專利名稱：高效率放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓氣體放電燈，該高壓氣體放電燈特別用于汽車前照明。
背景技術(shù)：
放電燈，特別是HID(高強(qiáng)度放電)燈，用于要求高光強(qiáng)度的大范圍的應(yīng)用。尤其 在汽車領(lǐng)域，HID燈被用作車輛頭燈。放電燈包括具有內(nèi)部放電空間的密封的放電容器，該密封的放電容器可以由例如 石英玻璃制成。兩個(gè)電極伸到放電空間內(nèi)，布置成彼此相隔一定距離，從而在它們之間引燃 電弧(arc)。放電空間具有填充物，該填充物包括稀有氣體和諸如金屬鹵化物之類的其他成 分。當(dāng)今，一個(gè)重要的方面是能量效率。放電燈的效率可以測(cè)量為關(guān)于所使用的電功 率的流明輸出。在當(dāng)今為了汽車前照明而使用的放電燈中，以35瓦的穩(wěn)態(tài)操作功率實(shí)現(xiàn)了 約90流明/瓦(lm/W)的效率。EP-A-1349197描述了用于汽車頭燈中的無(wú)汞金屬鹵化物燈。為了實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的發(fā)光 效率、低的燈電壓下降、具有適于汽車頭燈的色度的光、以及增大的、快速上升的光通量，選 擇包含鹵化鈧(質(zhì)量a)和鹵化納(質(zhì)量b)的第一鹵化物的量，使得0. 25<a/(a+b) <0. 8， 以及更優(yōu)選地0. 27 < a/(a+b) < 0. 37。提出第二鹵化物(質(zhì)量c)替代汞來(lái)提供燈電壓， 第二鹵化物的量使得0. 01 < c/ (a+b+c) < 0. 4，以及優(yōu)選地0. 22 < c/ (a+b+c) < 0. 33。在 放電容器中存在鹵化物，其量為內(nèi)部容積的0. 005-0. 03mg/mm3，優(yōu)選地，0. 005-0. 02mg/mm3。 附加地，在放電介質(zhì)中存在5-20個(gè)大氣冷壓的氙氣體。提供具有0. 3mm或更大軸徑的桿狀 電極，其可由鎢、摻雜的鎢、錸、錸/鎢合金等等制成。外殼包覆所述放電容器，放電容器可 以密閉地密封以隔絕外部空氣或者可以含有密封在其中的大氣壓的或壓力降低的空氣或 惰性氣體。在一個(gè)實(shí)例中，在34mm3的放電容器中提供0.35mm直徑的鎢電極。該放電介質(zhì) 包含0. Img的ScI3,0. 2mg的NaI和0. Img的ZnI2,以及25°C UO個(gè)大氣壓的氙氣。在具有 更高的第二鹵化物量的第一比較的實(shí)例中，鹵化物的量為0. 08mg的ScI3,0. 42mg的NaI和 0. 30mg的ZnI20在第二比較的實(shí)例中，鹵化物的量為0. Img的ScI3,0. 5mg的NaI和0. 2mg 的 ZnI2。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供允許高能效操作的燈。尤其對(duì)于汽車領(lǐng)域，期望的是具有較低標(biāo)稱功率(例如處于20-30W范圍內(nèi))的放 電燈。如果這樣的燈可以設(shè)計(jì)成具有高效率，使得盡管電操作功率較低仍實(shí)現(xiàn)了足夠的總 流明輸出，那么可以節(jié)省能量。然而，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，簡(jiǎn)單地以較低的標(biāo)稱功率操作現(xiàn)有的燈設(shè)計(jì)將導(dǎo)致急 劇下降的效率。例如，以35W操作的燈具有約901m/W的效率，以25W操作時(shí)，僅具有621m/ W左右的效率。根據(jù)本發(fā)明，因此提供了一種燈設(shè)計(jì)，其目標(biāo)是以降低的標(biāo)稱功率(即25W)高效率操作。根據(jù)本發(fā)明，所述放電容器具有12_20mm3(或μ 1)的容積。在這個(gè)放電空間中，提 供了填充物，該填充物至少基本上沒(méi)有汞，即完全沒(méi)有汞，或僅僅具有其不可避免的雜質(zhì)。 所述填充物包括稀有氣體和金屬商化物成分，稀有氣體優(yōu)選地為氙。