WO2011160394A1 - 陶瓷放电管金属卤化物灯 - Google Patents

陶瓷放电管金属卤化物灯 Download PDF

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ceramic discharge
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要华
李峰
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上海亚明灯泡厂有限公司
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    • H01J61/827—Metal halide arc lamps

Definitions

  • the invention relates to a metal halide lamp, in particular to a high-efficiency ceramic discharge tube metal halide lamp with horizontal ignition point. Background technique
  • the ceramic discharge tube metal halide lamp has been widely used.
  • the general ceramic discharge tube metal halide lamp forms a discharge chamber in the ceramic discharge tube.
  • the discharge chamber is filled with an inert gas (such as Xenon Xe) and an ionizable salt in the discharge chamber.
  • a pair of electrodes are placed at each end of the ceramic discharge tube, and the two electrode tips have a spacing to form a discharge path therebetween.
  • the general ceramic metal halide lamp ceramic discharge tube is a one-piece type, a two-body type, a three-body type, or even an earlier five-body type.
  • the ceramic tube body appearance geometry has a common characteristic: the ceramic discharge tube is composed of three
  • the partial composition is a thick cylinder (shown in Figure 1) or an ellipsoid (shown in Figure 2) of the intermediate discharge portion and two coaxial thin cylinders on both sides.
  • the design structure of the high-efficiency ceramic discharge tube metal halide lamp currently used is as shown in FIG. 3, and the ceramic discharge tube usually adopts a slender ceramic tube body.
  • the long ceramic tube body is characterized in that the maximum inner diameter D1 of the center is smaller than the distance L1 between the electrodes.
  • Ceramic discharge tubes using such a mechanism can achieve high light efficiency, but they also have certain disadvantages.
  • the slender ceramic tube has a small inner diameter, a large wall load, and an arc bending causes the temperature of the central portion of the upper end of the tube wall to be too high, thereby causing degeneration of the tube wall of the ceramic tube body. Even breaking will seriously affect the reliability and safety of the product.
  • the tube is slender and horizontal.
  • the temperature of the cold end is far from the center of the arc, and the position is uncertain.
  • the filler in the ceramic discharge tube has no fixed condensation point, which causes the color temperature to be unstable, so that the color temperature difference between the lamp and the lamp is large.
  • the color temperature of a single lamp drifts significantly with time, which seriously affects the lighting quality of the lamp.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide an effective response to the influence of arc bending on the arc tube wall under the premise of ensuring high luminous efficiency, and to lower the maximum temperature of the upper middle end of the tube wall when the horizontal ignition point is Reduce the whole A ceramic discharge tube metal halide lamp with a temperature difference of a ceramic tube body.
  • the distance L between the two electrodes satisfies the following relationship: 0. 2 ⁇ A: B ⁇ l, 0. 3 ⁇ D: E ⁇ 1, 0. 2 ⁇ E: L ⁇ 1.
  • the filler comprises Nal and a halide X
  • the halide X is one or more of LaI3, CeI3 and PrI3, wherein a molar ratio of Nal/X is between 4 and 18.
  • the molar ratio of Nal/X is between 6 and 14.
  • the halide X is a mixture of PrI 3 and LaI 3 , wherein the molar ratio of PrI3 / LaI3 is between 0.2 and 2.
  • the halide X is a mixture of PrI3, LaI 3 and CeI 3 .
  • the filler further comprises T1 I or CaI2.
  • the metal halide lamp is provided with a central bulging portion in the middle of the ceramic discharge tube, the discharge chamber formed by the ceramic discharge tube bulges outward in the middle, so that the tube wall in the middle of the ceramic discharge tube is separated from the two
  • the arc generated by the discharge of the electrodes is far away, so that even in the case of arching of the arc, the temperature of the tube wall in the middle of the ceramic discharge tube is not too high, and the breakage of the ceramic discharge tube can be effectively prevented, and the structure is also adopted.
