專利名稱：具有長(zhǎng)壽命、高效率和高流明維持率的街道照明燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及放電燈，并且更具體地涉及由透明陶瓷電弧室材料制成的高強(qiáng)度放電(HID)金屬鹵化物燈。HID燈在街道照明中具有特定應(yīng)用，但將意識(shí)到，所選的方面可在遇到關(guān)于流明效能和流明維持率的相同問(wèn)題的相關(guān)放電燈環(huán)境中具有應(yīng)用。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度放電(HID)燈是可以從相對(duì)小的源產(chǎn)生大量光的高效燈。這些燈在許多應(yīng)用中廣泛地使用，僅舉幾例，其中包括公路和道路照明、例如體育場(chǎng)等大型場(chǎng)所的照明、建筑、商店和工業(yè)建筑以及投影儀的泛光燈照明。術(shù)語(yǔ)“HID燈”用于表示不同種類(lèi)的燈。這些包括汞蒸氣燈、金屬鹵化物燈和鈉燈。特別地，金屬鹵化物燈在要求以相對(duì)低的成本達(dá)到高亮度水平的領(lǐng)域中廣泛地使用。HID燈因?yàn)樗鼈兊倪\(yùn)行環(huán)境要求在高溫和高壓下長(zhǎng)時(shí)段地操作而不同于其他燈。而且，由于它們的使用和成本，期望的是，這些HID燈具有相對(duì)長(zhǎng)的使用壽命并且產(chǎn)生始終如一的亮度水平和光的顏色。盡管原則上HID燈可以用交流(AC)供應(yīng)或直流(DC)供應(yīng)操作，實(shí)際上這些燈通常通過(guò)AC供應(yīng)驅(qū)動(dòng)。放電燈通過(guò)用兩個(gè)電極之間傳遞的電弧電離蒸氣填充物材料(例如稀有氣體、金屬鹵化物和汞的混合物等)產(chǎn)生光。這些電極和填充物材料密封在半透明或透明的放電容器內(nèi)，該放電容器維持通電的填充物材料的壓力并且允許發(fā)射的光穿過(guò)它。填充物材料(也稱為燈“劑量”)響應(yīng)于被電弧激發(fā)而發(fā)射期望的光譜能量分布。例如，鹵化物提供光譜能量分布，這些光譜能量分布提供例如色溫、顯色性和發(fā)光效能的光性質(zhì)的廣泛選擇。利用當(dāng)前技術(shù)，如果將放電容器中的電極分開(kāi)的距離與室的直徑之間的比率小于四，電弧和放電室壁之間相對(duì)豐富的鈉由于它的吸收線接近可見(jiàn)光的峰值而產(chǎn)生由這樣的鈉造成的所生成的光輻射的更大吸收。另外，如果該比率小于五，正在水平位置操作的燈由于它的蒸發(fā)室成分的浮力而導(dǎo)致在電弧放電室中建立的電弧大致上向上彎曲。電弧的向上彎曲使它更靠近電弧放電室的壁，從而使電弧附近的壁的溫度上升。這樣的溫度增加可能在燈水平操作時(shí)降低燈的操作壽命。因此，實(shí)現(xiàn)具有小于4. 0的縱橫比、帶有小于110的操作電壓的更高效能和更好的色彩表現(xiàn)的燈，這對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將是不明顯的。意外地，本發(fā)明用含有小于大約5mg的汞實(shí)現(xiàn)初始大于大約110流明每瓦(LPW)、在12，000小時(shí)的至少大約80%的流明維持率和大約大于65的顯色指數(shù)(Ra)。這些益處通過(guò)大于大約2. 5并且小于大約4. 0的縱橫比、大于大約10并且小于大約40的鈉與稀土的比率、鹵化鈉、鹵化鈣、鹵化鉈和鹵化鑭的劑量成分以及鎢-氧循環(huán)的組合實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
在示范性實(shí)施例中，燈包括放電容器和延伸進(jìn)入該放電容器的電極。該容器進(jìn)一步包括密封在該容器中的可電離填充物。該可電離填充物至少包括惰性氣體和鹵化物填充物。該鹵化物填充物包括鹵化鈣和鹵化鍶中的至少一種、鹵化鈉、鹵化鉈，以及從由鑭、鈰、鐠、釤和釹及其組合組成的組選擇的稀土鹵化物中的至少一種。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，前面的組合包括鹵化鑭作為稀土組分。根據(jù)本發(fā)明，放電管的縱橫比滿足2. 0 < EA/Di < 4. 8其中EA =電極之間的距離，并且Di =放電容器的內(nèi)徑。