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)明涉及一種高壓放電燈，其設(shè)置有放電容器，該放電容器用于封閉放電空間并包括陶瓷壁，該放電空間容納電極，該電極借助于引入端元件與電流導(dǎo)體相連。本發(fā)明還涉及一種高強(qiáng)度放電(HID)燈，其具有放電容器的光源、玻璃桿狀部、一對(duì)嵌入所述玻璃桿狀部中的導(dǎo)入端、包圍該光源的玻璃殼體、以及金屬線框架元件，該元件具有相對(duì)于該桿狀部被固定的第一端，平行于燈軸線延伸的軸向部分，以及被彈性地裝配在玻璃殼體的閉合端中的第二端。
由于高強(qiáng)度放電(HID)燈具有高的能量效率和非常長(zhǎng)的壽命，所以其通常用于大面積的照明。現(xiàn)有的HID產(chǎn)品包括汞蒸氣(MV)燈、高壓鈉(HPS)燈、和石英金屬鹵化物(MH)燈。近些年來(lái)，陶瓷金屬鹵化物燈(例如Philips MasterColor系列)已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。與常規(guī)的HID燈相比，陶瓷金屬鹵化物燈具有極好的初始顏色一致性；在壽命期間的極好的穩(wěn)定性(在10,000小時(shí)時(shí)流明保持＞80％，色溫漂移＜200K)；大于90流明/瓦的高的發(fā)光效率；以及大約20,000小時(shí)的壽命。這些非常合意的特性是由于多晶氧化鋁(PCA)封殼和鹽的特殊混合物的高度穩(wěn)定性引起的，其中該混合物發(fā)射出接近自然光的連續(xù)光譜的光輻射。
在Philips MasterColor系列的燈中，使用的鹽混合物由NaI；CaI2；TlI；以及DyI3，HoI3和TmI3的稀土鹵化物構(gòu)成。NaI，CaI2和TlI主要用于發(fā)射不同顏色的高強(qiáng)度的輻射，但是它們也有助于連續(xù)的輻射。稀土鹵化物用于在可見光的整個(gè)范圍內(nèi)的連續(xù)的輻射，以獲得到高的彩色再現(xiàn)指數(shù)(CRI)。通過(guò)調(diào)節(jié)鹽的成分，可以達(dá)到3800-4500K的色溫和大約85的CRI?，F(xiàn)有的這種燈的功率范圍是20W-150W。這個(gè)相對(duì)窄的功率范圍使得這些產(chǎn)品僅僅適用于要求較低功率的場(chǎng)合，例如大多數(shù)的戶內(nèi)低天花板的零售空間。對(duì)于大的面積、要求燈的功率為200W-1000W的大功率應(yīng)用，主要的可利用的產(chǎn)品是MV，HPS和MH燈。
以上所述的燈的一個(gè)例子可以從US5,424,609得知。已知的燈在大約90V的電弧電壓下最多具有150W的較低的功率。因?yàn)樵谶@種燈中的電極在操作期間流過(guò)相當(dāng)小的電流，所以電極的尺寸保持得相當(dāng)小，以使得凸出插塞的內(nèi)徑保持成足夠小。在具有大于150W的額定功率的燈的情況下，或者在相當(dāng)?shù)偷碾娀‰妷旱那闆r下，例如在大的電極電流的情況下，則需要較大尺寸的電極。因而，內(nèi)部插塞的直徑將較大。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于例如電極的折斷或者由于插塞的破裂，在這種燈中具有過(guò)早故障增加的危險(xiǎn)。
在本領(lǐng)域中需要一種功率范圍為大約150W到大約1000W的陶瓷金屬鹵化物類的HID燈。
本發(fā)明的目的在于提供一種功率范圍大約為150W-1000W的陶瓷金屬鹵化物HID燈。如同可以應(yīng)用的ANSI標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于HPS和MH燈的規(guī)定，對(duì)于150W-400W的燈，額定的燈電壓在100V到135V中改變，然后隨著額定功率而增加，直到對(duì)于1000W的燈的額定電壓為260V。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種Philips MasterColor系列的陶瓷金屬鹵化物燈，其顯示了良好的最初顏色一致性，在壽命期間具有極好的穩(wěn)定性(在10000小時(shí)時(shí)，流明保持＞80％，色溫漂移＜200K)，其具有大于90流明/瓦的高的發(fā)光效率，大約20000小時(shí)的壽命，大約150W-1000W的功率范圍。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用于減輕上述的缺點(diǎn)和危險(xiǎn)的方法。