  • a fixed cold spot is formed at the lower end of the discharge cavity formed by the central bulging portion, so that the filler can be deposited relatively fixedly at the cold spot, which can effectively increase the stability of the color temperature of the metal halide lamp of the ceramic discharge tube. Further, the filler of the ceramic discharge tube metal halide lamp does not cause strong corrosiveness at high temperatures, and can provide white light with high luminous efficiency higher than 110LPW, and has good color rendering property and stable color temperature.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the shape of a conventional cylindrical ceramic discharge tube metal halide lamp ceramic discharge tube
  • FIG. 2 is a schematic view showing the shape of a conventional ellipsoidal ceramic discharge tube metal halide lamp ceramic discharge tube;
  • Figure 3 is a schematic view showing the shape of a conventional elongated ceramic discharge tube metal halide lamp ceramic discharge tube
  • Figure 4 is a schematic view showing the structure of the metal halide lamp of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic view showing the shape of a ceramic discharge tube metal halide lamp ceramic discharge tube of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the dimensional ratio of a ceramic discharge tube metal halide lamp ceramic discharge tube of the present invention.
  • the metal halide lamp comprises a quartz tube 2, and a ceramic discharge tube 1 is arranged in the quartz tube 2.
  • a discharge chamber is formed in the ceramic discharge tube, and a filling material is arranged in the discharge chamber.
  • An electrode 3 is disposed at each end of the ceramic discharge tube 1, and the two electrodes 3 are respectively inserted into the discharge cavity formed by the ceramic discharge tube 1 from both ends, the two electrodes 3 are opposite, and the outer ends of the two electrodes 3 are respectively connected with the quartz tube 2.
  • the upper two external electrodes 4 are connected.
  • the two outer electrodes 4 are connected to a power source to energize the two electrodes 3, and an electric discharge between the two electrodes 3 generates an arc to emit light.
  • the ceramic discharge tube 1 includes a discharge main pipe and two ceramic capillary tubes 11 respectively located at both ends of the discharge main tube, and the two electrodes 3 respectively pass through the two ceramic capillary tubes 11 and protrude into the discharge chamber 14, two The electrodes 3 are opposed to each other, and the outer ends of the two ceramic capillaries are sealed by sealing the solder 5.
  • the discharge main pipe includes a central bulging portion 13 at an intermediate position and two columnar portions 12 respectively connected to both ends of the central bulging portion 13, and the two columnar portions 12 are respectively connected to the two ceramic capillary tubes 11.
  • the shape of the central bulging portion 13 may be a spherical shape, an ellipsoidal shape or a partial ellipsoidal shape, and the inner diameter of the central bulging portion 13 is larger than the inner diameter of the cylindrical portion 12, and the distance between the two electrodes 3 is larger than the maximum inner diameter of the central bulging portion 13.
  • the distance between the two outer end faces of the central bulging portion is A
  • the distance between the two outer end faces of the discharge main pipe is 8
  • the inner diameter of the ceramic capillary is C
  • the inner diameter of the cylindrical portion is 0,
  • the center The maximum inner diameter of the bulge is E
  • the distance between the two electrodes is L.
  • the above parameters should satisfy the following relationship: 0. 2 ⁇ A: B ⁇ l, 0. 3 ⁇ D: E ⁇ 1, 0. 2 ⁇ E : L ⁇ 1.
  • the metal halide lamp is provided with a central bulging portion in the middle of the ceramic discharge tube, the discharge chamber formed by the ceramic discharge tube bulges outward in the middle, so that the tube wall in the middle of the ceramic discharge tube is far from the arc generated by the discharge of the two electrodes. Therefore, even in the case where the arc is bent upward, the temperature of the tube wall in the middle of the ceramic discharge tube is not too high, and the breakage of the ceramic discharge tube can be effectively prevented.
  • Power A: BD : EE L High-temperature case in the center of the upper end of the horizontal ignition pipe wall 1 140W 0. 48 0. 53 0. 4 1180°C
  • the metal halide lamp using the structure can achieve the purpose of effectively reducing the temperature of the intermediate tube wall of the ceramic discharge tube, thereby showing the ceramic discharge tube of the present invention.
  • the shape can effectively reduce the highest temperature in the center of the pipe body while maintaining high luminous efficiency, and greatly enhance the reliability of the lamp.
  • the structure also forms a fixed cold spot at the lower end of the discharge cavity formed by the central bulging portion, so that the filler can be deposited relatively fixedly at the cold spot, which can effectively increase the metal halide of the ceramic discharge tube.
  • the stability of the color temperature of the lamp can achieve the purpose of effectively reducing the temperature of the intermediate tube wall of the ceramic discharge tube, thereby showing the ceramic discharge tube of the present invention.
