CN102496557B - 陶瓷放电容器及金属卤化物灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种陶瓷放电容器及金属卤化物灯，陶瓷放电容器包括放电主管和与放电主管两端相连的两个毛细管，两个毛细管内各设有一根电极，放电主管包括中间的鼓起段和两端的圆柱段，鼓起段与圆柱段圆滑连接，鼓起段的底部与圆柱段平齐，鼓起段的顶部高于圆柱段的顶部。本发明的陶瓷放电容器具有不对称的放电腔体，它在保证良好光电参数的同时有效避免燃点时放电腔体上端管壁中央部分温度过高，从而消除陶瓷管体的管壁变性，提高了本发明的金属卤化物灯的可靠性和安全性。

Description

陶瓷放电容器及金属卤化物灯

技术领域

本发明设计高强度放电灯，特别涉及一种陶瓷放电容器及用其制作的金属卤化物灯。

背景技术

由于节约能源的照明***不断增长的需要，具有陶瓷放电容器的金属卤化物灯越来越广泛地用于内部照明和外部照明。众所周知，这种灯包括其中设置了一对电极的陶瓷放电室，该放电室通常是圆柱体、球体或者椭球体等具有对称性的旋转体。

中国专利CN101436516A公开一种陶瓷放电管金属卤化物灯。陶瓷放电管金属卤化物灯在放电管内形成放电腔，放电腔内充有惰性气体(如氙气Xe)和可电离盐，放电腔内放置一对电极分别位于陶瓷放电管的两端，两个电极尖端具有一定间距以便在其间形成放电路径。目前的一般陶瓷金属卤化物灯的陶瓷放电管的外观几何形状均为对称的旋转体(如图1及图2所示)。

为提高陶瓷放电管金属卤化物灯的发光效率，目前多采用高光效的陶瓷放电容器金属卤化物灯，如图3所示，其陶瓷放电容器通常采用细长型陶瓷管体，采用这种机构的陶瓷放电容器虽然可以达到高光效的目的，但也存在一定的缺点。中国专利CN1364308公开一种金属卤化物灯的陶瓷放电室。首先是这种细长型陶瓷管体内径小，管壁负载大，水平燃点时，电弧弯曲会使放电腔体上部管壁中央部分温度过高，从而引起陶瓷管体的管壁的变性，严重时会导致断裂，影响产品的可靠性和安全性。

目前通常使用的金属卤化物灯内的填充物一般是含有DyI3、HoI3、TmI3等稀土金属的金属卤化物系列，这些金属卤化物虽然可以使灯具有优越的显色性，但是由于这些金属卤化物在高温下具有很强的腐蚀性，会影响光源光通维持率和燃点寿命，因此并不是最合适的填充物选择。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种陶瓷放电容器及用其制作的金属卤化物灯，克服现有技术中存在的上述问题。

本发明一种陶瓷放电容器，包括放电主管和与放电主管两端相连的两个毛细管，两个毛细管内各设有一根电极，所述放电主管包括中间的鼓起段和两端的圆柱段，鼓起段与圆柱段圆滑连接，鼓起段的底部与圆柱段平齐，鼓起段的顶部高于圆柱段的顶部。该陶瓷放电容器内形成的放电腔中间具有向上凸起的空间，使放电腔为不对称的陶瓷腔体，它在保证良好光电参数的同时有效避免燃点时放电腔体上端管壁中央部分温度过高，从而消除陶瓷管体的管壁变性，提高其可靠性和安全性。

本发明所述鼓起段的长度与所述放电主管的长度之比介于0.2-1之间；优选的，其介于0.3-1之间。

本发明所述圆柱段内径与所述鼓起段的最大内经之比介于0.4-1之间；优选的，其介于0.7-0.9之间。

本发明所述鼓起段的最大内径与所述两电极内端间距离之比介于0.18-0.5之间；优选的，其介于0.2-0.4之间。

本发明所述鼓起段顶部的形状为球状、椭球状或部分椭球状。

本发明所述鼓起段的长度A、放电主管的长度B、毛细管的内径C、圆柱段的内径D、鼓起段的最大内径E、两个电极内端之间的距离L，鼓起段上半部分最大半径J、鼓起段下半部分半径H、鼓起段上半部分横向宽度F、鼓起段下半部分横向宽度G满足以下关系：0.2＜A/B＜1，0.4＜D/E＜1，0.18＜E/L＜0.5，J＞H，F＝G；优选的，0.3＜A/B＜1，0.7＜D/E＜0.9，0.2＜E/L＜0.4。

