[发明专利]一种陶瓷金卤灯的金卤丸及其制备方法和无汞陶瓷金卤灯

说明书

技术领域

本发明属于金卤灯电光源领域，具体涉及一种陶瓷金卤灯的金卤丸及其制备方法和无汞陶瓷金卤灯。

背景技术

目前市场上的陶瓷金卤灯，绝大多数都含有稀有气体，金属卤化物和汞。稀有气体一般为氩气或者氙气，其作用是保证金卤灯能在较低电压下启动。所形成的电弧将加热电弧管管壁的温度到1000℃以上，这将促使凝结在管壁上的汞与金卤物的迅速蒸发，从而使金卤灯进入到稳定的高压气体放电阶段。

金卤物是金卤灯发光的主要材料，汞与稀有气体在金卤灯所发射的可见光光谱中，所占的比例较低。汞作为缓冲气体可以维持金卤灯在较高的管压下工作，管压高，那么电流低，从而可以降低功耗，提高光效，并延长金卤灯的使用寿命。但是汞是一种有害物质，常温下其蒸汽压较高，吸入人体后将长期积存在人体器管中，影响人体的各种功能的正常运行，严重危害人体健康。近年来，全球制定了一系列限制或者禁止利用含汞产品的法律法规。因此，无汞金卤灯的研制也越来越得到研究者的重视。

最初，有人提出以氙气代替汞，但是这将使电弧管的管压较低，电流过大，从而给实际应用带来很大的不便；并且这种类型的金卤灯光效较低，没有实际的应用价值。也有人提出，以金属锌代替汞，但是锌的熔点是420℃，沸点是907℃，在金卤灯实际工作时，启动瞬时温度过高，高于1000℃，对电弧管的寿命带来很大危害，因此也不具有实用价值。此外，有人以碘化锌作为汞的替代物，由于碘化锌比金属锌更易蒸发，电离后易于形成高的蒸汽压，因此目前在一些金卤灯得到应用。

在目前无汞金卤灯中，所用到的金卤丸（在金卤灯制备时，金卤物为丸球的形式）通常包括两种类型的金卤物，一种是第一类型的金卤物，主要参与发光；另一种是第二类型的金卤物，代替汞所起的作用，一般为碘化锌。作为第一类型的金卤物，碘化钠由于能实现高光效，从而作为常用的物质且含量较高；但是钠原子的电离能较低，这会降低金卤灯的管压，从而导致镇流器的能耗过高，使得无汞金卤灯的工作性能明显低于含汞金卤灯。所以寻找能够形成高管压，具有高光效又不含汞的金卤丸是陶瓷金卤灯进一步发展的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于消除汞污染的危害，提供一种可形成高管压、显色性好的陶瓷金卤灯的金卤丸；本发明还提供了该金卤丸的制备方法以及一种含有该金卤丸的无汞陶瓷金卤灯；所述无汞陶瓷金卤灯具有光效高、色温高、显色性好而且工作稳定的优点。

本发明目的是通过以下技术方案实现的。

第一方面，本发明提供了一种陶瓷金卤灯的金卤丸，所述金卤丸的材质为第一金卤物和第二金卤物形成的络合物；所述第一金卤物的材质为碘化铥、碘化钐和碘化铊形成的组合物，所述第二金卤物的材质为碘化锌。

优选地，所述碘化铥占所述第一金卤物的质量百分数为50%～80%，所述碘化钐占所述第一金卤物的质量百分数为5%～10%。

第一金卤物作为发光材料，材质为碘化铥、碘化钐和碘化铊形成的组合物；所述第一金卤物的材质中不含有碘化钠，因为碘化钠会大大降低管压，降低金卤灯的工作性能；另一方面，第一金卤物的材质中含有利于提高管压的碘化铥、碘化钐和碘化铊，其中碘化铥的电离能最高，对管压的提高幅度最大，而且碘化铥的发射光谱，与明视觉曲线的波峰有很好的匹配，可以提高光效，所以碘化铥在金卤丸中的含量最高。此外，碘化钐发射的连续光谱线分布在明视觉曲线的波峰附近，因此，碘化钐的添加可以明显的提高金卤灯的光效，而碘化铊的添加也有利于光效的进一步提高。

优选地，所述金卤丸中所述第一金卤物与第二金卤物的质量比为（1～10）:1。

第二金卤物的材质为碘化锌，作为汞的替代物，碘化锌易蒸发，电离后易于形成高的蒸汽压，这样第一金卤物可以与第二金卤物碘化锌共同作用，显著提高电弧管的管压，从而有利于金卤灯的正常工作。

优选地，所述金卤丸的直径为0.3mm～0.8mm，粒重为0.3mg～1.1mg。

优选地，所述金卤丸的水分含量为0.3ppm～1.1ppm。

另一方面，本发明提供了一种陶瓷金卤灯的金卤丸的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取第一金卤物碘化铥、碘化钐、碘化铊和第二金卤物碘化锌，均匀混合后形成混合物，然后将所述混合物置于具有喷嘴的耐热容器中进行真空预处理,采用的温度为110℃～150℃，真空度为0.01Mpa，处理时间为40min～60min；

（2）在真空度为0.01Mpa的条件下，以1～3℃/min的升温速率缓慢加热所述混合物至熔融，然后熔融的混合物经耐热容器的喷嘴喷出，熔融液珠在高纯的氩气传质过程中迅速冷却固化成球；