專利名稱：沒有水銀的金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明按照權(quán)利要求1的前序部分所述涉及一個(gè)沒有水銀的金屬鹵化物燈。本發(fā)明尤其涉及了用于一般照明的光色暖白(WDL)的燈，該燈尤其是具有亮度調(diào)節(jié)功能的。
從DE-A 197 31 168中已知了一種沒有水銀的金屬鹵化物燈，該燈使用了兩組的金屬鹵化物燈，即電壓產(chǎn)生器，其主要承擔(dān)水銀的角色，以及光產(chǎn)生器，尤其是稀有金屬。以此暖白的光色可以達(dá)到3500K。盡管紅色復(fù)制還不是任意的，該復(fù)制通過加入金屬鹵化物Dy或者Al得到控制。相似的填充系統(tǒng)也描述在WO 99/05699或者EP-A833 160中。
WO98/45872描述了含有水銀的金屬鹵化物燈，它的填充物主要是含有Na和Tl的金屬鹵化物。對(duì)此還有Dy和Ca鹵化物。此填充物具有中白的光色3900到4200K。
在實(shí)現(xiàn)暖白和中白的光色時(shí)使用鈉是有缺點(diǎn)的，因?yàn)樗妮^小的離子半徑它是很容易擴(kuò)散的。
本發(fā)明的任務(wù)是提供按照權(quán)利要求1前序部分的金屬鹵化物燈，其不僅省略了因?yàn)榄h(huán)境保護(hù)的銀，而且回避了全部使用鈉或者另外盡可能避免的與之相聯(lián)系的困難。本發(fā)明尤其涉及了在單側(cè)有管座的燈(光致電離的問題)。
此任務(wù)通過權(quán)利要求1特征部分的特征解決。尤其有利的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中得到。
按照本發(fā)明沒有水銀的金屬鹵化物燈具有暖白的光色和高的色重現(xiàn)指數(shù)Ra，其中該燈具有一個(gè)放電容器，在該放電容器中電極是真空密封的并且在放電容器中具有一個(gè)可電離填充物。該填充物具有下面的組份一惰性氣體，其起緩沖氣體的作用，第一組金屬鹵化物(MH)，它的沸點(diǎn)高于1000℃(優(yōu)選高于1150℃)，其中第一組作為金屬至少同時(shí)使用了Dy和Ca，并且其中兩種金屬鹵化物Ca-MH∶Dy-MH的摩爾比例位于0.1和10之間，優(yōu)選位于0.2和5之間；在此還涉及了難以揮發(fā)的組份，其預(yù)先達(dá)到了飽和的狀態(tài)；第二組金屬鹵化物，它的沸點(diǎn)低于1000℃(優(yōu)選低于900℃)，其中，第二組作為金屬含有至少組份In、Zn、Hf、Zf之一；在此還涉及了容易揮發(fā)的組份，其大部分預(yù)先是不飽和的；其中第一組金屬鹵化物的總的填充量介于5和100μmol/cm3之間；其中第二組金屬鹵化物的總的填充量介于1和5μmol/cm3之間；其中色溫位于2700和3500K之間；其中共同的色重復(fù)指數(shù)至少是Ra=90，而同時(shí)的紅重復(fù)指數(shù)至少是R9=60。
兩種金屬鹵化物Ca-MH∶Dy-MH的摩爾比例優(yōu)選位于0.3和4之間。第二組優(yōu)選含有另外的金屬鹵化物Tl，它的量是到30μmol/cm3，優(yōu)選為5到25μmol/cm3。
另外第一組的金屬鹵化物Na在總量之中低于30Mol.-％，優(yōu)選最高為5Mol.-％。
優(yōu)選的，第一組另外還含有Cs的金屬鹵化物，它的量為低于40μmol/cm3，優(yōu)選為5到30μmol/cm3。另外惰性氣體的冷的填充壓優(yōu)選位于100和10000mbar。
另外第二組的成員作為金屬能夠?yàn)榈陀?0Mol.-％的量。另外附加至少一種基本的金屬或者一種金屬鹵化物金屬Al、Ga、Sn、Mg、Mn、Sb、Bi、Sc在第二組中并且它整個(gè)地低于40Mol.-％部分。
