專利名稱：金屬鹵化物燈的具有鎂和銦的化學(xué)成分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于放電燈的金屬鹵化物填充物化學(xué)成分。本發(fā)明尤其涉及包含鎂和銦的金屬鹵化物填充物。
背景技術(shù)：
金屬鹵化物放電燈由于其具有由通過其稀土化學(xué)成分產(chǎn)生的復(fù)合發(fā)射光譜從而獲得的高效率和高顯色性的特性而廣受歡迎。特別希望的是，提供一種優(yōu)于傳統(tǒng)的弧光管型的改進(jìn)的顯色性、色溫和效能的金屬陶瓷鹵化物燈。這是由于陶瓷弧光管可以在比石英對應(yīng)物高的溫度下工作并且不易于與各種金屬鹵化物化學(xué)成分反應(yīng)。像大多數(shù)金屬鹵化物燈一樣，陶瓷燈也特別地設(shè)計成發(fā)射白光。這就需要將目標(biāo)發(fā)射的X、Y顏色坐標(biāo)放置在黑體輻射曲線上或者附近。不僅必須調(diào)整燈的填充物化學(xué)成分以實現(xiàn)目標(biāo)發(fā)射，而且當(dāng)要保持高顯色指數(shù)(CRI)和高效率(流明/瓦(LPW))時，也必須調(diào)整燈的填充物化學(xué)成分。
為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，多數(shù)商業(yè)使用的金屬陶瓷鹵化物燈都包含復(fù)雜的金屬鹵化物的混合體。例如，商業(yè)的4200K燈可能包含汞加上NaI、CaI2、DyI3、HoI3、TmI3和TlI的混合物。通常，由于其低反應(yīng)性，碘鹽比氟化物更受歡迎，并且由于氯化物或溴化物在高溫時不穩(wěn)定，碘鹽比氯化物或溴化物更受歡迎。碘化鈣為放電的發(fā)射光譜提供紅色以便提高其R9值，并且碘化鈣也被用來控制燈的電特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些金屬鹵化物燈，特別是那些具有凸出形狀弧光管的燈的相關(guān)色溫(CCT)的不希望的范圍擴(kuò)展可能與在金屬鹵化物填充物中存在碘化鈣有關(guān)。因此，所希望的是，為了見效燈性能的變化，需要限制碘化鈣的使用。
本發(fā)明是用于放電燈的金屬鹵化物填充物，該填充物包括碘化鎂作為全部或部分碘化鈣的替代物。特別地，該填充物由汞和包含大約1至大約50摩爾百分比的碘化鈉、大約15至大約50摩爾百分比的稀土碘化物、大約10至大約30摩爾百分比的碘化鎂、大約10至大約25摩爾百分比的碘化銦和大約0到大約25摩爾百分比的碘化鈣的金屬鹵化物鹽的混合物組成，其中碘化鈣和碘化鎂在混合物中的總量是從大約20至大約45的摩爾百分比。在優(yōu)選的實施例中，稀土碘化物從碘化鏑、碘化鈥、碘化銩或它們的混合物中選擇。在金屬鹵化物鹽混合物中，可用碘化鉈代替部分碘化銦。優(yōu)選地，碘化鉈在混合物中的數(shù)量不大于大約6摩爾百分比。
在更優(yōu)選的實施例中，金屬鹵化物鹽混合物包含6至42摩爾百分比的碘化鈉、15至22摩爾百分比的碘化鈣、18至23摩爾百分比的碘化鎂、10至25摩爾百分比的碘化銦和18至38摩爾百分比的稀土碘化物。金屬鹵化物鹽混合物特別有利的成分包含大約22摩爾百分比的碘化鈉、大約19摩爾百分比的碘化鎂、大約17摩爾百分比的碘化鈣、大約16摩爾百分比的碘化銦和大約26摩爾百分比的稀土碘化物。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的金屬鹵化物填充物制造的燈表現(xiàn)出大約3500K至大約4700K范圍內(nèi)的相關(guān)色溫。優(yōu)選地，燈表現(xiàn)出大于或等于大約85，并且更優(yōu)選地，大于大約90的顯色指數(shù)(CRI)。此外，根據(jù)本發(fā)明的金屬鹵化物填充物具有高效率。優(yōu)選地，燈效率至少是大約90流明/瓦(LPW)，并且更優(yōu)選地，至少是大約100LPW。


圖1是金屬陶瓷鹵化物弧光管的截面圖。
圖2是金屬陶瓷鹵化物燈的圖。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其他的和另外的目的、優(yōu)點(diǎn)和性能，將結(jié)合上述附圖進(jìn)行下面的描述和參考后附的權(quán)利要求。
如上所述，本發(fā)明的金屬鹵化物填充物使用了碘化鎂作為部分或全部碘化鈣的替代物。至少一些碘化鈣被替代，這提高了熔鹽冷凝物的性能并減少了燈與燈之間(lamp-to-lamp)的CCT(相關(guān)色溫)的變化。但是，為了實現(xiàn)商業(yè)上需要的光度值，碘化鎂必須和碘化銦或者和碘化銦與碘化鉈的組合物一起使用。