本發(fā)明的這些和其它目的被實(shí)現(xiàn)了，按照本發(fā)明的第一實(shí)施例，其中提供了額定功率為150W到1000W的氣體放電燈的整個(gè)的產(chǎn)品系列，其可以與為高壓鈉燈或石英金屬鹵化物燈(脈沖啟動(dòng)或開關(guān)啟動(dòng))設(shè)計(jì)的鎮(zhèn)流器的ANSI標(biāo)準(zhǔn)系列相結(jié)合。本發(fā)明的燈是PhilipsMasterColor燈的擴(kuò)展，其功率范圍被擴(kuò)展到150W-1000W，并且適合于相同功率的HPS或MH的改型。因此，它們可以利用大多數(shù)現(xiàn)有的鎮(zhèn)流器和固定系統(tǒng)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種具有大約150W到大約1000W的功率范圍的陶瓷金屬鹵化物燈，其適合于高壓鈉與/或石英金屬鹵化物的改進(jìn)應(yīng)用。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，上述的這種大功率的燈具有一個(gè)或幾個(gè)并且最好是所有的下述性能大約3800到大約4500K的CCT(相關(guān)色溫)，大約70到大約95的CRI(顏色再現(xiàn)指數(shù))，大約±10％d MPCD(平均可覺(jué)察的色差)，以及高達(dá)大約85-95流明/瓦的發(fā)光效率。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種陶瓷金屬鹵化物燈，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與額定功率無(wú)關(guān)的是，這種燈具有大于80％的流明保持，從100小時(shí)到8000小時(shí)小于200K的色溫漂移，以及大約10000到大約25000小時(shí)的壽命。
一種特別優(yōu)選的陶瓷金屬鹵化物燈顯示極好的初始顏色一致性，在壽命期間的極好的穩(wěn)定性(大于80％的流明保持，在10000小時(shí)下小于200K的色溫)，大于90流明/瓦的高的發(fā)光效率，以及大約150W到大約1000W的功率范圍。
本發(fā)明還提供一種包含在大約150W和大約1000W之間的任何燈功率的參數(shù)的新的設(shè)計(jì)范圍，其中通過(guò)從所述參數(shù)中選擇來(lái)獲得可以在所需的功率下操作的燈的本體設(shè)計(jì)的合適參數(shù)，在所述參數(shù)中(i)使電弧管長(zhǎng)度、直徑和壁厚的限制與燈功率，與/或色溫，與/或燈電壓相關(guān)，并被表示成它們的函數(shù)，以及(ii)使在電弧管上產(chǎn)生最小熱應(yīng)力的用于傳導(dǎo)電流的電極引入端結(jié)構(gòu)與燈電流相關(guān)，并被表示成燈電流的函數(shù)。本發(fā)明還提供一種通過(guò)使用本發(fā)明的設(shè)計(jì)范圍來(lái)制造具有預(yù)定性能的陶瓷金屬鹵化物燈的方法。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明按照本發(fā)明的燈的上述的方面和其它的方面，其中

圖1是表示在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中電弧管的內(nèi)部長(zhǎng)度的尺寸的上下限的范圍的曲線；圖2是表示在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中電弧管內(nèi)徑的尺寸的上下限的范圍的曲線；圖3是表示在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中長(zhǎng)寬比的限制的設(shè)計(jì)范圍的曲線；圖4是表示在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中壁負(fù)載對(duì)功率的設(shè)計(jì)范圍的曲線；圖5是表示在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中電弧管壁厚的尺寸對(duì)燈功率的的上下限的范圍的曲線；圖6是表示在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中電極桿直徑對(duì)功率的上下限的范圍的曲線；圖7是表示在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中電極桿長(zhǎng)度對(duì)功率的上下限的范圍的曲線；
