CN1097900A

CN1097900A - 高压金属卤化物灯

Info

Publication number: CN1097900A
Application number: CN94106270A
Authority: CN
Inventors: G·纳图尔; R·P·索尔
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1995-01-25
Also published as: KR950001852A; EP0627759B1; EP0627759A1; JPH06349443A; DK0627759T3; US5504392A; ES2102137T3; CA2124515A1; DE69402107D1; DE69402107T2

Abstract

一种高压金属卤化物灯，有一个透光的放电容器 (1)、钨电极(3)以及包括稀有气体、缓冲气体和至少一种选自铪和锆的溴化物和氯化物的卤化物组成的充填物。填充物还含有选自锡、钽和锑以单质形式存在的金属，且其碘含量不超过0.5微克分子碘/立方厘米放电空间(2)。这种灯的发光性能大有改进。

Description

本发明涉及一种高压金属卤化物灯，这种灯包括：

一个透光的放电容器，该放电容器封闭着一个放电空间，放电空间以不透气的形式密封，里面配置有与引到外头的导电体相连接的钨电极;

在放电容器中的充填物，包括稀有气体、缓冲气体和至少一种选自铪和锆的卤化物的卤化物。

从欧洲专利EP-0492205-A2可以了解到这种高压金属卤化物灯的情况。

这种公知的灯中装有金属铪和锆的其中一种卤化物的混合物，即碘化物和溴化物的混合物，特别是0.2∶5克分子比的混合物。

虽然这种灯会发出色温在4000K与9000K之间的光，但根据说明，其最低色温为5200K，最高色温为6200K。此外，这种灯还会具有而且确实具有高彩色再现指数Ra和良好的R9指数值，表明能很好地重现强劲的红色光。

通常大家都知道放电灯在功耗较高时发光效率一般是很高的，但上述那种灯在400瓦的较高功耗下发光效能却较低，约为70流明/瓦。

这种灯的寿命比较短，只有数百小时。

这种灯含有铯。大家知道，铯是为了降低放电灯的再触发电压，对所产生的光则不会有很大的影响。这种灯还可以包含象稀土金属、钴和/或镍的添加剂，为的是提高所产生光的质量。然而这些添加剂看来只能发挥轻微的作用。经过调查研究，据说其它添加剂都没有令人满意的效用。

在未公布的欧洲专利申请92203650.4（PHN14.025）中介绍了一些带或不带内部电极的高压放电灯。这些灯含有铪和/或锆的卤化物，作为发光物质。卤化物在灯运行的过程中在高温放电区中蒸发和分解，于是产生过饱和金属蒸气，金属粒子即通过冷凝从金属蒸气中产生出来。这些金属粒子白灼而发光。

这项未公布申请的带电极的灯，与以挥发性钨化合物作为发光物质、发光物质分解后产生白炽钨群（clusters）的有电极放电灯相比，其寿命比较长，两者寿命之比为几小时比几分钟。

本发明的目的是提供本说明书开端一段所述的那一种发光性能有所改进的高压放电灯。

按照本发明，上述目的是这样达到的：所述至少一种卤化物选自溴化铪、氯化铪、溴化锆和氯化锆，填充物含有选自锡、钽和锑呈单质形式的金属，而且碘的含量不超过0.5微克分子碘/立方厘米放电空间。

从中选取所述至少一种卤化物的这组卤化物以下也称之为“卤化物组”。

本发明是基于这样的认识连同其它的认识而提出的，即碘对上述那种灯的寿命具有不利的影响。碘大量存在时会使电极过早熔断。这会使放电容器变黑，同时也使电极熔化掉，并使放电电弧触及放电容器，从而破坏放电容器。因此填充物中最好不含任何形式（单质形式或碘化物形式）的碘。但在大多数情况下，小于0.5微克分子/立方厘米放电空间的微量碘却是容许的，因为通常这样的微量实际上几乎不会或确实不会限制灯的寿命。

本发明的灯发光效能高，尤其是填充物中含有溴化铪和/或氯化铪时，更是如此。从所述卤化物组中最好选取溴化物特别是溴化铪作为专用的卤化物，因为这样不仅使色温可以达到有意义低的色温，而且还可使总的彩色再现性能高，Ra₈，重现强劲红色的R₉值从良好到极好。

元素锡、钽和锑可以使灯具有较长的寿命。令人感到十分惊奇的是，锡在含有溴化物（例如溴化铪）作为所选用卤化物的灯中，不仅有利地影响着总的彩色再现性能特别是强劲红的再现性能，而且也有利地影响着发光效能。原色三角形中的色点移到黑体轨迹或其附近。此外，锡在灯中大幅度地减小了紫外光输出，使功耗达到很低的百分率。这些影响，在灯制成之后第一次试点时一旦达到稳定的工作状态就可以看得出来。这些影响在将灯与不含锡但其余与本发明的灯完全一样的灯加以对比时特别明显。这些元素在填充物中的总量与所述卤化物组卤化物的总量的克分子比通常在0.3和10之间，最好在1和3之间。

