專利名稱：一種無汞或低汞的高強(qiáng)度放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無汞或低汞的高強(qiáng)度放電燈(HID燈)，尤其是一種無汞或低汞的金屬鹵化物放電燈及其他現(xiàn)有技術(shù)中需要充入汞以以保證工作時(shí)的氣體壓力的各類HID燈。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有高強(qiáng)度放電燈(HID燈)中有很多均充有汞，如金屬鹵化物燈中任一汞燈、高壓汞燈、汞—氙燈等。而汞是一種污染大氣、水源和土壤的有毒物質(zhì)，進(jìn)入人、畜體內(nèi)后極難排除，不僅嚴(yán)重危害肌體、致人體質(zhì)衰弱、提前衰老、癡呆、胎兒畸形、弱智，生命縮短等。因此近年來，禁汞之勢(shì)漸趨嚴(yán)格。按照該趨勢(shì)預(yù)計(jì)，若干年內(nèi)將禁止一切含汞物品的銷售，各種光源也在禁止之列。
約十年前，人們即已開始進(jìn)行無汞高強(qiáng)度放電燈，如無汞金屬鹵化物燈的研發(fā)，至今還沒有獲得成功。例如，有人提出以氙氣代替汞，但是，這樣燈壓降將過低，燈電流很大，不便使用，加以光效低，為達(dá)到同樣的照明效果，耗電將明顯增加。又有人提出以鋅代汞，但是，鋅的熔點(diǎn)為420℃，而沸點(diǎn)則高達(dá)907℃。為使鋅大量蒸發(fā)形成足夠高的鋅蒸氣壓力，電弧管工作溫度需高達(dá)1180K以上。工作在這樣高溫度下的石英管，再加以大量的金屬、鹼金屬和鹵素離子的轟擊，極易析晶而致失透、鼓泡、炸裂，燈壽命很短，很難有實(shí)用價(jià)值。所以，目前尚未見無汞金鹵燈問世，而無汞金鹵燈的開發(fā)與應(yīng)用，又勢(shì)在必行，刻不容緩。其他充汞高強(qiáng)度放電燈的無汞或少汞技術(shù)的開發(fā)，亦存在同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除或減少汞污染危害，提供一種無汞或低汞的高強(qiáng)度放電燈(HID燈)，尤其是針對(duì)金屬鹵化物放電燈以及其他現(xiàn)有技術(shù)中需要充入汞以以保證工作時(shí)的氣體壓力的各類HID燈。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的在自然界的92種元素中，除汞以外，只有一種元素硒(Se)可在某些種類HID燈，尤其是金鹵燈或其他現(xiàn)有技術(shù)需要充入汞的HID燈的工作條件下大量蒸發(fā)，形成高壓蒸汽因而可以用來代替汞。硒(Se)的有關(guān)參數(shù)如下硒(Se)是元素周期表上第34號(hào)元素，原子量為78，96，共有六種同位素存在，其化學(xué)性能比較穩(wěn)定，價(jià)鍵為6價(jià)、4價(jià)和負(fù)2價(jià)，平時(shí)多以8原子共價(jià)狀態(tài)存在。其電離電位為9.75V，略低于汞，諧振電位為分別為5.95V和6.30V，相應(yīng)的諧振輻射為207.4nm和196nm，其熔融溫度為220℃，即493K而沸點(diǎn)為688℃即961K，此溫度雖高于汞，但HID燈如金鹵燈特別是車用氙氣金鹵燈及舞臺(tái)金鹵燈工作時(shí)的電弧管溫度是完全可以滿足的。另外，硒(Se)不與電極或金屬鹵化物起化學(xué)反應(yīng)，可能部分置換金屬鹵化物中的鹵素形成硒鹵素化合物如Se2I2，Se2Br2等，這些鹵化物的汽化溫度在227℃以下，燈工作時(shí)與HgI2，，HgBr2相似，將參加鹵素循環(huán)，形成動(dòng)態(tài)平衡。因此，本發(fā)明將適量的硒(Se)代替汞充入燈中，其用量由燈的種類和功率確定。同時(shí)充入適當(dāng)氣壓的惰性氣體，如氙、氪、氬等，并根據(jù)設(shè)計(jì)的色溫充入相應(yīng)成分的金屬鹵化物的混合物，惰性氣體和金屬鹵化物的成分及用量均按現(xiàn)有公知技術(shù)設(shè)計(jì)。在工作時(shí)，放電首先是在惰性氣體中發(fā)生，大電流低電壓電弧使電弧管加熱，在管殼溫度達(dá)700℃時(shí)Se大量蒸發(fā)，氣壓迅速上升，放電壓降隨之升高而轉(zhuǎn)入高壓Se蒸汽和所充入金屬鹵化物蒸汽中的弧光放電。本發(fā)明HID燈在使用時(shí)，根據(jù)燈的種類、功率大小確定最合適的Se用量(部分或完全取代汞)，并按照現(xiàn)有技術(shù)確定金屬鹵化物等其他成分，則可達(dá)到合適的光電特性和光譜，并具有很高的顯色指數(shù)(例如95)。各種緊湊形金屬鹵化物燈如車用氙氣金鹵燈和舞臺(tái)金屬鹵化物燈，由于泡殼體積很小、壁負(fù)荷大、溫度高，很容易滿足Se對(duì)電弧管管壁溫度的要求。
