专利名称：高压气体放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及备有包围放电空间的、其半透明的陶瓷壁厚度为d的放电容器的、具有最大100瓦的额定功率的高压气体放电灯，各自备有电极头的两个电极以所述电极头相互距离为EA的形式设置在所述放电空间中，所述放电容器含有至少包括钠(Na)和卤化物的可电离填充物，而所述放电容器在所述距离EA范围内是圆柱形的并且具有横截面内径Di。
从欧洲专利EP215524(N 11.485)知道开头一节中所述类型的灯。这种额定功率为40瓦的已知的灯的放电壁厚度为0.45毫米。放电容器的可电离填充物除了汞(Hg)之外还包括Na、铊(Tl)和铟(In)的卤化物。所述灯具有良好的彩色特性，尤其是具有良好的用坐标(x；y)表示的色点以及良好的一般彩色再现指数Ra和表示红色的再现的彩色再现指数R9两者的值。这使得所述灯从本质上说非常适合于内部照明应用。在这种灯中利用了以下公认的技术当Na卤化物作为灯的填充物的成分时好的彩色再现是可能的；以及在灯工作期间Na的压强如此高以致于出现Na-D线的Na发射的强的展宽和反转。由于存在超量的Na，所以在灯工作期间要求所述放电容器中有高的最冷点温度Tcs，例如，1000K(730℃)。在Na-D线反转和展宽的情况下，它们在光谱中呈现具有相互距离Δλ的两个最大值的发射带的形状。关于Tcs应当具有高的值的要求在实际情况下排除把石英或者石英玻璃用于放电容器壁，而必须使用陶瓷材料。
在本说明书和权利要求书中，把“陶瓷壁”这一术语理解为既指金属氧化物、例如蓝宝石或者致密地烧结的多晶Al2O3的气密的壁，又指由金属氮化物、例如AlN制成的壁。
已知的灯的缺点是在实际中由于对放电容器的化学浸蚀和放电容器的破裂的缘故，所述灯具有比较短的寿命。
本发明的目的是提供用于实现具有较长使用寿命的灯的措施。为此，开头一节中所述类型的灯具有以下特征所述壁的厚度是至少1毫米。
使用比较厚的壁不但有利于导致从电极之间的壁部分到放电容器的比较冷的端部的比较好的热传输，而且尤其有利于导致增加放电容器的壁发射的热射线。与根据先有技术的壁比较，所述厚的壁在这里导致比较低的温度以及横跨所述壁的比较小的温度梯度。后者对于减缓其中组分的迁移起主要作用的化学过程具有特别有利的影响。的确，比较厚的壁从本性而言导致比较小的化学浸蚀和比较小的破裂风险，但是，另一方面，它导致最冷点温度Tcs的降低，而所有其它参数保持不变。在已知的灯中已经发现彩色特性，尤其是色点和一般彩色再现指数对于Tcs的变化是非常敏感的。
在根据本发明的灯的有益的实施例中，由于以下原因而在很大程度上实现了减小对于Tcs的变化的这种敏感性所述可电离填充物不包含In。由于以下原因而实现了进一步的改进所述可电离填充物包括稀土卤化物。由此还大大地改进了整个灯寿命过程中的彩色稳定性。在这方面，已经发现镝(Dy)是所述可电离填充物的特别合适的成分。
在根据本发明的灯中最好遵守以下关系0.4≤EA/Di≤1.5。遵守这种关系的优点是尽管壁厚了，所述Tcs值仍处在1200K和1300K之间的范围内，而同时所述放电容器壁的最高温度仍然被限制在1400K。实验中已经发现对于从1200K到1300K的范围内的Tcs值，可以实现12毫微米和60毫微米之间的Δλ值。为了在一般彩色再现指数至少为90的情况下实现辐射白光的灯，所述Δλ值最好处在12毫微米和60毫微米之间。
对于EA/Di≤0.4的比值，已经发现由于所述灯容器中的对流的缘故，在比较短的时间内出现所述放电容器壁的显著的发黑。这种发黑对于灯的良好的彩色特性是灾难性的。另一方面，如果选择大于1.5的所述比值，则在实际中已经发现不可能在没有不可接受的发光效率损失的情况下把大于90的一般彩色再现指数的值与长的灯寿命相结合。