在大約535nm處的由鉈產(chǎn)生的綠光發(fā)射的附近，鎂在位于可見光譜的綠光區(qū)域的大約518nm處具有強(qiáng)烈的發(fā)射。由于這種發(fā)射接近于人眼靈敏度曲線峰值，所以鎂提供了燈的高照明效率。但是，鎂和汞也在可見光譜的大約380nm至大約440nm之間的藍(lán)光區(qū)域發(fā)射。這些藍(lán)光發(fā)射可能導(dǎo)致燈色溫的顯著增加。
將銦或銦與鉈的組合物添加到包含鎂和汞的填充物中，這可將CCT減小到較佳的水平。這是因為In和Tl原子在光譜的藍(lán)光區(qū)域具有寬的自反轉(zhuǎn)吸收帶。銦帶的中心在大約410nm處并且鉈帶的中心在大約378nm處。這些自反轉(zhuǎn)帶吸收Mg和Hg的藍(lán)光發(fā)射而不吸收相對強(qiáng)的Mg綠光發(fā)射。已經(jīng)公開了從金屬鹵化物填充物中消除鉈可使燈更易變暗的技術(shù)方案。例如，美國專利No.6,717,364描述了利用碘化鎂作為碘化鉈的替代物來制造暗淡的、沒有鉈的燈。因此，所需的是在金屬鹵化物填充物中限制鉈的數(shù)量。優(yōu)選地，在金屬鹵化物鹽的混合物中碘化鉈的數(shù)量是在0至大約6摩爾百分比的范圍。
現(xiàn)在參考圖1，其示出了金屬陶瓷鹵化物弧光管的截面圖?；」夤?是兩件式結(jié)構(gòu)，其通過使得兩個完全相同的處于生坯狀態(tài)的模制的陶瓷半部連接，然后使該生坯部件經(jīng)受高溫?zé)Y(jié)而制成的。制造弧光管的方法典型地是將表面接縫(cosmetic seam)5設(shè)置在弧光管的中心，即在兩半部配對的位置。美國專利6,620,272中描述了制造這種類型陶瓷弧光管的方法的更詳細(xì)的內(nèi)容，在此通過引證而結(jié)合該專利的內(nèi)容。雖然可以利用其他陶瓷材料，但是，弧光管通常是由半透明的多晶氧化鋁構(gòu)造成的。
弧光管具有半球形末端腔17a、17b并且其通常被稱為是凸出形狀。該凸出形狀是優(yōu)選的，因為與例如在美國專利No5,424,609和No6,525,476中描述的圓柱形狀相比其提供了更均勻的溫度分布。該凸出形狀的弧光管具有包圍放電室12的軸向?qū)ΨQ本體6。兩個相對的毛細(xì)管2從本體6沿著中心軸向外延伸。在這種兩件式結(jié)構(gòu)中，毛細(xì)管是與弧光管本體是整體模制成的?；」夤艿姆烹娛?2包含例如30至300托的氙或氬的緩沖氣體，以及本發(fā)明所描述的金屬鹵化物填充物8。
電極組件14插在各毛細(xì)管2中。電極組件14的一端伸出到弧光管的外部以提供電連接。電極組件的延伸到放電室內(nèi)的末端裝配有鎢絲3或其他類似的用來提供用于弧光放電的附接點(diǎn)的裝置。電極組件借助燒結(jié)材料9(優(yōu)選為Al2O3-SiO2-Dy2O3玻璃料)密封到毛細(xì)管上。在燈工作過程中，電極組件將來自外部電流源的電流傳導(dǎo)到弧光管的內(nèi)部以在放電室內(nèi)形成電弧。
圖2是金屬陶瓷鹵化物燈的圖?；」夤?在其一端連接到裝接在框架35上的導(dǎo)線31上并且在其另一端連接到裝接在安裝桿43上的導(dǎo)線36上。通過螺口燈頭40向燈提供電源。螺口燈頭40的螺紋部分61通過連接到第二安裝桿44上的導(dǎo)線51電連接到框架35。螺口燈頭40的燈頭觸點(diǎn)65借助絕緣體60與螺紋部分61電隔離。導(dǎo)線32提供燈頭觸點(diǎn)65和安裝桿43之間的電連接。產(chǎn)生紫外光的起動輔助裝置39連接到安裝桿43。導(dǎo)線51和32穿過并密封在玻璃桿部47內(nèi)。玻璃外罩30環(huán)繞弧光管及其連接部件并密封到桿部47以提供氣密環(huán)境。典型地，外罩是抽真空的，但是在某些情況下其可能包含達(dá)到400托的氮?dú)?。吸氣劑?5被用來降低外罩環(huán)境的污染。
六個金屬陶瓷鹵化物燈由250W凸出形狀PCA(多晶氧化鋁)弧光管制成，其具有包含根據(jù)本發(fā)明的金屬鹵化物填充物。用在每個燈的填充物中的金屬鹵化物鹽混合物的組分列在表1中。此外，燈1-3包含21mg的汞并且燈4-6包含24mg的汞。所有弧光管包含9mg的金屬鹵化物鹽混合物和90托的氬氣。燈1-3由比燈4-6的弧光管稍小的弧光管制成，并因此具有較高的壁載荷。燈1-3中的電弧間隙是17.0mm而燈4-6中的電弧間隙是16.4mm。使用BT28形狀的真空外護(hù)殼，并且燈在垂直狀態(tài)工作，燈頭朝上工作1至2小時。六個燈的光度數(shù)據(jù)列在表2中。