本發(fā)明HID燈中以Se取代汞的用量應(yīng)根據(jù)燈的類型和功率確定，硒(Se)取代汞的量(克分子量)為原充入汞量的10％～100％。
以金屬鹵化物放電燈為例，在車用氙氣金屬鹵化物燈及50W以下商用照明金鹵燈中可用相應(yīng)量(克分子量)的Se完全取代汞。
50W以上100W以下功率的商業(yè)照明金鹵燈則可以減少常規(guī)充汞量的70％，而代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒(Se)。100W以上功率的商業(yè)照明金鹵燈則可以減少常規(guī)充汞量的10％～40％，而代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒(Se)。
在100W或以上更大功率(如250W或575W)的舞臺(tái)用金屬鹵化物燈中充入的汞量可以適當(dāng)減少20％～50％，代之以相同量(克分子量)的硒(Se)充入。
在現(xiàn)有100W以下高壓汞燈中，可以適當(dāng)減少充入汞量的30％～40％，代之相應(yīng)量(克分子量)的硒(Se)。
現(xiàn)有汞—氙燈有400W，500W，1000W的規(guī)格，可以適當(dāng)減少充入汞量的10％～40％，代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒(Se)。
本發(fā)明無汞或低汞的高強(qiáng)度燈(HID燈)可以完全取消或大幅降低汞的用量，符合環(huán)保要求的發(fā)展趨勢(shì)的，是一種很有前途的新型燈種。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1使用的無汞電弧管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例2使用的車用硒氙金鹵燈結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例3使用的35W商用無汞金鹵燈結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例4、5使用的250W或575W減汞舞臺(tái)用金鹵燈結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明1、電弧管殼2、惰性氣體3、金屬鹵化物丸4、Se具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例1在現(xiàn)有35W車用氙氣金屬鹵化物燈電弧管中完全取消汞，代之以相應(yīng)克分子量的Se，可制成顯色性＞90的無汞車用燈，根據(jù)現(xiàn)有公知技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)適量選配其他金屬鹵化物成分可以調(diào)節(jié)相關(guān)色溫為4000K，5000K，6000K或其他所需的色溫，圖1所示的電弧管的結(jié)構(gòu)可用以制作所述無汞氙氣金鹵燈。
實(shí)施例2在圖2所示的現(xiàn)有35W的車用氙氣金鹵燈中取消充入汞，代之以相應(yīng)克分子量的Se。金屬鹵化物和惰性氣體成分及用量采用現(xiàn)有公知技術(shù)，可制成無汞的高顯色性的車用硒氙金鹵燈。
實(shí)施例3在現(xiàn)有35W商用照明金鹵燈中取消充入汞，代之以相應(yīng)克分子量的Se，金屬鹵化物和惰性氣體成分及用量采用現(xiàn)有公知技術(shù)，可制成無汞商用照明金鹵燈。
實(shí)施例4在現(xiàn)有250W舞臺(tái)照明金鹵燈中適當(dāng)減少充入汞量，減少常規(guī)充汞量的50％，代之以相應(yīng)克分子量的硒(Se)，金屬鹵化物和惰性氣體成分及用量采用現(xiàn)有公知技術(shù)，可制成舞臺(tái)用250W金屬鹵化物燈。
實(shí)施例5在現(xiàn)有575W的舞臺(tái)用金鹵燈中適當(dāng)減少充入汞量，減少的比例是1/3，代之以相當(dāng)于1/3汞量(克分子量)的Se元素，原充入的金屬鹵化物量不變，則可得到色溫略低但顯色性大為提高的舞臺(tái)用照明金鹵燈。
實(shí)施例6在現(xiàn)有70W高壓汞燈中減少中35％的充汞量代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒，可使汞污染程度降低，光效提高，顯色指數(shù)上升。