下面将参考附图(未按照比例)更详细地说明根据本发明的灯的上述和其它方面，附图中
图1用图示的方法显示根据本发明的灯，以及图2详细地显示图1的灯的放电容器。
图1显示备有包围放电空间11的、其陶瓷壁厚度为d的放电容器3的金属卤化物灯，所述放电空间含有至少包括Na和卤化物的可电离填充物。在所述放电容器中设置其电极头具有相互间距EA的两个电极，所述放电容器至少在所述间距EA的范围内是圆柱形的并且具有横截面内径Di。用陶瓷伸出塞子34、35在一端堵塞所述放电容器，所述陶瓷伸出塞子以狭窄的插入间隙包围连接到设置在所述放电容器中的电极4、5的电流输入导体(图2:40、41、50、51)，并且，所述陶瓷伸出塞子在远离所述放电容器的一端借助于熔融陶瓷封口(图2:10)以气密的方式连接到所述电极。在一个端部配置有灯头2的外管壳1包围所述放电容器。当灯处在工作状态时，放电延伸在电极4和5之间。电极4经由电流导体8连接到形成灯头2的一部分的第一电接点。电极5经由电流导体9连接到形成灯头2的一部分的第二电接点。图2中更详细地示出(未按照比例)的放电容器具有陶瓷壁并且由圆柱形零件构成，所述圆柱形零件具有内径Di并且在两端以端壁部分32a,32b为界，端壁部分32a,32b各自形成放电空间的端面33a,33b。所述端壁部分各自具有开孔，陶瓷伸出塞子34、35通过烧结结点S、以气密的方式固定在端壁部分32a,32b的所述开孔中。陶瓷伸出塞子34、35各自严密地包围着相应的具有电极头4b,5b的电极4,5的电流输入导体40,41,50,51。所述电流输入导体在远离所述放电空间的端部通过熔融陶瓷连接部分10、以气密的方式连接到陶瓷伸出塞子34、35。
电极头4b,5b按照相互距离EA而定位。所述电流输入导体各自具有高度抗卤化物的、例如Mo-Al2O3陶瓷合金形式的相应部分41,51以及通过熔融陶瓷连接部分10、以气密的方式固定到相应的端塞34,35的部分40,50。所述熔融陶瓷连接部分在所述Mo陶瓷合金41,51上延伸一定距离，例如1毫米。以不同于Mo-Al2O3陶瓷合金的形式构成部分41,51也是可能的。例如，从欧洲专利EP-0587238(美国专利US-A-5424609)知道另一种可能的结构。发现的一种特别合适的结构是围绕同样非常抗卤化物的针绕成的非常抗卤化物的线圈。Mo非常适合于作为所述非常抗卤化物的材料。所述部分40,50包括其膨胀系数与所述端塞的膨胀系数非常一致的金属。例如，铌(Nb)是一种用于此目的的非常合适的材料。所述部分40,50以图中未示出任何细节的形式分别连接到相应的电流导体8,9。所述输入结构使得所述灯可以工作在任何点燃位置。
每一个电极4,5包括配备有靠近其电极头4b,5b的线圈4c,5c的电极杆4a,5a。所述陶瓷伸出塞子通过烧结结点S、以气密的方式固定在端壁部分32a,32b中。这里，所述电极头位于由所述端壁部分形成的端面33a,33b之间。在根据本发明的灯的另一个实施例中，陶瓷伸出塞子34、35相对于端壁部分32a,32b是凹进的。在那种情况下所述电极头基本上位于由所述端壁部分形成的端面33a,33b的平面中。
在如附图中所示的根据本发明的灯的实际实现中，额定的灯功率是40瓦，并且所述灯具有95伏的额定灯电压。放电容器的半透明的壁具有1.2毫米的厚度。放电容器的内径Di是4毫米。电极头之间的间隔EA是4毫米。所述灯的可电离填充物包括3毫克Hg和分别具有83.6％、7.2％和9.2％的摩尔成分的7毫克(Na+Tl+Dy)碘化物。放电容器还包含300毫巴的氩(Ar)，用于加速点火。在灯工作期间，Tcs的值是1265K。在100小时之后，所述灯在77流明/瓦的发光效率的条件下发射光线。辐射的光线的色温Tc是2914K，而色点坐标(x；y)是(0.443；0.406)。一般彩色再现指数Ra是92，指数R9的值是31，而Δλ的值是12.9毫微米。