  • the shape can effectively reduce the highest temperature in the center of the pipe body while maintaining high luminous efficiency, and greatly enhance the reliability of the lamp.
  • the structure also forms a fixed cold spot at the lower end of the discharge cavity formed by the central bulging portion, so that the filler can be deposited relatively fixedly at the cold spot

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)

Description

陶瓷放电管金属卤化物灯 技术领域
本发明涉及一种金属卤化灯， 特别涉及一种水平燃点的高光效陶瓷放电管金属卤化物灯。 背景技术
陶瓷放电管金卤灯已经越来越被广泛使用， 一般的陶瓷放电管金卤灯在陶瓷放电管内形 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 瓷金卤灯陶瓷放电管不论是一体式， 还是二体式、 三体式， 甚至更早的五体式的， 陶瓷管体 外观的几何形状都有一个共同的特点： 陶瓷放电管均由三部分组成， 即中间放电部分的粗圆 柱体 （如图 1所示） 或椭球体 （如图 2所示） 以及两边的两个同轴细圆柱体。
为提高陶瓷放电管金卤灯的发光效率， 目前多采用的高光效的陶瓷放电管金卤灯的设计 结构如图 3所示， 其陶瓷放电管通常采用细长型陶瓷管体， 这种细长型陶瓷管体的特点是中 心的最大内径 D1小于电极之间的距离 L1。采用这种机构的陶瓷放电管虽然可以达到高光效的 目的， 但也存在一定的缺点。 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（arc bending)会使管壁上端中央部分温度过高， 从而引起陶瓷管体的管壁的变性， 甚至断裂， 会严重影响产品的可靠性和安全性。
除了管壁上端中央温度过高， 会引起陶瓷管体的管壁变性、 断裂这个缺点外， 这种细长 型设计的陶瓷放电管的另一个比较突出的问题是： 由于管体细长， 水平燃点时冷端温度在距 离电弧中央较远的两端， 而且位置不定， 这样陶瓷放电管内的填充物就没有固定的冷凝点， 从而造成色温的不稳定， 使得灯与灯之间色温的差异大、 单个灯的色温随时间的漂移明显， 严重影响了灯的照明品质。
再有， 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， 因此并不适合在高光效陶瓷金卤灯中使用。 发明内容
针对上述现有技术的不足， 本发明要解决的技术问题是提供一种在保证高光效的前提下， 有效应对电弧弯曲对电弧管壁的影响， 降低水平燃点时管壁中间上端的最高温度， 减小整个 陶瓷管体的温差的陶瓷放电管金属卤化物灯。
为解决上述技术问题， 本发明采用如下技术方案：
一种陶瓷放电管金属卤化物灯， 包括一个陶瓷放电管和两个电极， 所述陶瓷放电管内形 成放电腔， 所述放电腔内设有填充物， 所述陶瓷放电管包括一个放电主管和分别位于所述放 电主管两端的两个陶瓷毛细管， 所述两个电极分别插在两个陶瓷毛细管内并伸入所述放电腔 内， 两个电极彼此相对， 所述两个陶瓷毛细管的外端部密封， 所述放电主管具有一位于其中 间的中央鼓起部和分别与所述中央鼓起部两端连接的两个柱状部， 所述两个柱状部分别与所 述两个陶瓷毛细管连接， 所述中央鼓起部的内径大于所述柱状部的内径， 所述两个电极之间 的距离大于所述中央鼓起部的最大内径。
优选的， 所述中央鼓起部两个外端面之间的距离 A、 放电主管两个外端面之间的距离 B、 陶瓷毛细管的内径 C、 柱状部的内径 D、 中央鼓起部的最大内径5、 两个电极之间的距离 L满 足以下关系： 0. 2〈A: B〈l， 0. 3〈D : E〈1， 0. 2〈E : L〈1。
优选的， 0. 3<A: B〈l， 0. 4<D : E<0. 6, 0. 3〈E : L〈0. 6。
优选的， 所述中央鼓起部的形状为球状、 椭球状或部分椭球状。