仔細(xì)地選擇金屬鹵化物成分，以實(shí)現(xiàn)高的流明輸出。所述成分至少包括納(Na)和 鈧(Sc)的鹵化物，優(yōu)選地，NaI和Scl3。納(Na)和鈧(Sc)的鹵化物的質(zhì)量比為(鹵化納 的質(zhì)量)/(鹵化鈧的質(zhì)量)=0.9-1. 5，優(yōu)選地為1.0-1.3。 作為提供高效率的另一個(gè)措施，所述燈包括設(shè)在放電容器周圍的外殼。該外殼優(yōu) 選地也由石英玻璃制成。該外殼被密封，與外部隔絕，并以減小的壓力(低于1巴(bar)的 壓力)充滿氣體。該外殼作為絕緣體以使放電容器處于相對(duì)較高的操作溫度，盡管電功率 減小了?？偟膩?lái)說(shuō)，所推薦的燈具有的效率在25W電功率在穩(wěn)態(tài)操作中等于或大于901m/ W。在本上下文中，以提及的lm/W為單位測(cè)量的效率總是以預(yù)燒的(burnt-in)燈測(cè)量的， 即在放電燈已經(jīng)首次啟動(dòng)并按照預(yù)燒程序(burn in sequence)操作45分鐘之后測(cè)量。優(yōu) 選地，在25W的效率甚至為921m/W或更大，最優(yōu)選地為951m/W或更大。如結(jié)合下面討論的優(yōu)選實(shí)施例將變得清楚明白的，存在可以用于獲得高效率燈的 若干措施，使得甚至在25W的低操作功率獲得以上的效率值。一方面，這些措施涉及放電容 器自身，其中小的內(nèi)徑和薄的壁有助于實(shí)現(xiàn)高效率。另一方面，這涉及放電空間內(nèi)的填充 物，其中提供了相對(duì)較大量的鹵化物，尤其是大量的納和鈧的發(fā)光鹵化物(與其它鹵化物， 如鋅(Zn)和銦(In)的鹵化物成對(duì)比)。另外，放電空間內(nèi)的稀有氣體的高壓以及旨在通過(guò) 外殼降低熱導(dǎo)的措施用于提供更多的流明輸出。放電容器可以具有任意期望的形狀。優(yōu)選地，其具有外部的橢圓體形狀和內(nèi)部的 橢圓體或圓柱形狀。在下面，將討論放電容器的若干幾何參數(shù)(壁厚度、內(nèi)徑/外徑等等)， 其中參數(shù)中的每一個(gè)將在平面中測(cè)量，該平面處于電極之間的中心與其呈正交取向。關(guān)于所述放電容器，應(yīng)該根據(jù)熱學(xué)因素選擇燈的幾何設(shè)計(jì)?！白罾潼c(diǎn)”溫度應(yīng)該保 持為高以實(shí)現(xiàn)高效率。一般而言，放電容器的內(nèi)徑應(yīng)當(dāng)被選為相對(duì)較小，例如2. 0-2. 5mm。 優(yōu)選2. Omm的最小內(nèi)徑，以避免電弧與放電容器壁離得太近。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，放電容器具 有2. 0-2. 3mm的最大內(nèi)徑。優(yōu)選地，放電容器的壁厚度被選為1.5-1. 9mm。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，壁厚度為 1. 5-1. 75mm,以便提供相對(duì)較小的放電容器，其具有減少的熱輻射并因此甚至在較低的電 功率下仍保持是熱的。關(guān)于放電空間的填充物，優(yōu)選地，可以以放電空間容積的5-20yg/y 1的濃度提 供金屬鹵化物成分。然而，為了實(shí)現(xiàn)高的流明輸出，優(yōu)選地使用至少lOyg/μΙ。根據(jù)另一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，金屬鹵化物濃度為10. 5-17. 5 μ g/μ 1以實(shí)現(xiàn)高的流明輸出。一般而言，金屬鹵化物成分可以包括除納和鈧的鹵化物之外的其他鹵化物。通常 還可以使用鋅和銦的鹵化物。然而，這些鹵化物基本上不對(duì)流明輸出做出貢獻(xiàn)，從而根據(jù)一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，金屬鹵化物成分包括至少90wt %的納和鈧的鹵化物。進(jìn)一步優(yōu)選地，金屬鹵 化物成分甚至包括大于95%的納和鈧的鹵化物。