圖8是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的燈的示意圖；圖9是按照本發(fā)明的優(yōu)選形式的圖8的陶瓷電弧管的截面圖；圖10是按照本發(fā)明的優(yōu)選形式的圖8的三個(gè)部分的電極引入端的截面圖；以及圖11是按照本發(fā)明的優(yōu)選形式的150W和200W的燈的流明保持曲線。
參照下面的特定實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明可以更好地理解本發(fā)明。
參看圖8，陶瓷金屬鹵化物放電燈1包括玻璃封殼10；玻璃桿狀部11，該桿狀部具有嵌入其內(nèi)的一對(duì)導(dǎo)電的桿狀引線12和13；金屬燈頭14；以及與燈頭14絕緣的中心接點(diǎn)16。桿狀引線12，13分別與燈頭14以及中心接點(diǎn)16相連，該桿狀引線不僅支撐著電弧管20，而且通過(guò)框架線元件17和桿狀引線件13向電極30、40提供電流。吸氣劑18被固定到框架金屬線元件17上。鈮制的連接器19向電弧管的電極引入端30和40提供電連接。此外，框架元件17設(shè)置有一個(gè)端部9，其與形成在玻璃殼10的軸向上端的凹坐8接合。
圖9以截面圖的形式表示具有四個(gè)部分引入端的電弧管20的優(yōu)選實(shí)施例。中心圓筒22被制成一個(gè)陶瓷管，其具有盤狀的端壁24和25，所述端壁具有用于接收端部插塞26和27的中心孔。所述端部插塞也制成陶瓷管并通過(guò)其接收電極30和40。電極30和40中的每一個(gè)具有由鈮制成的導(dǎo)入端32、42，其利用玻璃料33、43來(lái)密封，玻璃料把電極組件氣密地密封在PCA電弧管內(nèi)；由鉬/鋁的金屬陶瓷制成的中央部分34、44；鉬桿部分35、45；以及由鎢制成的繞組37、47的鎢桿36、46。圓筒22和端壁24，25封閉一個(gè)放電空間21，其中含有惰性氣體、金屬鹵化物的混合物、以及汞的可電離的填充物。
圖10以截面圖形式表示具有三個(gè)部分的引入端的電弧管20的第二優(yōu)選實(shí)施例。電極30，40(只示出了30)中的每個(gè)電極具有由鈮制成的導(dǎo)入端32，42，其用玻璃料33，43來(lái)密封；由鉬或金屬陶瓷制成的中央部分34，44；以及具有由鎢制成的繞組37，47的鎢桿36，46。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“陶瓷”指的是耐熔材料，例如單晶金屬氧化物(例如藍(lán)寶石)，多晶金屬氧化物(例如多晶的致密燒結(jié)的氧化鋁和氧化釔)，以及多晶非氧化物材料(例如氮化鋁)。這種材料能夠耐受1500-1600K的壁溫度，并且耐受鹵化物和Na的化學(xué)侵蝕。對(duì)于本發(fā)明的目的，發(fā)現(xiàn)多晶氧化鋁(PCA)是最合適的。
圖8還示出了陶瓷金屬鹵化物電弧管20，其具有沿著圓筒22的長(zhǎng)度方向延伸的導(dǎo)電天線線圈50。如下面詳細(xì)說(shuō)明的，天線線圈50能夠通過(guò)在線圈和插塞中的相鄰的導(dǎo)入端之間的電容耦合來(lái)減少使填充的氣體電離的電壓。當(dāng)對(duì)電極施加交流電壓時(shí)，天線則激勵(lì)PCA中的UV發(fā)射，這又引起從電極發(fā)射一次電子。這些一次電子的存在加速了填充氣體中的放電起弧。