优选的， 所述填充物包括 Nal和卤化物 X， 所述卤化物 X为 LaI3、 CeI 3和 PrI 3中的一种 或多种， 其中 Nal/X的摩尔比处于 4和 18之间。
进一步的， Nal/X的摩尔比处在 5和 16之间。
进一步的， Nal/X的摩尔比处在 6和 14之间。
优选的， 所述卤化物 X为 PrI 3与 LaI 3的混合物， 其中 PrI3/LaI3的摩尔比处于 0. 2和 2 之间。
优选的， 所述卤化物 X为 PrI3、 LaI 3和 CeI 3的混合物。
优选的， 所述填充物中还包括 T1 I或 CaI2。
上述技术方案具有如下有益效果： 由于该金属卤化物灯在陶瓷放电管的中间设置有中央 鼓起部， 陶瓷放电管形成的放电腔中间向外鼓起， 使得陶瓷放电管中间的管壁离两个电极放 电产生的电弧较远， 这样即使在电弧弯曲上拱的情况下， 陶瓷放电管中间的管壁温度也不会 太高， 可以有效防止陶瓷放电管的断裂， 同时采用这种结构也会在中央鼓起部形成的放电腔 的下端形成固定的冷点， 使填充物可以一直较为固定地沉积在该冷点处， 这样可有效增加该 陶瓷放电管金属卤化物灯色温的稳定性。 再有该陶瓷放电管金属卤化物灯的填充物在高温下 不会产生强腐蚀性， 可提供高于 110LPW的高光效的白光， 同时具有良好的显色性和稳定的色 温。 附图说明
图 1是常规柱形陶瓷放电管金属卤化物灯陶瓷放电管形状示意图；
图 2是常规椭球形陶瓷放电管金属卤化物灯陶瓷放电管形状示意图；
图 3是常规细长形陶瓷放电管金属卤化物灯陶瓷放电管形状示意图；
图 4是本发明金属卤化物灯的结构示意图；
图 5是本发明陶瓷放电管金属卤化物灯陶瓷放电管形状示意图；
图 6是本发明陶瓷放电管金属卤化物灯陶瓷放电管尺寸比例示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施案例进行详细介绍。
如图 4所示， 该金属卤化物灯包括一石英管 2， 石英管 2内设置陶瓷放电管 1， 陶瓷放电 管内形成放电腔， 放电腔内设有填充物。 陶瓷放电管 1的两端各设置一电极 3， 两个电极 3分 别从两端***陶瓷放电管 1形成的放电腔内， 两个电极 3相对， 两个电极 3的外端分别与石 英管 2上的两个外电极 4连接。 两个外电极 4与电源连接使两个电极 3通电， 两个电极 3之 间放电产生电弧来发光。
如图 5所示， 陶瓷放电管 1包括一个放电主管和分别位于放电主管两端的两个陶瓷毛细 管 11， 两个电极 3分别穿过两个陶瓷毛细管 11并伸入到放电腔 14内， 两个电极 3彼此相对， 两个陶瓷毛细管的外端部通过封接焊料 5进行密封。 放电主管包括一个位于中间位置的中央 鼓起部 13以及分别与该中央鼓起部 13两端连接的两个柱状部 12，两个柱状部 12分别与两个 陶瓷毛细管 11连接。 中央鼓起部 13的形状可以采用球状、 椭球状或部分椭球状， 中央鼓起 部 13的内径大于柱状部 12的内径， 两个电极 3之间的距离大于中央鼓起部 13的最大内径。
如图 6所示， 记中央鼓起部两个外端面之间的距离为 A、放电主管两个外端面之间的距离 为 8、 陶瓷毛细管的内径为 C、 柱状部的内径为 0、 中央鼓起部的最大内径为 E、 两个电极之 间的距离为 L， 则上述参数应满足以下关系式： 0. 2〈A: B〈l， 0. 3〈D : E〈1， 0. 2〈E : L〈1。优选的， 0. 3<A: B〈l， 0. 4<D : E<0. 6, 0. 3〈E : L〈0. 6。
由于该金属卤化物灯在陶瓷放电管的中间设置有中央鼓起部， 陶瓷放电管形成的放电腔 中间向外鼓起， 使得陶瓷放电管中间的管壁离两个电极放电产生的电弧较远， 这样即使在电 弧弯曲上拱的情况下， 陶瓷放电管中间的管壁温度也不会太高， 可以有效防止陶瓷放电管的 断裂。 下表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： 功率 A: B D : E E : L 水平燃点管壁上端中央最高温 案例 1 140W 0. 48 0. 53 0. 4 1180°C
案例 2 140W 0. 9 0. 53 0. 4 1160°C
对比常规设计 140W 1 1 0. 2 1320°C 从上表可知， 采用该结构的金属卤化物灯可以达到有效降低陶瓷放电管中间管壁温度的 目的， 由此可见本发明所述陶瓷放电管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。 同时采用这种结构也会在中央鼓起部形成的放电腔的下端 形成固定的冷点， 使填充物可以一直较为固定地沉积在该冷点处， 这样可有效增加该陶瓷放 电管金属卤化物灯色温的稳定性。
