專利名稱：：放電空間中具有低功函金屬的高強度放電裝置的制作方法放電空間中具有低功函金屬的高強度放電裝置本發(fā)明涉及高強度放電(HID)裝置，更具體而言涉及在放電空間中具有低功函金屬的這類裝置。諸如高壓鈉蒸氣(HPS)燈的HID裝置包括電弧管，所述電弧管具有通過電弧管的相對端密封的維持放電填充物和一對電極并且適應(yīng)于保持其間的長電弧放電。提供使電流與電極連接的設(shè)備。常規(guī)而言，在每個電極上設(shè)置或在每個電極中結(jié)合諸如氧化釔的發(fā)射材料以協(xié)助燈的啟動。根據(jù)現(xiàn)行的做法，通過形成復(fù)合材料在HPS燈的電極上提供發(fā)射材料。該復(fù)合材料由多步驟過程制備，其中形成陶瓷材料的漿料且使該漿料涂布在電極線圏之間的空隙上和迫使?jié){料進入到電極線圏之間的空隙中并進行干燥。干燥以后，清除電極表面過剩的涂布材料并在高溫在氫氣氛下燒結(jié)涂布的電極，從而使陶瓷前體材料轉(zhuǎn)變成所需的發(fā)射材料并使之與電極結(jié)合。該過程是高度勞動密集性的，并需要很多步驟才能完成。此外，涂布的一致性隨電極的不同而不同。發(fā)射材料不足的電極可能導(dǎo)致燈壽命的縮短，而發(fā)射材料過多的電極可能導(dǎo)致電弧管變黑，從而導(dǎo)致流明輸出量減少，以及流明維持的減小。最后，已知電極的發(fā)射材料會污染電極焊接和裝配機器，需要經(jīng)常性的停機清潔。因此，本發(fā)明的目的是要取消電極/發(fā)射材料復(fù)合材料及其制造過程。根據(jù)本發(fā)明，通過將少量的低功函金屬(例如，Ce)直接定量配入到放電空間中來實現(xiàn)這一目標(biāo)。低功函金屬用作發(fā)射材料，從而使得不必要制造電極/發(fā)射材料的復(fù)合材料。在電弧管密封過程中將低功函金屬連同維持蒸氣放電材料(例如，鈉汞汞齊)填充物定量配入到放電空間中，/人而避免昂貴的額外步驟。在足夠高的溫度下，低功函金屬會熔化并緩慢氣化，涂覆電極，減小它們的有效功函并使燈的啟動更容易。在本發(fā)明的一個方面，提供高強度放電燈，其包括放電容器和圍繞放電容器的外殼；該放電容器限定出包含一對相對的放電電極和維持放電填充物的空腔；其中該放電容器還包含低功函金屬。在本發(fā)明的另一個方面，提供高強度放電燈的制作方法，該燈包括放電容器和圍繞該放電容器的外殼，該放電容器限定出包含一對相對的放電電極和維持放電填充物的空腔，該方法包括將維持放電填充物加入到放電容器中并以氣密性的方式密封放電容器，其中放電容器中加入了4氐功函金屬。優(yōu)選的是，放電容器至少是基本不飽和的，即，一般以液態(tài)見于飽和放電容器中電極后面冷點區(qū)中的放電化學(xué)品(即，鹽、汞和/或汞齊)儲備不存在或存在量不足以造成放電容器的充分變黑。眾所周知，這種放電容器的特征在于電極插入深度較短和/或放電化學(xué)品的配入量較低，導(dǎo)致冷點溫度(coldspottemperature)較高，例如范圍在約800。C至約1000。C內(nèi)。優(yōu)選的是，低功函金屬選自于Ba、Ca、Ce、Eu、Li和Rb，存在量為約0.1mg至5mg,低于此量則定量配入是困難的，高于此量則成本昂貴。最優(yōu)選低功函金屬是Ce，存在量為約0.5至約2.5mg。將參照附圖對本發(fā)明的這些以及其它方面進行進一步的闡述，其中圖1所示為本發(fā)明HPS燈的一個實施方案；圖2是與在電極上具有氧化釔發(fā)射體的對照相比，對于具有O、0.5和1.5mg的Ce和過量Na的250W不々包和HPS燈樣品，以秒為單位顯示總點火時間(totalignitiontime)和頭軍光轉(zhuǎn)弧光時間(glow-to-arctime,GTA)的圖3是顯示圖2的250W不飽和HPS燈樣品的電極尖端處的PCA壁溫的圖。所述圖是概略的，不是按比例繪制的。不同圖中相同的附圖標(biāo)記代表類似的部件。圖1所示為本發(fā)明HPS燈10的一個實施方案,包括多晶氧化鋁(PCA)電弧管12,所述電弧管12具有主體部分14和端蓋16及18,形成包含鈉、汞和鈰金屬填充物的氣密性空腔20。相對的電極22和24穿過端蓋14和16到達空腔20的內(nèi)部。電弧管12#:氣密性外玻璃殼26包圍，外玻璃殼26在一端由凹座28封閉，在另一端由壓封30封閉，并與標(biāo)準(zhǔn)基座32連接。