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，填充物中鹵化鈉與稀土鹵化物的摩爾比滿足:8 彡 Na/RE 彡 48在本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例中，提供形成燈的方法。該方法包括提供具有密封在其中的電離填充物的放電容器，該填充物包括惰性氣體和鹵化物組分。該鹵化物組分包括鹵化鈣和鹵化鍶中的至少一種、鹵化鈉、鹵化鉈，以及從由鑭、鈰、鐠、釤和釹組成的組選擇的稀土鹵化物中的至少一種。該方法進(jìn)一步包括在該放電容器內(nèi)安置電極以響應(yīng)于施加于這些電極的電壓使填充物通電。將意識(shí)到本發(fā)明不限于任何特定的制造方法或加工。由根據(jù)本發(fā)明的燈實(shí)現(xiàn)的主要益處是由于縱橫比(AR)和壁負(fù)載的組合而引起的高效能。由根據(jù)本發(fā)明的燈實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)益處是由于劑量成分和添加到放電容器的該劑量的量而引起的高效能。由根據(jù)本發(fā)明的燈實(shí)現(xiàn)的再另一個(gè)益處是由于防止鎢沉積到放電容器的半透明壁上的鎢-鹵壁清潔循環(huán)的建立而引起的高百分比的流明維持率。由根據(jù)本發(fā)明的燈實(shí)現(xiàn)的再另一個(gè)益處是由于維持電極端部(EA)(其中大百分比的半透明陶瓷壁沒(méi)有接收任何沉積的鎢，由此減少壁發(fā)黑)之間的長(zhǎng)的間隔距離而引起的高百分比的流明維持率。由根據(jù)本發(fā)明的燈實(shí)現(xiàn)的再另一個(gè)益處是由于添加到放電容器的劑量成分和劑量重量而引起的長(zhǎng)的壽命。根據(jù)本發(fā)明的燈的再其他特征和益處將通過(guò)閱讀和理解下列詳細(xì)說(shuō)明變得更明
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圖1是根據(jù)示范性實(shí)施例的HID燈的橫截面圖。圖2圖示根據(jù)示范性實(shí)施例的縱橫比vs流明每瓦(LPW)的理論標(biāo)繪圖。圖3圖示根據(jù)示范性實(shí)施例的對(duì)于0. 025mg的WO3作為氧的源的鎢物種溶解度vs溫度的理論標(biāo)繪圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供展現(xiàn)以下的組合的燈大于大約2. 0并且小于大約4. 8的縱橫比；包括具有大于大約8并且小于大約48的鹵化鈉與稀土鹵化物比率的鹵化物組分的可電離填充物；和氧循環(huán)。該燈提供高強(qiáng)度放電燈，其比其他目前可用的相似的燈具有更高的效能和更好的色彩表現(xiàn)。示范性實(shí)施例的方面涉及燈，其包括放電容器和延伸進(jìn)入該放電容器的電極。該燈進(jìn)一步包括密封在該容器內(nèi)的可電離填充物。該可電離填充物包括惰性氣體和鹵化物組分。該鹵化物組分包括鹵化鈣和鹵化鍶中的至少一種、鹵化鈉、鹵化鉈，以及從由鑭、鈰、鐠、釤和釹及其組合組成的組選擇的稀土鹵化物中的至少一種。示范性實(shí)施例提供具有在12，000小時(shí)的80%流明維持率和110流明每瓦(LPW)的白光、高顯色指數(shù)(Ra)的燈。它允許金屬鹵化物燈對(duì)于街道照明應(yīng)用與高壓鈉(HPS)燈競(jìng)爭(zhēng)?？梢庾R(shí)到這些金屬鹵化物燈將由于它們的高Ra和白光而不限于街道照明應(yīng)用，而且不限于城市美化照明和都市照明。參照?qǐng)D1，示出示范性HID燈10的橫截面圖。該燈包括放電容器或電弧管12，其限定內(nèi)室14。該放電容器12具有壁16，其可由例如氧化鋁等陶瓷材料或其他適合的透光材料形成。示范性放電容器14由形成作為單一組分的耐高溫、能透光材料形成。該放電容器14可視情況用UV或紅外反射涂層涂覆。示范性燈10可以是高強(qiáng)度放電(HID)燈，其以至少大約45W并且在一個(gè)實(shí)施例中以至少大約200W(例如，高達(dá)大約250W)的瓦數(shù)操作。由連接有AC電力源的電路(未示出)向燈供應(yīng)電流。燈可設(shè)計(jì)成在低頻方波電子鎮(zhèn)流器上運(yùn)行。