本发明还公开了一种该金属卤化物灯的填充物，该填充物包括 Nal和由 LaI3、CeI3和 PrI3 中的一种或多种组成的卤化物 X， 其中 Nal/X的摩尔比处于 4和 18之间， 优选的， Nal/X的 摩尔比位于 5和 16之间，再进一步优选， Nal/X的摩尔比可位于 6和 14之间。作为一种优选， 卤化物 X可采用 PrI3与 LaI3的混合物， 其中 PrI3/LaI3的摩尔比处于 0. 2和 2之间， 卤化 物 X也可采用 PrI3、 Lai 3和 CeI3的混合物。
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。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 T1I， 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 CaI2。 该金属卤化物灯的缓冲气体最好选用氙气， 以提 高光效， 提高光通量维持率。
以上对本发明实施案例所提供的陶瓷放电管金属卤化物灯进行了详细介绍， 对于本领域 的一般技术人员， 依据本发明实施案例的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之 处， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制， 凡依本发明设计思想所做的任何 改变都在本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种陶瓷放电管金属卤化物灯， 包括一个陶瓷放电管和两个电极， 所述陶瓷放电管内形成 放电腔， 所述放电腔内设有填充物， 所述陶瓷放电管包括一个放电主管和分别位于所述放 电主管两端的两个陶瓷毛细管，所述两个电极分别插在两个陶瓷毛细管内并伸入所述放电 腔内， 两个电极彼此相对， 所述两个陶瓷毛细管的外端部密封， 其特征在于， 所述放电主 管具有一位于其中间的中央鼓起部和分别与所述中央鼓起部两端连接的两个柱状部，所述 两个柱状部分别与所述两个陶瓷毛细管连接，所述中央鼓起部的内径大于所述柱状部的内 径， 所述两个电极之间的距离大于所述中央鼓起部的最大内径。
2. 根据权利要求 1所述的陶瓷放电管金属卤化物灯， 其特征在于， 所述中央鼓起部两个外端 面之间的距离 A、 放电主管两个外端面之间的距离 B、 陶瓷毛细管的内径 C、 柱状部的内 径 D、 中央鼓起部的最大内径 E、 两个电极之间的距离 L满足以下关系： 0. 2〈A: B〈l， 0. 3<D : E< 1, 0. 2〈E : L〈1。
3. 根据权利要求 2所述的陶瓷放电管金属卤化物灯，其特征在于， 0. 3<A: B〈l， 0. 4<D : E<0. 6， 0. 3<E : L<0. 6。
4. 根据权利要求 1所述的陶瓷放电管金属卤化物灯， 其特征在于， 所述中央鼓起部的形状为 球状、 椭球状或部分椭球状。
5. 根据权利要求 1所述的陶瓷放电管金属卤化物灯， 其特征在于， 所述填充物包括 Nal和卤 化物 X， 所述卤化物 X为 LaI3、 CeI 3和 PrI 3中的一种或多种， 其中 Nal/X的摩尔比处于 4和 18之间。
6. 根据权利要求 5所述的陶瓷放电管金属卤化物灯， 其特征在于， Nal/X的摩尔比处在 5 和 16之间。
7. 根据权利要求 6所述的陶瓷放电管金属卤化物灯， 其特征在于， Nal/X的摩尔比处在 6 和 14之间。
8. 根据权利要求 5、 6或 7所述的陶瓷放电管金属卤化物灯， 其特征在于， 所述卤化物 X为 PrI3与 LaI3的混合物， 其中 PrI3/LaI3的摩尔比处于 0. 2和 2之间。
9. 根据权利要求 5、 6或 7所述的陶瓷放电管金属卤化物灯， 其特征在于， 所述卤化物 X为 PrI3、 LaI3和 CeI3的混合物。
10. 根据权利要求 4所述的陶瓷放电管金属卤化物灯， 其特征在于， 所述填充物中还包括 T1 I 或 CaI2。
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