因而總之，提供了一種大瓦數(shù)的放電燈，其包括一個(gè)陶瓷放電容器，該容器封閉一個(gè)放電空間并具有圓柱形的陶瓷的最好是燒結(jié)的半透明的多晶氧化鋁電弧管，該電弧管帶有電極，最好是帶有鎢-鉬-金屬陶瓷-鈮電極，所述電極被氣密封地連接在每一側(cè)。在電弧管中含有金屬汞；惰性氣體和輻射性85Kr的混合物；以及由碘化鈉、碘化鈣、碘化鉈和多個(gè)稀土碘化物構(gòu)成的鹽混合物。電弧管由鎢或鉬線圈保護(hù)，以免發(fā)生爆炸，所述線圈還作為天線用于啟動(dòng)。整個(gè)電弧管及其支撐結(jié)構(gòu)被封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的無(wú)引線的玻璃泡內(nèi)，根據(jù)需要，還接附有其它的元件，例如吸氣劑(圖8中的18)或UV增強(qiáng)劑(未示出)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)下面的結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠減輕并且在大多數(shù)情況下能夠消除與較高的燈功率有關(guān)的較高的熱應(yīng)力的影響。我們發(fā)現(xiàn)，這些參數(shù)對(duì)于制造功率為150W-400W且燈電壓為100V的燈產(chǎn)品尤其合適，并且通過(guò)對(duì)某些參數(shù)的修正，也可以設(shè)計(jì)135V-260V的電壓與/或較高的功率(直到1000W)的燈。這些設(shè)計(jì)參數(shù)是(i)總的長(zhǎng)寬比，即PCA電弧管的內(nèi)部長(zhǎng)度(IL)對(duì)內(nèi)徑(ID)的比值大于功率范圍較低的MasterColor燈的長(zhǎng)寬比。
(ii)對(duì)于在150W和1000W之間的任何燈功率，根據(jù)電弧管的長(zhǎng)度、直徑和壁厚限制，總的設(shè)計(jì)范圍被表示為燈功率、色溫和燈電壓的函數(shù)，并且這些參數(shù)的上下限對(duì)于選定的燈功率來(lái)說(shuō)是確定的，并提供一種用于由設(shè)計(jì)范圍選擇參數(shù)的方法，以便提供具有預(yù)先選擇的特性的燈。
(iii)使用獨(dú)特的激光焊接的鎢-(可選擇的鉬)-金屬陶瓷-鈮的電極引入端結(jié)構(gòu)，以便傳導(dǎo)較大的電流，而使PCA的熱應(yīng)力最小。
(iv)這種引入端的設(shè)計(jì)參數(shù)的限制作為燈電流的函數(shù)給出。
(v)為了減少非虛性故障的危險(xiǎn)，使用圍繞電弧管并圍繞延伸的插塞纏繞的鉬線圈，如由Sarah Carleton和Kent Collins作出的作為本申請(qǐng)的分案申請(qǐng)和本申請(qǐng)?jiān)谕惶焐暾?qǐng)的序列號(hào)為701713的名稱為“Coil Antenna/Protection For Ceramic Metal Halide Lamps”的美國(guó)專利申請(qǐng)中披露的。
(vi)根據(jù)幾何形狀將鹽的成分調(diào)整到所需的色溫，并改變高功率的MasterColor燈的燈電壓。給出了鹽的一般的成分范圍。
(vii)通過(guò)使用氙，氬，氪和85Kr氣體的混合物來(lái)獲得燈的啟動(dòng)特性。
參見圖1-7和圖11，上述的設(shè)計(jì)參數(shù)可以按照包括下面的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行分類1.對(duì)于電弧管幾何形狀的設(shè)計(jì)范圍限制；2.電極引入端的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)限制；3.為實(shí)現(xiàn)所需的光度性能(CCT＝3800-4500K，CRI＝85-95，MPCD＝±10，發(fā)光效率＝85-95流明/瓦)的碘化物鹽的成分范圍；以及4.緩沖氣體成分和壓力范圍。
本發(fā)明的一個(gè)特別重要的方面在于發(fā)現(xiàn)了所述參數(shù)限制，在這個(gè)限制內(nèi)，不管特定的額定功率，具有150W-1000W的功率的整個(gè)產(chǎn)品系列具有在8000小時(shí)下大于80％的流明保持(例如見圖11)；從100到8000小時(shí)小于200K的色溫漂移；以及范圍為10000小時(shí)到25000小時(shí)的壽命。
電弧管的幾何形狀由圖1到圖5和圖9所示的一組參數(shù)限定，這些圖還示出了所用的主要參數(shù)。由圖1和圖9可見，電弧管本體的內(nèi)部長(zhǎng)度(IL)由燈功率確定。對(duì)于在150W和400W之間的任何給定的燈功率，IL的上限和下限可以由圖1找到。
電弧管本體內(nèi)徑(ID)也是燈功率的函數(shù)。對(duì)于在150W和400W之間的任何給定的燈功率，ID的上限和下限可以由圖2找到。
