[发明专利]陶瓷金属卤化物灯

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷金属卤化物灯，它具有：一个陶瓷放电室，放电室封闭长度为L、直径为D并且长度与直径之比为L/D的放电空间；包括氙、汞、卤化钠和稀土金属卤化物的填充气体；用于保持填充气体中的放电的一对电极。

背景技术

大功率(150W以上)的金属卤化物灯目前只能用石英放电室，石英放电室比陶瓷放电室大，允许的最高壁温较低(-200℃)。由于放电室越小越近似于点光源，因此，要求放电室更小。为了在放电室壁上得到更高的冷点温度Tc，要求有更高的温度；这就增大了填充气体中盐的蒸汽压。这里用的术语“陶瓷”是指金属氧化物，如兰宝石或多晶氧化铝(PCA)，以及诸如AIN之类的氮化物。

美国专利文献US5973453公开了一种陶瓷放电金属卤化物(CDM)灯，其中，EA/D＞5，EA是电极末端之间的距离，电极末端与放电空间的端壁隔开。可离子化的填充物包括作为点火气体的氙(Xe)和克分子比为3∶1至7∶1的NaI和CeI₃。在额定功率为150W和用作在80-100V工作的高压钠(灯)装置的改型的实施例中，EA/D＝8，填充物包括Hg(汞)，并且Xe的填充压力是250mbarr(＝187torr)。在色温3900°K时得到的彩色再现指数(CRI)是58，发光效率为130lm/w。应注意的是，类似的HPS灯的发光效率较低(110lm/w)；彩色再现指数(CRI)很低(21)，而类似的高压汞灯的CRI类似，但发光效率低得多(60lm/w)。

在US5973453中公开的另一种150W的实施例中，没有填充汞，灯工作在45V，所以它不适合作为HPS的改型。Xe的填充压力是1250mbarr(＝938torr)，发光效率是145lm/w，CRI是53。在185W的实施例中，灯电压是53V，Xe填充压力是500mbarr(＝375torr)，CRI是61。全部实施例均用壁厚为1.4mm的陶瓷管。全部无汞实施例均在电子镇流器产生的方波电压下工作。

美国专利文献US5973453公开的CDM灯有高的发光效率，甚至被认为是HPS镇流器的改型，但彩色再现指数仍低于要求值，而且在很多应用领域不适用。

美国专利文献US6031332公开的CDM灯的CRI超过90，并具有限制的电压峰值系数，所以灯有长的使用寿命。电压峰值系数V_CF是二次点火电压与电弧电压即工作电压之比。二次点火电压是随交流(AC)供电电压的极性变化灯熄灭时重新点火放电所需的电压。V_CF具有高的值，尤其是灯在正弦波电压下工作时，正弦波电压是磁镇流器的典型工作电压，而且V_CF在灯的寿命期内通常会增大。

US6031332提出了使填充物中卤化物总克分子量的30至30％为碘化铈，以此提高二次点火电压的问题。EA/D小于1.0，L/D稍大于1.0；填充物中包括压力为140mbarr(＝105torr)的氩(Ar)气作为点火气体。灯工作在80-100V，但功率只是70W；所以，它不适合作为HPS装置的改型。

金属卤化物灯中的公知问题是产生碘化氢电压尖峰(spike)。HI尖峰是无碘环境中被氢(H)污染了的金属卤化物灯在工作过程中产生的。通常，H(氢)来自填充气体中存在的水，但H也能存在于灯零部件和盐中。为了保证电弧管内的H₂O量尽可能少，最好少于填充气体的0.5％，需要特别的措施。

US4409517中提供了消除HI尖峰电压的一种方法，它公开了用铌(Nb)作窗口，允许H₂迅速扩散出电弧管。US4203049公开了H的吸气剂。

现有技术中没有公开具有好的彩色再现指数、高效率和高光强保持特性的适合与现有的HPS灯磁镇流器连用的大功率CDM灯。

本说明书和权利要求书中，D、EA和L都用mm表示，除非有其它明确说明。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种大功率(150W以上)的CDM灯，它能与为高压钠(HPS)灯设计的磁镇流器连用。一个相关的目的是提供一种CDM灯，它限制碘化氢电压尖峰于镇流器供给的电压范围内。

本发明的另一目的是提供一种有低的电压峰值(crest)系数的CDM灯，以用HPS镇流器消除闪烁和实现长寿命。

本发明的另一目的是在材料限制范围内确定灯的设计空间，同时提供要求的灯效率和彩色特性。