專利名稱：具有用于金屬鹵化物電弧管的無帶支撐安裝件的電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有帶通常平的密封部的光源腔室的電燈，更特定地涉及帶有用于光源腔室的改進(jìn)支撐安裝件的中等瓦特?cái)?shù)(≥175W到400W)金屬鹵化物燈，且此類燈具有改進(jìn)的性能。
具有帶通常平的密封部的光源腔室的電燈其中包括高強(qiáng)度放電(HID)金屬鹵化物燈和汞蒸氣燈。這些燈中的光源腔室是熔融硅石(石英玻璃)的放電管，它通常在兩端通過壓制密封部進(jìn)行密封，壓制密封部包括兩個(gè)大體上平行的主要面和在兩個(gè)主要面之間延伸的兩個(gè)次要側(cè)面。導(dǎo)電的引線以氣密性方式延伸穿過壓制密封部到一對(duì)布置在放電管內(nèi)部的放電電極。
這些燈典型地具有外殼，外殼在一個(gè)端部通過燈桿狀物密封。包括了金屬支撐桿的框架從燈桿狀物延伸且支撐位于外殼內(nèi)部的放電管。圍繞壓制密封部固定的金屬支撐帶在壓制密封部的一側(cè)或兩側(cè)焊接到支撐桿，以將放電管固定到框架上。
在高速的燈制造中，對(duì)熱的熔融硅石的壓制產(chǎn)生了作為其結(jié)果的壓制密封部的寬度和厚度明顯的變化。這些尺寸變化為得到滿意的帶設(shè)計(jì)提出了困難。在組裝框架時(shí)，許多該設(shè)計(jì)需要手工裝配和調(diào)節(jié)在每個(gè)放電管上的帶，以得到具有足夠的剛性以通過運(yùn)輸前的30秒跌落試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的放電管安裝件，該標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)中是普通的。
放電管或電弧管被認(rèn)為是石英金屬鹵化物燈的“心臟”，因?yàn)樗a(chǎn)生了具有特征譜能量分布的光。許多燈的設(shè)計(jì)者在燈的設(shè)計(jì)和燈的鑒別中關(guān)注于放電電弧管。然而，燈的外泡體和處理，例如排氣質(zhì)量、氣體填充壓力、金屬部件的潔凈度、安裝結(jié)構(gòu)、吸氣劑有效性和從導(dǎo)電金屬部件中產(chǎn)生的光電子，對(duì)燈的性能具有明顯的影響，特別是對(duì)流明維持率、電壓升高以及色移具有明顯的影響。
影響燈的性能的主要因素之一是通過熔融石英壁的鈉擴(kuò)散。這一現(xiàn)象減少了化學(xué)填充物中鈉的份量并因此改變了譜能量強(qiáng)度和分布。大量的鈉損失將導(dǎo)致相當(dāng)大的色移、過度的燈電壓升高和很快的流明跌落。過度高的燈電壓可以引起燈的閃爍(cycle)熄滅并導(dǎo)致早期失效。另外，鈉損失導(dǎo)致收縮的電弧和不穩(wěn)定的運(yùn)行特性。在放電管外表面上的負(fù)的空間電荷的存在加速了鈉擴(kuò)散。如果來自放電的紫外輻射撞擊到燈內(nèi)載流的金屬元件而產(chǎn)生了光電子，則負(fù)的空間電荷將出現(xiàn)。在此種燈中希望在暴露的金屬部件上覆蓋不滲透紫外輻射且具有高光電工作功能的材料，如在美國(guó)專利No.3,484,637(Van Boort等)和4,866,328(Ramaiah等)中所披露。Van Boort等闡明了很簡(jiǎn)化的燈安裝件。然而，可疑的是誰能如所闡明制造沒有放電管端部的放電管。無論如何，此燈不可能在燈的操作和處理后存在下來且不可能可靠地通過燈制造業(yè)中例行的標(biāo)準(zhǔn)跌落試驗(yàn)。
另一個(gè)解決方案是減少緊鄰放電管和放電管直接視野范圍內(nèi)的金屬的量，如Ramaiah等在上面和美國(guó)專利No.3,424,935(Gungle)中所討論的，這取消了鄰近放電管延伸的伸長(zhǎng)的支撐桿。然而，Gungle燈還是具有相當(dāng)大量的金屬部件，因?yàn)樗ㄟB接到支撐帶的每個(gè)的兩個(gè)軸向延伸的支撐桿。因?yàn)閬碜苑烹姽艿淖贤廨椛湟苍谕鈿さ膬?nèi)表面反射回，這些金屬部件還是相當(dāng)大量的光電子的來源。