這種較高功率的MasterColor燈系列的一個(gè)共有的特性是，電弧管本體的長(zhǎng)寬比大于低功率的(30-150W)Philips MasterColor燈(大約1.0)的長(zhǎng)寬比。對(duì)于本發(fā)明的燈，對(duì)于任何給定的燈功率，所述長(zhǎng)寬比(IL/ID)落在3.3-6.2的范圍內(nèi)。幾何設(shè)計(jì)范圍在圖3中的IL-ID曲線中示出了。圖3中的有陰影的空間是不指定燈功率的一般的設(shè)計(jì)范圍。
每個(gè)設(shè)計(jì)和其它具有不同額定功率的設(shè)計(jì)的區(qū)別由“壁負(fù)載”測(cè)量。壁負(fù)載被定義為電弧管本體的功率和內(nèi)表面面積的比，單位為W/cm2。在圖4中，對(duì)于所述功率當(dāng)IL和ID都在其下限時(shí)，上線是壁負(fù)載值，因此內(nèi)表面面積最小，壁負(fù)載最大。下線是當(dāng)IL和ID都在上限時(shí)的壁負(fù)載值，使得表面面積最大，壁負(fù)載最小。任何其它的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)具有在23-35W/cm2之間的壁負(fù)載范圍，如在陰影區(qū)域內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)所示。在150W到400W的功率范圍內(nèi)，壁負(fù)載值保持成較恒定。
一般地說(shuō)，按照較大的容積，較高燈功率的電弧管要求較厚的壁。在圖5中規(guī)定了壁厚的限制。
對(duì)于陶瓷電弧管，用于傳導(dǎo)電流并另外作為電弧放電的陰極和陽(yáng)極的電極被構(gòu)造成。圖9和圖10給出了電極的元件的細(xì)節(jié)和它們?cè)陔娀」苤械南鄬?duì)位置，并且分別表示具有四個(gè)部分和三個(gè)部分引入端的電弧管20的優(yōu)選實(shí)施例，其中電極30，40中的每個(gè)電極具有鈮制成的導(dǎo)入端32，42，其由玻璃料33，43密封；由鉬/鋁金屬陶瓷制成的中央部分34，44；鉬桿部分35，45；以及具有由鎢制成的繞組37，47的鎢的末端部36，46，并且/或者其中電極30，40中的每個(gè)電極具有由鈮制成的導(dǎo)入端32，42，其用玻璃料33，43密封；由鉬/鋁金屬陶瓷制成的中央部分34，44；以及具有由鎢制成的繞組37，47的鎢的末端部36，46。優(yōu)選的是，連接兩個(gè)引入端部件的每個(gè)接點(diǎn)用激光焊焊接。雖然三部分引入端結(jié)構(gòu)與低功率的Philips MasterColor燈中使用的引入端結(jié)構(gòu)類似，但本發(fā)明給出了用于構(gòu)造成大電流的引入端所需的最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。
對(duì)于引入端的主要設(shè)計(jì)參數(shù)包括電極桿直徑和長(zhǎng)度，如圖6和圖7所示，其中示出了作為燈電流的函數(shù)的電極桿直徑和長(zhǎng)度的限制。
最好對(duì)引入端結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例提供附加的參數(shù)，這些參數(shù)包括(1)電極的末端延伸部分在0.2-1mm的范圍內(nèi)，(2)末端到底部(ttb)的距離(即在電弧管本體內(nèi)的電極的長(zhǎng)度)在1mm-4mm的范圍內(nèi)，并且一般隨功率而增加，(3)金屬陶瓷應(yīng)當(dāng)含有不小于大約35％重量百分比的Mo，最好鉬的含量不小于大約55％重量百分比，其余部分是AI2O3，以及(4)玻璃料(也稱為密封陶瓷)流應(yīng)當(dāng)完全覆蓋Nb桿。