在一个最佳实施例中，本发明的灯的填充物中还含有一定附加量的溴化锡，其对所述卤化物组的卤化物总量的克分子比例如达2，例如达1。这个额外的溴化物的存在起降低色温的作用。

卤化物可以不只是所述卤化物组的其中一种卤化物，而且可以是两种或多种属于所述卤化物组的卤化物。所述卤化物组的卤化物其总量一般在0.5微克分子/立方厘米至100微克分子/立方厘米的范围内，特别是在2微克分子/立方厘米至20微克分子/立方厘米的范围。在2500K平均等离子体温度下，这些数值分别对应于100毫巴、20巴、0.4巴和4巴的蒸气压。低于所述宽范围时，灯的发光效能、彩色再现性能都变差。实验数据表明，在较窄的范围内可以获取最佳的性能。进一步增加超过上述宽范围时并不能指望有什么另外的好处。

汞可作为缓冲气体加入填充物中。不然的话或此外，还可以加上稀有气体（例如氙气）以达到同样的目的。这样做从环保的观点看有好处。稀有气体则既可用作缓冲气体又可用作启动气体。为达到高的发光效能，缓冲气体量对所述卤化物组的卤化物总量的克分子比通常在2与40之间，最好在5与30之间，特别是10与15之间。

本发明的灯有利的一面在于，所述卤化物组的卤化物在灯运行的过程中完全蒸发。这些卤化物中，溴化铪的沸点最高，只有420℃。因此，这种灯可以在任何状态下运行而不致使色温大幅度变化。这种灯可以在低于设计功率下运行而不致使色温大幅度变化。

下面的一些实例中将说明本发明灯的上述和其它细节和各方面及其实施例，同时在附图中展示出所有这一切。

附图中示出了本发明灯的一个实施例的侧视图。

附图中，高压金属卤化物灯有一个透光的放电容器1包封着放电空间2，图中的放电容器是由石英玻璃制成的，但也可以由例如经烧结的铝氧粉（alumina）制成。放电容器以不透气的形式密封。配置在放电容器中的钨电极3与引到外头的导电体4相连接。放电容器中还有充填物5，该充填物包括稀有气体、缓冲气体和至少一种选自铪和锆的卤化物的卤化物。图中，各电极焊接到各自的钼箔4a上，钼箔4a又焊接到钼导线4b上。图示的灯装在一个外壳6中，外壳6由例如硬玻璃制成，固定在灯座7中。但另一方面这种灯不带外壳也可以运行。

所述至少一种卤化物选自溴化铪、氯化铪、溴化锆和氯化锆，填充物中含有选自锡、钽和锑以单质的形式存在的金属，且碘的含量不超过0.5微克分子碘/立方厘米放电空间。

在一次实验中，本发明灯的一些实例（E）与所引用的欧洲专利EP-0492205-A2（0）或上述未公布的欧洲专利申请92203650.4（P）中所述的那种灯进行了比较。

表1a

表1b

在所有情况下，放电容器（DV1）的容积为0.7毫升，横切放电通路的最大内径为0.95厘米，电极间距为0.75厘米。除装有1333帕斯卡的氩气外，灯中还装有表1a中列出的成分（以毫克计）。试验结果列于表1b中。

从这些完全可加以比较的灯的这些数据中可以看出，本发明的灯其寿命比现有技术的灯长或长得多。此外，其发光效能和总的及强劲红色的再现性能也提高到重大的程度。所示的实例（E）的色温低于现有技术（O，P）的灯，这一点很有好处。色温低于所引用的欧洲专利EP-0492205-A2中所述的任何灯的色温。

本发明灯的其它实例采用了容积为1立方厘米、横切放电通路的最大内径达1.1厘米、电极间距为0.6厘米的放电容器（DV2）。灯中含有1333帕斯卡的氩气和表2a中的成分（以毫克计）。这些灯的性能列于表2b中。

