[发明专利]无汞和钪的高强度气体放电灯

说明书

技术领域

本发明描述了一种无汞高强度气体放电灯。

背景技术

在高强度放电（HID）灯中，在两个电极之间建立的电弧产生强烈的亮光。当HID灯被用在汽车头灯应用中时，其具有优于其它类型灯的大量优点。例如，金属卤化物氙灯的光输出大于类似的钨-卤素灯的光输出。同样，HID灯比白炽灯具有明显更长的寿命。这些和其它优点使得HID灯特别适用于汽车头灯的应用。

在现有技术的HID灯中，放电腔含有：主要包括氙的填充气体、在灯工作时蒸发的卤化物和一个或者多个其它金属盐的组合物。较老的HID灯在填充气体中包括汞。出于显而易见的健康和环境的原因，在这种灯中使用汞被逐步淘汰。传统的汽车HID灯通常包括例如碘化钪（ScI3）的过渡金属卤化物（也称为稀土卤化物），以便于获得所需要的光输出。

来自汽车灯的光输出的质量对于安全是至关重要的。首先，对于交通工具的驾驶员，交通工具的头灯必须充分地照亮路。其次，道路交通中的其它参与者不应遭受来自其它交通工具头灯的潜在危险强光。同样，来自交通工具的头灯的光输出应具有很好的质量，以使得交通工具可以由其它交通参与者立即识别。为了确保交通工具头灯满足某些最低标准，汽车灯的特征（例如，颜色、工作电压、灯驱动器特征、尺寸，等等）在不同的国家由合适的法规（例如，在欧洲由ECE-R99，其中，“ECE”代表“欧洲经济委员会”）来指定。通常，在这些法规中指定的灯简单地由它们的名称来提及，例如，“D2灯”被理解为意味着35W的含汞灯头，“D4灯”被理解为意味着35W的无汞灯头，等等。

由于例如侵蚀性的盐填充（例如，碘化钪）和石英容器之间的化学反应的各种因素，HID灯最终变坏。这导致了电弧管的结晶，其呈现乳白色外观并且变得不透明。具有防止强光的细条纹的R型灯（例如，D4R灯）特别易于该类型的结晶。因为结晶使得石英玻璃不透明，它对灯的光通维持率具有显著地不利影响。更特别地，灯的光束维持率将消极地被影响。“光束维持率”用来表达光束的质量如何随时间改变。理想地，灯将在其整个寿命期间维持其光输出或者光束质量。对于在汽车头灯应用中的安全方面，恒定级别的光束维持率是非常理想的。实际上，正如从现有技术的灯中所已知的，随着放电容器增加的结晶（由于强烈温度驱动的化学反应），光束的质量因为较少的光从灯发射而变坏，并且，所发射的光因为结晶通常不均地分布可能不再均质发射。因此，在道路上的光分布范围和均质性将减少。最终，由于结晶对灯的损害发展，电弧管在工作时可能过热，并且可能最终失效以及甚至可以爆炸。

光束的维持率还由高反应性的盐组分和石英容器的二氧化硅之间的化学反应来不利地影响。因为由于放电灯泡的结晶（如果卤化钪被用在填充物中，通过形成硅酸钪）而失去某些盐（例如，钪），流明输出（即，光束质量）显著地下降。因为强光因此增加，所以驾驶者和其它交通参与者的安全性随着灯老化而下降。

与传统的HID灯相关联的另一个问题是：随着灯老化，灯电压增加。这是由于：随着灯老化从它们的金属盐中释放的游离的卤素（例如，碘或者溴）的形成。最初，比较低的电压足以启动灯，但是，随着灯老化和填充气体中的游离卤素量增加，点燃和维持电弧所要求的电压最后超过可以由灯的镇流器所提供的电压。

US6,392,346描述了400 W的无钪灯，其中，碘化钪由其它的稀土碘化物来代替，以获得特别的色彩重现性能。然而，来自灯的光输出通过许多因素来控制。具有相似的填充物但是不同几何形状的灯还表现得非常不同。因此，由US6,392,346采用的方法不适于低额定功率的HID灯，例如，用于汽车头灯应用的灯。

因此，本发明的目的是提供一种改进的HID灯，其避免了以上所提及的问题。

发明内容

该目的通过根据权利要求1的无汞高强度气体放电灯来达到。

根据本发明的无汞高强度气体放电灯包括：放电容器，所述放电容器封闭放电腔中的填充气体以及延伸到放电腔内的一对电极。用于灯的填充气体来自在密封之前引入到放电腔内的盐填充物，所述盐填充物不含钪并且包括卤化物组分，所述卤化物组分包括：至少65wt%且至多97.2wt%比例的卤化钠；至少2wt%且至多25wt%比例的卤化铊以及至少0.5wt%且至多25wt%比例的卤化铟。