轉(zhuǎn)讓給本受讓人的相關(guān)公司的King等的美國(guó)專利5,339,001描述并要求了金屬鹵化物燈，該燈包括光源腔室，光源腔室具有通常平的密封部，密封部具有兩個(gè)大體上平行的主要面，在兩個(gè)主要面之間延伸的兩個(gè)次要面和鄰近密封部的次要面延伸的金屬支撐桿。保持密封部的支撐帶包括剛性的金屬?gòu)椓l，彈力條帶有兩個(gè)分開且相對(duì)的主要腿部分，每個(gè)腿部分延伸接觸到各主要密封面，支撐帶還包括彈性可變形夾鉗部分，它的主要部分不與所述的密封面接觸，以及支撐帶還包括鄰近所述的次要密封面的一個(gè)彼此固定的端部部分。彈性可變形部分布置為使得當(dāng)端部部分靠近在一起時(shí)可變形部分彈性地變形且穩(wěn)固地偏置所述的支撐帶靠在(a)兩個(gè)所述的主要密封面和(b)兩個(gè)所述的次要密封面的至少一個(gè)上，以在其間保持所述的密封部。該帶設(shè)計(jì)最小化了框架結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬的量(相應(yīng)地減少了光電子發(fā)射且因此從放電管的鈉損耗)而提供了可以可靠地通過標(biāo)準(zhǔn)跌落試驗(yàn)的框架。然而此燈還包括金屬帶和被覆線(field wire)且這些金屬部件還是對(duì)燈的光電特性有負(fù)面影響的光電子的來源。
在以上闡述中Ramaiah等提到了不使用支撐帶的低瓦特?cái)?shù)的燈(≤150W)。由于放電管的小尺寸和輕重量，這不是令人驚奇的。在美國(guó)市場(chǎng)，燈制造商因放電管重量輕而在低瓦特?cái)?shù)的燈中不使用金屬支撐帶，但是所有的燈制造商在帶有類似于

圖1中所示的放電管的中等瓦特?cái)?shù)和高瓦特?cái)?shù)的金屬鹵化物燈中使用金屬支撐帶。
在本領(lǐng)域中存在減少載電金屬部件以減緩鈉擴(kuò)散的中等瓦特?cái)?shù)的金屬鹵化物燈的需求。在本領(lǐng)域中還存在不使用金屬帶而顯示出改進(jìn)的性能的中等瓦特?cái)?shù)的金屬鹵化物燈的需求。
本發(fā)明的目的是提供中等瓦特?cái)?shù)(≥175W到400W)的電燈，它包括無帶安裝結(jié)構(gòu)，與那些包括帶有帶的安裝結(jié)構(gòu)的電燈相比，例如在照明工業(yè)中已經(jīng)使用數(shù)十年的帶有支撐帶的燈相比，其減少鈉擴(kuò)散，且燈的壽命期內(nèi)改進(jìn)燈的性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供功率為大約≥175W到大約400W的燈的外殼內(nèi)的框架結(jié)構(gòu)，以及包含堿金屬鹵化物的放電管，與目前在照明工業(yè)中使用的包括帶有帶和框架線的安裝結(jié)構(gòu)的電燈相比，其減小了鈉擴(kuò)散，且在燈的壽命期內(nèi)改進(jìn)燈的性能。
參考下面的附圖和詳細(xì)描述對(duì)這些和其它本發(fā)明的方面進(jìn)行更充分地的描述。
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶有在每端通過平的壓制密封部來密封的放電管的金屬鹵化物燈，該放電管通過各支撐帶固定在支撐框架上且?guī)в斜桓簿€；圖2示出了帶有在每端通過平的壓制密封部來密封的放電管的金屬鹵化物燈，該放電管通過無帶安裝結(jié)構(gòu)固定在支撐框架上且包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的框架結(jié)構(gòu)；圖3示出了帶有在每端通過平的壓制密封部來密封的放電管的金屬鹵化物燈，該放電管通過無帶安裝結(jié)構(gòu)固定在支撐框架上且包括根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的框架結(jié)構(gòu)；圖4中的圖示出了與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過各支撐帶固定在支撐框架上且?guī)в斜桓簿€的燈相比，根據(jù)本發(fā)明的帶有無帶安裝結(jié)構(gòu)的燈的燈電壓升高特性；圖5中的圖示出了與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過各支撐帶固定在