本发明所述放电主管内填充有金属卤化物，所述金属卤化物包括NaI和另一卤化物组合X，所述卤化物组合X为GdI3、CeI3、ErI3和EuI3中的一种或多种，其中NaI/X的摩尔比介于4和18之间；优选的，所述NaI/X的摩尔比介于5和16之间；进一步优选的，所述NaI/X的摩尔比介于6和14之间；进一步优选的，所述卤化物组合X为ErI3与CeI3的混合物，其中ErI3/CeI3的摩尔比介于0.2和2之间；进一步优选的，所述卤化物组合X为ErI3、CeI3和GdI3的混合物；进一步优选的，所述金属卤化物还包括TlI、MnI或CsI2。

本发明还公开一种金属卤化物灯，包括一石英管，石英管上设有两根外电极，石英管内设置有以上所述的陶瓷放电容器，陶瓷放电容器内的两根电极分别与所述两根外电极相连接。

通过以上技术方案，本发明的陶瓷放电容器及金属卤化物灯，具有以下有益效果：(1)由于本发明陶瓷放电容器的中间设置有向一侧凸起的鼓起段分，陶瓷放电容器形成的放电腔中间向上方鼓起，使得陶瓷放电容器中央上方的管壁离两个电极放电产生的上拱电弧较远，这样陶瓷放电容器中间的管壁温度不会过高，可以有效防止陶瓷放电容器的断裂，同时采用这种结构也不会降低放电主管两端的温度，使填充物保持一个较高的蒸汽压，这样可以保证陶瓷放电容器金属卤化物灯优异的发光效率和色彩还原性，提高了其可靠性和安全性。(2)本发明的陶瓷放电容器内的金属卤化物在高温下不会产生强腐蚀性，可在提供高于110流明/瓦的高光效的白光的情况下保证光源的流明维持率和寿命，它的光通维持率在2000小时可以保持在100％以上，在5000小时可以保持在95％以上，并且具有20000小时以上的寿命。

附图说明

图1是常规金属卤化物灯的旋转体对称陶瓷放电容器的一种实施例形状示意图；

图2是常规金属卤化物灯的旋转体对称陶瓷放电容器的另一种实施例形状示意图；

图3是常规细长形陶瓷放电容器金属卤化物灯陶瓷放电容器形状示意图；

图4是本发明陶瓷放电容器的形状示意图；

图5是本发明陶瓷放电容器的尺寸比例示意图；

图6是沿图5中MM线的截面图；

图7是本发明金属卤化物灯的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细介绍。

如图4所示，本发明的一种陶瓷放电容器，包括放电主管和与放电主管两端相连的两个毛细管2，两个毛细管内各设有一根电极，放电主管包括中间的鼓起段3和两端的圆柱段1，鼓起段3与圆柱段1圆滑连接，鼓起段3的底部与圆柱段平齐，鼓起段3的顶部高于圆柱段1的顶部。放电主管内形成的放电腔4中间具有向上凸起的空间，使放电腔为不对称的陶瓷腔体，它在保证良好光电参数的同时有效避免燃点时放电腔体上端管壁中央部分温度过高，从而消除陶瓷管体的管壁变性，提高其可靠性和安全性。

该放电主管中央的鼓起段1顶部可为球形、椭圆球形或部分椭圆形等有效扩大顶部管壁与电极连线距离的形状。

如图5所示，记鼓起段的长度为A、放电主管的长度为B、陶瓷毛细管的内径为C、圆柱段内径为D、鼓起段的最大内径为E、两个电极内端之间的距离为L，则上述参数应满足以下关系式：0.2＜A∶B＜1优选的0.3＜A∶B＜1；0.4＜D∶E＜1优选的0.7＜D∶E＜0.9；0.18＜E∶L＜0.5优选的0.2＜E∶L＜0.4。采用满足该些关系式制作的陶瓷放电管具有以下优秀特性：放电管冷端保持较高的温度从而保持金属卤化物灯的高光效和较优的色彩还原性，放电管顶部的温度又控制在合适的位置从而避免因电弧上拱导致的陶瓷管开裂。