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，金屬鹵化物 成分完全由NaI和ScI3構(gòu)成，并且不包括其他的鹵化物。在可替換實(shí)施例中，金屬鹵化物成分由NaI和ScI3以及少量添加的鹵化釷(優(yōu)選地為ThI4)構(gòu)成。鹵化釷用來(lái)降低電極的 功函數(shù)。提供在放電空間中的稀有氣體優(yōu)選地是氙。該稀有氣體可以以10-18巴的冷 (200C )填充壓力來(lái)提供。最優(yōu)選地以及關(guān)于基本上不包括鋅和銦的鹵化物的鹵化物成分 尤其優(yōu)選地，優(yōu)選地使用15-18巴的相對(duì)高的氣壓。這樣的高壓力提供高的流明輸出，并且 同時(shí)可以導(dǎo)致相對(duì)較高的燃弧電壓(burning voltage)，其范圍可以是40V-55V，盡管該金 屬鹵化物成分僅由NaI和ScI3以及(可選地)ThI4構(gòu)成。提供圍繞放電容器布置的外殼_除了諸如阻擋UV輻射之類的其他用途之外_以 實(shí)現(xiàn)從放電容器到外部的一定的、有限的熱流。所述外殼可以優(yōu)選地由石英玻璃制成，并可 以是任何幾何形狀，例如圓柱形的、基本橢圓的或者其他形狀。優(yōu)選地，外殼具有至多IOmm 的外徑。為了減少來(lái)自放電容器的熱流，所述外殼設(shè)在距離放電容器一定距離處。出于測(cè) 量目的，這里討論的距離是在燈的在電極之間的中央位置處截取的橫截面中測(cè)量的。選 擇外殼的氣體填充物，以及距離和壓力，從而獲得期望的熱轉(zhuǎn)移系數(shù)(heat transition
丁的優(yōu)選的值為 7. 0-225W/ (m2K)，進(jìn)一步優(yōu)選的值為 15. 5-75W/ (m2K)。優(yōu) 選地，所述外殼布置成與放電容器相距0. 2-0. 9mm。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，外殼的氣體填充物的壓力為10-700毫巴，進(jìn)一步優(yōu)選地為 10-300毫巴。氣體填充物優(yōu)選為稀有氣體，最優(yōu)選地從氙和氬中選出。由于氙的較低的熱 導(dǎo)率，在填充物中優(yōu)選地含有至少20%的氙，進(jìn)一步優(yōu)選地至少50%的氙。在優(yōu)選實(shí)施例中，電極是直徑為215-275 μ m的桿形狀。一方面，提供的電極應(yīng)該 足夠厚以便保持必要的上升(rim-up)電流。另一方面，在相對(duì)較低的穩(wěn)態(tài)功率具有高效率 的燈設(shè)計(jì)的電極需要足夠薄，以便仍然能夠以低功率穩(wěn)定地操作于穩(wěn)態(tài)。發(fā)明人已經(jīng)找到 用于解釋電極中功率損失的模型，從而發(fā)現(xiàn)上述尺寸對(duì)高效率有所貢獻(xiàn)。因此提出電極直 徑的上述范圍。進(jìn)一步優(yōu)選地，直徑為230-260 μ m。


本發(fā)明以上的和其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的如下描述而變得清 楚明白，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的燈的側(cè)視圖；圖2示出圖1中所示的燈的中央部分的放大的視圖；圖2a示出圖2中沿著線A的橫截面視圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的燈的側(cè)視圖；圖4示出圖3中所示的燈的中央部分的放大的視圖；圖4a示出圖4中沿著線A的橫截面視圖；圖5示出所測(cè)量的燈效率值相對(duì)操作功率的曲線圖。