備選地，燈可在電磁鎮(zhèn)流器上運(yùn)行?？呻婋x填充物18密封在內(nèi)室14中?？捎涉u形成的電極20、22安置在放電容器的相對(duì)端處以便在施加電流于電極時(shí)使填充物通電。這兩個(gè)電極20和22典型地經(jīng)由導(dǎo)體M、26(例如，從鎮(zhèn)流器(未示出))饋送有交變電流。電極20、22的端部觀、30隔開(kāi)距離EA，其限定電弧間隙。將意識(shí)到可備選地使用其他已知的電極材料。當(dāng)向燈10供電時(shí)(其指示電流流到燈)，跨兩個(gè)電極形成電壓差。該電壓差引起跨電極的端部觀、30之間的間隙的電弧。該電弧導(dǎo)致在電極端部觀、30之間的區(qū)域中的等離子體放電。產(chǎn)生可見(jiàn)光并且可見(jiàn)光通過(guò)壁16傳遞出室14。電極在燈操作期間變熱并且鎢趨于從端部觀、30蒸發(fā)。蒸發(fā)的鎢中的一些可沉積在壁16的內(nèi)表面32上。若缺乏再生循環(huán)，沉積的鎢可導(dǎo)致壁發(fā)黑以及可見(jiàn)光的傳輸降低，這最終降低使用的燈壽命。 電極端部間隔EA是電極端部觀、30之間的距離。對(duì)于50W實(shí)施例，如沿著燈軸線X測(cè)量的EA可以是例如從大約8mm至大約15mm，例如大約8mm至大約12mm，并且在一個(gè)實(shí)施例中，是大約10mm。對(duì)于70W燈實(shí)施例，如沿著燈軸線X測(cè)量的EA可以是例如從大約IOmm至大約15mm，例如大約IOmm至大約14mm，并且在一個(gè)實(shí)施例中，是大約11mm。對(duì)于100W實(shí)施例，如沿著燈軸線X測(cè)量的EA可以是例如從大約13mm至大約Mcm，例如大約13mm至大約20mm，并且在一個(gè)實(shí)施例中，是大約13. 5mm。對(duì)于150W燈實(shí)施例，如沿著燈軸線X測(cè)量的EA可以是例如從大約15mm至大約25mm，例如大約15mm至大約22mm，并且在一個(gè)實(shí)施例中，是大約19mm。 電弧管直徑Di是在電極28、30之間的區(qū)域中測(cè)量的電弧管的內(nèi)徑。例如對(duì)于50W實(shí)施例的Di，Di可以是例如從大約3. 5mm至大約4mm，例如大約3. 6mm至大約4. Omm,并且在一個(gè)實(shí)施例中是大約3. 8mm。例如對(duì)于70W實(shí)施例，Di可以是例如從大約3. 5mm至大約5mm,例如大約3. 8mm至大約4. 9mm,并且在一個(gè)實(shí)施例中是大約4. 25mm。例如對(duì)于100W實(shí)施例，Di可以是例如從大約4. 2mm至大約6. 0mm，例如大約4. 6mm至大約5. 8mm,并且在一個(gè)實(shí)施例中是大約5. 45mm。例如對(duì)于150W實(shí)施例，Di可以是例如從大約5mm至大約7mm，例如大約5. 5mm至大約7. Omm,并且在一個(gè)實(shí)施例中是大約6. 3mm。
根據(jù)本發(fā)明，提供具有縱橫比AR的燈，該縱橫比AR連同本文闡述的填充物和劑量要求展現(xiàn)意外的性能優(yōu)勢(shì)?？v橫比(EA/Di)限定為電極端部間隔EA除以內(nèi)部電弧管直徑Di的比率。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的放電管的縱橫比滿足，例如2. 0 < EA/Di < 4. 8，并且在另一個(gè)實(shí)施例中滿足2. 5 < EA/Di < 4. 0。如本文使用的，流明(Im)指光通量的SI單位，即光的感知功率的度量。如果光源發(fā)射一個(gè)燭光的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)入一個(gè)球面度的立體角，發(fā)射進(jìn)入該立體角的總光通量是一個(gè)流明。換句話說(shuō)，各向同性的一個(gè)燭光光源發(fā)射確切地為流明的總光通量。流明可以認(rèn)為是發(fā)射的可見(jiàn)光的總“量”的度量。燈的輸出可以從流明每瓦(LPW)方面來(lái)限定。根據(jù)本發(fā)明的示范性燈在操作12，000小時(shí)展現(xiàn)大約80%流明維持率。