專利名稱：：陶瓷金屬鹵化物日光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明大體而言涉及高強(qiáng)度放電(HID)燈且更特定而言涉及一種具有高色溫的陶瓷金屬卣化物燈。
背景技術(shù)：
：諸如城市美化的某些室外照明應(yīng)用優(yōu)選使用具有高色溫的燈。有些燈飾生產(chǎn)商制作具有約5000K高色溫的石英金屬卣化物HID燈以符合市場需求。這些石英金屬卣化物燈被稱作"日光"或"自然日光，，燈，因?yàn)樗鼈兊牧髅鬏敵龅陌l(fā)射光譜比具有較低色溫的燈更接近自然日光。然而，在燈與燈間，這些石英金屬由化物燈具有大的初始顏色分布，并且具有隨著它們壽命的大色移。此外，隨著它們的壽命，它們的流明輸出、效能和流明保持性(lumenmaintenance)并不理想。在市場上需要一種在燈與燈間有小顏色變化和隨著壽命的小色移以及滿意的流明輸出、效能和流明保持性的高色溫?zé)?。EP0382516公開了一種具有橢圓體形狀的石英電弧管的石英金屬卣化物燈，其中，適量稀有氣體、汞和金屬面化物的混合物被密封于電弧管中。該金屬囟化物包括稀土金屬卣化物，例如，鏑的碘化物(Dyl3)、鈥的碘化物(Hol3)和銩的碘化物(Tml3)，且還包括銫的碘化物(CsI)和鉈的碘化物(TlI)。此外，還存在卣化錫，例如Snl2。除了卣化錫之外的每種囟化物的重量比如下DyI3:HoI3:TmI3:CsI:TlI=20:21:22:17:20。除面化錫之外的金屬卣化物的總量為2.0mg/cc。面化錫(Snl2)的量為0.5mg/cc。因此，金屬卣化物的混合物的每種成分的總量以重量百分比表達(dá)為:Dyl3=16;HoI3=16.8;Tml3=17.6;Csl=13.6;T1I=16;以及Snl2-20。燈的初始特征為光通量13500lm/W;燈效能90lm/w;相關(guān)色溫(CCT)5000k;平均顯色指數(shù)(CRI)85;在連續(xù)操作1000小時(shí)之后流明保持性(保持率)為85%。這些日光燈的流明保持性顯著改善，但仍遠(yuǎn)低于所希望的流明保4持性，例如在操作1000小時(shí)或甚至2000小時(shí)之后流明保持性為90%。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種金屬鹵化物燈，其具有高的色溫、高的效能和高的流明保持性以及改進(jìn)的顏色穩(wěn)定性。本發(fā)明的燈具有陶瓷放電管，該陶瓷放電管填充有諸如氙的起始?xì)怏w(startinggas)、汞和金屬卣化物(例如，碘化物)的混合物，金屬卣化物的混合物包括碘化鈉、碘化鉈、相對(duì)大量(即，大約55%至86%)的第一稀土卣化物組分，第一稀土卣化物組分為碘化锘或者碘化釓中的任一種或這兩種稀土硪化物的混合物。金屬面化物的混合物還可包含碘化釣和第二稀土囟化物組分，第二稀土卣化物組分為碘化鏑或碘化鈥中的任一種或這兩種稀土^化物的混合物。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，陶瓷金屬卣化物燈具有封閉氣密放電空間的陶瓷放電管，延伸到放電空間內(nèi)的一對(duì)放電電極，能維持放電空間中電弧放電的填充物，該填充物包括汞、諸如氙的起始?xì)怏w和金屬碘化物的混合物，金屬碘化物的混合物以重量百分比(重量％)計(jì)包括大約5-35%的碘化鈉、大約1-6%的碘化鉈、大約55-86%的碘化銩和/或碘化釓、大約0-15%的碘化鉤，和大約1-31%的碘化鏑和/或碘化鈥。這種燈的光輸出特征為具有相對(duì)高的色溫(約5000k或更高)，使得其適用作日光燈。在優(yōu)選實(shí)施例中，在放電管的填充物中的金屬碘化物包括(以重量百分比計(jì))5至20%的碘化鈉；1至5%的碘化鉈；5至15°/。的碘化鈣；0至31%的碘化鏑和/或碘化鈥；和60至86%的碘化锘。當(dāng)放電管的填充物中的金屬碘化物包括(以重量百分比計(jì))6%的碘化鈉；7%碘化4丐；1%的碘化鉈；82°/的碘化銩；2%的碘化鏑和2%的碘化鈥時(shí)，所得到的燈的特征為相關(guān)色溫(CCT)為5000k，效能為85lm/W至90lm/W，顯色指數(shù)(CRI)為85至90，平均可感知色差(MPCD)小于10，且在2,000小時(shí)的流明保持性為91°/。。高效能和高保持性部分地是由于與石英玻璃放電管相比，陶瓷放電管對(duì)于化學(xué)填充物的更高化學(xué)耐受性和更高的工作溫度(高于大約200X:)，這使得更高性能的金屬卣化物混合物成為可行。