支撐框架上且?guī)в斜桓簿€的燈相比，根據(jù)本發(fā)明的帶有無帶安裝結(jié)構(gòu)的燈的色移特性；圖6中的圖示出了與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過各支撐帶固定在支撐框架上且?guī)в斜桓簿€的燈相比，根據(jù)本發(fā)明的帶有無帶安裝結(jié)構(gòu)的燈的CRI特性；圖7中的圖示出了與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過各支撐帶固定在支撐框架上且?guī)в斜桓簿€的燈相比，根據(jù)本發(fā)明的帶有無帶安裝結(jié)構(gòu)的燈的X座標(biāo)特性；圖8中的圖示出了與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過各支撐帶固定在支撐框架上且?guī)в斜桓簿€的燈相比，根據(jù)本發(fā)明的帶有無帶安裝結(jié)構(gòu)的燈的流明維持率特性；圖9中的圖示出了與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過各支撐帶固定在支撐框架上且?guī)в斜桓簿€的燈相比，根據(jù)本發(fā)明的帶有無帶安裝結(jié)構(gòu)的燈中燈電壓升高與碘的壓力的關(guān)系；圖10中的圖示出了與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過各支撐帶固定在支撐框架上且?guī)в斜桓簿€的燈相比，根據(jù)本發(fā)明的帶有無帶安裝結(jié)構(gòu)的燈中燈電壓升高與Sc/Na發(fā)射比值的關(guān)系；圖11示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過各支撐帶固定在支撐框架上且?guī)в斜桓簿€的燈中的光電子發(fā)射，其中下部帶是負(fù)性的；以及圖12示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過各支撐帶固定在支撐框架上且?guī)в斜桓簿€的燈中的光電子發(fā)射，其中被覆線是負(fù)性的。
圖1示出了功率為≥175W到400W的金屬鹵化物(HID)燈，其具有帶有拱頂部分2的外燈殼1，拱頂部分2包括向內(nèi)延伸的凹窩3。傳統(tǒng)的燈桿狀物4以氣密性方式密封了外殼基部端。傳統(tǒng)的螺口燈頭5布置在外殼上。在外殼內(nèi)布置了光源腔室10，光源腔室10包括傳統(tǒng)的熔融硅石(石英)玻璃放電管11，該放電管11封閉了放電空間且在其內(nèi)在放電空間的相對(duì)端布置了一對(duì)放電電極12。放電管的端部通過通常平的壓制密封部13、14來密封，導(dǎo)電的引線15、16以氣密性方式穿過平的壓制密封部13、14延伸到放電電極。該放電管包括傳統(tǒng)的放電維持填充物汞、稀有氣體和一種或多種堿金屬鹵化物，例如鹵化鈉、鹵化鈧和鹵化鋰。
放電管通過框架支撐在外殼內(nèi)部，框架包括第一和第二框架部分20、25。第一框架部分20從燈桿狀物4延伸且包括鄰近面對(duì)桿狀物的壓制密封部13的次要面延伸的金屬支撐桿21。第二框架部分25包括支撐桿26，支撐桿26與凹窩3在燈外殼拱頂端接觸且鄰近另一個(gè)壓制密封部14的次要面軸向地延伸。金屬支撐帶22、27圍繞每個(gè)壓制密封部延伸且焊接到支撐桿21、26的各個(gè)上。電極12通過傳統(tǒng)的被覆線28連接到燈頭5上的各觸點(diǎn)，被覆線28連接到導(dǎo)電體23上且連接到導(dǎo)電支撐桿26上，導(dǎo)電支撐桿26通過導(dǎo)線29連接到引線16且通過導(dǎo)線24將導(dǎo)電支撐桿21連接到引線15。輔助的啟動(dòng)電極12b通過啟動(dòng)電路30連接到導(dǎo)電體23，啟動(dòng)電路30包括絕緣橋31、雙金屬器件32和電阻器33。啟動(dòng)電路更完全地在美國(guó)專利No.5,079,480(Canale等)中描述，此處通過參考合并。
通過將端部分焊接到各支撐桿21或26來容易地將帶固定到壓制密封部上。因?yàn)橹螚U21、26不沿放電管的主體17延伸，在放電的直接視野里不存在載流的金屬部件。