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，使用電子鎮(zhèn)流器，燈在100小時(shí)展現(xiàn)110流明每瓦。該燈在操作12，000小時(shí)展現(xiàn)至少大約80流明每瓦(LPW)，并且在一個(gè)特定實(shí)施例中，展現(xiàn)至少大約88LPW。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用電磁鎮(zhèn)流器并且在100小時(shí)展現(xiàn)至少大約105LPW的燈然后在操作12，000小時(shí)展現(xiàn)至少大約80LPW，并且在一個(gè)特定實(shí)施例中，在操作12，000小時(shí)展現(xiàn)至少大約84LPW。圖2是基于來(lái)自實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)模型的對(duì)于100W燈的縱橫比(AR)vs流明每瓦(LPff)的標(biāo)繪圖。圖2圖示在大約2. 8的縱橫比的大約113的最大LPW。對(duì)于該燈的EA是大約15. 66mm并且Di是大約5. 45mm。從而，最大LPW發(fā)生在小于4. 0的縱橫比處。如本文使用的，“電弧管壁負(fù)載” (WL)是電弧管功率(瓦)除以電弧管表面積(平方mm)。為了計(jì)算WL的目的，表面積是總的內(nèi)表面積并且電弧管功率是包括電極功率的總電弧管功率。根據(jù)本發(fā)明，WL可以彡35W/cm2。在一個(gè)實(shí)施例中，壁負(fù)載在大約20至35W/cm2之間，例如，是大約31W/cm2。一般地，填充物和壁負(fù)載足以維持至少大約1100K(例如，1100-1525Κ)的外壁溫度。根據(jù)本發(fā)明的更高效率的燈在一個(gè)示范性實(shí)施例中由于縱橫比(AR)和壁負(fù)載(WL)的組合而實(shí)現(xiàn)。太長(zhǎng)的縱橫比(即>4.0)可導(dǎo)致低的壁負(fù)載和不足的金屬鹵化物添加劑的蒸氣壓力。相反地，太短的縱橫比(即< 2. 5)可導(dǎo)致高的壁負(fù)載和更高的金屬鹵化物添加劑蒸氣壓力而引起流明降低。進(jìn)一步參照?qǐng)D1，內(nèi)部空間14具有與燈的操作電壓相匹配的體積和能持續(xù)的壁負(fù)載。例如，對(duì)于50W燈，該體積可以是大約0. 125cm3至大約0. 17cm3，例如大約0. 15cm3。例如，對(duì)于70W燈，該體積可以是大約0. 16cm3至大約0. 26cm3，例如大約0. 20cm3。例如，對(duì)于100W燈，該體積可以是大約0. 26cm3至大約0. 54cm3,例如大約0. 40cm3。例如，對(duì)于150W燈，該體積可以是大約0. 5cm3至大約0. 9cm3，例如大約0. 7cm3?？呻婋x填充物18包括惰性氣體、游離汞(Hg)、鹵化物組分和可用氧的源。選擇填充物18的組分和它們相應(yīng)的量以在壁表面32提供可用氧以用于與沉積在那里的任何鎢反應(yīng)并且去除沉積在那里的任何鎢。該鹵化物組分包括稀土鹵化物并且可進(jìn)一步包括堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物和IIIa族鹵化物(銦或鉈)中的一個(gè)或多個(gè)。在操作中，電極20、22在電極的端部觀、30之間產(chǎn)生電弧，其使填充物電離以在放電空間中產(chǎn)生等離子體。產(chǎn)生的光的發(fā)射特性主要取決于填充物材料的成分、跨電極的電壓、室的溫度分布、室中的壓力和室的幾何形狀。在填充物的下列說(shuō)明中，組分的量指最初密封在放電容器中的量，即，在燈操作之前的量(除非另外指出)。