另外附加至少一種金屬鹵化物金屬Sr、Ba、Li和/或稀有金屬在第一組中并且它整個(gè)地低于30Mol.-％部分。
該放電容器優(yōu)選是陶瓷的并且具有典型的內(nèi)部的縱/橫最大尺寸的比例為3.5。
該內(nèi)表面的尺寸優(yōu)選如此選擇，在運(yùn)行時(shí)內(nèi)壁的負(fù)載是10到60W/cm2。
沒有水銀的填充物主要是含鈉的填充物(優(yōu)選最高為占具有沸點(diǎn)＞1000℃的填充物5Mol.-％的Na鹵化物)。它的組成如此選擇，至少Dy-鹵化物和Ca-鹵化物作為填充物組成部分是具有＞1000℃沸點(diǎn)的填充材料的一部分，并且至少一種金屬鹵化物MH具有＜1000℃的沸點(diǎn)，它是選自于In、Zn、Hf、Zr組。
然后尤其是當(dāng)Ca-MH/DyMH的比例＞2時(shí)(尤其是＞4時(shí))具有的優(yōu)點(diǎn)是，提供了填充物的另外的金屬鹵化物，優(yōu)選是另外的所選擇的鑭低于25Mol.-％的分量，以跨越紅色的頻譜范圍，對(duì)此是通過分量CaJ2進(jìn)行補(bǔ)償。
第一組在放電容器中的總填充量應(yīng)該是CaX2+DyX3=5-100μmol/ccm(X是任意選擇的鹵化物J、Br和Cl的一種)。第二組所使用的金屬In、Zn、Hf、Zr的金屬鹵化物MeXn的總填充量總共是MeXn=1-50μmol/cm3。如果這個(gè)值是選擇得比較小，該電壓半徑低于50V/cm，這是不實(shí)用的。
Tl-MH的附加物優(yōu)選位于范圍TIX=5-30μmol/ccm中。該優(yōu)選的量依賴于另外的組成部分以實(shí)現(xiàn)與普朗克曲線存在最小的偏差。
該光源的頻譜射線處于2700K和3500K之間的暖白頻譜范圍之中，并且共同的色重復(fù)指數(shù)優(yōu)選是Ra＞90，其中飽和紅色的紅重復(fù)指數(shù)是R9＞60。
本發(fā)明的特別應(yīng)該注意的特征是，當(dāng)燈被調(diào)低到燈功率的大約50％時(shí)，色重復(fù)能夠保持明顯的恒定。目前的填充物不適合于調(diào)暗。這使所得到的在Dy和Ca之間的混合物具有一種可能性，即Ca(也可以是Cs)在汽相狀態(tài)通過分子結(jié)構(gòu)(復(fù)雜的結(jié)構(gòu))滿足。這種原理在沒有水銀的填充物中是特別有利的。以此實(shí)現(xiàn)了與功率有關(guān)的在可見光頻譜范圍中的頻譜射線的分布，相應(yīng)的具有一個(gè)突出的調(diào)暗性能。
該燈的填充物能夠具有處于填充材料的填充物組成部分中的Cs鹵化物，該材料具有＞1000℃的沸點(diǎn)，該鹵化物在摩爾比例中優(yōu)選處于10-50％，其中CsX的總量典型地處于5-40μmol/cm3。CsX改善了彎曲穩(wěn)定性并且提高了光增益。
另外該燈填充物含有具有沸點(diǎn)＜1000℃的至少一種金屬鹵化物，該鹵化物出自于Al、Ga、Sn、Mg、Mn、Sb、Bi、Sc組，此材料能夠被混合以進(jìn)行準(zhǔn)確的電壓調(diào)節(jié)；少量的材料還適合于影響頻譜射線的分布。
在另外的實(shí)施例中該燈填充物還含有至少一種基本的金屬，該金屬來(lái)源于Tl、In、Zn、Al、Ga、Sn、Mg、Mn、Sb、Bi、Sc組，其中該填充量處于0.5-50μmol/cm3之間。此材料能夠被混合以改善電性能，例如其用于減小重復(fù)點(diǎn)燃的峰值。
Na鹵化物的可選部分能夠低于填充物組成部分的填充分量的30.Mol-％，它的沸點(diǎn)＞1000℃。雖然NaJ典型地?fù)p害了調(diào)暗性能以及色重復(fù)的恒定，但是它能夠被混合以提高光增益。