電引線34和36與基座32連接并延伸通過壓封30到達外殼26的內(nèi)部，以經(jīng)由支撐引線38和40對電極22和24提供電流。由包圍凹座28的引線38的環(huán)42提供進一步的支撐。在本發(fā)明中，在電弧管中使用未涂布的電極(無發(fā)射體)。然而，將低功函金屬引入到電弧管之中。據(jù)信發(fā)射體金屬熔化，并且或者是蒸發(fā)并凝結(jié)到電極上，或者是由表面張力拉進電極中并涂布電極的尖端。優(yōu)選的是，低功函金屬選自于Ba、Ca、Ce、Eu、Li和Rb。這些材料的功函數(shù)和熔化溫度在表I中給出，作為電極絲組成的W用作參考。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>低功函材料的存在量可以為約0.1mg至5mg，低于此量則定量配入是困難的，高于此量則成本昂貴。最優(yōu)選低功函金屬是Ce,存在量為約0.5至約2.5mg，低于此量時Ce的效果很小，高于此量時可能出現(xiàn)電弧管末端的顯著變黑和/或電弧管末端的冷卻。在電弧管的定量配入過程中，所述金屬可以以片、小球或發(fā)射體金屬絲的小塊的形式引入，或者通過形成金屬與汞的汞齊引入。這使得可以在一個單一的小球中引入所有的填充物組分，例如鈉、汞和Ce,從而不再需要單獨的定量配入汞的步驟。實施例與沒有Ce的燈相比，已經(jīng)顯示將1.5mg劑量的Ce金屬加入到250瓦不飽和HPS電弧管中使總點火時間和輝光轉(zhuǎn)弧光時間分別減少70%和75%。這一結(jié)果與由使用常規(guī)涂布氧化釔的電極的燈得到的結(jié)果相當(dāng)。還顯示Ce的加入降低了電極尖端附近的壁溫，這可以減少由于擴散造成的鈉損失，還可以減少由于與鈉的反應(yīng)所造成的PCA的腐蝕。使用具有標(biāo)稱100W鵠棒電極的多晶氧化鋁(PCA)制備若干不飽和250瓦HPS電弧管樣品，具有焊接到遠端的盤繞的線圏，和由13mm的穿出高度(scrapeheight)確定的短的插入深度。穿出高度是從電極尖端到電極組裝體(電極和鈮管)鄰接PCA電弧管端蓋的位置的距離。所述電弧管定量配以一種直徑420-710微米的Al吸氣劑小球。氛填充物壓力標(biāo)稱i殳定在95Torr。制備具有五種不同填充條件的樣品并分成A-E組。A組沒有發(fā)射體；B和C組具有兩種不同劑量的Ce金屬絲，0.5mg和1.5mg;D組具有標(biāo)準(zhǔn)的涂布氧化釔的電極；和E組具有雙倍Na劑量。在電弧管電壓測試器上將每個電弧管測試組的汞(Hg)劑量調(diào)整到IOOV。除E組只有4盞燈外，所有組由5盞燈組成。所有的燈都裝有標(biāo)準(zhǔn)的吸氣劑。不同填充物的詳情歸納于表II。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>對每個樣品確定平均輝光轉(zhuǎn)弧光(GTA)、總點火時間和電極尖端處的PCA壁溫。總點火時間定義為GTA時間加上開啟時間(breakdowntime)。在離電弧管的每端14mm處測量壁溫，對于穿出13mm的電弧管為離開電^l端約0.4mm。結(jié)果以圖示的方式顯示于圖2和3中，圖2是以秒為單位的總點火時間和輝光轉(zhuǎn)弧光時間(GTA)的圖，圖3是每組樣品以開爾文(Kelvin)為單位的壁溫圖。"2xNa"燈(E組)顯示出最長的GTA和總點火時間以及1468K的次最高平均壁溫；"無Ce"燈(A組)具有1532K的最高平均壁溫。通常不飽和燈的設(shè)計原則是要保持最高PCA溫度低于1400K。結(jié)果還表明所有三個參數(shù)都隨Ce含量的增加而減小。此外，結(jié)果表明C組具有"1.5Ce，，的電弧管的性質(zhì)與氧化釔對照(D組)類似。理論推測認(rèn)為Ce減少電極的功函，從而降低最終的操作溫度。因此，電極能夠更快地提供更大的電流，更快地達到操作溫度，從而減少GTA時間。較低的操作溫度具有降低電極附近PCA壁溫的附加優(yōu)點。對于不飽和燈而言，這一溫度是特別重要的，因為對于飽和燈它顯著更高，并且電極的電位將最高濃度的光電子吸至電弧管的端部，其可導(dǎo)致PCA的腐蝕和鈉的損失。