物采用碘化銦和碘化銩的混合物，可以替代汞的作用，從而消除汞污染的危害；金屬元素銦和銩的電離能，均處于5?1ev之間，并且在金鹵燈正常工作時，其蒸汽壓大于10_5atm，這將有利于金鹵燈管壓的提高，從而保證金鹵燈在一定的功率下工作時，電流較低，降低了電極的熱損耗，提高了金鹵燈的壽命。另外，碘化銩在可見光譜區(qū)有密集線狀光譜，這將顯著提高金鹵燈的顯色指數(shù)和光效。
[0012]所述金鹵丸的材質(zhì)為發(fā)光金鹵物和緩沖金鹵物形成的絡(luò)合物，其中碘化鈉和碘化銩可以形成低熔點的絡(luò)合物，該絡(luò)合物的蒸汽壓明顯高于單純的碘化鈉的蒸汽壓，這顯著提高了金鹵燈的發(fā)光效率，同時降低了鈉原子向石英管壁滲透的速率，從而使得金鹵燈色溫的變化速率相對降低，肉眼幾乎察覺不到色差，對使用效果影響較小。
[0013]優(yōu)選地,所述金齒丸的直徑為0.3mm?0.8mm,粒重為0.3mg?1.1mg,所述金齒丸的水分含量為0.3ppm?L lppm。
[0014]另一方面，本發(fā)明提供了一種石英金鹵燈的金鹵丸的制備方法，包括以下步驟:
[0015]( I)稱取發(fā)光金鹵物碘化鈉、碘化鈧、碘化鈣和緩沖金鹵物碘化銦、碘化銩，均勻混合后形成混合物，然后將所述混合物置于具有噴嘴的耐熱容器中進行真空預(yù)處理；
[0016](2)在真空度為0.0lMpa的條件下，以I?:TC /min的升溫速率緩慢加熱所述混合物至熔融，然后熔融的混合物經(jīng)耐熱容器的噴嘴噴出，熔融液珠在高純的氬氣傳質(zhì)過程中迅速冷卻固化成球；
[0017](3)球形產(chǎn)物進行表面真空除氣，采用的真空度為IPa?5Pa，然后在水蒸氣與氧氣的含量低于Ippm的手套箱內(nèi)進行篩分得到所述石英金鹵燈的金鹵丸。
[0018]優(yōu)選地，步驟(I)中所述混合物中所述碘化鈉、碘化鈧、碘化鈣、碘化銦和碘化銩的質(zhì)量比為(4 ?12): (0.6 ?2.2): (I ?2): (5 ?10): (I ?3)。
[0019]優(yōu)選地，所述真空預(yù)處理過程采用的溫度為110°C?150°C，真空度為0.0lMPa，處理時間為40min?60min。
[0020]優(yōu)選地，步驟(I)中所述耐熱容器為石英容器。
[0021]優(yōu)選地,步驟(3)中所述金齒丸的直徑為0.3mm?0.8mm,粒重為0.3mg?1.1mg,所述金鹵丸的水分含量為0.3ppm?1.lppm。
[0022]第三方面，本發(fā)明提供了一種無汞石英金鹵燈，包括電弧管、電弧管袖管、電極棒、鑰箔、鈮管以及填充物，所述填充物包括氙氣和金鹵丸，其特征在于，所述金鹵丸的材質(zhì)為發(fā)光金鹵物和緩沖金鹵物形成的絡(luò)合物；所述發(fā)光金鹵物的材質(zhì)為碘化鈉、碘化鈧和碘化鈣的組合物，所述緩沖金鹵物的材質(zhì)為碘化銦和碘化銩的混合物。
[0023]優(yōu)選地，所述金齒丸中所述碘化鈉、碘化鈧、碘化鈣、碘化銦和碘化銩的質(zhì)量比為(4 ?12): (0.6 ?2.2): (I ?2): (5 ?10): (I ?3)。
[0024]優(yōu)選地,所述金齒丸的直徑為0.3mm?0.8mm,粒重為0.3mg?1.1mg,所述金齒丸的水分含量為0.3ppm?L lppm。
[0025]優(yōu)選地，室溫下所述氙氣在所述電弧管中的壓強為500Kpa?900Kpa。
[0026]優(yōu)選地，所述金齒丸在無萊石英金齒燈電弧管內(nèi)的含量為0.02mg/cm3?0.30mg/
3
cm ο
[0027]優(yōu)選地，所述無汞石英金鹵燈電弧管的內(nèi)部體積為0.02cm3?0.1cm3。
[0028]優(yōu)選地，所述無汞石英金鹵燈的功率為20W?60W。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0030](I)本發(fā)明的金鹵丸含有碘化鈣可以促進鹵鎢循環(huán)，從而降低燈管的黑化速度，有利于金鹵燈光效的提高和壽命的延長；緩沖金鹵物碘化銦和碘化銩的添加，替代汞的作用，消除汞的危害，還有利于金鹵燈管壓的提高以及壽命的延長；另外，碘化銩在可見光譜區(qū)有密集線狀光譜，有利于金鹵燈顯色指數(shù)和光效的提高。
[0031](2)本發(fā)明的金鹵丸中碘化鈉和碘化銩可以形成低熔點的絡(luò)合物，降低了鈉原子向石英管壁滲透的速率，從而使得金鹵燈色溫的變化速率相對降低，顯著提高了金鹵燈使用時的視覺效果。
[0032](3)本發(fā)明中的金鹵丸適用于石英金鹵燈，可以應(yīng)用于含汞、低汞或無汞的石英金鹵燈，尤其適用于無汞石英金鹵燈，從而有效消除汞污染的危害。
[0033](4)本發(fā)明中制備金鹵丸的方法簡單易行，制備的金鹵丸含水量低于1.2ppm，球形度好，大小均勻，質(zhì)量穩(wěn)定。
[0034](5)使用本發(fā)明的金鹵丸制備