因而，我們發(fā)現(xiàn)，下面的PCA電弧管和引入端特性的近似值限定了一些設(shè)計(jì)范圍，在所述空間內(nèi)，所需的燈的功率可以從所述參數(shù)中選擇，并且反之亦然表I功率 內(nèi)部長(zhǎng)度 內(nèi)徑 內(nèi)部長(zhǎng)度/內(nèi) 壁負(fù)載 壁厚 桿直徑 桿長(zhǎng)度徑的長(zhǎng)寬比W mm mm mm W/cm2mm mm mm15026-325-73.3-6.2 20-350.8-1.10.4-0.63-620027-326.5-7.53.3-6.2 25-300.85-1.2 0.4-0.64-825028-347.5-8.53.3-6.2 35-350.9-1.30.7-1.06-1030030-368-93.3-6.2 25-370.92-1.4 0.7-1.06-1035033-408.5-10 3.3-6.2 24-400.98-1.48 0.7-1.16-1140036-458.5-11 3.3-6.2 22-401.0-1.50.7-1.16-11此外，優(yōu)選的是(1)電極的末端延伸部在0.2-1mm的范圍內(nèi)，(2)末端到底部(ttb)的距離的范圍為1mm-4mm，并且一般隨功率而增加，(3)金屬陶瓷應(yīng)當(dāng)含有不小于大約35％重量百分比的Mo，最好鉬的含量不小于大約55％重量百分比，其余部分是AI2O3，以及(4)玻璃料(也稱為密封陶瓷)流應(yīng)當(dāng)完全覆蓋Nb桿。
對(duì)于這個(gè)產(chǎn)品系列使用的功率范圍和電弧管幾何形狀，鹽的混合物被專門設(shè)計(jì)。下面的表給出了鹽的混合物的名義成分，其中混合物的總量是100％表II
放電容器的填充物包括1-5mg的汞。汞的含量與PhilipsMasterColor燈的汞含量類似，即大約小于5毫克，并且本發(fā)明的燈已經(jīng)通過(guò)TCLP試驗(yàn)，因而對(duì)環(huán)境無(wú)污染。此外，本發(fā)明的燈還含有10-50毫克的金屬鹵化物，其比例為重量百分比為6-25％的NaI，重量百分比為5-6％的TlI，重量百分比為34-37％CaI2，重量百分比為11-18％的DyI3，重量百分比為11-18％的HoI3和重量百分比為11-18％的TmI3。電弧管還充有惰性氣體的混合物，用于幫助燈起弧。氣體的成分是至少大約99.99％的氙和微量的85Kr放射性氣體，但是可以使用Ar，Kr，和Xe的混合物作為一種可能的替代物代替純的Xe。最好使用純氙，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)，與具有Ar的燈相比，其效率較高。此外，利用氙的燈的擊穿電壓大于具有Ar的燈的擊穿電壓，并且該燈的壁溫度低于具有Ar的燈的壁溫度。在室溫下，這個(gè)產(chǎn)品系列的充氣壓力最好在大約50托-150托的范圍內(nèi)。
這個(gè)產(chǎn)品系列在戶內(nèi)和戶外照明應(yīng)用中具有寬的使用范圍。主要的戶內(nèi)應(yīng)用包括永久占據(jù)的大面積的商店或者百貨大樓，其需要高的彩色再現(xiàn)指數(shù)、高的可見度和燈與燈之間的小的顏色改變。戶外應(yīng)用包括城市街道照明，大樓和結(jié)構(gòu)照明，以及公路照明。
應(yīng)當(dāng)理解，不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍或者基本特征的情況下，本發(fā)明可以用其它特定的形式實(shí)施，這里披露的例子只是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種放電燈，其包括封閉放電空間的陶瓷放電容器，所述放電容器包含在所述放電空間內(nèi)的可電離的材料，該可電離的材料包括金屬鹵化物的混合物；第一和第二放電電極引入端裝置；以及分別與所述第一和第二放電電極引入端裝置相連的第一和第二電流導(dǎo)體；所述燈具有大約150W到大約1000W的功率范圍，并展示出從一組特性中選擇的一個(gè)或多個(gè)特性，所述組包括大約3800到大約4500K的CCT(相關(guān)色溫)，大約70到大約95的CRI(顏色再現(xiàn)指數(shù))，大約±10的MPCD(平均可覺(jué)察的色差)，以及高達(dá)大約85-95流明/瓦的發(fā)光效率。
2.如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于，其改型設(shè)置有設(shè)計(jì)用于高壓鈉燈或石英金屬鹵化物燈的鎮(zhèn)流器和照明固定裝置。