如图6所示，鼓起段上半部分最大半径J、鼓起段下半部分半径H、鼓起段上半部分横向宽度F和鼓起段下半部分横向宽度G满足以下的关系：J＞H，F＝G＝H＝D/2。

上述放电主管内填充有金属卤化物，该金属卤化物包括NaI和另一卤化物组合X，卤化物X包括GdI3、CeI3、ErI3和EuI3中的一种或多种，其中NaI/X的摩尔比处于4和18之间。上述填充物在高温下不会产生强腐蚀性，适合在高光效陶瓷金属卤化物灯中使用，并可提供高于110LPW的高光效的白光，其显色指数CRI高于70，具有良好的显色性和稳定的色温。

优选的，NaI/X的摩尔比位于5和16之间。再进一步优选，NaI/X的摩尔比可位于6和14之间。

上述比例可进一步提高色温的稳定性，并有更优的减轻腐蚀的效果，从而提高光源的光通维持率。

上述卤化物X可采用ErI3与CeI3的混合物，其中ErI3/CeI3的摩尔比处于0.2和2之间，卤化物X也可采用ErI3、CeI3和GdI3的混合物。

再有，金属卤化物还包括TlI，可以提高金属卤化物灯的光效；金属卤化物还包括MnI2或CsI2，可以进一步改善金属卤化物灯的显色。

如图7所示，采用上述陶瓷放电容器制作的金属卤化物灯，其包括一石英管6，石英管6内设置陶瓷放电容器，陶瓷放电容器内形成放电腔4，放电腔4内设有电离物质等填充物。填充物包括可电离材料如金属汞，稀有气体，和多种类型的金属卤化物等一种或多种。陶瓷放电容器包括一个放电主管1和分别位于放电主管两端的两个陶瓷毛细管2，两个电极5分别穿过两个陶瓷毛细管2并伸入到放电腔4内，两个陶瓷毛细管的外端部通过封接焊料进行密封，两个电极5彼此相对，两个电极5的外端分别与石英管6上的外电极连接，外电极与电源连接使两个电极通电，两个电极之间放电产生电弧来发光。放电主管包括中间的鼓起段3和两端的圆柱段1，鼓起段3与圆柱段1圆滑连接，鼓起段3的底部与圆柱段平齐，鼓起段3的顶部高于圆柱段1的顶部，使得放电主管中央上方的管壁离两个电极放电产生的上拱电弧较远，这样陶瓷放电容器中间的顶部管壁温度不会过高，可以有效防止陶瓷放电容器的断裂。

该放电主管中央的鼓起段顶部可为椭圆形等，可有效扩大管壁上部与电极连线距离的形状。如图5及图6所示，记鼓起段的长度为A、放电主管的长度为B、陶瓷毛细管的内径为C、放电主管的最小内径为D、放电主管的最大内径为E、两个电极之间的距离为L，鼓起段上半部分最大半径J、鼓起段下半部分半径H、鼓起段上半部分横向宽度F和鼓起段下半部分横向宽度G，则上述参数应满足以下关系式：0.2＜A∶B＜1，0.4＜D∶E＜1，0.18＜E∶L＜0.5，J＞H，F＝G。优选的，0.3＜A/B＜1，0.7＜D/E＜0.9，0.2＜E/L＜0.4，J＞H，F＝G＝H＝D/2。

由于该金属卤化物灯在陶瓷放电容器中间设置有鼓起段，陶瓷放电容器形成的放电腔中间向外鼓起，使得陶瓷放电容器中间的顶部管壁离两个电极放电产生的上拱电弧较远，这样在工作状态下陶瓷放电容器中间的管壁温度也不会太高，可以有效防止陶瓷放电容器的断裂。下表1为本发明两个实施案例与目前常规高效金属卤化物灯的对比，其中，温度1：水平燃点管壁中央鼓起段上方温度；温度2：水平燃点管壁下方最高温。

功率

A∶B

D∶E

E∶L

温度1

温度2

案例1

140W

0.3

0.9

0.35

1210℃

1115℃

案例2

140W

0.5

0.82

0.35

1140℃

1115℃

对比常规设计

140W

1

1

0.2

1320℃

1120℃

表1

从上表可知，采用该结构的金属卤化物灯可以达到降低陶瓷放电管中间上方管壁温度的目的，而陶瓷管下表面的温度变化不大从而保证了填充物的较高蒸汽压和光源的优异参数，由此可见本发明所述陶瓷放电容器的形状可在保持高光效的前提下，有效降低管体中央的最高温，大大增强灯的可靠性。

