[发明专利]金属卤化物高压放电灯

说明书

本发明涉及具有每mm电弧长度100及180W之间的平均电弧功率的一种金属卤化物高压放电灯。

这种类型的金属卤化物高压放电灯尤其是应用于医学(内诊窥镜)及技术(内孔表面检查仪)中的玻璃纤维光照系统，该系统要求具有4500及7000K之间的色温及在所有色温区域中良好的乃至非常好的彩色再现度以及高的光强度的光。

使光小损耗地耦合到玻璃纤维束要求有良好的聚焦，即聚焦直径应小于或最大等于玻璃纤维束的可利用直径。为了产生相应的光点，基本上电弧核心要通过一种反射器或其它的光学系统照射。如果现在由电弧核心发射的光未包含灯照射的总光的所有光谱成分，则被聚焦光的彩色再现性能相对于未被聚焦光的彩色再现性能就会变差。因此，对于应用在所述的聚焦系统中合乎目的充入成分的探求是极其重要的，这些成分不仅在较低温度的电弧边缘而且在高温的电弧核心也能发射光。此外，为了在玻璃纤维的输入端得到良好的聚焦及高的光强度，必须力图使灯的尺寸非常紧凑，及力图作到具有最大光照度(平均为几十kcd/cm²)的很短的光电弧(很少几个毫米)。

由EP0193086公知了具有类似的短电弧及相应高光照度的金属卤化物高压放电灯，它能发出具有良好彩色再现性能的光。

但其缺点为该灯的充入物中包含镉。出于环境保护之原因，该有毒的重金属镉在灯寿终后必须归入材料循环回收或以适当方式消除，然而这两种情况中的措施是和相应的费用关联的。此外具有Cd充入物的灯具有一种干扰的基色调，并且色点位于普朗克曲线的上方。

本发明的目的在于，开发一种金属卤化物高压放电灯，它具有携有非常高的光照度的非常短的光电弧，以及在接近普朗克曲线的色点处具有4500及7000K之间的色温，具有良好的彩色再现性能、尤其是与一个强聚光反射器或其它光学系统相组合也是如此，并且这个目标是利用无镉的充入物来实现的。

这个目的将通过本发明的特征来实现。根据本发明的金属卤化物高压放电灯具有每mm电弧长度100及180W之间的平均电弧功率，用于装在光学系统中，它具有由耐高温透光材料做的放电管、两个耐高温的电极及由汞、至少一种惰性气体、至少一种卤族元素、锂及另外的构成金属卤化物的金属组成的充入物，为了产生具有4500及7000K之间的色温及25及75kcd/cm²之间的光照度的光，所述充入物中包括作为卤化物成分的金属：镝、铪和铟。

根据本发明的金属卤化物高压放电灯工作在每mm电弧长度100及180W的电弧比功率上。在灯的紧凑几何尺寸一非常短的电极距离(很少几个mm)及很小的管容积(十分之几ml)一的情况下，这就相当于管壁负载为每cm²放电管管壁面积70-120W。借助于根据本发明的放电管的充入成分，可以达到每cm²电弧面积25-75kcd的平均光照度，其借助于一个反射器或其它光学系统可聚焦成一个光点，它的直径小于10mm。本发明的特殊价值在于：在聚焦后仍能保留良好的乃至非常好的彩色再现性能(Ra≥75)，其中色点位于普朗克曲线附近，并且是采用一种放弃了迄今所使用的有毒镉的充入物来实现的。

根据本发明的灯其充入物是由汞、至少一种惰性气体及至少一种卤族元素组成的，其中还添加了镝(Dy)、铪(Hf)、锂(Li)及铟(In)。其充入量以每ml管容量μmol为单位计，对于Dy、Hf及Li有利地是各为0.3及3之间，而对于In为0.2及2之间。

镝对电磁波谱的可见区域的高光通量提供了它的多条线谱，并且附加地对连续分量也作出贡献。铪也同样产生多条线谱，此外可减少玻璃剥露的倾向，因为在管壁上它形成了增强的卤素层。此外由于卤化铪的高蒸气压力也避免了管壁变黑的倾向，因此在灯工作寿命期间可利用的光通量增大了。

利用锂及铟可增强尤其是光谱区域的红色及蓝色部分中的光通量。由此使发射的光总地具有一种非常接近于普朗克辐射光谱的组成十分接近的光谱组成，即具有良好的乃至非常好的彩色再现性能。视每种成分充入量的比例而定，可产生出4500及7000K之间色温的光。

根据本发明的灯最好安装在反射二色光的专门反射器中，它实质上使内部电弧核心聚焦成象。通过对尤其适于在高温电弧核心发光的两种原子发光物质锂及铟的合乎目的之选择，即使在这种反射器聚焦的情况下也能保留良好的彩色再现性能。此外通过使用锂与铪的组合可达到高的色稳定性，也就是在灯的使用寿命内色温仅变化很小。