兩個附加燈，燈7和燈8由具有150W凸出形狀弧光管制成。每個150W燈包含11.4mg的汞。如表1中所述，燈7包含8.6mg的金屬鹵化物鹽混合物，而燈8包含8.0mg的金屬鹵化物鹽混合物。用于燈7和8的真空外護(hù)殼具有ED17形狀并且燈在垂直狀態(tài)工作，燈頭朝上工作5小時。這些燈的光度數(shù)據(jù)也列在表2中。
表1-金屬鹵化物鹽混合物(摩爾百分比)

表2-光度特性

表2中所有測試的燈都具有至少大約85的CRI并且大多數(shù)具有至少90的CRI。燈CCT的范圍從大約3600K到大約4700K并且都具有大于大約100LPW的效率。燈2和5具有最有效的化學(xué)成分以及所期望的大約4200K的CCT和位于黑體輻射曲線(普朗克軌跡)上或非常靠近的CIE x，y色點(diǎn)(color point)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，通過稍微地改變填充物中各個成分的濃度，特別地，鉈和/或鈉的濃度，可將Duv，x、y色點(diǎn)離普朗克軌跡的距離調(diào)整為零。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的金屬鹵化物燈將具有位于大約+5至大約-10范圍內(nèi)的Duv。更優(yōu)選地，Duv將位于大約-1至大約-5的范圍，并且更優(yōu)選地是大約+0.2至大約-2.5。
雖然已經(jīng)展示和描述了本發(fā)明認(rèn)為的優(yōu)選實施例，但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的后附權(quán)利要求所限定范圍下，可以作出各種改變和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于放電燈的金屬鹵化物填充物，包括汞和金屬鹵化物鹽混合物；該金屬鹵化物鹽混合物包括大約1至大約50摩爾百分比的碘化鈉、大約15至大約50摩爾百分比的稀土碘化物、大約10至大約30摩爾百分比的碘化鎂、大約10至大約25摩爾百分比的碘化銦和大約0至大約25摩爾百分比的碘化鈣，其中碘化鈣和碘化鎂在混合物中的總量為大約20至大約45的摩爾百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物填充物，其特征在于，用碘化鉈代替部分碘化銦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物填充物，其特征在于，稀土碘化物從碘化鏑、碘化鈥、碘化銩或它們的混合物中選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的金屬鹵化物填充物，其特征在于，稀土碘化物從碘化鏑、碘化鈥、碘化銩或它們的混合物中選擇。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的金屬鹵化物填充物，其特征在于，在該混合物中的碘化鉈的量不大于大約6摩爾百分比。
6.一種用于放電燈的金屬鹵化物填充物，包括汞和金屬鹵化物鹽混合物；該金屬鹵化物鹽混合物包括6至42摩爾百分比的碘化鈉、15至22摩爾百分比的碘化鈣、18至23摩爾百分比的碘化鎂、10至25摩爾百分比的碘化銦和18至38摩爾百分比的稀土碘化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的金屬鹵化物填充物，其特征在于，該金屬鹵化物鹽混合物包括大約22摩爾百分比的碘化鈉、大約19摩爾百分比的碘化鎂、大約17摩爾百分比的碘化鈣、大約16摩爾百分比的碘化銦和大約26摩爾百分比的稀土碘化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的金屬鹵化物填充物，其特征在于，用碘化鉈代替部分碘化銦。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的金屬鹵化物填充物，其特征在于，稀土碘化物從碘化鏑、碘化鈥、碘化銩或它們的混合物中選擇。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的金屬鹵化物填充物，其特征在于，稀土碘化物從碘化鏑、碘化鈥、碘化銩或它們的混合物中選擇。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的金屬鹵化物填充物，其特征在于，在該混合物中的碘化鉈的量不大于大約6摩爾百分比。