在本说明书中，可将用语“陶瓷”理解为一种高强度、耐高温和耐腐蚀的承载材料，包括单晶金属氧化物(如蓝宝石)、多晶金属氧化物(如多晶氧化铝和氧化钇)和多晶非氧化物材料(如氮化铝)等。这些材料一般可承受1500至1700K的温度，且耐卤化物和Na的化学侵蚀，本发明的陶瓷电容器还指一种多晶氧化铝(PCA)。

金属卤化物灯中的填充物包括NaI和另一卤化物组合X，卤化物X为GdI3、CeI3、ErI3和EuI3中的一种或多种，其中NaI/X的摩尔比处于4和18之间；优选的，NaI/X的摩尔比位于5和16之间；再进一步优选，NaI/X的摩尔比可位于6和14之间。上述填充物在高温下不会产生强腐蚀性，适合在高光效陶瓷金卤灯中使用，并可提供高于110LPW的高光效的白光，其显色指数CRI高于70，具有良好的显色性和稳定的色温。

上述卤化物X可采用ErI3与CeI3的混合物，其中ErI3/CeI3的摩尔比处于0.2和2之间，卤化物X也可采用ErI3、CeI3和GdI3的混合物。再有，为了进一步提高该金属卤化物灯的光效，可以在填充物中添加TlL，为了进一步改善该金属卤化物灯的显色，可以在填充物中添加MnI2或CsI2。该金属卤化物灯的缓冲气体可选用氙气，以提高光效，提高光通量维持率。

Claims (17)

1.一种陶瓷放电容器，包括放电主管和与放电主管两端相连的两个毛细管，两个毛细管内各设有一根电极，其特征在于，所述放电主管包括中间的鼓起段和两端的圆柱段，鼓起段与圆柱段圆滑连接，鼓起段的底部与圆柱段平齐，鼓起段的顶部高于圆柱段的顶部，放电主管内的放电腔为不对称的陶瓷腔体，其中，所述鼓起段的长度A、放电主管的长度B、毛细管的内径C、圆柱段的内径D、鼓起段的最大内径E、两个电极内端之间的距离L，鼓起段上半部分最大半径J、鼓起段下半部分半径H、鼓起段上半部分横向宽度F、鼓起段下半部分横向宽度G满足以下关系：0.2<A/B<1，0.4<D/E<1，0.18<E/L<0.5，J>H，F＝G＝H＝D/2。

2.根据权利要求1所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述鼓起段的长度与所述放电主管的长度之比介于0.2—1之间。

3.根据权利要求2所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述鼓起段的长度与所述放电主管的长度之比介于0.3—1之间。

4.根据权利要求1所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述圆柱段的内径与鼓起段的最大内径之比介于0.4—1之间。

5.根据权利要求4所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述圆柱段的内径与鼓起段的最大内径之比介于0.7—0.9之间。

6.根据权利要求1所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述鼓起段的最大内径与所述两电极内端之间的距离之比介于0.18—0.5之间。

7.根据权利要求6所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述鼓起段的最大内径与所述两电极内端之间的距离之比介于0.2—0.4之间。

8.根据权利要求1所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述鼓起段顶部的形状为球状、椭球状或部分椭球状。

9.根据权利要求1所述的陶瓷放电容器，其特征在于，0.3<A/B<1，0.7<D/E<0.9，0.2<E/L<0.4。

10.根据权利要求1所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述放电主管内填充有金属卤化物。

11.根据权利要求10所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述金属卤化物包括NaI和另一卤化物组合X，所述卤化物组合X为GdI3、CeI3、ErI3和EuI3中的一种或多种，其中NaI/X的摩尔比介于4和18之间。

12.根据权利要求11所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述NaI/X的摩尔比介于5和16之间。

13.根据权利要求11所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述NaI/X的摩尔比介于6和14之间。

14.根据权利要求11所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述卤化物组合X为ErI3与CeI3的混合物，其中ErI3/CeI3的摩尔比介于0.2和2之间。

15.根据权利要求11所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述卤化物组合X为ErI3、CeI3和GdI3的混合物。

16.根据权利要求11所述的陶瓷放电容器，其特征在于，所述金属卤化物还包括TlI、MnI或CsI2。

17.一种金属卤化物灯，其特征在于，包括一石英管，石英管上设有两根外电极，石英管内设置权利要求1所述的陶瓷放电容器，陶瓷放电容器内的两根电极分别与所述两根外电极相连接。