具體實(shí)施例方式示出的所有實(shí)施例旨在被用作汽車燈，這些汽車燈用于車輛頭燈，遵從ECE R99和ECE R98。特別地，這不意圖排除非汽車用途的燈或遵從其他規(guī)范的燈。因?yàn)檫@樣的汽車高 壓氣體放電燈本身是已知的，所以下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述將主要集中于本發(fā)明的特殊特 征。圖1示出放電燈的第一實(shí)施例10的側(cè)視圖。該燈包括具有兩個(gè)電觸點(diǎn)14的插座 12，兩個(gè)電觸點(diǎn)14在內(nèi)部連接至燈頭(burner) 16。燈頭16由石英玻璃的、環(huán)繞放電容器20的外殼(在下文中稱為外燈泡)18組成。 放電容器20也由石英玻璃制成并限定了具有伸出的桿狀電極24的內(nèi)部放電空間22。來(lái)自 放電容器的玻璃材料進(jìn)一步在燈10的縱向上延伸以密封到包括平鉬箔26的電極24的電
氣連接。外燈泡18在其中央位置處是圓柱形的并以一定距離布置在放電容器20的周圍， 因此限定了外燈泡空間28。該外燈泡空間28被密封。如圖2中更詳細(xì)示出的，放電容器20具有圍繞放電空間22而布置的外壁30 (壁 30的外部形狀是橢圓形的)。放電空間22是圓柱形的。應(yīng)當(dāng)注意，這里使用的術(shù)語(yǔ)“圓柱 形”指的是放電空間22的中央的最大的部分并且不排除(如所示的)不同形狀的例如錐形 封頭部分。因此，環(huán)繞放電空間22的壁130的厚度是變化的，該厚度在對(duì)應(yīng)于電極24之間的 中心的位置處為最大，并朝著兩側(cè)減小。放電容器20的特征為電極距離d，放電容器20的內(nèi)徑Cl1，放電容器的壁厚度W1, 放電容器20和外燈泡18之間的距離d2，以及外燈泡18的壁厚度W2。這里，值屯，Wl，d2，W2 是在放電容器20的中央垂直平面中測(cè)量的，如圖2a中所示。如對(duì)于放電燈而言常規(guī)的，通過(guò)點(diǎn)燃電極24之間的電弧放電來(lái)操作燈10。包括在 放電空間22內(nèi)的填充物影響光的生成，該放電空間22中沒(méi)有汞，但包括金屬鹵化物以及稀
有氣體。關(guān)于所示的放電燈10的熱性能(behavior)，應(yīng)當(dāng)記住，意圖水平地操作汽車燈。 于是電極24之間的電弧放電將導(dǎo)致電弧之上的放電容器20的壁30處的熱點(diǎn)。同樣，環(huán)繞 放電空間22的壁30的相對(duì)的部分將保持相對(duì)較低的溫度(最冷點(diǎn))。為了減少?gòu)姆烹娙萜?0 到外部的熱傳輸(transport)，以及為了保持良好功效所 需的高溫，因而優(yōu)選的是，提供具有減少的熱傳導(dǎo)的外燈泡18。為了限制來(lái)自外部的冷卻， 外燈泡18被密封并充滿熱導(dǎo)率減小的填充氣體。以小于1巴的減小的壓力(在20°C在燈 的冷狀態(tài)下測(cè)量的)提供外燈泡填充物。如將在下面進(jìn)一步解釋的，應(yīng)該結(jié)合幾何布置來(lái) 選擇合適的填充氣體，以便獲得通過(guò)合適的熱轉(zhuǎn)移系數(shù)λ /d2從放電容器20到外燈泡18的 期望的熱傳導(dǎo)。到外部的熱傳導(dǎo)可以粗略地由熱轉(zhuǎn)移系數(shù)λ /d2表征，λ /d2計(jì)算為外燈泡填充物 的熱導(dǎo)率λ (在本上下文中，其總是在800°C的溫度下測(cè)量的)除以放電容器20和外燈泡 18之間的距離d2。由于放電容器20和外燈泡18之間的相對(duì)較小的距離，兩者之間的熱傳導(dǎo)本質(zhì)上 是擴(kuò)散的并因而將計(jì)算為gZ-Agrai^，其中^是熱通量密度，即放電容器和外燈泡之間每 時(shí)間單位傳輸?shù)臒崃?。λ是熱?dǎo)率，《gra^W是溫度梯度，其在這里可以粗略地計(jì)算為放電容器和外燈泡之間的溫度差除以距離例卯=&電容器外燈泡。因此，冷卻與4成比例。關(guān)于本上下文中建議的實(shí)施例，可以選擇填充氣體的不同類型、填充壓力的不同
值和不同距離值(12以獲得期望的轉(zhuǎn)移系數(shù)J1。降低填充壓力(低于1巴，優(yōu)選地低于700
