CN101171662A

CN101171662A - 高压气体放电灯

Info

Publication number: CN101171662A
Application number: CNA2006800158930A
Authority: CN
Inventors: A·里茨; J·C·M·亨德里克斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2006-05-05
Publication date: 2008-04-30
Also published as: EP1882264A1; US20090267475A1; WO2006120621A1; JP2008541369A

Abstract

本发明涉及一种高压气体放电灯，其至少具有燃烧器或内部灯壳，它的壁主要包括陶瓷材料，即多晶氧化铝材料(PCA)、YbAG或YAG材料，以及至少一个干涉滤波器被设置在该壁表面的至少部分上，其中该干涉滤波器(3)包括多个层，而且在它的层结构中具有较高折射率的层与具有较低折射率的层相互交替，具有较低折射率的层主要包括Al₂O₃，而且在灯工作时，该壁的最高温度超过1400K。

Description

高压气体放电灯

技术领域

本发明涉及一种高压气体放电灯，其至少具有燃烧器或内部灯壳，它的壁主要包括陶瓷材料，即多晶氧化铝材料(PCA)、YbAG和/或YAG材料，以及至少一个干涉滤波器被设置在它的表面的至少部分上。该干涉滤波器包括多个层，其中在层结构中，具有较高折射率的层与具有较低折射率的层相互交替。

背景技术

商业的高压气体放电灯(HID[高强度放电]灯)和特殊的UHP(超高性能)灯，由于它们的光学特性，优选用于例如投射目的。通常，这些灯通常具有燃烧器或内部灯壳，其主要包括石英材料。尤其是，这些灯的工作温度受所使用的石英材料限制并且在该灯壳的最热点处最高，大约为1200到1370K。

陶瓷高压气体放电灯，其至少具有燃烧器或内部灯壳，它的壁主要包括陶瓷材料，也归类于高压气体放电灯之中。这些材料是，例如多晶氧化铝(PCA[多晶氧化铝])、钇铝石榴石(YAG)或镱铝石榴石(YbAG)。

在陶瓷高压气体放电灯的灯壳或燃烧器上的光学层(例如，干涉滤波器)的集成，能够从本质上简化光学装置的设计。

这样的干涉滤波器常规具有多层结构。对于多层结构的干涉滤波器，具有较高折射率的层与具有较低折射率的层相互交替。各层的折射率特别是通过该层选用的材料决定，在这点上，其中在该层结构中找到至少两种不同的介电材料。

滤波器的传输和反射特性通过滤波器的不同层的设计决定，特别是它们的层厚度。基本上，该滤波器的各个层的折射率之间的差异越大，就能越好地实现预期的光谱指标函数。由于在这些层的材料的折射率数值之间的大差异，常常能够减少交替层的数量并且由此减少干涉滤波器的总厚度。

如果灯壳包括特殊的石英或类似物，通常SiO₂用作具有较低折射率的层的材料。对于具有较高折射率的层的材料的选择，应当考虑UHP灯的通常的工作温度范围，它的上界大约位于1000℃左右。在这方面例如氧化锆(ZrO₂)具有足够的温度稳定性。然而，氧化锆本质上具有与石英相比高得多的热膨胀系数。因此，由于高压气体放电灯、特别是UHP灯的高工作温度，在该干涉滤波器的各层之间会出现张力，该张力可能会分别导致在滤波器中形成裂缝直到它的破坏点，或引起不希望的增加的光散射。

另外，有陶瓷高压气体放电灯，其至少具有燃烧器或内部灯壳，其主要包括多晶氧化铝材料(PCA)，例如分别从US 6,741,033 B2得知或在那里提及。这些灯的最高工作温度经常超过1400K或更高。例如，高压钠蒸汽灯(如HPS[高压钠]飞利浦灯)和高压金属卤化物蒸汽灯(如CDM[陶瓷放电金属卤化物]飞利浦灯)属于陶瓷高压气体放电灯的组群。

取决于各自的应用，HPS灯的最高工作温度通常在大约1450和1600K之间；具有高发光强度的用于一般照明目的(例如用于零售店、剧场和街道)的CDM灯的最高工作温度在大约1400和1500K之间，以及例如用于主头灯的CDM自动灯的最高工作温度在大约1650和1750K之间。

对于这些陶瓷高压气体放电灯，它们的壁主要包括陶瓷材料，例如多晶氧化铝(PCA)，需要利用由在高压气体放电灯的灯壳或燃烧器上的光学层(例如干涉滤波器)的集成产生的优势。已知滤波器***从具有石英或类似物的灯壳的高压气体放电灯到具有陶瓷材料的灯的转换是不可能的。至今经常用作具有较低折射率的层的材料的SiO₂不能在超过1400K的工作温度使用。

