[发明专利]半透明的多晶氧化铝陶瓷

说明书

背景技术

本发明通常涉及多晶氧化铝陶瓷。它获得了与陶瓷组合物相关的具体应用，该陶瓷组合物包括氧化镁、二氧化铪、氧化钇，并且其适于形成用于高压钠灯的放电容器，将具体参考该放电容器对其进行描述。

用于高亮度放电(HID)灯，特别是高压钠(HPS)灯的放电管已经由多种半透明的氧化铝材料来制作，包括多晶氧化铝和单晶氧化铝(蓝宝石)。放电管包括发光元素例如钠和汞、以及起始气体例如氩气的填充物。当所述的灯通电时，形成具有特征发射光谱的电弧放电，所述特征发射光谱与填充物的具体组成相关。

这样的钠灯的寿命经常受限于在灯工作过程中，由于钠离子通过放电管壁的扩散而引起的填充物中的钠部分的损失。损失的钠随后不能用于电弧放电，并且不再能够贡献它的特征发射，这造成光输出逐渐减少，并引起颜色从白色向蓝色的漂移。另外，电弧变得更狭小，并且在水平工作的灯中，该电弧可能弯曲依靠在并软化电弧室壁。钠损失还可以引起灯工作电压升高到这样的点，在这里电弧不再能够通过镇流器(ballast)来维持，并且可能产生灯失效。

当灯工作在高于陶瓷电弧管设计空间的瓦特数时，用氧化镁掺杂的且用于灯中的陶瓷已经表现出容易使外壳变黑。玻璃外壳的变黑与下面的组合因素相关：由于反应和扩散机理引起的陶瓷电弧室的蒸发和通过电弧管壁的钠损失。这会限制流明输出和灯的有效寿命。除了钠扩散之外，电弧中的钠会与晶粒边界上的氧化铝反应来形成铝酸钠，这对所述管的结构完整性产生了不利的影响，并且缩短了灯寿命。放电灯被设计来不断地提高氧化铝电弧管中的内部钠分压，来提高颜色再现性和提供更白的发射光。但是，由于提高了钠从电弧室中损失的速率，因此更高的内部钠压力进一步缩短了灯的寿命。累计的钠损失导致了相应的灯工作电压的连续升高、相关的色温和色再现指数二者的降低、以及从白色到粉红色的色漂移。同样的，通过电弧室壁迁移的钠沉积到抽空的外面的灯包壳的内壁上，在该包壳上产生褐变，这依次更进一步的降低了灯的光输出。

多晶氧化铝(PCA)和单晶氧化铝(蓝宝石)HPS电弧放电灯的制造是已知的。分别属于Coble、Alaska等人和Charles等人的US专利No.3026210、4150317和4285732公开了使用相对纯的氧化铝粉末和少量氧化镁来生产高密度氧化铝体，其具有提高的可见光透射率。

对于灯来说，合意的是能够高效的降低功耗。存在着对于这样的氧化铝电弧管的需要，其具有降低的允许钠扩散的倾向，其还提供了高的光透射率。

发明内容

在该示例性实施方案的一方面，多晶体包括氧化铝、氧化镁、二氧化铪和氧化钇。该多晶体的氧化铝晶粒平均尺寸是至少10μm。氧化钇的存在量是该陶瓷体重量的至少6ppm，氧化镁和二氧化铪是以大约0.5∶1-大约3∶1的摩尔比存在的。

在另一方面，形成半透明的多晶氧化铝体的方法，包括形成陶瓷形成性成分和有机粘合剂的混合物。该陶瓷形成性成分包括平均晶粒尺寸至少是0.2μm的颗粒氧化铝和添加剂。该添加剂以它们的氧化物在每百万重量份的总陶瓷形成性成分中的份数来表示包括：氧化镁200-800ppm，二氧化铪300-1200ppm和氧化钇6-130ppm。该方法进一步包括由该混合物来形成成形体和烧制该成形体来形成半透明的多晶氧化铝体。

在另一方面，半透明的多晶氧化铝体包含氧化镁、二氧化铪和氧化钇，这些氧化物以下面的量存在，以该陶瓷体重量的每百万份的份数来表示如下：氧化镁100-200ppm，二氧化铪300-840ppm和氧化钇10-100ppm。

附图说明

图1是根据本发明一方面的灯的侧截面图；

图2是图1的放电管的尺寸截面图；

图3表示了根据该示例性实施方案一方面的示例性设备，其用于干燥成形体；和

图4是表示了在灯上进行加速老化测试的结果图，该灯是具有和不具有二氧化铪和氧化钇来形成的。

图5是一种框图，其表述了图4的灯的总透射率。

具体实施方式

示例性实施方案的方面涉及陶瓷材料，其包括镁、铪和钇的氧化物，涉及由该陶瓷材料形成的陶瓷体例如放电容器，和涉及包括该陶瓷体的灯。

全部的百分比和每百万份的份数(ppm)在这里指的是重量单位的，除非另有指示。

参考图1，表示了示例性的高压钠灯。该灯包括处于管10形式的陶瓷放电容器，其可以布置在透明的外玻璃质包壳12中。放电管10界定出室14，其包含了在压力下的填充物16，该填充物在通电时能够维持电弧放电。