毫巴，進(jìn)一步優(yōu)選地低于300毫巴)。特別優(yōu)選的值是100毫巴的填充壓力。然而，在優(yōu)選 的區(qū)域中，熱轉(zhuǎn)移系數(shù)隨壓力的變化很小。優(yōu)選的距離d2的范圍是0. 2-0. 9mm。填充物可以是根據(jù)其(在800°C測(cè)量的)熱 導(dǎo)率值λ選擇的任何合適的氣體。下表給出λ值(在800°C )的實(shí)例氖0.120W/(mK)氧0. 076W/ (mK)空氣0. 068W/ (mK)氮0. 066W/ (mK)氬0. 045W/ (mK)氙0.014W/(mK)為了獲得良好的絕緣，特別地優(yōu)選氬、氙或其混合物作為填充氣體。然而，因?yàn)闊?轉(zhuǎn)移系數(shù)當(dāng)然地取決于距離d2，所以不同的氣體填充物也可以選擇為具有足夠高的d2。
Λ7的優(yōu)選值范圍是從7. Off/ (m2K)(例如通過(guò)d2 = 1. 95mm的大距離處的氙填充物
實(shí)現(xiàn))到225W/(m2K)(例如通過(guò)d2 = 0. 2mm的小距離處的氬填充物實(shí)現(xiàn))。優(yōu)選的范圍是 從15. 5W/(m2K)(例如通過(guò)d2 = 0. 9mm處的氙填充物實(shí)現(xiàn))到75ff/(m2K)(例如通過(guò)d2 = 0. 6mm處的氬填充物實(shí)現(xiàn))。燈效率的模型發(fā)明人已經(jīng)開(kāi)發(fā)了下面的用于確定由燈10生成的光通量的模型F= η*Ρ 電弧，其中F是光通量，以流明為單位測(cè)量，η是以每瓦流明(lm/W)為單位測(cè)量的電弧 效率，以及Pm是電弧的功率?？傠姽β蔖 τ被分割為在電極處損失的功率和電弧功率P Μ P燈=P電極+P電弧。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，電極中損失的功率取決于陰極相中電弧附著的模式，該模式可 以是點(diǎn)模式或擴(kuò)散模式，在點(diǎn)模式中，電弧被縮短，使得電弧附著局限于電極尖端處的小區(qū) 域，在擴(kuò)散模式中，電弧附著(幾乎)覆蓋電極尖端的整個(gè)前表面。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在點(diǎn)模式中，電極損失Ρ β基本上不取決于電極的幾何形狀，即 電極直徑。它們可以表達(dá)為P 電極=2*Uh*I，其中I是燈電流，Uh是固定的加熱電壓，對(duì)于本發(fā)明的燈，該加熱電壓可以假設(shè)為 約5V。對(duì)于擴(kuò)散模式中的操作，電極需要保持一定的高溫。這需要的功率取決于電極的 幾何形狀。對(duì)于電極直徑為300 μ m的桿狀電極，需要6W的加熱功率。對(duì)于其他直徑，所要求的加熱功率大約與直徑的平方成比例。對(duì)于200 μ m的電極，要求僅3W的加熱功率。在操作中，燈將在電弧附著模式下燃燒，該電弧附著模式在能量方面是有利的，即 其使用較低的功率。因此，可以適當(dāng)?shù)剡x擇電極直徑以獲得相對(duì)較低的電極損失。氣相發(fā)射器除了鹵化鈧之外，還可以使用鹵化釷作為氣相發(fā)射器。盡管沒(méi)有釷的設(shè)計(jì)出于環(huán) 境方面的考慮是優(yōu)選的，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，添加ThI4可以通過(guò)降低以點(diǎn)模式燃燒的燈的電極 損失來(lái)提高燈的效率。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以點(diǎn)模式燃燒的燈的效率可以取決于氣相發(fā)射器。在沒(méi)有ThI4 的燈中，以點(diǎn)模式操作時(shí)(與以擴(kuò)散模式操作相反)，電極溫度減小約150K，這對(duì)應(yīng)于小于 IW的熱負(fù)載的減小。然而，在包含Th的燈中，該效果為約300K，這對(duì)應(yīng)于1-2W的熱負(fù)載。 因此，與擴(kuò)散模式相反，點(diǎn)模式的效率益處低于沒(méi)有Th的燈中所預(yù)期的，包含Th的燈可以 是明顯有利的。因此，例如ThI4的少量的添加可以將25W的燈的效率提高約3%。電弧效率η為了能夠提出具有高的總流明效率的燈設(shè)計(jì)，發(fā)明人已經(jīng)研究了對(duì)電弧效率有貢 獻(xiàn)的因素。