在其他有利的實(shí)施例中在具有沸點(diǎn)＞1000℃的填充分量中另外含有由鑭和由組Sr和Ba和Li，典型地處于到35Mol.-％構(gòu)成的至少一種鹵化物。此材料被混合以在可見光的頻譜范圍內(nèi)優(yōu)化頻譜分布，例如Sr、Ba和Li是另外用于改善紅色射線，鑭是用于藍(lán)色和綠色的頻譜范圍。
該可電離的填充物含有至少一種具有冷填充壓為100-10000mbar的惰性氣體(Ar，Kr，Xe)。通過典型地大于500mbar的冷填充壓尤其能夠延長(zhǎng)使用壽命。在低于100mbar時(shí)，在燈的運(yùn)行期間出現(xiàn)較大的電極負(fù)載，這導(dǎo)致維護(hù)性能受損。
下面借助于幾個(gè)實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。


圖1 具有陶瓷放電容器的一個(gè)金屬鹵化物燈；圖2 金屬鹵化物燈的頻譜；圖3 依賴于用于第一個(gè)實(shí)施例的調(diào)暗等級(jí)的Ra、Rg和色溫的表示，圖4 作為用于第一個(gè)實(shí)施例的調(diào)暗等級(jí)的函數(shù)的色坐標(biāo)；圖5 金屬鹵化物燈的頻譜的第二個(gè)實(shí)施例；圖6 依賴于用于第二個(gè)實(shí)施例的調(diào)暗等級(jí)的Ra、Rg和色溫的表示，圖7 作為用于第一個(gè)實(shí)施例的調(diào)暗等級(jí)的函數(shù)的色坐標(biāo)；圖8 金屬鹵化物燈的頻譜的第三個(gè)實(shí)施例；圖9 依賴于用于第三個(gè)實(shí)施例的調(diào)暗等級(jí)的Ra、Rg和色溫的表示，圖10 作為用于第三個(gè)實(shí)施例的調(diào)暗等級(jí)的函數(shù)的色坐標(biāo)。
在圖1中示意性描述了具有功率70W的金屬鹵化物燈。其含有由燈軸確定的圓柱形的石英玻璃的外燈泡1，其在兩側(cè)被擠壓(2)和被形成插座(3)。該軸向設(shè)置的Al2O3陶瓷的放電容器4構(gòu)成一個(gè)橢圓形并且在中點(diǎn)5鼓出來(lái)并且具有兩個(gè)圓柱形的端6a和6b。它也能夠具有圓柱形的作為栓塞的細(xì)小的管子。該放電容器借助于兩個(gè)通過薄膜8與燈座部分3相連接的電流引線保持在外燈泡1中。該電流引線7與引線9、10焊接在一起，該引線分別匹配在處于放電容器端部的端部栓塞11中。
該引線9、10例如是鉬銷釘。兩個(gè)引線9、10在兩側(cè)處于栓塞11的上方并且在放電側(cè)夾持電極14，該電極含有由鎢構(gòu)成的電極體15和一個(gè)在放電側(cè)的端部被移動(dòng)的螺旋線16。引線9、10分別與電極體15以及與外面的電流引線7鈍焊接。
端部栓塞11主要含有具有陶瓷成分Al2O3和金屬成分鎢或者鉬的已知的金屬陶瓷。
在第二個(gè)端部6b處另外在栓塞11中含有一個(gè)與軸平行的孔12，其用于抽真空并且以已知的方式用于填充該放電容器。這個(gè)孔12在填充之后借助于栓塞13密封。然而另外也可以使用其他已知的結(jié)構(gòu)用于陶瓷的放電容器并且對(duì)于密封的技術(shù)是可以選擇的。
放電容器的填充物含有惰性的點(diǎn)燃?xì)怏w/緩沖氣體，在此使用了具有250mbar冷填充壓的氬氣并且含有各種金屬鹵化物的附加物。
本發(fā)明的填充物的三個(gè)例子示出在表1中。另外在最后的兩列中給出了金屬鹵化物的沸點(diǎn)。在所有的情況中，橢圓形構(gòu)成的陶瓷放電容器具有0.32cm3的內(nèi)部空間并且在9mm的彎曲長(zhǎng)度上具有2.35cm2的內(nèi)表面。