此種類型的框架是已知的，例如從上述Canale的美國(guó)專利No.5,079,480中和King等的美國(guó)專利No.5,399,001中已知。
圖1圖示了燈結(jié)構(gòu)的例子，其中放電管在外殼內(nèi)通過框架支撐，框架包括第一和第二框架部分20和25。第一框架部分20從燈桿狀物4延伸且包括金屬支撐桿21，該金屬支撐桿21鄰近面對(duì)桿狀物的壓制密封部13的次要面延伸。第二框架部分25包括支撐桿26，該支撐桿26在燈殼拱頂端接觸凹窩3且鄰近另一個(gè)壓制密封部14的次要面軸向延伸。金屬支撐帶22、27圍繞每個(gè)壓制密封部延伸且焊接到支撐桿21、26的各個(gè)上，該帶有兩個(gè)金屬帶22、27的結(jié)構(gòu)是典型的在幾十年來被廣泛地應(yīng)用于照明工業(yè)中的一種結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)圍繞電弧管的金屬帶的目的是將電弧管固定在其位置上。因?yàn)楫?dāng)燈運(yùn)行時(shí)兩個(gè)金屬帶是帶有電荷的，它們可以發(fā)射光電子并在金屬鹵化物燈中對(duì)鈉擴(kuò)散起到負(fù)面影響。另外，這兩個(gè)帶與放電管是如此靠近，使得來自帶的光電子比其它外殼內(nèi)的帶電的金屬部件更容易到達(dá)放電管表面。
用于本發(fā)明的中等瓦特?cái)?shù)(≥175W到400W)金屬鹵化物燈的根據(jù)本發(fā)明的不帶有金屬帶的燈安裝結(jié)構(gòu)，即所謂的“無帶結(jié)構(gòu)”被裝配。圖2和圖3圖示了兩個(gè)分別用于開關(guān)啟動(dòng)和脈沖啟動(dòng)的燈的結(jié)構(gòu)的例子。結(jié)構(gòu)類似于如上在圖1中所描述的，涉及到相同的部件時(shí)使用相同的序號(hào)。然而，需要注意的是，在本發(fā)明的燈中，取消了幾個(gè)金屬部件和它們相應(yīng)的焊接，而燈仍然可以可靠地通過標(biāo)準(zhǔn)跌落試驗(yàn)。例如取消了帶22、27和被覆線28的一個(gè)或多個(gè)，且主框架20具有不同的結(jié)構(gòu)。因?yàn)榭蚣?0與在圖1中所使用的被覆線具有相同的電連接功能，被覆線不再是無帶結(jié)構(gòu)中所必須的。在這些結(jié)構(gòu)中，沒有金屬接觸電弧管。如在圖2和圖3中所圖示，本發(fā)明的金屬鹵化物(HID)燈被示出為具有外燈殼1，外燈殼1帶有拱頂部分2，該拱頂部分包括向內(nèi)延伸的凹窩3。傳統(tǒng)的燈桿狀物4以氣密性方式密封了外殼的基部端。傳統(tǒng)的螺口燈頭5布置在外殼上。在外殼內(nèi)布置了光源腔室10，該光源腔室10包括傳統(tǒng)的熔融硅石(石英)玻璃放電管11，該放電管11封閉了放電空間且在其內(nèi)在放電空間的相對(duì)端布置了一對(duì)放電電極12。放電管的端部通過通常平的壓制密封部13、14來密封，導(dǎo)電的引線15、16以氣密性方式穿過平的壓制密封部13、14延伸到放電電極。該放電管包括傳統(tǒng)的放電維持填充物汞、稀有氣體和兩個(gè)或多個(gè)堿金屬鹵化物，例如鹵化鈉和鹵化鈧。
放電管在外殼內(nèi)通過主框架20支撐，該主框架20從金屬支撐桿26延伸，該支撐桿26在燈殼拱頂端接觸凹窩3。主框架20鄰近另一個(gè)壓制密封部14的次要面軸向延伸到金屬支撐桿21，該支撐桿21從燈桿狀物4延伸。輔助啟動(dòng)電極12b通過集成的啟動(dòng)電路30連接到主框架20，該啟動(dòng)電路包括絕緣橋、雙金屬器件和電阻器。電極12的一個(gè)通過引線16連接到主框架20。另一個(gè)框架部分27包括通過引線15連接到電極12的導(dǎo)電體27?？蚣懿糠?7通過導(dǎo)電體23連接到燈頭5。
圖3中示出了帶有無帶結(jié)構(gòu)的脈沖啟動(dòng)金屬鹵化物燈，它非常類似于在圖2中圖示的開關(guān)啟動(dòng)的金屬鹵化物燈。脈沖啟動(dòng)的燈的唯一區(qū)別是使用了紫外增強(qiáng)器28而取代了啟動(dòng)電路30和輔助啟動(dòng)電極12b。提供了啟動(dòng)幫助的紫外增強(qiáng)器28連接到框架27。
