CN102282643A - 具有高色温的陶瓷气体放电金属卤化物灯 - Google Patents

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Abstract

一种具有高色温(高于4500K)的陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯(23)，其具有扁长球形PCA放电容器(12)，PCA放电容器(12)包含有惰性气体、汞和金属卤化物盐混合物的填充物，该金属卤化物盐混合物为：至少约62％摩尔百分比的碘化钙(CaI2)；高至大约8％摩尔百分比的碘化铈(CeI3)；高至大约15％摩尔百分比的碘化铯(CsI)；以及高至大约15％摩尔百分比的选自下列卤化物中的其它卤化物：锂(Li)、钠(Na)、铟(In)、锰(Mn)、铅(Pb)、镨(Pr)、铕(Eu)、镓(Ga)和铊(Tl)的卤化物，且卤化钠(Na)的量小于大约5％的摩尔百分比，且卤化铊(Tl)的量小于大约5％的摩尔百分比。这种灯特别适用于园艺应用，以及运动照明、水族馆照明和其它特殊的照明应用。

Description

具有高色温的陶瓷气体放电金属卤化物灯
技术领域
本发明大体而言涉及陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯，且更具体而言涉及利用多晶氧化铝(PCA)陶瓷气体放电容器的这种灯，该多晶氧化铝(PCA)陶瓷气体放电容器包含电弧放电维持填充物，该电弧放电维持填充物包括金属卤化物盐的混合物。
背景技术
CDM灯通常采用由外玻璃封壳包围的PCA陶瓷放电容器和密封到封壳的基部以提供气密的封闭件。放电容器具有特定形状以适应高内部压力且提供最小的热梯度。放电容器包含有惰性气体、盐混合物和汞的填充物，其能维持位于放电容器相对端部处的一对放电电极之间的电弧放电。放电电极经由框架线连接到基部，框架线也支承放电容器。
金属卤化物的特定组合和其在盐混合物中的比例在很大程度上决定灯特征，诸如灯的流明输出、相关色温(CCT)和显色指数(CRI)。
WO2005/088675公开了一种金属卤化物灯，其具有高效率和长寿命，且CCT在2500-4500K的范围。灯具有化学填充物，该化学填充物为碘化钠(NaI)、碘化铊(TlI)、碘化钙(CaI2)和选自下列碘化物中的碘化物：Sc、Y、La、Ce、Pr、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Nd的碘化物。据说，所公开的在盐混合物中的金属碘化物的组合导致放电容器的低腐蚀，需要其达成长的寿命。
在WO2005/088675中所述的灯的缺点在于，CCT通常被限制到低于4500K的值。更高的CCT是不可能的，因为在盐混合物中存在大量卤化钠(例如，70％的摩尔百分比)。
美国专利7,268,495也公开了一种陶瓷金属卤化物灯，其CCT在2500-4500K的范围。灯具有NaI(至少5 mol %)、TlI、碱金属卤化物(其可为CaI2)和稀土卤化物的化学填充物。灯必须具有Ba或Sr中的至少一种卤化物，但也可包括CsI。
据说美国专利7,268,495中的灯具有高效率和良好的显色，但如在WO2005/088675的情况下，CCT被限制到高至4500K的值。
发明内容
根据本发明的一形式，一种CDM灯包括PCA放电容器，PCA放电容器包含有惰性气体、汞和金属卤化物盐混合物的填充物，其特征在于，该盐混合物包括：
至少大约62％摩尔百分比（优选地大约62％至大约95％摩尔百分比）的碘化钙(CaI2)；
高至大约8％摩尔百分比（优选地大约2％至大约6％摩尔百分比）的碘化铈(CeI3)；
高至大约15％摩尔百分比（优选地大约3％至大约15％摩尔百分比）的碘化铯(CsI)；以及
高至大约15％摩尔百分比的选自下列组中的一个或多个成员，该组由以下卤化物组成：锂(Li)、钠(Na)、铟(In)、锰(Mn)、铅(Pb)、镨(Pr)、铕(Eu)、镓(Ga)和铊(Tl)的卤化物，且卤化钠(Na)的量小于大约5％摩尔百分比，且卤化铊(Tl)的量小于大约5％摩尔百分比。
所描述的金属卤化物盐的组合与所成形的PCA放电容器的使用的结合能够实现高相关色温(CCT)(高于4500K)、高发光效能(高于100Lm/W)、高显色指数(CRI)(85或更高)和良好的色彩稳定性，且具有低的最小可感知色差(MPCD)；此外，金属卤化物盐混合物的特征在于低腐蚀性，其有助于确保本发明的CDM灯的良好的流明维持性和长寿命。
这种灯特别适用于园艺应用，以及运动照明、水族馆照明和其它特殊的照明应用。
附图说明
现将参考图1来描述本发明的一实施例，其示出根据本发明一实施例的中瓦特值陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯，该中瓦特值陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯具有金属卤化物盐的化学填充物和高色温。