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，在放電管的填充物中的金屬碘化物包括(以重量百分比計(jì))33-34%的碘化鈉；5-6°/。的碘化鉈；以及60-62%的碘化釓，得到大約5900k的相關(guān)色溫(CCT)、大約771m/W的效能、大約91的顯色指數(shù)(CRI)和小于10的MPCD。參看附圖，本發(fā)明的這些方面和其它方面將被進(jìn)一步闡明，在附圖中圖l是本發(fā)明的陶瓷金屬面化物燈的一個(gè)實(shí)施例的示意圖2是適用于圖1的燈中的陶瓷放電管的一個(gè)實(shí)施例的示意圖3是陶瓷金屬卣化物燈的變化的色溫(以k為單位)與燈的放電管的填充物中的Tml3的量(以重量百分比)的關(guān)系的線圖4是本發(fā)明的燈和現(xiàn)有技術(shù)的兩個(gè)不同的石英金屬鹵化物燈在2000小時(shí)時(shí)的流明保持性的條形圖；以及圖5是圖4的燈從100小時(shí)至2000小時(shí)的色移的條形圖。具體實(shí)施例方式在圖1中示出本發(fā)明的金屬囟化物燈的一個(gè)實(shí)施例。燈1包括外玻璃殼2，該外玻璃殼2封閉真空空間且在一端具有向內(nèi)突伸的凹窩2B，且在另一端具有附連到標(biāo)準(zhǔn)燈座6上的氣密壓密封2A。由多晶硅氧化鋁材料制成的陶瓷電弧管3通過框形安裝構(gòu)件7和另一安裝構(gòu)件8而被安裝于玻璃外殼2的真空空間中。安裝構(gòu)件7和8在一端由壓密封2A緊固并由導(dǎo)線12和13電連接到燈座6。在圖2中示出電弧管構(gòu)造。放電容器3封閉放電空間11。放電容器具有陶瓷壁31且被陶瓷插塞32a和32b和緊密配合的插塞延伸部34和35所封閉。一對(duì)電極4和5包括基部(4a，5a)和位于放電空間11內(nèi)的頂部(4b，5b)，且通過貫通元件(41，51)連接到電導(dǎo)體(40，50)。貫通元件(41，51)穿過陶瓷插塞(32a，32b)和插塞延伸部(34，35)的一部分突伸，在此貫通元件(41，51)連接到電導(dǎo)體(40，50)。放電空間11的長度為L且直徑為D,放電空間11以氣密方式由密封陶瓷10密封，在插塞延伸部(34，35)、貫通元件(41，51)及導(dǎo)體(40，50)的連接區(qū)域處，密封陶瓷IO填充插塞延伸部(34，35)與貫通元件(41，51)及導(dǎo)體(40，50)之間的空間。電弧管填充有汞、輔助燈點(diǎn)亮的起始?xì)怏w和金屬碘化物的混合物。起始?xì)怏w優(yōu)選地為大約99.99%的氙和痕量(traceamount)為85Kr放射性氣體的混合物，但也可替代地為稀有氣體Ar與Kr的混合物。金屬碘化物的混合物包括碘化鈉(NaI)、碘化鉈(T1I)和相對(duì)大量(重量百分比為55-86%)的至少第一稀土囟化物組分，第一稀土卣化物組分為碘化銩(Tml3)和/或碘化釓(Gdl3)。該混合物還可包含缺化鈣(Cal2)和第二稀土面化物組分，第二稀土卣化物組分為碘化鏑(Dyl3)和/或碘化鈥(HoI3)。正如在陶瓷金屬自化物燈的領(lǐng)域中已知，碘化鈉被添加到鹽混合物以使電弧變寬。為此目的，碘化鈉的量的可在大約5至35%重量百分比的范圍。沒有碘化鈉或碘化鈉太少，電弧會(huì)過于收縮，且在電弧管水平定向的情況下，電弧趨向于朝向放電管上壁，導(dǎo)致高的壁溫和開裂的可能。太多的碘化鈉將導(dǎo)致燈的光輸出色溫降低。碘化釣提供各種顏色的高強(qiáng)度線發(fā)射(lineemission)，以及較低強(qiáng)度光發(fā)射的連續(xù)光譜，以構(gòu)成顯色指數(shù)(CRI)。碘化鉤還稀釋稀土碘化物以減小對(duì)陶瓷容器的主要壁和延伸插塞的化學(xué)腐蝕，且碘化釣的量可在0至大約15%重量百分比的范圍，高于這個(gè)范圍將不能得到所希望的色溫。碘化鉈還提供主要為綠色的高強(qiáng)度線發(fā)射。碘化鉈以大約1%的重量百分比至大約6%的重量百分比的量存在，且主要用于提高流明輸出和燈效能。太多的鉈將造成發(fā)綠的顏色且傾向于具有高的MPCD。第一稀土卣化物組分碘化銩和/或碘化釓主要用于燈發(fā)藍(lán)光和高色溫，使得該燈可用于日光應(yīng)用。碘化銩和/或碘化釓的量可在占鹽混合物的大約55。/。