專利名稱：等離子體電燈系統(tǒng)和用于其上的燈泡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體電燈系統(tǒng)，更確切地講涉及一種等離子體電燈系統(tǒng)和用于其上的燈泡，能夠通過改善點(diǎn)光源特性和光譜特性使照明效率最大化。
背景技術(shù)：
通常，等離子體電燈系統(tǒng)是一個(gè)當(dāng)燈泡內(nèi)的填充材料在微波能和放電激勵(lì)是發(fā)射可見光線和紫外光線的照明系統(tǒng)，與日光燈和白熾燈相比有更長(zhǎng)的壽命周期和優(yōu)秀的照明效率。
等離子體電燈系統(tǒng)的燈泡充填有在由微波能和放電激勵(lì)時(shí)導(dǎo)致發(fā)光的高壓汞或金屬鹵化物作為主要的發(fā)光材料，以及在發(fā)光的初始階段形成等離子體的惰性氣體，和使發(fā)光變得容易的添加劑等。
這種傳統(tǒng)的等離子體電燈系統(tǒng)根據(jù)燈泡內(nèi)的主要發(fā)光材料的類型而呈現(xiàn)出不同的特性。
在一種具有填充有高壓汞的燈泡的UHP(超高性能)電燈系統(tǒng)中，壓力大約是200atm或更高的汞在工作時(shí)發(fā)光并展現(xiàn)出圖1所示的光譜特性。亦即，在UHP電燈系統(tǒng)中，光的強(qiáng)度在光的波長(zhǎng)是約400至500納米的藍(lán)色區(qū)域以及光的波長(zhǎng)是約500至600納米的綠色區(qū)域中高。但是，光的強(qiáng)度在光的波長(zhǎng)是600至700納米的紅色區(qū)域中低。因此，這種UHP電燈系統(tǒng)不能獲得高的紅色光純度，從而顯示性能的改善受到了限制。
在具有填充有金屬鹵化物的燈泡的MH(金屬鹵化物)電燈系統(tǒng)中，由于光的強(qiáng)度在紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域的每一區(qū)域中都呈現(xiàn)出獨(dú)立的峰值，所以容易獲得適合的光譜?？墒?，因?yàn)榻饘冫u化物的特性，金屬鹵化物的適宜壓力相對(duì)較低，從而造成光線的發(fā)射不是平行的而是沿徑向的，從而不易于將MH電燈系統(tǒng)應(yīng)用于一個(gè)需要點(diǎn)光源的光學(xué)系統(tǒng)。因此，在將MH電燈系統(tǒng)應(yīng)用于一個(gè)需要點(diǎn)光源的光學(xué)系統(tǒng)的情況下，比如如圖2中所示的投影儀或投射式顯示器，為了獲得平行光30，燈泡10中的圓孤40的中心應(yīng)該被放在用于反射光的反射器20的焦點(diǎn)上，這就增加了制造的難度和降低了生產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種等離子體電燈系統(tǒng)和用于其上的燈泡，能夠通過改善點(diǎn)光源特性和光的光譜特性而適宜地應(yīng)用于速要點(diǎn)光源的光學(xué)系統(tǒng)并具備最大的照明效率。
為了獲得這些和其他優(yōu)點(diǎn)且按照本發(fā)明，如本文所實(shí)施和廣泛描述的那樣，提供了一種等離子體電燈系統(tǒng)的燈泡，填充有充滿金屬鹵化物和汞兩者作為主要的發(fā)光材料，其中金屬鹵化物的工作壓力是0.1至10atm，而汞的工作壓力是30至150atm。
為了獲得這些和其他優(yōu)點(diǎn)且按照本發(fā)明，如本文所實(shí)施和廣泛描述的那樣，提供了一種等離子體電燈系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生微波能的磁控管，具有微波能在其中諧振的諧振區(qū)的諧振器；和填充有主要發(fā)光材料的燈泡，所述主要發(fā)光材料在由于諧振器中諧振的微波能激勵(lì)時(shí)發(fā)光，其中燈泡中填充有金屬鹵化物和汞兩者作為主要的發(fā)光材料，其中金屬鹵化物的工作壓力是0.1至10atm，而汞的工作壓力是30至150atm。
從以下通過相應(yīng)圖例所做的本發(fā)明的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述以及其它目的、特點(diǎn)、方面和優(yōu)勢(shì)將變得更顯而易見。


附圖提供了對(duì)發(fā)明的進(jìn)一步的理解，結(jié)合于本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，圖示了本發(fā)明的實(shí)施例并與說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1展示了一個(gè)傳統(tǒng)式UHP電燈系統(tǒng)的光譜的特性；圖2的剖視圖展示了一個(gè)傳統(tǒng)的MH電燈系統(tǒng)；圖3的透視圖展示了按照本發(fā)明的局部剖開的等離子電燈系統(tǒng)；圖4是說明按照本發(fā)明的等離子電燈系統(tǒng)的剖視圖；圖5是說明按照本發(fā)明的等離子電燈系統(tǒng)的燈泡的剖視圖；。