附图为示意性的且并未按照比例绘制。
具体实施方式
更具体而言，图1示出中瓦特值(315W)CDM灯23，其具有PCA放电容器12，PCA放电容器12包括中央扁长球形部分12a和一对管形端部12b和12c，中央扁长球形部分12a封闭放电空间20。PCA放电容器12的中部12a具有由沿着长轴的长度L和沿着短轴的宽度W所限定的形状和大小，PCA放电容器12的中部12a被设计成适应高内部压力且提供最小热梯度，这导致高流明输出和长寿命。
一对放电电极13和14延伸穿过放电容器12的端部12b和12c到达放电空间20内且由端部15和16支承。外泡形封壳10包围放电容器12和放电电极13和14且被密封到基部25以提供气密封闭件。
分别具有端子部21a和21b的电引线22a和22b延伸穿过基部25且分别经由支承元件15和支承框架构件16电连接到放电电极13和14。框架构件16的延伸部19从封壳10的上端向内延伸到突起11内以提供额外支承。吸气器17附连到框架构件16。放电空间20被填充有惰性起动气体、汞和金属卤化物盐混合物的化学填充物，该金属卤化物盐混合物选自：CaI2；CeI3；CsI和Li、Na、In、Mn、Pb、Pr、Eu、Ga和Tl的卤化物.
CeI3在其发射光谱内具有很大量的线，特别是在蓝光区域中，其有助于良好的CRI和高CCT。CeI3的总摩尔量不应超过8%，高于此量，可能会发生PCA壁的腐蚀，导致海绵状结构，其倾向于从放电空间吸收盐，从而缩短灯寿命。优选地，CeI3保持在大约2％至大约6％摩尔百分比的范围，低于此范围，其对于发光的贡献不足以实现高色温和高发光效能，且高于此范围，PCA腐蚀开始限制灯长寿命的实现。
在大约4％至6％摩尔百分比的范围内，增加CeI3具有增加发光效能以及灯电压的效果，但具有随之产生的色点沿着y轴远离黑体辐射曲线的移位。
CsI具有稳定电弧、防止电弧弯曲和随之产生的PCA壁腐蚀的效果，以延长寿命而不会不利地影响发射光谱。CsI的摩尔量不应超过15%，高于此量，发光效能低于实际水平。优选地，CsI量保持在大约3％至大约15％摩尔百分比的范围内，低于此范围，电弧稳定性受损。
如在美国专利6,031,332中所解释的那样，CaI2提供良好的发光性质和高功率因素。CaI2还具有低PCA腐蚀速率，因此可用作溶剂来将盐组合物的摩尔百分比完成为100％摩尔百分比。因此，考虑到其它元素的最大摩尔量，CaI2的摩尔量应高于62%，特别地从大约62%至95%，低于此量，其它组分的摩尔量超过其最大值，且高于此量，其它组分的摩尔量将低于其最小值。
盐组合物还可包含低摩尔量的金属卤化物，如Li、Na、In、Mn、Pb、Pr、Eu、Ga或Tl的金属卤化物，以微调CCT且相对于黑体辐射曲线来调整灯的色点。微调添加的摩尔量取决于选定卤化物的蒸气压力，但应不超过总盐混合物的15％摩尔百分比，高于此量，PCA腐蚀速率使之不能实现灯的长寿命。
关于上述卤化物的组，虽然NaI的存在对于实现高CCT的灯并非至关重要的，NaI特别地可适用于微调CCT和对灯的色点进行调整，但是在任何情况下应保持低于总盐混合物的大约5％摩尔百分比，高于此量，其影响阻止所需高色温的实现。
特别地，添加NaI使色点沿着x轴移位，降低色温。因此，NaI可用于抵消CeI3对色点的影响，如上文所述。
另外，关于上述卤化物的组，类似地，TlI的存在不是实现高CCT的灯所需要的。但是由于发射光谱特征为在大约535nm的眼敏感区域中具有强线（strong line），因此TlI也用于CCT的微调和灯的色点调整，但在任何情况下应保持低于总盐混合物的大约5％摩尔百分比，高于此量，CCT开始向下移位。此外，对于所感兴趣的商业应用而言，MPCD变得太高且光变得太绿。此外，Tl的化学活性可增加腐蚀性，危害寿命。基于上述考虑，大约2％至大约3％摩尔百分比的TlI的范围是优选的。但对于高于5000K的CCT而言，TlI水平应保持在大约1％的摩尔百分比或更小。
实例
根据附图所示的形状形成电弧管。该形状具有扁长球形状，且短轴宽度W为大约18mm，而长轴长度L为大约26mm。主体的壁厚为大约1mm。球的端部一体地形成到中空轴向延伸部内，钨放电电极通过该中空轴向延伸部***。在钨电极之间的距离为14mm。一定剂量的Hg以及盐混合物本身添加到电弧管。电弧管由Ar填充，且添加少量的Kr85。填充压力为75托。也可使用其它惰性气体，如Xe、Ne或这些气体的混合来填充。放电电极紧密地密封于电弧管主体中的延伸部中。
灯被制成具有额定功率315W。灯的电压为大约100V，其由Hg的剂量来调整。在灯竖直操作100小时之后测量CCT、CRI和MPCD的值。系列灯的化学填充物与其参数一起在表1中给出：
表1示出了所测量的灯具有大约106至114L/W的发光效能，4700K至5000K的CCT，86至91的CRI，29至56的MPCD。
针对有限的几个实施例对本发明展开了必要描述。通过此描述，其它实施例和实施例变型对于本领域技术人员而言将变得显然，且试图完全地包含于本发明和所附权利要求书的范围中。