惰性氣體(也稱為緩沖氣體)可以是例如氬、氙、氪或其組合，并且可以內(nèi)室14的從大約2至20微摩爾每立方厘米(ymol/cm3)在填充物中存在。緩沖氣體還可起到用于在燈操作的早期期間產(chǎn)生光的啟動(dòng)氣體的作用。在一個(gè)實(shí)施例中，適合于CMH燈，燈用Ar回填。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用添加有少量Kr85的Xe或Ar。放射性Kr85提供電離，其有助于啟動(dòng)燈。盡管不排除更高的冷填充物壓力，冷填充物壓力可以是大約60-300托。在一個(gè)實(shí)施例中，使用至少大約120托的冷填充物壓力。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用高達(dá)大約MO托的冷填充物壓力。壓力太高，即高于大約300托，可危及啟動(dòng)。壓力太低，即低于大約60托，可能在燈的壽期間導(dǎo)致增加的流明衰減。汞劑量可以電弧管體積的從大約2至15mg/cm3存在。調(diào)整汞重量來(lái)提供期望的電弧管操作電壓(Vop)用于從選擇的鎮(zhèn)流器抽取功率。鹵化物組分可以電弧管體積的從大約5至大約80mg/cm3 (例如，大約10-60mg/cm3)存在。鹵化物劑量與汞的比率可以是例如從大約1 1至大約10 1(按重量表達(dá))。鹵化物組分中的鹵化物分別可以從氯化物、溴化物、碘化物及其組合選擇。在一個(gè)實(shí)施例中，這些鹵化物都是碘化物。因?yàn)樵谔畛湮镏芯哂械饣锝M分的電弧管和/或電極的腐蝕比具有另外相似的氯化物或溴化物組分的更低，碘化物趨于提供更長(zhǎng)的燈壽命。通常包含鹵化物化合物來(lái)表示化學(xué)計(jì)量關(guān)系。鹵化物組分的稀土鹵化物是按類(lèi)型和濃度選擇使得它通過(guò)與氧的可選源反應(yīng)而不形成穩(wěn)定的氧化物(即它形成不穩(wěn)定的氧化物)的一種鹵化物。這意味著它允許在燈操作期間在填充物中存在可用氧。形成不穩(wěn)定的氧化物的示范性稀土鹵化物包括鑭(La)、鐠(ft·)、釹(Nd)、鈰(Ce)、釤(Sm)及其組合的鹵化物。填充物的稀土鹵化物可以具有通式RE)(3，其中RE從La、Pr、Nd、Sm和Ce中選擇，并且X從Cl、Br和I及其組合選擇。稀土鹵化物可以例如從大約0.3至大約13ymol/Cm3的總濃度在填充物中存在。來(lái)自該組的示范性稀土鹵化物是鹵化鑭，其可以填充物中鹵化物的至少大約2%的摩爾濃度(例如，以填充物中鹵化物的至少大約2mol%)存在。在一個(gè)實(shí)施例中，填充物只包括來(lái)自該有限組的稀土鹵化物，且結(jié)合碘化鈉、碘化鈣和碘化鉈。燈填充物從而大致上不含其他稀土商化物，這意味著所有其他稀土鹵化物以不超出大約0. 01 μ mol/cm3的總量存在。具體地，填充物不含下列稀土元素的鹵化物鋱、鏑、鈥、銩、鉺、鐿、镥和釔。形成穩(wěn)定氧化物的其他鹵化物在填充物中也不存在，例如鹵化鈧和鹵化鎂。堿金屬鹵化物在存在的情況下可從鈉(Na)、鉀⑷和銫(Cs)鹵化物及其組合選擇。在一個(gè)特定實(shí)施例中，堿金屬鹵化物包括鹵化鈉。填充物的堿金屬鹵化物可以具有通式AX，其中A從Na、K和Cs選擇，并且X是如上文限定的及其組合。堿金屬鹵化物可以例如從大約10至大約300 μ mol/cm3的總濃度在填充物中存在。堿土金屬鹵化物在存在的情況下可從鈣(Ca)和鍶(Sr)的鹵化物及其組合選擇。填充物的堿土金屬鹵化物可以具有通式，其中M從Ca和Sr選擇，并且X是如上文限定的及其組合。在一個(gè)特定實(shí)施例中，堿土金屬鹵化物包括鹵化鈣。堿土金屬鹵化物可以例如從大約3至大約100 μ mol/cm3的總濃度在填充物中存在。IIIa族鹵化物在存在的情況下可從鉈(Tl)和銦(In)鹵化物選擇。在一個(gè)特定實(shí)施例中，IIIa族鹵化物包括鹵化鉈。填充物的IIIa族鹵化物可具有通式TlX或，其中X是如上文限定的。IIIa族鹵化物可以例如從大約0. 15至大約15.0 μ mol/cm3的總濃度在填充物中存在。在一個(gè)實(shí)施例中，填充物包括69-76mol% 的鹵化鈉，18. 0-21. 5mol% 的鹵化鈣，2. 0-7. 5mol%的稀土鹵化物，以及1. 0-3. 5mol % 的鹵化鉈。在一個(gè)實(shí)施例中，填充物中鹵化鈉與稀土鹵化物的摩爾比滿足8 ≤ Na/RE ≤ 48其中Na =填充物中稀土鹵化物的摩爾數(shù)，并且Re =填充物中稀土鹵化物的摩爾數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，填充物中鹵化鈉與稀土鹵化物的摩爾比滿足10彡Na/RE ^ 36。顯色指數(shù)(CRI)是示出相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)體顏色的燈能力的指示。