實(shí)施例7在現(xiàn)有125W商用照明金鹵燈中適當(dāng)減少充入汞量，減少常規(guī)充汞量的30％，而代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒(Se)，金屬鹵化物和惰性氣體成分及用量采用現(xiàn)有公知技術(shù)，可制成少汞的商用金鹵燈，可減少環(huán)境污染。
實(shí)施例8在現(xiàn)有500W的汞--氙燈中，可以適當(dāng)減少充入汞量的20％而代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒(Se)，可部分降低汞污染。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度放電燈，其特征在于在所述高強(qiáng)度放電燈的電弧管內(nèi)加入硒(Se)以取代汞。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度放電燈，其特征在于在所述高強(qiáng)度放電燈的電弧管內(nèi)加入硒以取代汞的量(克分子量)為原充入汞量的10％～100％。
3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度放電燈，其特征在于所述高強(qiáng)度放電燈為金屬鹵化物放電燈。
4.如權(quán)利要求3所述的金屬鹵化物放電燈，其特征在于對(duì)于車用氙氣金屬鹵化物燈完全取消充入的汞而代之以相應(yīng)汞量(克分子量)的硒。
5.如權(quán)利要求3所述的金屬鹵化物放電燈，其特征在于對(duì)于50W以下商用照明金鹵燈完全取消充入的汞而代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒。
6.如權(quán)利要求3所述的金屬鹵化物放電燈，其特征在于對(duì)于50W以上100W以下功率的商用照明金鹵燈，減少了常規(guī)充汞量的70％，而代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒。
7.如權(quán)利要求3所述的金屬鹵化物放電燈，其特征在于對(duì)于100W以上的商用照明金鹵燈，減少了常規(guī)充汞量的10％～40％，而代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒。
8.如權(quán)利要求3所述的金屬鹵化物放電燈，其特征在于對(duì)于100W以上舞臺(tái)用金屬鹵化物燈中，減少了常規(guī)充汞量的20％～50％，而代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒充入。
9.如權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度放電燈，其特征在于所述高強(qiáng)度放電燈為高壓汞燈，所述高壓汞燈減少常規(guī)充汞量的30％～40％，而代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒。
10.如權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度放電燈，其特征在于所述高強(qiáng)度放電燈為汞-氙燈，所述汞-氙燈減少常規(guī)充汞量的10％～40％，而代之以相應(yīng)量(克分子量)的硒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一類無汞或低汞的高強(qiáng)度放電燈，包括金屬鹵化物放電燈及高壓汞燈、汞－氙燈等。本發(fā)明無汞或低汞的高強(qiáng)度放電燈在使用時(shí)，根據(jù)燈的種類和功率確定最合適的Se用量，部分或完全取代汞，其余成分采用公知技術(shù)，可達(dá)到合適的光譜，并具有很高的顯色指數(shù)(例如95)的光譜。本發(fā)明無汞或低汞的高強(qiáng)度放電燈可以完全取代或大大降低了汞的用量，符合現(xiàn)行的環(huán)保要求的發(fā)展趨勢(shì)，是一種很有前途的新型光源。
文檔編號(hào)H01J61/12GK1674206SQ20051003293
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者楊正名, 柴國生, 張明, 高光義 申請(qǐng)人:廣東雪萊特光電科技股份有限公司