[发明专利]具有包括硫属元素的气体填充物的气体放电灯

说明书

技术领域

本发明涉及气体放电灯，具体地涉及高压气体放电灯，其装备有密封气体填充物的气体放电容器以及装备有包括电极组件的用于点燃和保持气体放电的装置，所述气体填充物包括硫属元素(chalcogen)，所述硫属元素选自硫、硒或碲或者其化合物的组。

背景技术

由于高压气体放电灯良好的照明性质，使得它们已变得广泛普及。这些灯一般包括放电容器和两个电极组件，每个电极组件包括延伸到由放电容器密封的放电空间中的电极。当灯处于工作状态时，在这些电极的自由端之间点燃电弧放电。

放电容器一般包含气体填充物，该气体填充物包括诸如氩气之类的起动气体、诸如一种或多种金属卤化物(诸如碘化钠和/或碘化钪)之类的放电气体，其形成实际发光材料，气体填充物还包含汞作为缓冲气体，该缓冲气体的主要功能是通过提高温度或压力来促进发光物质的汽化以及提高灯的效率和燃烧电压(burning voltage)。

但是，汞是高毒性的并且是对环境有害的物质。只要可能，就完全不再用它或者仅仅在缩小的范围使用它，因为它的使用、生产和处理会对环境造成威胁。由于人们对环境问题的警觉度与日俱增，因此市场需要汞含量减少的灯。这为新产品创造了机会。

在这些新产品中，包括气体放电灯，在其气体填充物中包括硫或含硫化合物，该气体放电灯一般称为“硫灯”。

硫灯通常完全不包含汞。硫灯由球形石英封壳(envelope)构成，其填充有几毫克硫和诸如氩气的惰性稀有气体。当加热到气态时，硫形成双原子硫分子或二聚物。当所述二聚物退回到低能态时，它们发出宽的连续区的能量-被称为分子发射的过程。分子硫发射电磁波谱的几乎整个可见光部分，产生类似于日光但是具有极少的不期望的红外或紫外辐射的均匀可见光谱。发射的辐射的多达73％处于可见光谱，这远远多于其它类型的灯。该可见光输出比任何其它人工光源都更好地模仿日光，并且没有有害的紫外辐射可能特别有益于博物馆。

但是，存在一些与作为灯填充物的硫有关的困难。主要困难之一是它与公共电极材料(诸如钨)的化学反应。

从US 5404076中已知一种弧光灯，包括光透射材料的封壳，所述灯包括电极，在所述封壳中的填充物(其中元素硫是主要辐射成分)，该填充物在工作温度下具有至少大约1大气压的压力，所述灯还包括激发装置，其用于将电压施加到所述电极上以将能量耦合到所述填充物。电极由特定材料(诸如铂)构成或者镀有该特定材料，以防止与填充物气体发生化学反应，此化学反应可能导致电极劣化。

不管此公开如何，通常认为不可能使用铂电极来维持硫放电，因为铂的2042.1K的熔点对于用于硫灯的电极材料来说太低了。因此，在当前实施中，选择无电极放电设计来避免此问题。

与电弧放电灯不同，无电极灯不依赖于电极，而是通过将灯气体暴露于强烈的微波或者射频辐射使得在包含在灯泡中的气体中产生等离子体放电，来产生光。

硫灯的激发需要微波发生器。因而，需要将微波辐射耦合到灯泡的单独的机构。对于这样的单独的耦合机构的需要是无电极硫灯的问题所在，因为耦合的低效率以及微波发生器相应地抑制了无电极硫灯的总效率。在实践中，此方法由于耦合低效率而可能导致总功率损耗高达40％。另外，所得到的结构在物理上不是紧凑的，因为RF结构是与灯泡分开的。

硫灯还具有深槽(quirk)，其与对流有关。灯泡需要被连续地旋转以分配硫/氩混合物，因此还包括马达。在不存在灯泡旋转的情况下，产生孤立的或丝状放电，其基本上不填充在灯泡之内。

旋转的需要引入了某些复杂情况。如果灯泡不得不由马达旋转，则这存在出现故障的可能性，并且可能是对灯的寿命的限制因素。此外，附加的部件是必需的，从而使得灯更复杂并且需要更多备用部件的储存。

发明内容

本发明的目的是提供改善的光源，其避免发生在已知的硫光源中的这些及其它问题，并且本发明针对这些目的。

该目的是通过气体放电灯来实现的，该气体放电灯装备有密封气体填充物的气体放电容器，所述气体填充物包括选自硫、硒或碲或它们的化合物的组的硫属元素，以及还包括设置在该放电容器中的电极组件，电极的电子发射材料包括铱或铱的合金。

与已指出的预期相反，已经发现在适当设计的电极组件中的包括铱或铱合金的材料在硫属元素放电中非常令人满意地工作。通过使用铱或铱合金作为电子发射材料，避免了与气体填充物中的硫属元素的化学反应。因而，这样的灯的效率、预期寿命和保养是非常好的。