的重量百分比至86%的重量百分比的范圍，低于這個(gè)范圍將不能實(shí)現(xiàn)所希望的燈色溫，而高于這個(gè)范圍可能會(huì)發(fā)生過度的壁腐蝕，這在很大程度上是由于稀土鋁酸鹽的形成，導(dǎo)致燈的壽命縮短。一般而言，與碘化銩相比，械化釓造成更高的色溫。舉例而言，大約6ln/。重量百分比的碘化釓自身可造成高達(dá)5900k的色溫，而大約82%的碘化銩自身會(huì)造成約5000K的色溫。碘化銩和碘化釓的混合物可造成在這些值中間的色溫。因此，可調(diào)整銩和釓的相對(duì)量以實(shí)現(xiàn)所希望的色溫，例如，5600k,自然日光的色溫。為了獲得和/或增大在整個(gè)可見光范圍連續(xù)的輻射光譜，添加第二7稀土卣化物組分、碘化鏑和/或碘化鈥，造成高的顯色指數(shù)(CRI)。還可添加第二稀土囟化物組分以稀釋第一稀土囟化物組分，從而減小色溫。第二稀土由化物組分的量可在0%的重量百分比至大約31%的重量百分比的范圍，高于這個(gè)范圍，稀土鋁酸鹽的形成可能會(huì)促使陶瓷壁和插塞的腐蝕。在圖3中示出Tml3百分比對(duì)于色溫的影響。如圖可見，從Tml3處于大約10%重量百分比時(shí)的色溫大約4000K增加到Tml3處于100%的重量百分比時(shí)的色溫大約6200K。在Tml3處于42%的重量百分比到90%的重量百分比之間時(shí)，色溫范圍為大約4700K到大約5500K，且在Tml3大約為80%的重量百分比時(shí)色溫約為5000K。實(shí)例1制備功率額定值為400W的一組陶瓷金屬面化物燈以進(jìn)行評(píng)估，填充物包含填充壓力為85托的Xe，劑量為3.2mg的汞(Hg)和35mg的金屬碘化物的混合物，金屬碘化物的混合物的重量百分比如下碘化鈉(Nal):6%碘化鉤(Cal2):7°/。碘化鉈(T1I):1%碘化銩(Tml3):82%碘化鏑(Dyl3):2%碘化鈥(HoI3):2%該燈的平均效能為86lm/W、CCT為5000k、CRI為87、MPCD為4.7且電壓為89V。在2000小時(shí)時(shí)，該組的光通量為34,400Im，具有小的色移(55K)和良好的流明保持性(91%)。表格1示出對(duì)于本發(fā)明的實(shí)例1和兩個(gè)生產(chǎn)商的石英金屬面化物日光型400W燈從100小時(shí)到2000小時(shí)的色溫偏移和流明保持性。清楚地了解到本發(fā)明顯著地減小色移并改進(jìn)流明保持性。表格l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>這些結(jié)果在圖4和圖5中以圖形示出。在表格2中給出兩個(gè)燈飾生產(chǎn)商的400W和250W的燈以及本發(fā)明的燈(實(shí)例l)在保持100小時(shí)和2000小時(shí)時(shí)的燈特征的比較。示出了在效率和流明保持性方面的改進(jìn)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)例2利用金屬卣化物鹽混合物來制備類似于實(shí)例1的金屬卣化物燈并具有150W額定功率值的四個(gè)陶瓷金屬卣化物燈，其中，金屬卣化物鹽混合物如下重量百分比為33.6%的Nal、重量百分比為5.4%的T1I和重量百分比為61%的Gdl3。平均測光數(shù)據(jù)如下CRI=91.1;CCT=5905K;MPCD=8.4;電壓=100V;效能=77.1lm/W;光通量=11，565lm。已關(guān)于有限的幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明展開了必要的描述。通過本文的描述，本發(fā)明的其它實(shí)施例和實(shí)施例的變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見并預(yù)期完全涵蓋于本發(fā)明和所附權(quán)利要求書的范疇內(nèi)。舉例而言，雖然主要是關(guān)于金屬碘化物描述了金屬面化物混合物，但由于碘化物一般都在放電空間中造成較高的蒸汽壓力，導(dǎo)致較高的流明輸出，某些其它的金屬卣化物，諸如溴化銩，可至少部分地替代碘化銩，這可有益于減小在不同燈方位中的燈電壓變化。此外，雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例被描述為包括放電電極，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到以已知方式的無電極操作也是可能的權(quán)利要求1.