結(jié)果表明向不飽和250瓦HPS燈的電孤管中定量配入Ce金屬導(dǎo)致電極尖端附近的PCA壁溫降低。Ce的定量配入還導(dǎo)致點火及GTA時間縮短并減少端部的發(fā)黑。與具有未涂布電極且無Ce的電弧管相比，Ce的加入導(dǎo)致的PCA的冷卻造成操作的前100小時中鈉保留的改善。結(jié)果與理論是一致的，Ce的作用為減少電極的功函，使穩(wěn)定化溫度低于未涂布的電才及，并與涂布氧化釔的電才及相當(dāng)。已經(jīng)按有限數(shù)目的實施方案對本發(fā)明進行了必要的描述。根據(jù)該描述，其它的實施方案和實施方案的變化對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的，并且這些也都完全包括在本發(fā)明和所附的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。例如，雖然主要關(guān)于HPS燈對本發(fā)明進行了描述，但應(yīng)該理解的是，不將發(fā)射材料結(jié)合到放電電極中而是將諸如Ce的低功函金屬加入到放電空間中的益處在任何高強度放電裝置中都可以獲得，這些放電裝置可受益于放電電極發(fā)射率的增加并且具有有益于低功函金屬在電極上的沉積的操作條件(例如，冷點溫度、蒸氣壓)，例如陶資放電金屬卣化物和汞蒸氣放電燈。權(quán)利要求1.高強度放電燈(10)，包括放電容器(12)和圍繞放電容器(12)的外殼(26)；放電容器(12)限定出包含一對相對的放電電極(22，24)和維持放電填充物的空腔(20)；其中放電容器(12)中還包含低功函金屬。2.權(quán)利要求1的高強度放電燈(10),其中所述放電容器至少是基本上不飽和的。3.權(quán)利要求2的高強度放電燈(10),其中所述放電容器的冷點溫度范圍在約80(TC至IOO(TC。4.權(quán)利要求1的高強度放電燈(辺)，其中所述低功函金屬選自于Ba、Ca、Ce、Eu、Li和Rb。5.權(quán)利要求4的高強度放電燈(邊)，其中所述低功函金屬的存在量為約0.1mg至約5mg。6.權(quán)利要求4的高強度放電燈(邊)，其中所述低功函金屬是Ce。7.權(quán)利要求6的高強度放電燈(辺)，其中Ce的存在量為約0.5至2.0mg。8.權(quán)利要求1的高強度放電燈(邊)，其中維持放電填充物包括Na和Hg。9.制作高強度放電燈(辺)的方法，所述高強度放電燈(辺)包括放電容器(12)和圍繞放電容器(12)的外殼(26),放電容器(12)限定出包含一對相對的放電電極(22,24)的空腔(20),該方法包括將維持放電填充物加入到放電容器(12)中并以氣密性方式密封放電容器(12),其中將低功函金屬加入到放電容器(12)中。10.權(quán)利要求9的方法，其中所述放電容器至少是基本不飽和的。11.權(quán)利要求10的方法，其中所述放電容器的冷點溫度范圍在約800°C至1000°C。12.權(quán)利要求9的方法，其中所述低功函金屬選自于Ba、Ca、Ce、Eu、Li和Rb。13.權(quán)利要求12的方法，其中所述低功函金屬的存在量為約0.1mg至約5mg。14.權(quán)利要求12的方法，其中所述低功函金屬是Ce。15.權(quán)利要求14的方法，其中Ce的存在量為約0.5至2.0mg。16.權(quán)利要求9的方法，其中維持放電填充物包括Na和Hg。17.權(quán)利要求14的方法，其中Ce以絲的形式加入。18.權(quán)利要求14的方法，其中Ce以與Hg的汞齊形式加入。全文摘要將一定量的Ce金屬或其它低功函金屬加入到例如不飽和HPS燈(10)的“高強度放電燈”的電弧管(12)中以替代電極(22，24)中的發(fā)射材料。在初始燈啟動期間，發(fā)射金屬覆蓋電極(22，24)，從而減少其有效功函并使燈(10)的啟動更容易。文檔編號H01J61/073GK101410934SQ200780010419公開日2009年4月15日申請日期2007年2月22日優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日發(fā)明者P·D·米勒夫斯基,R·G·吉布森申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司