下面的參數(shù)對(duì)電弧效率n有貢獻(xiàn)，并可以相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)以獲得更高的效率。放電空間填充物-金屬鹵化物的量通過(guò)提高強(qiáng)烈發(fā)光的鹵化物、特別是納和鈧的鹵化物的總量， 提高電弧效率n。-金屬鹵化物成分_通過(guò)提高強(qiáng)烈發(fā)光的鹵化物(例如納和鈧的鹵化物)的量，與次級(jí)鹵化物(例如 鋅和銦的鹵化物)形成對(duì)比，提高了電弧效率。最優(yōu)地，所述金屬鹵化物成分僅由納和鈧的 鹵化物組成。-在具有納和鈧的鹵化物的金屬鹵化物成分中，通過(guò)選擇鹵化納和鹵化鈧的質(zhì)量 比至接近1. 0的最優(yōu)值來(lái)提高電弧效率η。_稀有氣體壓力通過(guò)提高稀有氣體(優(yōu)選地為氙)的壓力，提高了電弧效率。熱白勺測(cè)W":提高“ 7令點(diǎn)”溫鹿-如果放電容器做得較小，則“最冷”點(diǎn)溫度被提高，對(duì)高效率η有貢獻(xiàn)。-因此，放電容器較小的內(nèi)徑導(dǎo)致較高的效率η。-可以由減小的壁厚度實(shí)現(xiàn)的減小的外徑減少了熱輻射，因此提高了“最冷點(diǎn)”溫 度和效率η。-通過(guò)提供外殼(外燈泡)對(duì)放電容器進(jìn)行絕緣，以獲得期望的、低的熱轉(zhuǎn)移系數(shù) ；I
-d2_通過(guò)在離放電容器更遠(yuǎn)的距離(12處提供外燈泡，限制了熱傳遞并因此提高了效率。-通過(guò)在外殼中提供具有低熱導(dǎo)率λ的氣體填充物(例如氬，甚至更優(yōu)選地為 氙)，所述熱傳遞可以進(jìn)一步減少。因此，通過(guò)改變上面給出的參數(shù)，可以適當(dāng)?shù)貙㈦娀⌒师钦{(diào)節(jié)至期望的值。然而，發(fā)明人進(jìn)行的研究已經(jīng)揭示出以下令人驚訝的事實(shí)盡管各個(gè)措施以及其組合對(duì)于將效率提高至某個(gè)點(diǎn)是有效的，但這僅用于將效率提高至最大值，其中甚至上面 的參數(shù)的明顯變化也不明顯地產(chǎn)生進(jìn)一步提高的效率。令人驚奇地，發(fā)明人在測(cè)量中確定 的這個(gè)最大值幾乎是不變的，并不顯著地取決于各個(gè)參數(shù)，即該最大值nmax將是相同的，而 不管提高效率的參數(shù)的組合如何。下表示出，在實(shí)驗(yàn)中，效率η如何被提高到最大值，但是后來(lái)即使所述參數(shù)進(jìn)一 步明顯變化，效率η也不能進(jìn)一步增大。所述實(shí)驗(yàn)從參照燈開(kāi)始，該參照燈具有內(nèi)徑為 2. 4mm和外徑為6. Imm的放電容器(放電空間的容積為21 μ 1)，并具有內(nèi)徑為6. 7mm和外 徑為8. 7謹(jǐn)?shù)耐鈿?。金屬鹵化物由大約103. 2μ g的Nal、77. 2μ g的Scl3、19. 2μ g的ZnI2 和0. 4μ g的InI以及14巴冷壓的氙組成。所述外殼充滿100毫巴的空氣，放電容器和外 燈泡之間的距離為0.3mm。對(duì)于每個(gè)燈，制造10件并測(cè)量最終的效率η。電弧效率η在 45分鐘的預(yù)燒之后在35W時(shí)測(cè)量。
權(quán)利要求
1.高壓氣體放電燈，包括-放電容器(20，120)，其為密封的內(nèi)部放電空間(22)提供至少兩個(gè)伸到所述放電空間 (22)內(nèi)的電極，-具有12-20mm3容積的所述放電空間(22)，-包括稀有氣體和金屬鹵化物成分的填充物的所述放電空間(22)，所述填充物基本上沒(méi)有汞，_其中所述金屬鹵化物成分至少包括納和鈧的鹵化物，并且其中納和鈧的鹵化物的質(zhì) 量比為0. 9-1.5，_所述燈(10)進(jìn)一步包括在所述放電容器(20，120)周圍提供的外殼(18)，所述外殼 (18)被密封并充滿壓力低于1巴的氣體，所述燈(10，110)在25W的電功率在穩(wěn)態(tài)操作中具有等于或大于901m/W的效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的放電燈，其中-所述放電容器(10，110)具有2. 