Claims (8)

1.一种陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯(23)，包括：
陶瓷放电容器(12)，其具有封闭放电空间(20)的中部(12a)和一对端部(12b, 12c)；
一对放电电极(13, 14)，其延伸穿过相应端部(12b, 12c)到所述放电空间(14)内；
包围所述放电容器(12)的外玻璃封壳(10)和基部(25)，所述外玻璃封壳(10)被密封到所述基部(25)以形成所述放电容器(12)的气密封闭件；
其特征在于，所述放电空间(20)包含有填充物，所述填充物包括惰性气体、汞和金属卤化物盐混合物，其特征在于，所述盐混合物包括： 
至少大约62％摩尔百分比的碘化钙(CaI2)；
高至大约8％摩尔百分比的碘化铈(CeI3)； 
高至大约15％摩尔百分比的碘化铯(CsI)；以及  
高至大约15％摩尔百分比的选自下列组中的一个或多个成员，该组由以下卤化物组成：锂(Li)、钠(Na)、铟(In)、锰(Mn)、铅(Pb)、镨(Pr)、铕(Eu)、镓(Ga)和铊(Tl)的卤化物，且卤化钠(Na)的量小于大约5％的摩尔百分比，且卤化铊(Tl)的量小于大约5％的摩尔百分比。
2.根据权利要求1所述的陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯，其特征在于，碘化钙(CaI2)以大约62％至大约95％摩尔百分比的范围存在。
3.根据权利要求1所述的陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯(23)，其特征在于，碘化铈(CeI3)以大约2％至大约6％摩尔百分比的范围存在。
4.根据权利要求1所述的陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯(23)，其特征在于，所述碘化铈(CsI)以大约3％至大约15％摩尔百分比的范围存在。
5.根据权利要求1所述的陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯(23)， 其特征在于，所述碘化铊(TlI)以大约2％至大约3％摩尔百分比的范围存在。
6.根据权利要求1所述的陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯(23)，其特征在于，碘化铊(TlI)以高至大约1％的摩尔百分比的量存在。
7.根据权利要求1所述的陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯(23)，其特征在于，所述放电容器(12)的中部(12a)的形状被设计为适应高内部压力且提供最小热梯度。
8.根据权利要求5所述的陶瓷气体放电金属卤化物(CDM)灯(23)， 其特征在于，所述放电容器(12)的中部(12a)的形状为扁长球形。
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