12.一種金屬鹵化物放電燈，其包括燈頭、外護(hù)殼、和包括在外護(hù)殼中的陶瓷放電容器，該陶瓷放電容器封裝包含金屬鹵化物填充物的放電室，該放電容器具有至少一個密閉密封的電極組件，該電極組件延伸進(jìn)入放電室并與該燈頭電連接以便在放電室內(nèi)產(chǎn)生弧光放電；金屬鹵化物填充物包括汞和金屬鹵化物鹽混合物；該金屬鹵化物鹽混合物包括大約1至大約50摩爾百分比的碘化鈉、大約15至大約50摩爾百分比的稀土碘化物、大約10至大約30摩爾百分比的碘化鎂、大約10至大約25摩爾百分比的碘化銦、和大約0至大約25摩爾百分比的碘化鈣，其中碘化鈣和碘化鎂在混合物中的總量為大約20至大約45的摩爾百分比。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的燈，其特征在于，燈表現(xiàn)出在大約3500K至大約4700K范圍內(nèi)的相關(guān)色溫。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的燈，其特征在于，燈表現(xiàn)出大于或等于大約85的顯色指數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的燈，其特征在于，燈表現(xiàn)出大于大約90的顯色指數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的燈，其特征在于，燈具有至少大約90流明/瓦的效率。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的燈，其特征在于，燈具有至少大約100流明/瓦的效率。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的燈，其特征在于，燈表現(xiàn)出在大約+5至大約-10范圍內(nèi)的Duv。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的燈，其特征在于，燈表現(xiàn)出在大約+1至大約-5范圍內(nèi)的Duv。
20.根據(jù)權(quán)利要求12的燈，其特征在于，燈表現(xiàn)出在大約+0.2至大約-2.5范圍內(nèi)的Duv。
21.根據(jù)權(quán)利要求12的燈，其特征在于，用碘化鉈代替部分碘化銦。
22.根據(jù)權(quán)利要求12的燈，其特征在于，稀土碘化物從碘化鏑、碘化鈥、碘化銩或它們的混合物中選擇。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的燈，其特征在于，稀土碘化物從碘化鏑、碘化鈥、碘化銩或它們的混合物中選擇。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的燈，其特征在于，在該混合物中的碘化鉈的量不大于大約6摩爾百分比。
25.根據(jù)權(quán)利要求12的燈，其特征在于，稀土碘化物從碘化鏑、碘化鈥、碘化銩或它們的混合物中選擇，并且該燈表現(xiàn)出在大約3500K至大約4700K范圍內(nèi)的相關(guān)色溫，大于大約90的顯色指數(shù)，至少大約100流明/瓦的效率，以及在大約+5至大約-10范圍內(nèi)的Duv。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的燈，其特征在于，用碘化鉈代替部分碘化銦，并且在該混合物中的碘化鉈的量不大于大約6摩爾百分比。
全文摘要
一種用于放電燈的金屬鹵化物填充物，該填充物由汞和金屬鹵化物鹽混合物組成，該混合物包括作為全部或部分的碘化鈣的替代物的碘化鎂。至少一些碘化鈣的替代物提高了弧光管中的熔鹽冷凝物的性能。特別地，金屬鹵化物鹽的混合物包含大約1至大約50摩爾百分比的碘化鈉、大約15至大約50摩爾百分比的稀土碘化物、大約10至大約30摩爾百分比的碘化鎂、大約10至大約25摩爾百分比的碘化銦和大約0至大約25摩爾百分比的碘化鈣，其中碘化鈣和碘化鎂在混合物中的總量是從大約20至大約45的摩爾百分比。
文檔編號H01J61/30GK1801454SQ20051013735
公開日2006年7月12日 申請日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者J·A·巴利奧, L·R·布羅克, J·M·布勞恩 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司