就某些应用，也要求改良的灯的热***在到达工作温度(特别是没有危及灯的工作可靠性)时没有被中断。

在商业灯中优化的该热***通常对分别影响或改变在放电容器中的温度场的措施非常敏感地起反应。在壁的外表面上使用反射层通常代表这样的措施，由此与没有涂层的这种灯相比，该灯的工作温度通常增加。

在例如多层干涉滤波器中涂层的应用，与没有涂层的表面相比另外还经常导致壁表面的变化的热辐射，以致于灯通常能够发出较少的温暖并且结果通过比较增加工作温度。

例如，放电容器的内表面上的最高温度不应该超过最高可允许的壁温度，以便不显著减少灯的寿命范围。

发明内容

因此，形成本发明的基础的目的包括分别提供上面指定类型的陶瓷高压气体放电灯或具有这种灯的照明单元，它的内部灯壳或燃烧器分别具有有效的干涉滤波器，其与最高壁温度相当。

通过权利要求1的特性特征能够达到本发明的目的。

依照本发明的高压气体放电灯具有燃烧器或内部灯壳，其壁主要包括陶瓷材料，即多晶氧化铝材料(PCA)、YbAG或YAG材料。在该壁表面的至少部分上，至少设置有干涉滤波器，该干涉滤波器包括多个层，而且在它的层结构中具有较高折射率的层与具有较低折射率的层相互交替，具有较低折射率的层主要包括Al₂O₃，而且灯的工作温度超过1400K。

依照本发明的解决方案特别是基于从使用PCA灯的广泛试验获得的结果，也就是，具有关于干涉滤波器的最大差异的设计的试验。这些结果特别包括承认对于陶瓷高压气体放电灯，涂层材料的选择、各个层的设计和它们在层结构中的布置对于获得期望的光谱指标函数有重要的意义。

另外，通过具有这种干涉滤波器的陶瓷高压气体放电灯，打开了新的设计可能性和应用区域。

干涉滤波器的材料的预选和滤波器各层的应用方法都以通常的方式进行而且特别与各自的应用有关。选取的材料应导致例如尽可能小的吸收。另外，这些材料应具有足够的温度可靠性，即特别地与灯的相应的最高工作温度相适合。

从属权利要求进一步包括本发明的有利方面。

优选的是具有较高折射率的干涉滤波器的层包括具有比氧化铝Al₂O₃更高的折射率的材料，优选主要是氧化锆(ZrO2)。由于它吸收较少而且在这点上比大多数其它材料更具有耐温度特性，因而特别优选ZrO2。

可替换地，优选的是具有较高折射率的干涉滤波器的层包括氧化钛或氧化钽或这些材料的混合物的组群中的材料。

除前述的材料和它们的混合物之外，在本发明的上下文中能够使用其它的材料，这些材料能够通过例如对于它们的适用性的相关试验而被证实。

另外，优选的是灯是陶瓷高压钠-蒸汽灯，例如HPS灯，具有在大约1450K和1700K之间的最高工作温度。

可替换地，优选的是灯是陶瓷高压金属卤化物蒸汽灯，例如CDM灯，具有在大约1450K和1750K之间的最高工作温度。

用于生产干涉滤波器的优选方法是薄膜技术中已知的标准方法，特别是通过蒸发、溅射、化学气相分离、激光处理或浸渍的方法。

本发明的目的还通过具有至少一个如权利要求1至7中任一项所述的灯的照明单元来实现。依照本发明的这种具有至少一个高压气体放电灯的照明单元能够被用于大多数不同的应用。

例如被提及的：

用作街道照明的陶瓷高压钠蒸汽灯，其中在灯大约水平安装位置的情况下(或者分别与水平方向成15°角)，多层干涉滤波器设置在燃烧器的下半部上。因此，能够获得街道照明均匀性的改善。

例如还被提及的：

在建筑范围内作为照明单元的陶瓷高压金属卤化物蒸汽灯，例如，作为来自上方或来自下方的辐射光，其被称为向下照光或向上照光。对于这些照明单元，反射器和透镜通常被集成在灯的发光***中。在灯垂直安装位置的情况下，多层干涉滤波器设置在燃烧器表面上的围绕灯轴的一个或多个分段上。被干涉滤波器覆盖的燃烧器表面分段的布置使得相对于燃烧器轴对称的没有被干涉滤波器覆盖的表面彼此面对。