該值從在相同的色溫與標(biāo)準(zhǔn)(典型地，黑體)相比的燈的光譜分布的比較得到。存在十四個(gè)特殊的顯色指數(shù)(Ri，其中i = 1-14)，其限定當(dāng)用于照亮標(biāo)準(zhǔn)色瓦(color tile)時(shí)光源的顯色性。一般的顯色指數(shù)(Ra)是按0-100的標(biāo)度表達(dá)的前八個(gè)特殊的顯色指數(shù)(其對(duì)應(yīng)于非飽和顏色)的平均數(shù)。除非另外指示，顯色性在本文中從“Ra”方面表達(dá)。顯色指數(shù)可以是至少50，在一些實(shí)施例中是至少55，并且在特定實(shí)施例中是大約65或更大。由于添加到電弧管的劑量組成和量而實(shí)現(xiàn)更高效率的示范性實(shí)施例。相對(duì)低的Ra的設(shè)計(jì)要求允許劑量重量保持最小值。低的鹵化物劑量重量和所得的低的鹵化物蒸氣壓力可導(dǎo)致效率增加。低Ra的要求可允許劑量組成促成更高數(shù)量的更有效物種，例如鹵化鈉，以及更低數(shù)量的較低效的物種，例如鹵化鑭?？捎醚醯脑词窃跓舨僮鳁l件下使氧可用于與其他填充物組分反應(yīng)來(lái)形成W02)(2的可用氧的源?？捎醚醯脑纯梢允窃跓舨僮鳁l件下不穩(wěn)定的氧化物，例如鎢的氧化物、游離氧氣(O2)、水、氧化鉬、氧化汞、二氧化鑭、二氧化鈰、二氧化釹、二氧化釤、二氧化鐠或其組合。鎢的氧化物可具有通式WOnXm，其中η是至少l，m可以是0，并且X是如上文限定的。示范性氧化鎢包括W03、WO2和鹵氧化鎢，例如W02I2。填充物中存在的可用氧的源可從它的可用&含量方面表達(dá)，例如在從大約0. 1 μ mol/cm3至3. 0 μ mol/cm3 (例如從0. 2-3. 0 μ mol/cm3)，并且在一個(gè)實(shí)施例中從0. 2-2. 0 μ mol/cm3。如將意識(shí)到的，某些氧化物在操作條件下不容易分解以形成可用氧，例如氧化鈰(Ce2O3)和氧化鈣，并且從而不趨于有效地充當(dāng)氧的源。一般地，稀土元素的大部分氧化物(RE2O3)因?yàn)樗鼈冊(cè)跓舨僮鳁l件下穩(wěn)定從而不是可用氧的適合的源。在一個(gè)實(shí)施例中，鎢電極被部分氧化來(lái)形成氧化鎢，例如在插入燈之前它表面上的斑點(diǎn)被熱氧化來(lái)提供可用氧的源。在其他實(shí)施例中，例如氧化鎢碎片等粉碎狀氧化鎢可引入填充物中。圖3圖示對(duì)于添加0. 025mg WO3到填充物作為可用氧的源的鎢物種溶解度vs.溫度的理論熱力學(xué)計(jì)算。SPW代表以蒸氣形式存在的所有鎢物種在氣氛中的總壓力。如可以從圖3看到的，標(biāo)繪圖經(jīng)過(guò)低谷，該低谷中，溶解度是最低(例如，在SPW min.)。本示范性實(shí)施例通過(guò)選擇氧化鎢濃度使得電極端部溫度比壁下降到更接近該低谷(即，更低的SPW)而利用該低谷。一般地，電極端部處的SPW應(yīng)該不超過(guò)壁處的SPW的90% (或電極上的任何地方的溶解度是最低的)以促進(jìn)再生。從而，例如，具有0.025mg的恥3劑量，在操作期間壁溫是大約1200K并且端部溫度是大約^OOK的情況下，電極端部觀、30處的SPW低于壁32處的SPW。如在各種方面中描述的，燈能夠同時(shí)滿足光度量目標(biāo)而不損害目標(biāo)可靠性或流明維持率。在燈設(shè)計(jì)中可取的一些附加光度量特性包括CCT和dCCy。相關(guān)色溫(CCT)限定為當(dāng)黑體輻射體的色度(顏色)最接近地匹配光源的色度時(shí)該黑體輻射體的絕對(duì)溫度(以開(kāi)氏度⑷表達(dá))。CCT可從Commission Internationalede Γ Eclairage (國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)) 1960顏色空間中的色度坐標(biāo)(u，v)的位置來(lái)估計(jì)。從該角度來(lái)看，CCT等級(jí)是光源有多“暖”或多“冷”的指示。該數(shù)字越高，燈越冷。該數(shù)字越低，燈越暖。示范性燈可提供在例如大約2700K和大約4500K、優(yōu)選地在大約2900K和大約3200K之間的相關(guān)色溫(CCT)，例如3000K。