3.一種放電燈，其具有大約150W到大約1000W的功率范圍，并且其包括一封閉放電空間的陶瓷放電容器，所述放電容器包含在所述放電空間內(nèi)的可電離的材料，該可電離的材料包括金屬鹵化物的混合物；第一和第二放電電極引入端裝置；以及分別與所述第一和第二放電電極引入端裝置相連的第一和第二電流導(dǎo)體，其中所述陶瓷放電容器包括一電弧管，所述電弧管包括具有中心軸線和一對(duì)相對(duì)的端壁的圓柱形筒；從相應(yīng)端壁沿所述軸線延伸的一對(duì)陶瓷的端部插塞；和經(jīng)相應(yīng)的端部插塞延伸的一對(duì)導(dǎo)入端，所述導(dǎo)入端與在所述中心筒內(nèi)分隔開的相應(yīng)的電極相連，其中每個(gè)所述電極引入端裝置具有氣密地密封在所述電弧管中的鈮制的導(dǎo)入端；由鉬/鋁的金屬陶瓷制成的中心部分；鉬制的桿部分；以及具有鎢制繞組的鎢桿。
4.如權(quán)利要求3所述的放電燈，其特征在于，所述電弧管具有接附在其表面上的鉬線圈。
5.如權(quán)利要求4所述的放電燈，其特征在于，所述的放電空間含有惰性氣體、金屬鹵化物的混合物和汞的可電離的填充物。
6.如權(quán)利要求5所述的放電燈，其特征在于，所述放電容器具有陶瓷壁并被陶瓷插塞封閉，所述電極引入端裝置包括至少一個(gè)鎢電極，所述鎢電極借助于一引入元件與鈮電流導(dǎo)體相連，所述引入元件以緊配合的方式突伸入陶瓷插塞內(nèi)；借助于密封陶瓷以氣密方式與其相連；并具有由氧化鋁和鉬制成的部分，該部分在氣密連接的區(qū)域處形成金屬陶瓷。
7.如權(quán)利要求5所述的放電燈，其特征在于，所述放電容器具有陶瓷壁并被陶瓷插塞封閉，所述電極引入端裝置包括至少一個(gè)鎢電極，所述鎢電極借助于一引入元件與鈮電流導(dǎo)體相連，所述引入元件以緊配合的方式突伸入陶瓷插塞內(nèi)；借助于密封陶瓷以氣密方式與其相連；并具有由氧化鋁和鉬制成的第一部分，其在氣密連接的區(qū)域處形成金屬陶瓷，還具有第二部分，所述第二部分是一個(gè)金屬部分并從所述金屬陶瓷沿所述電極的方向延伸。
8.如權(quán)利要求7所述的放電燈，其特征在于，所述金屬部分是鉬桿。
9.如權(quán)利要求5所述的放電燈，其特征在于，所述電弧管具有范圍為大約3.3到大約6.2的長(zhǎng)寬比(IL/ID)。
10.如權(quán)利要求6和7所述的放電燈，其特征在于，所述電極具有范圍為大約0.2到大約1mm的末端延伸部；所述金屬陶瓷含有至少大約35％重量百分比的Mo，其余為AI2O3，并且所示密封金屬陶瓷流完全覆蓋所述鈮連接器部分。
11.如權(quán)利要求10所述的放電燈，其特征在于，所述電弧管和所述電極引入端裝置對(duì)于給定的燈功率具有以下特征功率 內(nèi)部長(zhǎng)度 內(nèi)徑 內(nèi)部長(zhǎng)度/內(nèi) 壁負(fù)載 壁厚 桿直徑 桿長(zhǎng)度徑的長(zhǎng)寬比W mm mm mm W/cm2mm mm mm15026-325-73.3-6.2 20-350.8-1.10.4-0.63-620027-326.5-7.53.3-6.2 25-300.85-1.2 0.4-0.64-825028-347.5-8.53.3-6.2 35-350.9-1.30.7-1.06-1030030-368-93.3-6.2 25-370.92-1.4 0.7-1.06-1035033-408.5-10 3.3-6.2 24-400.98-1.48 0.7-1.16-1140036-458.5-11 3.3-6.2 22-401.0-1.50.7-1.16-11
12.如權(quán)利要求11所述的放電燈，其特征在于，所述金屬鹵化物混合物包括以下的鹽重量百分比為6-25％的NaI，重量百分比為5-6％的TlI，重量百分比為34-37％CaI2，重量百分比為11-18％的DyI3，重量百分比為11-18％的HoI3和重量百分比為11-18％的TmI3。
13.如權(quán)利要求12所述的放電燈，其特征在于，所述可電離的填充物是大約99.99％的氙和微量的85Kr放射性氣體。
14.如權(quán)利要求12所述的放電燈，其特征在于，可電離的填充物是氬(與/或氪)、氙以及微量的85Kr放射性氣體的混合物。
15.如權(quán)利要求12所述的放電燈，其特征在于，所述可電離的填充物是氙(與/或氪)。
16.如權(quán)利要求1，5和13所述的放電燈，其特征在于，其具有大約150W到大約1000W的功率范圍和100V到260V的額定電壓，并具有一個(gè)或多個(gè)下述的特性流明保持大于80％，從100小時(shí)到10000小時(shí)的色溫漂移小于200K，以及大約10000到大約25000小時(shí)的壽命。