圖6是用于比較傳統(tǒng)式UHP電燈系統(tǒng)與本發(fā)明的等離子電燈系統(tǒng)的光譜特性的曲線圖；和圖7是用于比較傳統(tǒng)式UHP電燈系統(tǒng)與本發(fā)明的等離子電燈系統(tǒng)的光譜特性的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其實(shí)例圖示在附圖中。
當(dāng)填充材料在由磁控管產(chǎn)生的微波能量或電源所提供電能激勵(lì)時(shí)，等離子體電燈系統(tǒng)發(fā)光。等離子體電燈系統(tǒng)被分為無電極點(diǎn)燈系統(tǒng)，其中光由當(dāng)微波能量供給到無電極燈泡時(shí)所產(chǎn)生的等離子體發(fā)出；以及使用一對(duì)電極來向燈泡傳遞微波能量或電能的電極點(diǎn)燈系統(tǒng)。
如圖3和圖4所示，等離子體電燈系統(tǒng)包括一個(gè)磁控管1，用于利用供向它的外部電能來產(chǎn)生微波能量；一個(gè)與磁控管1相連諧振并具有一個(gè)微波能量在其中產(chǎn)生諧振振的諧振區(qū)的諧振器3；一個(gè)燈泡4，固定在諧振器3的一側(cè)并填充有通過微波能量而發(fā)光的填充材料；波導(dǎo)6，用從磁控管諧振器3朝向燈泡4導(dǎo)引微波能量；以及反射器5，用于反射燈泡4發(fā)出的光。
如圖5所示，燈泡4包括一個(gè)充填有填充材料110的球形的發(fā)光部111；從球形發(fā)光部111的一側(cè)延伸并與波導(dǎo)6相連的燈泡柄；導(dǎo)體113，安裝在燈泡柄112里面，與波導(dǎo)6聯(lián)接，并將微波能量導(dǎo)引到填充材料110。優(yōu)選地，為了增加其光學(xué)傳輸和減少介電損失，發(fā)光部111和燈泡柄112由石英構(gòu)成。
燈泡4充填有作為主要發(fā)光材料的、在由微波能量激勵(lì)時(shí)導(dǎo)致發(fā)光的金屬鹵化物，以及諸如硫(S)、硒(Se)等材料，用于在發(fā)光的初始階段形成等離子體的諸如氬(Ar)、氙(Xe)、氪(Kr)等惰性氣體，以及令發(fā)光變得容易的添加劑。
此外，燈泡4填充有高壓汞汞作為主要的發(fā)光材料來改善點(diǎn)光源特性和照明效率。也就是說，燈泡4填充有高壓汞汞和金屬鹵化物兩者作為主要的發(fā)光材料，從而增加燈泡4的內(nèi)部壓力。從而，降低了所發(fā)射的光的擴(kuò)散而平行光的量得以增加，使得此種燈泡適用于需要點(diǎn)光源和平行光的光學(xué)系統(tǒng)中，例如投影儀、投射式顯示裝置等。
此外，燈泡4填充有高壓汞汞和金屬鹵化物兩者作為主要的發(fā)光材料，因此汞汞的光譜特性和金屬鹵化物的光譜特性彼此合并?；谶@個(gè)原因，光的強(qiáng)度在光波長(zhǎng)大約是600至700納米的紅色區(qū)域高，而且光的波長(zhǎng)在紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域是均衡的，因此分色表(color rending)和照明效率得以改善。
優(yōu)選地，燈泡4內(nèi)金屬鹵化物的工作壓力被設(shè)置在0.1至10atm。在金屬鹵化物工作壓力為0.1atm或更低時(shí)，金屬鹵化物的特性不會(huì)被顯示出來，而在金屬鹵化物壓力為10atm或更高時(shí)，燈泡中等離子體狀態(tài)會(huì)因電離的鹵化物成份變得不穩(wěn)定。因此，優(yōu)選的金屬鹵化物設(shè)定壓力為0.5至3atm，碘化鎵(Gal3)和碘化鍶(Srl2)適宜作為金屬鹵化物。
此外，優(yōu)選地，燈泡4中汞汞的工作壓力被設(shè)置在30至150atm。在汞壓力為30atm或更低時(shí)，內(nèi)部等離子體擴(kuò)散且點(diǎn)光源特性被弱化，因此填充汞只有很小的效果。如果汞壓力為150atm或更高時(shí)，金屬鹵化物的光譜特性會(huì)減小，而僅有汞的光譜特性增加，因此會(huì)導(dǎo)致整體光譜特性的略化。
圖6和圖7是根據(jù)等離子體電燈系統(tǒng)燈泡中填充材料的類型的變化對(duì)光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度進(jìn)行比較的曲線圖。圖形比較了本發(fā)明第一和第二實(shí)施例，即在燈泡4中填充有高壓汞和金屬鹵化物兩者而碘化鎵(Gal3)和碘化鍶(Srl2)分別用作金屬鹵化物，的光譜與其中燈泡4僅填充約為200atm的高壓汞作為主要發(fā)光材料的傳統(tǒng)UHP電燈系統(tǒng)的光譜。