在第一個(gè)實(shí)施例中點(diǎn)燃電壓大約為60V。摩爾比例CaMH∶DyMH在此為60∶15=4.0。以此實(shí)現(xiàn)了70W的WDL金屬鹵化物燈，它的射線頻譜是以CaJ2帶為占優(yōu)勢(shì)(圖2)。其在紅色頻譜范圍中位于626和642nm之間。
如在圖3中所示，光增益是501m/W。色重復(fù)指數(shù)Ra和R9的值稍微低于100。此非常好的值是與調(diào)暗無(wú)關(guān)地直到全部功率的50％，如圖2和圖3所示，作為調(diào)暗參數(shù)，該壁負(fù)載在20、30和40W/cm2之間變化(相應(yīng)于50％、75％和100％的調(diào)暗程度)。以此該燈非常好地適合于白熾燈。該色溫Tn通過調(diào)暗在3400和2950K之間進(jìn)行無(wú)級(jí)的調(diào)節(jié)。色坐標(biāo)x和y的改變?cè)谡{(diào)暗時(shí)沿著普朗克曲線(圖4)非常準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。以此輸入TlJ的準(zhǔn)確的量是非常重要的。這與目前的填充物相比是極其有利的。
在頻譜在圖5中示出的第二個(gè)實(shí)施例中，點(diǎn)燃電壓為80V。摩爾比例CaMH∶DyMH=29∶39=0.74，R9指數(shù)按照?qǐng)D6在60和85之間進(jìn)行變化，每一次在調(diào)暗之后，Ra一直都明顯高于90，其色溫在50-100％的調(diào)暗時(shí)幾乎恒定地保持在3100K。在接近50％的低調(diào)暗時(shí)(相應(yīng)于20W/cm2的壁負(fù)載)，該R9值大約位于50，在到可能功率的100％的較高調(diào)光(壁負(fù)載典型地為32W/cm2)時(shí)該R9值為75到80。該色坐標(biāo)x和y示出在圖7中。
在其頻譜示出在圖8的第三個(gè)實(shí)施例中，點(diǎn)燃電壓為73V。摩爾比例CaMH∶DyMH=30∶45=0.67。為了電壓匹配使用了InJ和HfBr4的混合物。在調(diào)暗時(shí)(圖9)示出了一個(gè)非常的特性所有的顏色指數(shù)(Ra和R9)示出了幾乎恒定的性能并且?guī)缀跖c調(diào)暗程度無(wú)關(guān)。紅色值R9明顯高于70并且Ra大約為95。色坐標(biāo)x和y(圖10)在調(diào)暗時(shí)具有大約3000K的恒定的色溫。
在以橢圓形表示的放電容器的所有的實(shí)施例中，內(nèi)部的縱向與橫向的比例大約為1.7。內(nèi)部的軸向的長(zhǎng)度只有12mm(作為所表示的橢圓形的整個(gè)長(zhǎng)度(在圖1中以虛線表示)表示)，橫向于燈軸的圓形構(gòu)成的放電容器的內(nèi)部的最大直徑為7mm。
表權(quán)利要求
1．具有暖白光色和高的色重復(fù)指數(shù)Ra的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其中該燈具有一個(gè)放電容器，在該容器中存在真空密封的電極并且在放電容器含有可電離的填充物，其特征在于，該填充物具有以此的組份一惰性氣體，其起緩沖氣體的作用，第一組金屬鹵化物(MH)，它的沸點(diǎn)高于1000℃，其中第一組作為金屬至少同時(shí)使用了Dy和Ca，并且其中兩種金屬鹵化物Ca-MHDy-MH的摩爾比例位于0.1和10之間，第二組金屬鹵化物，它的沸點(diǎn)低于1000℃，其中，第二組作為金屬含有至少元素In、Zn、Hf、Zf之一，其中第一組金屬鹵化物的總的填充量介于5和100μmol/cm3之間；其中第二組金屬鹵化物的總的填充量介于1和5μmol/cm3之間；其中色溫位于2700和3500K之間；其中共同的色重復(fù)指數(shù)至少是Ra=90，而同時(shí)的紅重復(fù)指數(shù)至少是R9=60。