17.一種用于放電燈的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)范圍，所述放電燈具有大約150W到大約1000W的功率范圍，并且其包括封閉放電空間的陶瓷放電容器，所述放電容器包含在所述放電空間內(nèi)的可電離的材料，該可電離的材料包括金屬鹵化物的混合物；第一和第二放電電極引入端裝置；以及分別與所述第一和第二放電電極引入端裝置相連的第一和第二電流導(dǎo)體，所述設(shè)計(jì)范圍包括至少下列參數(shù)之一(i)與燈功率、和/或色溫、和/或燈電壓相關(guān)的并被表示成它們的函數(shù)的所述放電燈的電弧管長(zhǎng)度、直徑和壁厚的限制；以及(ii)與燈電流相關(guān)的并被表示成燈電流的函數(shù)的用于以在電弧管上產(chǎn)生最小熱應(yīng)力的方式傳導(dǎo)電流的電極引入端結(jié)構(gòu)的限制。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)計(jì)范圍，其特征在于，所述參數(shù)還包括(i)電弧管本體的內(nèi)部長(zhǎng)度(IL)相對(duì)于內(nèi)徑(ID)的一般長(zhǎng)寬比大于具有的功率低于大約150W的陶瓷金屬鹵化物燈的長(zhǎng)寬比；(ii)與燈電流相關(guān)并被表示成燈電流的函數(shù)的電極桿直徑的上下限；以及(iii)與色溫以及燈電壓相關(guān)的鹽的成分范圍。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)計(jì)范圍，其特征在于，所述設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于給定的燈功率下的電弧管和所述電極引入端裝置的設(shè)計(jì)包括以下特征功率 內(nèi)部長(zhǎng)度 內(nèi)徑 內(nèi)部長(zhǎng)度/內(nèi)壁負(fù)載 壁厚 桿直徑 桿長(zhǎng)度徑的長(zhǎng)寬比W mm mmmm W/cm2mm mm mm15026-325-7 3.3-6.220-350.8-1.10.4-0.63-620027-326.5-7.5 3.3-6.225-300.85-1.2 0.4-0.64-825028-347.5-8.5 3.3-6.235-350.9-1.30.7-1.06-1030030-368-9 3.3-6.225-370.92-1.4 0.7-1.06-1035033-408.5-103.3-6.224-400.9 8-1.48 0.7-1.16-1140036-458.5-113.3-6.222-401.0-1.50.7-1.16-1全文摘要
一種具有大約150W到大約1000W的功率范圍的陶瓷金屬鹵化物型的高壓放電燈。放電容器具有陶瓷壁并被陶瓷插塞封閉。位于放電容器中的電極通過(guò)引入端元件和電導(dǎo)體相連，該元件通過(guò)陶瓷插塞以緊配合的方式突伸出，并借助于密封陶瓷以氣密方式與插塞相連。引入端元件在氣密連接的區(qū)域內(nèi)具有由金屬陶瓷制成的第一部分。此外，該燈具有以下性能中的至少一個(gè)大約3800到大約4500K的CCT(相關(guān)色溫)，大約70到大約95的CRI(顏色再現(xiàn)指數(shù))，大約±10％dMPCD(平均的可覺(jué)察色差)，以及高達(dá)大約85－95流明/瓦的發(fā)光效率，大于80％的流明保持，從100小時(shí)到8000小時(shí)小于200K的色溫漂移，以及大約10000到大約25000小時(shí)的壽命。本發(fā)明還涉及用于設(shè)計(jì)和構(gòu)造大功率的燈的設(shè)計(jì)范圍。
文檔編號(hào)H01J61/16GK1471723SQ02801580
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2002年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月8日
發(fā)明者A·D·杰克遜, R·G·吉布森三世, S·A·卡萊頓, S·吳, L·N·科瓦爾茨克, T·斯特雷, J·J·帕爾默, J·C·阿爾德曼, J·E·老康拉, K·L·科林斯, A D 杰克遜, 乩, 卡萊頓, 吉布森三世, 帕爾默, 科林斯, 科瓦爾茨克, 老康拉, 阿爾德曼 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司