0-2. 3mm的最大內(nèi)徑。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的放電燈，其中-所述放電容器(10，110)具有1. 5-1. 75mm的壁厚度。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的放電燈，其中-所述放電空間(22)包括所述放電空間(22)的每μ 1所述容積10-23 μ g的所述金屬 鹵化物成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的放電燈，其中-所述放電空間(22)包括所述放電空間(22)的每μ 1所述容積10. 5-17. 5 μ g的所述 金屬鹵化物成分。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的放電燈，其中-所述金屬鹵化物成分至少包括90wt%的納和鈧的鹵化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的放電燈，其中-所述金屬鹵化物成分本質(zhì)上由NaI和ScI3組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的放電燈，其中-所述金屬鹵化物成分本質(zhì)上由NaI、ScI3和ThI4組成。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的放電燈，其中_所述放電空間(22)中的所述稀有氣體是以10-18巴的冷壓提供的氙。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的放電燈，其中_所述放電空間(22)中的所述稀有氣體是以15-18巴的冷壓提供的氙。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的放電燈，其中-所述外殼(18)以距離(d2)布置，并充滿填充氣體，使得熱轉(zhuǎn)移系數(shù)J1為7. 0-225W/(m2K)，其中λ是在800°C測(cè)量的填充氣體的熱導(dǎo)率，d2是所述外殼(18)和所述放電容器 (10，110)之間的距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的放電燈，其中-所述外殼(18)布置在與所述放電容器(10，110)的距離(d2)為0.2-0. 9mm處。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的放電燈，其中-所述外殼(18)充滿壓力為10-700毫巴的稀有氣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13之一的放電燈，其中-所述外殼(18)充滿氣體，該氣體至少包括氙和氬之一。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的放電燈，其中-所述電極(24)是直徑為215-275 μ m的桿狀電極。
全文摘要
描述了一種具有放電容器20的高壓氣體放電燈10。電極24伸到容積為12-20mm3的放電空間22中。放電空間具有稀有氣體和金屬鹵化物成分的填充物，其中沒(méi)有汞。所述金屬鹵化物成分至少包括納和鈧的鹵化物，納和鈧的鹵化物的質(zhì)量比為0.9-1.5。燈10還包括在放電容器20周圍提供的外殼18，其被密封并充滿壓力低于1巴的氣體。燈10具有的效率在25W電功率在穩(wěn)態(tài)操作中等于或大于90lm/W。
文檔編號(hào)H01J61/12GK102007567SQ200980113146
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者M·哈克, U·赫希特菲舍爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司