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，燈包括填充物，其包含鹵化鈣，其中在操作中，燈以至少大約3000K的相關(guān)色溫(CCT)操作。在另一個(gè)實(shí)施例中，燈包括填充物，其包含鹵化鍶，其中在操作中，燈以至少大約4000K的相關(guān)色溫(CCT)操作。本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上文的實(shí)施例描述。然而，應(yīng)該意識(shí)到本發(fā)明決不限于上文描述的特定實(shí)施例。包括填充物和溫度的各種修改可進(jìn)行修改。dCCy是在Y軸上色點(diǎn)的色度(CCY)與標(biāo)準(zhǔn)黑體曲線的色度的差異。示范性實(shí)施例可相對(duì)于黑體軌跡具有大于大約-0. 015但小于+0. 005的dCCy，并且在一個(gè)特定實(shí)施例中，燈直接位于黑體軌跡上，即dCCy = 0. 000。根據(jù)前述的，已經(jīng)確定為了實(shí)現(xiàn)期望的CCT(2850K < CCT < 3250K)和dCCy(-0. 015 < dCCy < 0. 005)的燈操作特性，其對(duì)應(yīng)于展現(xiàn)更冷、更偏白光(更多地表征典型的陶瓷金屬鹵化物燈)的燈，則10 < Na/RE < 18 并且 1 <T1I%<3. 5 相似地，當(dāng)具有 CCT (2550Κ < CCT < 2850Κ)和dCCy (-0. 015 < dCCy < 0. 005)的燈操作特性是可取時(shí)(其對(duì)應(yīng)于更典型地是高壓鈉燈的更暖、更偏微黃的光)，則18 < Na/RE < 36 并且 1 < T1I%< 3. 5。下面的表I提供對(duì)于處于不同的功率并且包括不同填充物的燈的關(guān)于Na/RE比率、CCT、T1I和dCCy的數(shù)據(jù)。表 I
權(quán)利要求
1.ー種燈，其包括 放電容器；延伸進(jìn)入所述放電容器的電極；以及密封在所述容器內(nèi)的可電離填充物，所述填充物至少包括惰性氣體和商化物組分，其中所述商化物組分包括 鹵化鈉， 鹵化鉈，鹵化鈣和鹵化鍶中的至少ー種，以及從由鑭、鈰、鐠、釹和釤及其組合組成的組選擇的稀土鹵化物中的至少ー種。
2.如權(quán)利要求1所述的燈，其中放電管的縱橫比滿足 2.0 < EA/Di < 4. 8其中EA =所述電極之間的距離，并且 Di =所述放電容器的內(nèi)徑。
3.如權(quán)利要求2所述的燈，其中 2. 5 < EA/Di < 4. 0。
4.如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述填充物中鹵化鈉與稀土鹵化物的摩爾比滿足 8 く Na/RE く 48其中Na =所述填充物中鹵化鈉的摩爾數(shù)，以及 Re =所述填充物中稀土鹵化物的摩爾數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的燈，其中 10 く Na/RE く 40。
6.如權(quán)利要求1所述的燈，其進(jìn)ー步包括所述放電容器中可用氧的源。
7.如權(quán)利要求6所述的燈，其中所述可用氧的源分解以形成可用氧。
8.如權(quán)利要求6所述的燈，其中所述可用氧的源包括固體金屬氧化物。
9.如權(quán)利要求8所述的燈，其中所述固體金屬氧化物是鎢的氧化物。
10.如權(quán)利要求8所述的燈，其中所述固體金屬氧化物在所述填充物中以至少0.1微摩爾02/cm3的濃度存在。
11.如權(quán)利要求9所述的燈，其中所述固體金屬氧化物在所述填充物中以從大約 0. 2-3. 0微摩爾02/cm3的濃度存在。
12.如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述稀土鹵化物是鹵化鑭。
13.如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述填充物不含除鑭、鐠、釹、釤和鈰的鹵化物外的所有稀土商化物。
14.如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述填充物不含鈥、銩、摘、鉺、镥、釔、鐿、鋱、鈧和鎂的鹵化物。