絕緣體套管41可以至少覆蓋主框架的一部分40。套管可以是石英的或是陶瓷的。優(yōu)選的是石英套管41，它可以有效地阻斷由主框架的部分40所產(chǎn)生的光電子且防止這些光電子到達(dá)電弧管表面。絕緣體套管41的另一個(gè)目的是阻斷來自放電管的紫外輻射到達(dá)主框架20。此套管本身在本領(lǐng)域已知，例如在授予Knochel的美國(guó)專利3,780,331中。
實(shí)驗(yàn)加速壽命試驗(yàn)通過電解經(jīng)由熔融石英的鈉擴(kuò)散是已知的。鈉遷移的機(jī)理是從安裝金屬部件(框架、被覆線、帶等)發(fā)射的光電子沉積在電弧管表面上且產(chǎn)生了負(fù)電勢(shì)。該負(fù)電勢(shì)吸引了正的鈉離子Na+且隨后加速了鈉通過電弧管壁的遷移。在大多數(shù)金屬鹵化物燈中使用充氣外殼以減少光電子的平均自由路徑且阻止光電子到達(dá)電弧管的表面?；谠摍C(jī)理，增加了光電子平均自由路徑的抽真空的外殼可用于金屬鹵化物燈的加速壽命試驗(yàn)，特別是用于鈉損失、色移和電壓升高的試驗(yàn)。
包括如在圖2和圖3中分別圖示的兩個(gè)開關(guān)啟動(dòng)的MH400/U和MH250/U燈和一個(gè)脈沖啟動(dòng)的MS400/BU/PS燈，以及圖1中圖示的燈的三類金屬鹵化物燈構(gòu)造為兩種安裝結(jié)構(gòu)且密封在真空殼中。這些燈的化學(xué)系統(tǒng)是鈉—鈧。每組中五個(gè)燈被制造和試驗(yàn)。
在100小時(shí)時(shí)，這些兩種安裝結(jié)構(gòu)在燈的光度特性上基本上沒有差異。然而，到500小時(shí)時(shí)可以看到差異。這些結(jié)果在圖4中圖示。在2500小時(shí)時(shí)，帶有無帶結(jié)構(gòu)的MH400/U燈的電壓升高不到帶有兩個(gè)金屬帶的燈的電壓升高的一半。兩個(gè)帶有金屬帶的燈閃爍，一個(gè)在1660小時(shí)，另一個(gè)在2518小時(shí)，原因是高的燈電壓。
有兩個(gè)金屬帶的燈在2500小時(shí)時(shí)的色移比無帶結(jié)構(gòu)燈的色移大三倍多。圖5論證了加速壽命試驗(yàn)的差異。
當(dāng)金屬鹵化物燈發(fā)生相當(dāng)大的鈉損失時(shí)，鈧與鈉在譜分布中貢獻(xiàn)的比值將上升。因此CRI(“CRI”意為“顯色指數(shù)”)將因分布中增加的鈧的部分和在可見范圍內(nèi)寬的鈧發(fā)射而升高。圖6繪出了到2500小時(shí)的CRI移動(dòng)。帶有無帶結(jié)構(gòu)的燈比帶有帶的燈具有較小的CRI移動(dòng)。
在CIE色度系統(tǒng)中X座標(biāo)的移動(dòng)是另一個(gè)與金屬鹵化物燈內(nèi)鈉損失有關(guān)的參數(shù)。在燈的整個(gè)壽命內(nèi)減小的X座標(biāo)可以是鈉損失的指示。在圖7中記錄的試驗(yàn)圖示了具有帶金屬帶的安裝結(jié)構(gòu)的燈到2500小時(shí)具有相當(dāng)大的X座標(biāo)移動(dòng)。
圖8中顯示了對(duì)于兩個(gè)結(jié)構(gòu)的在真空殼內(nèi)的燈的流明維持率。帶有無帶結(jié)構(gòu)的燈比帶有帶的燈具有較好的流明維持率。
在MH250/U和MS400/BU/PS燈上進(jìn)行的兩個(gè)另外的燈試驗(yàn)示出了類似的趨勢(shì)。帶有無帶結(jié)構(gòu)的燈比帶有兩個(gè)帶的燈具有較小的電壓升高，較好的流明維持率和較小的色移。
光譜分析對(duì)帶有真空殼的MH400/U燈進(jìn)行光譜分析。使用裝配有Oriel硅光電二極管檢測(cè)器的Jarrell-Ash一米光譜儀測(cè)量發(fā)射譜。發(fā)射通過Keithly480型皮安培計(jì)讀取且在HP7015B X-Y記錄機(jī)上記錄信號(hào)。使用位于不同范圍的幾個(gè)汞發(fā)射線作為波長(zhǎng)校準(zhǔn)器。進(jìn)行三次光譜測(cè)量操作德爾塔蘭姆達(dá)鈉Δλ(反向最大鈉共振線發(fā)射輪廓大約589.0nm)，625.0nm處的鈧發(fā)射和616.1nm處的鈉發(fā)射，以及973.2nm處的碘發(fā)射和1014.0nm處的汞發(fā)射。當(dāng)在紅外范圍內(nèi)測(cè)量碘發(fā)射和汞發(fā)射時(shí)使用紅外濾波器。德爾塔蘭姆達(dá)鈉與鈉的蒸氣壓緊密相關(guān)，鈧與鈉的發(fā)射比值與鈧和鈉之間的鹽的比值有關(guān)，以及碘和汞在紅外范圍的發(fā)射比值與在電弧管內(nèi)的碘壓力相關(guān)。因?yàn)殁c以碘化鈉劑量到電弧管內(nèi)，鈉損失將遺留下碘并導(dǎo)致碘的壓力升高。