在工作1000小时之后，发光效率是63流明/瓦，Tc是2780K,Ra是93,R9是40，而(x；y)是(0.454；0.411)。在工作4500小时之后，所述各量具有以下值55流明/瓦；2752K；93；38；和(0.455；0.409)。在10000小时之后，测得关于上述各量的值50流明/瓦；2754K；92；30；和(0.454；0.407)。在这过程中，Δλ的值仅仅略微变化，上升到13.3毫微米。在工作14000小时之后，所述放电容器未显示出由于对放电容器壁的化学浸蚀而产生的破裂或者漏气。其放电容器的壁厚度为0.9毫米的对比的灯在2500小时之后由于放电容器漏气的缘故已经到达其寿命的终点。具有0.6毫米壁厚度的类似的灯在到达2000小时之后其放电容器就已经漏气。在其可电离填充物包含In而不是稀土卤化物的对比的灯中，经过2000小时点燃时间之后，其色点从最初的(0.429；0.417)变化到(0.467；0.422)。Ra值仅仅是80，而R9＜0。
1.6毫米或者更大的壁厚度的确实现了长的灯寿命(14000小时)，但是，它导致低的Tcs值(＜1200K)，这种Tcs值是比较低的、以致在灯寿命的起点一般彩色再现指数Ra的值低于90。这样低的Tcs值还导致在灯的寿命期间色点的比较宽的漂移。
在如附图中所示的根据本发明的灯的另一种实际实现中，额定灯功率仍然是40瓦。但是，放电容器的内径Di是5毫米，而电极头间隔EA是3毫米。放电容器的半透明壁的厚度以及其金属卤化物填充物与上述实施例中的相同。对于靠自感镇流器工作的所述灯测得如下的光学参数色温Tc2740K一般彩色再现指数Ra93
彩色再现指数R979色点 (0.449；0.397)发光效率 68流明/瓦Δλ 19.6毫微米在另一种实际实现中，制造了额定功率为70瓦的灯。在第一个灯中，内径Di是6毫米，而电极头间隔EA是4毫米。在工作100小时和3700小时之后，色温值Tc分别是2980K和2905K，，色点坐标分别是(0.435；0.398)和(0.441；0.401)，在这两个时刻一般彩色再现指数Ra都是96，而彩色再现指数R9分别是80和81。在所述时刻的发光效率值分别是80流明/瓦和60流明/瓦。
在第二个灯中，与第一个灯比较，把EA值增加到5毫米。在工作100小时之后测得的值是Tc2908K,(x；y)(0.442；0.403)；Ra 93；R940，而发光效率83流明/瓦。在工作3700小时之后，相同参数的值是2837K；(0.447；0.403)；93；42；和67流明/瓦。
权利要求
1．一种具有最大100瓦的额定功率的高压气体放电灯，它备有包围放电空间的、其半透明的陶瓷壁厚度为d的放电容器，各自备有电极头的两个电极以所述电极头相互距离为EA的形式设置在所述放电空间中，所述放电容器含有至少包括钠(Na)和卤化物的可电离填充物，并且所述放电容器在所述距离EA范围内是圆柱形的并且具有横截面内径Di，其特征在于所述壁的所述厚度是至少1毫米。
2．权利要求1的灯，其特征在于所述可电离填充物不含In。
3．权利要求1或者2的灯，其特征在于所述可电离填充物包括稀土卤化物。
4．权利要求1、2或者3的灯，其特征在于遵守以下关系0.4≤EA/Di≤1.5。
全文摘要
本发明涉及具有最大100瓦的额定功率的高压气体放电灯。所述灯备有其半透明的陶瓷壁厚度为d的放电容器。各自具有电极头的两个电极以电极头相互距离为EA的形式设置在由所述壁包围的放电容器中。放电容器含有至少包括钠Na和卤化物的可电离填充物。根据本发明,所述壁的厚度是至少1毫米。
文档编号H01J61/30GK1224531SQ98800534
公开日1999年7月28日 申请日期1998年3月16日 优先权日1997年4月25日
发明者C·维詹贝尔格, P·A·塞南, J·L·G·休克尔 申请人:皇家菲利浦电子有限公司