15.如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述鹵化物組分從由氯化物、溴化物、碘化物及其組合組成的組選擇。
16.如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述鹵化物組分是碘化物。
17.如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述填充物包括 69-76mol%的鹵化鈉，.18.0-21. 5mol% 的鹵化鈣， 2. 0-7. 5mol%的稀土鹵化物，以及 1. 0-3. 5mol%的鹵化鉈。
18.如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述燈同時(shí)滿足以下目標(biāo) 小于35W/cm2的壁負(fù)載； 至少65的顯色指數(shù)(CRI)； 在大約100小時(shí)的至少100LPW的流明輸出；以及小于110伏的操作電壓(Vop)。
19.如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述燈同時(shí)滿足以下目標(biāo) 小于35W/cm2的壁負(fù)載； 至少65的顯色指數(shù)(CRI)； 在大約100小時(shí)的至少100LPW的流明輸出；以及小于105伏的操作電壓(Vop)。
20.如權(quán)利要求18所述的燈，其中所述燈進(jìn)一步滿足在不大于 12，000小時(shí)的至少80%的流明維持率。
21.如權(quán)利要求19所述的燈，其中所述燈進(jìn)一步滿足在不大于 12，000小時(shí)的至少80%的流明維持率。
22.如權(quán)利要求1所述的燈，其中鹵化鈣在所述填充物中。
23.如權(quán)利要求22所述的燈，其中在操作中所述燈以至少2，550K的相關(guān)色溫(CCT)操作。
24.如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述鹵化鍶在所述填充物中。
25.如權(quán)利要求M所述的燈，其中在操作中所述燈以至少4，000K的相關(guān)色溫(CCT)操作。
26.ー種形成燈的方法，其包括 提供放電容器；將電離填充物密封在所述容器內(nèi)，所述填充物包括 惰性氣體、鹵化物組分，所述鹵化物組分包括 鹵化鈉， 鹵化鉈，鹵化鈣和鹵化鍶中的至少ー種，從由鑭、鈰、鐠和釹組成的組選擇的稀土鹵化物中的至少ー種；以及在所述放電容器內(nèi)安置電極以響應(yīng)于施加于所述電極的電壓使所述填充物通電。
27.ー種燈，其包括放電容器；延伸進(jìn)入所述放電容器的電極； 密封在所述容器內(nèi)的可電離填充物，所述填充物包括 惰性氣體、鹵化物組分，所述鹵化物組分包括 鹵化鈉， 鹵化鉈，鹵化鈣和鹵化鍶中的至少一種，以及從由鑭、鈰、鐠和釹及其組合組成的組選擇的稀土鹵化物中的至少一種；并且其中所述放電管的縱橫比滿足.2.0 < EA/Di < 4. 8其中EA =所述電極之間的距離，并且Di =所述放電容器的內(nèi)徑。
28.如權(quán)利要求27所述的燈，其中.2.5 < EA/Di < 4. 0。
29.如權(quán)利要求27所述的燈，其中所述填充物中鹵化鈉與稀土鹵化物的摩爾比滿足.8 ≤ Na/RE ≤ 48其中Na =所述填充物中鹵化鈉的摩爾數(shù)，以及Re =所述填充物中稀土鹵化物的摩爾數(shù)。
30.如權(quán)利要求27所述的燈，其中.10 ≤ Na/RE ≤ 40。
全文摘要
一種燈包括放電容器和延伸進(jìn)入該放電容器的電極。該燈進(jìn)一步包括密封在該容器內(nèi)的可電離填充物。該填充物包括惰性氣體和鹵化物組分。該鹵化物組分包括鹵化鈣和鹵化鍶中的至少一種、鹵化鈉、鹵化鉈，以及至少一種稀土鹵化物。該稀土(RE)鹵化物從由鑭、鈰、鐠、釤和釹及其組合組成的組選擇。該填充物建立8≤Na/RE≤48的Na/RE比率。
文檔編號(hào)H01J61/12GK102576646SQ201080046881
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者G·奧爾曼萊基, G·米科維奇, T·D·拉塞爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司