表1顯示了兩個(gè)安裝結(jié)構(gòu)在真空殼內(nèi)的光譜分析結(jié)果。所有7個(gè)試驗(yàn)燈點(diǎn)亮6000小時(shí)。
表1-兩個(gè)安裝結(jié)構(gòu)的光譜分析結(jié)果。括號(hào)內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)偏差。
光譜分析展示了無帶結(jié)構(gòu)在6000小時(shí)具有較小的鈉損失，較高的德爾塔蘭姆達(dá)鈉，較低的鈧和鈉發(fā)射比值以及較低的電弧管內(nèi)的碘壓力。
可以有性趣地觀察到燈電壓升高與碘壓力緊密有關(guān)，如從圖9中可見。也就是說，碘的壓力越高，燈的電壓升高越快。也可以發(fā)現(xiàn)燈電壓升高與鈧和鈉的發(fā)射比值有關(guān)，如圖10中所圖示。
濕化學(xué)分析對(duì)帶有真空殼的MH400/U燈進(jìn)行濕化學(xué)分析。鹽溶解在加熱的水中并稀釋氫氧化肼。在溶液中加入濃硝酸。電弧管內(nèi)總的鈉使用波長(zhǎng)為589.0nm的空氣-乙炔火焰由火焰原子吸收光譜儀(火焰-AAS)確定?？傗偼ㄟ^感應(yīng)耦合等離子-原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)在波長(zhǎng)361.383nm和357.253nm處分析。使用與試樣相同的酸濃度和已知的鈉濃度的標(biāo)定來測(cè)量試樣。被分析的燈點(diǎn)亮6000小時(shí)。
濕化學(xué)分析揭示在6000小時(shí)時(shí)，兩個(gè)帶有無帶結(jié)構(gòu)的燈的鈉損失為10.7％和14.7％，對(duì)比帶有帶的兩個(gè)燈的鈉損失21.9％和27.9％。無帶結(jié)構(gòu)的燈的鈉和鈧的摩爾比值為22.5和25.1，有帶的燈的鈉和鈧的摩爾比值為16.3和19.9，作為對(duì)比，最初劑量到電弧管內(nèi)的比值為35。發(fā)現(xiàn)鈉損失越多，電壓升高越高。這些結(jié)果與壽命試驗(yàn)和以上詳述的光譜分析一致。
在填充氮?dú)獾臍?nèi)的壽命試驗(yàn)對(duì)幾種類型的在填充有氮?dú)獾臍?nèi)帶有兩個(gè)安裝結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈進(jìn)行壽命試驗(yàn)。這些燈包括涂覆有磷光體的MH175/U燈，脈沖啟動(dòng)的MS320/U/PS燈和MS400/BU/PS燈，以及開關(guān)啟動(dòng)的MH250/U燈和MH400/U燈。試驗(yàn)結(jié)果一致地示出，在燈的整個(gè)壽命內(nèi)，無帶結(jié)構(gòu)具有較小的電壓升高、較好的流明維持率和較小的色移。到5000小時(shí)時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些帶有無帶結(jié)構(gòu)的燈類型顯示出比帶有帶的燈的流明維持率好5％到12％。
Waymouth等在“Sodium loss process in metal halide arclamps”，IES Journal，P214，4月，1967中以及Waymouth在“Electric discharge lamps”，the M.I.T Press，1971中描述了鈉損失的機(jī)理。在燈安裝件內(nèi)的導(dǎo)電的金屬部件在來自電弧管的紫外輻射下發(fā)射光電子。當(dāng)這些光電子到達(dá)電弧管表面時(shí)，它們使得石英表面帶有負(fù)電荷，吸引正的鈉離子向外穿過石英壁。光電子發(fā)射也取決于在燈內(nèi)使用的金屬的工作性能，以及取決于溫度。
