[发明专利]具有陶瓷放电容器的金属卤化物灯

说明书

技术领域

本公开内容大体上涉及金属卤化物（MH）灯，诸如陶瓷MH灯（CDM），并且更具体地涉及具有成形陶瓷放电容器并且可以提供增强的照明和启动特性的MH灯，以及形成和操作该灯的方法。

背景技术

为了减小成本，使用高效率“节能”灯从而降低能量使用变得更为有利。相应地，期望使用高效率灯替换现有较低效率灯。遗憾的是，现有某些类型的灯具会与许多高效率灯不兼容。例如，由于将在下文描述的各种原因，许多高效率灯与使用探头启动镇流器（也称为开关启动镇流器）的传统灯具不兼容。相应地，为了在使用探头启动镇流器的传统照明灯具中使用这些高效率灯，这些灯具或者其部件必须被替换或更新，使得它们与这些高效率灯的电压要求兼容。然而，由于成本和/或时间约束，灯具替换或更新并不总是现实的。

就探头启动镇流器而言，在美国使用中的约90%的高瓦特数（例如，在175W-1500W的范围）汞（Hg）和石英金属卤化物（QMH）镇流器是这种类型的。这些探头启动镇流器典型地具有恒定瓦特数自耦变压器（CWA）电路并且不具有高电压点火器或高电压点火电路。因此，探头启动镇流器可以典型地仅仅提供约500V的峰值开路电压从而启动灯。相应地，为了在（具有探头启动镇流器的）这些灯具中翻新高效率陶瓷金属卤化物灯（CDM），CDM灯必须能够启动和运行而不从高电压点火电路（例如，典型地由脉冲启动镇流器提供）接收启动脉冲（约3000V）。遗憾的是，由于许多现有技术CDM灯需要约3000V的点火脉冲，它们与未结合高电压点火脉冲的探头启动镇流器不兼容。另外，尽管现有技术教导了与探头启动镇流器兼容的CDM灯，这些灯需要双金属开关和/或启动电极，这会增大复杂性和成本。

例如，与探头启动镇流器兼容的典型CDM探头启动灯公开于Ramaiah等人题为“Three Electrode Ceramic Metal Halide Lamp”的美国专利No.6798139，其内容通过引用结合于此。这种CDM灯的电弧管具有启动电极和双金属开关，这增大灯的复杂性和成本。另外，这些部件也会负面影响灯的可靠性。相应地，存在对具有单个馈通部件（feedthrough）并且与传统探头启动镇流器兼容的CDM灯的需求。

另外，当在QMH探头启动镇流器上使用CDM灯时，与脉冲启动镇流器（其提供诸如高于3000V的高电压启动脉冲）对比，CDM灯会经历可能包含更高的电弧管壁温度、增大的电弧弯曲、更宽的工作功率范围、更高的峰值电流和/或更低的灯电压的工作状况。这些工作状况会减小镇流器和/或CDM灯的寿命。相应地，存在对可以减轻或消除一个或多个前述工作状况的CDM灯的需求。

再者，增大MH灯的效率的常用方法是减小Hg剂量和灯的电压从而使灯在低于标称瓦特数工作。例如，在使用400W镇流器时为了实现10%节电，高能效的灯可以额定在360W而不是400W。然而，假设这些灯具有相同化学填充物（例如Na-Sc），那么这些灯将具有相同功率因数。MH灯的灯电压（L_V）与灯工作瓦特数（L_OW）成正比并且分别与功率因数（P_F）和灯电流（I_L）成反比。这在下面的方程（1）中予以说明：

L_V=L_OW/P_F*I_L                           （方程1）。

相应地，在额定用于400W的探头启动镇流器上工作的额定值为360W的节能QMH灯具有120V的标称L_V，相比之下对于相同镇流器上相同灯的400W的额定值，L_V为135V。另外，假设具有Na-Sc化学组成或填充物的典型CDM灯的P_F为约0.92，并且L_V的电压容差可以改变±15%，于是QMH 360W灯的L_V可以落在105V至135V的范围内。遗憾的是，对于竖直（V）或水平（HOR）位置，部分此范围会低于约120V的推荐的最小镇流器电压。相应地，此低电压状况会负面地影响镇流器效率和寿命。另外由于它们降低的功率值（L_OW），传统节能灯的使用会对传统镇流器的寿命具有负面影响，这会增大工作成本。另外，使用传统化学填充物，通过使灯在较低L_V工作，流明输出也会被折衷。