表2a

表2b

从表2b中可以看出，这些灯比起已知的灯O₁来，发光效能高，总彩色再现指数高，强劲红色再现性能良好，色温降低500至800K，寿命也更长。

表3a

＊加1巴的Xe，不含Ar ＊＊总克分子缓冲气体＾用HfCl₄代替溴化物 +加1.5毫克SnBr₂++不含SnBr₂＃用ZrCl₄代替HfBr₄

＃＃用Zr代替Hf ～用ZrBr₄代替HfBr₄

本发明的其它实例除采用放电容器DV1和DV2外，还采用放电容器DV3、DV4和DV5。DV3的容积为0.2立方厘米，横切放电通路的最大直径为0.7厘米，电极间距为0.6厘米;DV4的容积为0.9立方厘米，横切放电通路的最大直径为0.95厘米，电极间距为0.5厘米;DV5的容积为1.2立方厘米，横切放电通路的最大直径为1.2厘米，电极间距为0.5厘米。这些灯的充填物除含有13.3帕斯卡的氩气外，还含有表3a的成分（以毫克计）。这些灯的试验结果列于表3b中。

表3b

从表3b中可以看出，本发明灯的发光效能高，还应该注意的是，所给出的这些实例的功耗都比较低。从这些实例可以看出，这些灯的总的彩色再现性能从极高到近乎优异，强劲红色再现性能从良好到极高。值得注意的是，表中的色温范围非常宽，从3960K至7664K。这个范围比所述欧洲专利EP-0492205-A2中公开的宽得多，该专利的相应范围仅是从5200K至6200K，且填充物中加入象镝、钴和钆之类的其它活性成分也不会扩大。

灯E₅在若干功率下运行。其性能示于表4。

表4

从表4可以看出，灯E₅的调光性能优异，而且不致对色温或发光效能有很大的影响。表5也显示了同样的效果。表5列出的是另一个实例灯E₁₉的数据，灯E₁₉有放电容器DV2，其充填物为27毫克的Hg，3.5毫克的HfBr₄，1.2毫克的Sn和1333帕斯卡的氩气。

表5

本发明灯的一个实施例说明了缓冲气体/卤化物组的卤化物比值（克分子/克分子）的影响，该实施例采用了放电容器DV1和由2.4毫克HfBr₄、0.4毫克Sn、1333帕斯卜Ar以及含量可变的Hg的填充物。表6中列出了这些实例（E₂₀～E₂₆）的发光效能和彩色再现性能，而且将其与非本发明的不带缓冲气体的类似灯（Ref）进行了比较。

表6

可以看到，在宽比值范围下的缓冲气体提高了采色再现性能和发光效能，在大约10至大约15的范围内可以得出最佳值。

本发明的灯中含有铯的卤化物有利于灯的再触发过程，而且使色温降低，这一点从表7中可以看出。但这个效果是以发光效能和彩色再现性能的小量损失为代价的。表7将不带铯的卤化物的实例E₁同与E₁完全一样但含0.6毫克CsBr的实例E₂₇进行了比较。在两种情况下，触发电压都是800伏。

表7

将放电容器为DV1、填充物由2.4毫克HfBr₄、1333帕斯卡Ar组成：UV-A＝35%，UV-B＝0.1%的灯与本发明另外含1.2毫克Sn：UV-A＝0.8%，UV-B＝0.0%的灯加以比较时，本发明灯适当低的UV输出变得很明显。

另一个比较是对以下两个灯时行的，一个灯的放电容器为DV2，充填物为3.4毫克HfBr₄、27毫克Hg和1333帕斯卡Ar：UV-A＝3.0%;UV-B＝0.0%;另一个灯是本发明的类似灯，另外还含有1.2毫克Sn：功耗为UV-A＝0.4%及UV-B＝0.0%。

Claims

1、一种高压金属卤化物灯，包括：

一个透光的放电容器(1)，封包着放电空间(2)，放电空间(2)以不透气的形式密封着，里面配置有钨电极(3)，这些电极与引到外头的导电体(4)相连接；

装在放电容器(1)中的填充物(5)包括稀有气体、缓冲气体和至少一种选自铪和锆的卤化物的卤化物；

其特征在于，所述至少一种卤化物选自溴化铪、氯化铪、溴化锆和氯化锆，所述填充物含有选自锡、钽和锑以单质的形式存在的金属，且其碘含量不超过0.5微克分子碘/立方厘米放电空间。

2、如权利要求1所述的高压金属卤化物灯，其特征在于，所述至少一种卤化物选自溴化铪和氯化铪。

3、如权利要求2所述的高压金属卤化物灯，其特征在于，所述卤化物选用溴化铪。

4、如权利要求2或3所述的高压金属卤化物灯，其特征在于，所述金属选用锡。

5、如权利要求1所述的高压金属卤化物灯，其特征在于，铪和锆的溴化物和氯化物的总量与缓冲气体量的克分子比在2至40的范围。

6、如权利要求5所述的高压金属卤化物灯，其特征在于，所述克分子比在5和30之间。

7、如权利要求5或6所述的高压金属卤化物灯，其特征在于，所述稀有气体为缓冲气体。

8、如权利要求1、5或7所述的高压金属卤化物灯，其特征在于，所述填充物还含有溴化锡。