只有那些碰撞到電弧管表面的電子計(jì)算在內(nèi)并對(duì)鈉損失造成負(fù)面影響。因此，金屬鹵化物燈殼通常填充有氮?dú)庖宰柚构怆娮拥竭_(dá)電弧管表面。因?yàn)閲@電弧管的兩個(gè)金屬帶直接接觸電弧管表面，填充氮?dú)鈱?duì)于阻止由這兩個(gè)帶所發(fā)射的光電子的效果很小。這些光電子可以很容易地到達(dá)電弧管表面，如圖11和圖12中所圖示。光電子流將在兩個(gè)半循環(huán)內(nèi)碰撞電弧管表面。基于尺寸和表面面積，由兩個(gè)電弧管帶發(fā)射的光電子是總光電子流中很大的部分。
因?yàn)楣怆娮赢a(chǎn)生的較少，通過無帶安裝結(jié)構(gòu)中的石英的鈉擴(kuò)散比通過帶有帶的結(jié)構(gòu)中的石英的鈉擴(kuò)散明顯地慢。較慢的鈉擴(kuò)散引起減小的色移和更穩(wěn)定的電弧管化學(xué)性質(zhì)。當(dāng)通過石英壁的鈉擴(kuò)散發(fā)生時(shí)，來自碘化鈉中的碘保留在電弧管內(nèi)。這將增加電弧管內(nèi)碘的壓力。高的碘的壓力將導(dǎo)致高的燈點(diǎn)燃和再點(diǎn)燃電壓?jiǎn)栴}。因此燈的電壓升高快。另外，碘汞的有害的電壓峰值將在預(yù)熱和燈正常運(yùn)行下建立。在最壞的情況下將導(dǎo)致燈的閃爍。
試驗(yàn)結(jié)果示出，在整個(gè)燈的壽命內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的帶有無帶結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈比帶有兩個(gè)金屬帶的燈具有較小的電壓升高、較小的色移和較好的流明維持率。已經(jīng)確定，無帶結(jié)構(gòu)減少了光電子發(fā)射并因此減小了使得鈉穿過石英擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力。取消了導(dǎo)電金屬帶是改善的性能的主要貢獻(xiàn)。使用真空外泡的加速壽命試驗(yàn)證實(shí)了無帶結(jié)構(gòu)的減小的鈉擴(kuò)散。光譜分析與壽命試驗(yàn)的結(jié)果是一致的，其結(jié)果顯示出無帶結(jié)構(gòu)較低的碘壓力、較高的鈉壓力和較小的鈧與鈉比值的移動(dòng)。發(fā)現(xiàn)碘的壓力與燈電壓升高緊密相關(guān)且鈧和鈉發(fā)射的比值與燈電壓升高有些有關(guān)。濕化學(xué)分析也揭示了無帶安裝結(jié)構(gòu)的較低的鈉損失。
雖然示出了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將承認(rèn)在本發(fā)明的范圍內(nèi)其它變化也是可允許的，本發(fā)明的范圍在附屬的權(quán)利要求書中限定。例如，無帶安裝件可以用于其它類型的具有壓制密封部的燈中，例如鹵化鎢燈。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，根據(jù)以上的描述，其它替代方案、變化和修改是顯然的。因此，意圖于包括在附屬的權(quán)利要求書的精神和廣泛范圍內(nèi)的所有這些替代方案、變化和修改。
權(quán)利要求
1.在功率為大約≥175W到大約400W的電燈中，光源腔室可被通電用于發(fā)光且該光源腔室包括以氣密性方式密封所述的腔室的通常平的密封部，所述的密封部具有兩個(gè)通常平行的主要面和兩個(gè)在所述的主要面之間橫向延伸的相對(duì)的次要面，桿狀物部分，以及至少一個(gè)鄰近所述的密封部的次要面延伸的支撐桿，改進(jìn)為，其中所述的燈具有無帶安裝結(jié)構(gòu)，該無帶安裝結(jié)構(gòu)包括主框架部分；從所述的桿狀物部分延伸并固定在所述的主框架部分上的第一金屬支撐桿；和與所述的殼的所述的拱頂端接合且固定在所述的主框架部分上的第二金屬支撐桿。
2.如權(quán)利要求1中所述的電燈，其中所述的光源腔室在所述的燈中以無被覆線方式電連接。
3.如權(quán)利要求1中所述的電燈，其中所述的無帶安裝結(jié)構(gòu)有效地減少了在所述的燈內(nèi)的鈉擴(kuò)散。