干涉滤波器以这样的方式构成，从而使得它反射回超过70％的入射可见光。因此反射光通过灯壳在没有涂层的相对的燃烧器壁的方向上引导，并从燃烧器那里射出。与没有干涉滤波器的灯在这个方向的发光强度相比，这增加了在这个方向上的发光强度。

因此灯的发光分布受干涉滤波器的几何结构影响。从而提高了灯制造者的设计自由度。例如通常圆形反射器的分段能够被干涉滤波器遮蔽，从而使得这些被遮蔽的反射器部分不必再被实现，而没有光的持续的本质上的损失。结果有可能作出新的灯设计。

本发明的这些或其他方面将通过对以下描述的实施例的阐述变得更清楚，然而不应当认为本发明局限于此。

附图说明

在附图中：

图1示出陶瓷高压气体放电灯的27层干涉滤波器的层结构。

具体实施方式

在表中，图1示出了27层干涉滤波器的层结构，其设置在陶瓷高压气体放电灯的燃烧器外表面的子区域上。已知的燃烧器本身，即，特别的关于形状和结构的传统燃烧器主要包括多晶氧化铝材料(PCA)。通过实验室试验挤压成形而制造的高压气体放电灯的燃烧器的管状基板的外表面是磨光的或光滑的。干涉滤波器的设计这样选择从而获得下面的光谱指标函数，即在从400Nm到700Nm的范围内超过40％的部分反射。干涉滤波器因此适合用作所谓的冷光镜。

干涉滤波器3的两个不同层3.1和3.2具体地以不同的折射率表征，其中具有低折射率的层交替地跟随在具有较高折射率的层后面。具有较低折射率的Al₂O₃作为层3.2的材料；ZrO₂作为具有较高折射率的层3.1的材料。

干涉滤波器3的层状应用通过其本身已知的溅射方法在生产过程中进行。

该干涉滤波器具有27层结构，其中总Al₂O₃层厚度为大约1064.5nm以及总ZrO₂层厚度为大约1087.5nm。因此，滤波器的总厚度为2152nm。该干涉滤波器在室温与大约1400K的温度之间的工作温度范围内具有所需的温度稳定性。

在使用依照本发明的灯的情况下，对于用于街道照明目的，具有大约水平安装位置的灯，该干涉滤波器被设置在灯的下半部区域，即，例如在陶瓷高压气体放电灯的燃烧器外表面上围绕灯轴大约150°的区域中。因此在灯的工作状态中，其具有包括至少一个反射器的照明单元，干涉滤波器指向街道。因此部分发射光在它照明街道之前被反射在干涉滤光器和反射器上。与没有这种滤波器的可比较的灯相比，滤波器致使在从400nm到700nm波段的向街道的直接辐射减少超过40％。

因此，灯的眩光被显著减少而且在街道的照明区域的核心区域内，街道照明的均匀性被提高。反射光比直接到达街道的光在街道上更好地分布。

Claims

1.一种高压气体放电灯，其至少具有燃烧器或内部灯壳(1)，它的壁主要包括陶瓷材料，即多晶氧化铝材料(PCA)、YbAG或YAG材料，以及至少一个干涉滤波器(3)被设置在该壁表面的至少一部分上，其中该干涉滤波器(3)包括多个层，而且在它的层结构中具有较高折射率的层(3.1)与具有较低折射率的层(3.2)相互交替，具有较低折射率的层(3.2)主要高包括Al₂O₃，而且在灯工作时，该壁的最高温度超过1400K。

2.如权利要求1所述的灯，其特征在于该干涉滤波器(3)的具有较高折射率的层(3.1)包括具有比Al₂O₃更高的折射率的材料，优选主要是氧化锆(ZrO2)。

3.如权利要求1所述的灯，其特征在于具有较高折射率的层(3.1)包括氧化钛或氧化钽或这些材料的混合物的组群中的材料。

4.如权利要求1所述的灯，其特征在于该灯是具有在大约1450K和1700K之间的最高工作温度的陶瓷高压钠蒸汽灯。

5.如权利要求4所述的灯，其特征在于该灯是用于街道照明的陶瓷高压钠蒸汽灯。

6.如权利要求1所述的灯，其特征在于该灯是具有在大约1450K和1750K之间的最高工作温度的陶瓷高压金属卤化物蒸汽灯。

7.如权利要求6所述的灯，其特征在于该灯是用于建筑照明的陶瓷高压金属卤化物蒸汽灯。

8.一种照明单元，至少具有如权利要求1至7中任一项所述的灯。