一種陶瓷金屬鹵化物燈，其包括封閉氣密放電空間(11)的陶瓷放電管(3)；能夠維持放電空間(11)中電弧放電的填充物，所述填充物包括起始?xì)怏w、汞和金屬碘化物的混合物，所述金屬碘化物包括碘化鈉、碘化鉈和至少一第一稀土鹵化物組分，所述第一稀土鹵化物組分包括碘化銩和碘化釓中的至少一個(gè)，其特征在于，所述碘化銩和/或碘化釓以占所述金屬碘化物的混合物的大約55％至大約86％的重量百分比范圍的量而存在，從而從所述燈發(fā)出的光具有高色溫。2.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的陶瓷金屬面化物燈，其特征在于，所述碘化鈉以占所述金屬碘化物的混合物的大約5%的重量百分比至大約35%的重量百分比范圍的量而存在。3.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的陶瓷金屬卣化物燈，其特征在于，所述碘化鉈以占所述金屬碘化物的混合物的大約1%的重量百分比至大約6%的重量百分比范圍的量而存在。4.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的陶瓷金屬卣化物燈，其特征在于，所述碘化鈣以占所述金屬碘化物的混合物的大約0%的重量百分比至大約15%的重量百分比范圍的量而存在。5.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的陶瓷金屬卣化物燈，其特征在于，包括碘化鏑和碘化鈥中的至少一個(gè)的第二稀土卣化物組分以占所述金屬碘化物的混合物的大約0%重量百分比至大約31%重量百分比范圍的量存在，。6.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的陶瓷金屬面化物燈，其特征在于，所述金屬碘化物的混合物以重量百分比計(jì)包括5%至20%的碘化鈉；1%至5%的碘化鉈；5%至15%的碘化4丐；0%至31%的碘化鏑和/或械化鈥；以及60%至86%的硤化锘。7.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的陶覺金屬卣化物燈，其特征在于，所述金屬碘化物的混合物以重量百分比計(jì)主要由以下組分構(gòu)成6%的碘化鈉；1%的碘化鉈；7%的碘化釣；2°/。的碘化鏑；2%的碘化4大；以及82°/。的碘化锘。8.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的陶瓷金屬卣化物燈，其特征在于，所述金屬碘化物的混合物以重量百分比計(jì)包括33%至34%的捵化鈉；5%至6°/。的祺化鉈；以及60。/o至62。/o的碘化4L。9.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的陶瓷金屬鹵化物燈，其特征在于，所述陶資放電管(3)安裝于氣密的外玻璃封殼(2)中且所述封殼(2)安裝到所述燈座(6)上。10.根據(jù)前述權(quán)利要求IO所述的陶瓷金屬卣化物燈，其特征在于，一對(duì)放電電極(4，5)延伸到所述放電空間(11)內(nèi)。11.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的陶瓷金屬離化物燈，其特征在于，所述捵化銩的至少一部分被溴化銩替代。全文摘要本發(fā)明的陶瓷金屬鹵化物燈(1)具有安裝于外玻璃封殼(2)中的陶瓷放電管(3)和兩個(gè)電極(4、5)。該放電管(3)填充有汞、諸如氙的起始?xì)怏w和金屬碘化物的混合物，該金屬碘化物的混合物以重量百分比(重量％)計(jì)包括大約5-35％的碘化鈉、大約1-6％的碘化鉈、大約55-86％的碘化銩和/或碘化鏑、大約0-15％的碘化鈣和大約0-31％的碘化鏑和/或碘化鈥。該燈的光輸出的特征為具有相對(duì)高的色溫(約5000k或更高)，使得該燈適用于日光燈。文檔編號(hào)H01J61/12GK101523552SQ200780036326公開日2009年9月2日申請(qǐng)日期2007年9月27日優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日發(fā)明者G·A·戈?duì)柖?J·J·帕爾默,J·涂申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司