2．如權(quán)利要求1的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其特征在于，兩種金屬鹵化物Ca-MH∶Dy-MH的摩爾比例位于0.2和5之間。
3．如權(quán)利要求1的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其特征在于，第二組含有另外的金屬鹵化物Tl，它的量是低于30μmol/cm3，優(yōu)選為5到25μmol/cm3。
4．如權(quán)利要求1的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其特征在于，第一組還含有的金屬鹵化物Na在總量之中低于30Mol.-％，優(yōu)選最高為5Mol.-％。
5．如權(quán)利要求1的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其特征在于，第一組另外還含有Cs的金屬鹵化物，它的量為低于40μmol/cm3，優(yōu)選為5到30μmol/cm3。
6．如權(quán)利要求1的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其特征在于，惰性氣體的冷的填充壓優(yōu)選位于100和10000mbar。
7．如權(quán)利要求1的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其特征在于，第二組的成員另外作為金屬能夠?yàn)榈陀?0Mol.-％的量。
8．如權(quán)利要求1的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其特征在于，附加至少一種金屬鹵化物金屬Al、Ga、Sn、Mg、Mn、Sb、Bi、Sc在第二組中并且它整個(gè)地另外低于40Mol.-％的部分。
9．如權(quán)利要求1的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其特征在于，附加至少一種金屬鹵化物金屬Sr、Ba、Li和/或稀有金屬在第一組中并且它整個(gè)地另外低于30Mol.-％部分。
10．如權(quán)利要求1的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其特征在于，該優(yōu)選是陶瓷的放電容器具有典型的內(nèi)部的縱/橫最大尺寸的比例最高為3.5。
11．如權(quán)利要求1的沒有水銀的金屬鹵化物燈，其特征在于，該放電容器的內(nèi)表面尺寸如此選擇，內(nèi)壁的負(fù)載是10到60W/cm2。
全文摘要
沒有水銀的金屬鹵化物燈,該填充物有下面的組份;一惰性氣體,第一組金屬鹵化物,沸點(diǎn)高于1000℃,還涉及難以揮發(fā)的組份,其預(yù)先達(dá)到飽和的狀態(tài);第二組金屬鹵化物,沸點(diǎn)低于1000℃,還涉及容易揮發(fā)的組份,大部分預(yù)先是不飽和的;其中第一組金屬鹵化物的總的填充量介于5和100μmol/cm
文檔編號(hào)H01J61/20GK1283867SQ0011831
公開日2001年2月14日 申請(qǐng)日期2000年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月10日
發(fā)明者K·斯托克瓦德 申請(qǐng)人:電燈專利信托有限公司