4.如權(quán)利要求1中所述的電燈，其中在所述主框架的至少一部分上存在絕緣覆蓋物。
5.如權(quán)利要求1中所述的電燈，其中所述的燈是高壓放電燈且所述的光源腔室是放電管，該放電管具有在其相對(duì)端上的壓制密封部，布置在所述的放電管內(nèi)的放電電極和放電維持填充物，其中，在燈運(yùn)行中在所述的放電電極間維持放電。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電燈，其中所述的燈是高壓放電燈且所述的光源腔室是放電管，該放電管具有在其相對(duì)端上的壓制密封部，布置在所述的放電管內(nèi)的放電電極和放電維持填充物，其中，在燈運(yùn)行中在所述的放電電極間維持放電。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電燈，其中所述的燈是高壓放電燈且所述的光源腔室是放電管，該放電管具有在其相對(duì)端上的壓制密封部，布置在所述的放電管內(nèi)的放電電極和放電維持填充物，其中，在燈運(yùn)行中在所述的放電電極間維持放電。
8.一種功率大約為≥175W到大約400W的高壓氣體放電燈，且其包括包括燈桿狀物和相對(duì)的拱頂端的外燈殼；在所述的外燈殼內(nèi)通常軸向布置的光源，所述的光源包括包含熔融硅石主體的放電管，且具有在其每端的平的壓制密封部，包含堿金屬鹵化物的放電維持填充物，一對(duì)在所述的放電管主體內(nèi)的在燈運(yùn)行時(shí)在其間維持電弧放電的放電電極，以及從每個(gè)電極延伸穿過各壓制密封部到所述的放電管外部的導(dǎo)電引線，所述的壓制密封部具有兩個(gè)通常平行的主要面和兩個(gè)在所述的主要面間延伸的相對(duì)的次要面，所述的放電管在燈運(yùn)行時(shí)發(fā)射紫外輻射，其中所述的燈具有無帶安裝結(jié)構(gòu)，該無帶安裝結(jié)構(gòu)包括主框架部分；從所述的燈桿狀物延伸并固定在所述的主框架部分上的第一金屬支撐桿；和與所述的殼的所述的拱頂端接合且固定在所述的主框架部分上的第二金屬支撐桿。
9.如權(quán)利要求8中所述的高壓氣體放電燈，其中所述的光源在所述的燈中以無被覆線方式電連接。
10.如權(quán)利要求9中所述的高壓氣體放電燈，其中所述的無帶安裝結(jié)構(gòu)有效地減少了在所述的燈內(nèi)的鈉擴(kuò)散。
11.如權(quán)利要求8中所述的高壓氣體放電燈，其中在所述主框架的至少一部分上存在絕緣覆蓋物。
12.如權(quán)利要求9中所述的高壓氣體放電燈，其中在所述主框架的至少一部分上存在絕緣覆蓋物。
13.一種用于功率大約為≥175W到大約400W的電燈的光源的無帶安裝件，電燈具有包括燈桿狀物和相對(duì)的拱頂端的外燈殼，以及帶一對(duì)通常平行的主要面和一對(duì)在主要面之間延伸的次要面的通常平的密封部，所述的安裝件包括主框架部分；從所述的燈桿狀物延伸并固定在所述的主框架部分上的第一金屬支撐桿；和與所述的殼的所述的拱頂端接合且固定在所述的主框架部分上的第二金屬支撐桿。
14.如權(quán)利要求13中所述的用于電燈的光源的無帶安裝件，其中在所述主框架的至少一部分上存在絕緣覆蓋物。
全文摘要
提供了具有中等瓦特?cái)?shù)(＞175W到400W)的金屬鹵化物電燈，該電燈具有用于光源腔室的無帶安裝結(jié)構(gòu)同時(shí)可靠地通過標(biāo)準(zhǔn)跌落試驗(yàn)。無帶安裝結(jié)構(gòu)減小了光電子發(fā)射因此阻止了通過光源腔室的鈉擴(kuò)散。取消了傳統(tǒng)地用于安裝光源的導(dǎo)電金屬帶是使得性能改進(jìn)的主要貢獻(xiàn)因素。
文檔編號(hào)H01J61/12GK1833305SQ200480018546
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2004年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者J·屠, D·懷特赫德, K·伯納德, J·阿爾德曼, R·金, K·多姆布羅夫斯基, M·福爾圖納 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司