正如圖中所示，在其中電燈4中僅填充了高壓汞的UHP點(diǎn)燈系統(tǒng)的情況下，在光波長(zhǎng)是約600至700納米的紅色區(qū)域中光的強(qiáng)度低。與之相反，在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例的情況下，即在燈泡4中同時(shí)填充高壓汞和金屬鹵化物作為主要發(fā)光材料，在波長(zhǎng)是約600至700納米的紅色區(qū)域中光的強(qiáng)度相對(duì)高。而且，在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例的情況下，光的強(qiáng)度在光的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)是均勻的，使得紅色光、綠色光和藍(lán)色光是均勻發(fā)射的。
從圖6和圖7可以得知，如果燈泡中象本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例那樣填充了高壓汞和金屬鹵化物兩者，點(diǎn)光源特性得以改善，而且高壓汞的光譜特性和金屬鹵化物的光譜特性彼此合并，從而照明效率得以改善。此外，發(fā)射的光的波長(zhǎng)在紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域中是均勻的，所以分色表極佳，而且容易實(shí)現(xiàn)紅色、綠色和藍(lán)色光的最佳顏色比。
到目前為止的描述，在按照本發(fā)明的等離子體電燈系統(tǒng)和其所用的燈泡中，燈泡中填充了高壓汞和金屬鹵化物兩者作為主要的發(fā)光物質(zhì)，因此點(diǎn)光源特性和光的頻譜特性得以改善。所以等離子體電燈系統(tǒng)和其所用的燈泡可被優(yōu)選應(yīng)用于需要點(diǎn)光源的光學(xué)系統(tǒng)中，并能發(fā)揮其最大的照明效率。
由于本發(fā)明可以通過幾種不背離其本質(zhì)和精神的形式而實(shí)施，應(yīng)該理解，上述的各實(shí)施例并不應(yīng)受限于前面任何的詳細(xì)說明，除非另有說明，它應(yīng)在附加的權(quán)利要求所定義的范圍和精神內(nèi)給與廣泛解釋，所以落入公認(rèn)范圍內(nèi)和權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變化和改型，或等同公認(rèn)范圍內(nèi)的等同物應(yīng)被包含在附加權(quán)利要求里面。
權(quán)利要求
1.一種等離子體電燈系統(tǒng)的燈泡，填充有金屬鹵化物和汞作為主要的發(fā)光材料，其中金屬鹵化物的工作壓力是0.1至10atm，汞的工作壓力是30至150atm。
2.如權(quán)利要求1所述的燈泡，其中，所述金屬鹵化物的工作壓力是0.5至3atm.
3.如權(quán)利要求1所述的燈泡，其中，所述金屬鹵化物是碘化鎵(Gal3)。
4.如權(quán)利要求1所述的燈泡，其中，所述金屬鹵化物是碘化鍶(Srl2)。
5.如權(quán)利要求1所述的燈泡，其中，所述主要的發(fā)光材料由微波能量激勵(lì)。
6.如權(quán)利要求1所述的燈泡，其中，所述主要的發(fā)光材料通過放電激勵(lì)。
7.一種等離子體電燈系統(tǒng)，包括一個(gè)磁控管用來產(chǎn)生微波能的磁控管；一個(gè)具有諧振區(qū)的諧振器，微波能在此諧振區(qū)中諧振；以及填充有主要發(fā)光材料的燈泡，所述主要發(fā)光材料在由諧振器中諧振的微波能激勵(lì)時(shí)發(fā)光，其中金屬鹵化物和汞兩者作為主要的發(fā)光材料填充在所述燈泡中，其中金屬鹵化物的工作壓力是0.1至10atm，而汞的工作壓力是30至150atm。
8.如權(quán)利要求7所述的電燈系統(tǒng)，其中金屬鹵化物的工作壓力是0.5至3atm。
9.如權(quán)利要求7所述的電燈系統(tǒng)，其中金屬鹵化物是碘化鎵(Gal3)。
10.如權(quán)利要求7所述的電燈系統(tǒng)，其中金屬鹵化物是碘化鍶(Srl2)。
全文摘要
在等離子體電燈系統(tǒng)中，燈泡中填充有金屬鹵化物和汞兩者作為主要的發(fā)光材料，金屬鹵化物的工作壓力是0.1至10atm，汞的工作壓力是30至150atm，從而改善了點(diǎn)光源的特性和光的光譜特性。因此，等離子體電燈系統(tǒng)可以被優(yōu)選運(yùn)用在需要點(diǎn)光源的光學(xué)系統(tǒng)上并發(fā)揮它的最大照明效率。
文檔編號(hào)H01J61/00GK1595604SQ20041000180
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者樸炳珠, 崔畯植, 全容奭, 金賢正, 李褆永, 鄭潤(rùn)澈 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社