CN101036212A - 氪气金属卤化物灯 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于金属卤化物灯的电弧管，其填充气体的压力足以提供用于光源在触发之后迅速预热的足够阻抗。填充气体主要由氪气构成，或者包括氪气与氙气或氩气(或者两者都有)的混合物。

Description

氪气金属卤化物灯

优先权

本申请要求美国临时申请No.60/669,380和No.60/587,048的优先权，这两份临时申请的内容以参考的方式结合于此。

技术领域

本发明涉及金属卤化物灯。更具体地说，本发明涉及具有填充气体的金属卤化物灯，填充气体包括压力大于约二分之一大气压的氪气。

背景技术

纤维光学照明系统、投影显示器以及汽车头灯应用中已经广泛使用了小型金属卤化物灯源。这些金属卤化物灯在这些应用中是有利的，其原因是非常快的预热、相对于卤化物灯源而言较小的尺寸、相对长的寿命、以及在这种光源产生白光时的高效率。

这些光源的非常快预热提供了基本上是立即的光输出，这在很多应用中是要求的，也是可能的，因为在室温下电弧管(arc tube)腔中存在着高填充压力的氙。当高压氙气光源开始被通电时，包含在电弧管内的氙气就立即被激励并且产生一些光。几乎紧接着氙原子的离子化，汞和卤化盐就被蒸发。汞和卤化盐的蒸发提高了光输出以及这些光源的效率。市售高压氙气金属卤化物光源的典型预热曲线在图1中示出。

美国专利No.5,221,876和No.5,059.865公开了一种金属卤化物光源，其具有在室温下处于2个和15个大气压之间的氙以及足够的启动电流以激励氙从而在灯操作的前几秒期间就产生明显量的光。在已经过去几秒钟之后，氙的光输出由来自汞和金属卤化物的光输出所增强以得到持续不变的光输出。

与高压氙金属卤化物光源相关的缺点是氙相当昂贵，增加了灯的总成本。虽然电弧管中包含的氙气数量相对较小，但是在电弧管的制造过程中浪费的量却不少并且相当程度地根据制造氙金属卤化物光源所使用的方法而变化。

发明内容

本发明的一个实施例通过提供一种金属卤化物灯避免了现有技术的上述问题，所述金属卤化物灯的填充气体包括氪、或者氪与少量氙或氩(或者两者都有)的混合物。

根据本发明的一个方面，公开了一种具有非常迅速预热能力的新颖的金属卤化物光源。该金属卤化物光源包括填充气体，该填充气体包括氪气或者氪气与少量氙气或氩气(或者两者都有)的混合物。填充气体的量提供了高的阻抗以使得灯在激励气体时立即开始加热。由于灯非常快加热的结果，汞和金属卤化物被迅速地离子化并蒸发以使得由填充气体的激励所产生的光输出几乎立即被来自汞和金属卤化物的光输出所增大。

填充气体的量通常被选择为在电弧管中获得压力超过大气压的填充气体。光源通常包括压力在室温下约为6个大气压的填充气体，但是根据光源的具体应用所需填充气体的压力可以低到1/2个大气压或者高到100个大气压。填充气体可以主要由氪气构成，或者其也可以包括在室温下压力不大于约2个大气压的氩气或氙气。

氪的沸腾温度为-157℃并且因而氪能在液氮温度下在电弧管腔中冻结。使用氪气作为填充气体的一个优点是，氪气的成本比氙气低五倍。

在研读权利要求、附图以及下面对实施例的详细描述之上，本发明的目标和优点对于本发明所属领域的技术人员而言将会很明显。

附图说明

图1示出了现有技术氙金属卤化物灯的光输出对时间的图。

图2示出了根据本发明一个方面的金属卤化物电弧管。

图3示出了根据本发明一个方面的金属卤化物灯的光输出对时间的图。

具体实施方式

参照附图，在几个附图中同样的附图标记表示同样的部件。

图2示出了根据本发明一个方面的金属卤化物电弧管。尽管图2示出了具有相对的电极的石英形成体电弧管，但是本发明还适用于电极定位在单一一个端部分的电弧管。

参照图2，电弧管10包括石英电弧管体12，其具有位于管状端部16中间的球形发光腔14。电极引线组件18被夹紧密封在每个端部中从而将每个组件18的位置固定在相应的端部16中并且密封地封闭腔14。

通常，腔14配有金属的卤化物，金属比如钠、钪、钍、铊、铟、钕，或稀土卤化物，金属比如镝、钬和铥。腔14还可以配有其它金属，比如钪和镉。腔14还包含汞以及氪气或者氪气和氩气混合物的惰性填充气体。汞的重量的选择使得对于给定的电弧管体积和电极间隙，电弧管电压可与现有市售镇流器相兼容。腔包含在室温下压力处于大约二分之一至大约100个大气压之间的填充气体。

对于汽车头灯应用，例如，优选的卤化物混合物包括重量比为77∶21∶2的钠、钪和钍的碘化物，或者重量比为40∶50∶10的镝、钕和铯的碘化物。卤化物的剂量的重量通常处于大约0.1至大约1.0mg的范围内。腔的体积约为30μl。弧间隙约为4mm，并且汞的剂量约为0.5mg。在市售镇流器上所得到的工作电压约为85伏特。希望填充压力约为4-10个大气压以获得足够即时的光和阻抗以及在汞和卤化物被完全蒸发时的正常操作期间避免过度的内部体积压力。填充气体可主要包括氪，或者可以是氪与氩或氙的混合物，并且氙气压力在室温下不大于约2个大气压。

一些例子包括主要由氪气构成且室温下压力介于约0.5个大气压至100个大气压之间的填充气体，并且优选地压力介于约4个大气压和约10个大气压之间。在一个实施例中，填充气体主要由室温下压力约为6个大气压的氪构成。在另一实施例中，填充气体包括压力处于约4个大气压至约10个大气压范围内的氪，和压力处于约1.5个大气压至约1.0个大气压范围内的氙。在又一个实施例中，填充气体包括压力处于约4个大气压至约10个大气压范围内的氪，和压力处于约0.5个大气压至约1.0个大气压范围内的氩。

本发明的光源可利用能制造填充压力超过大气压的光源的现有方法来制造。这种方法的例子在Heider等人的美国专利No.5,108,333和Lamouri等人的美国专利No.6,517,404中有描述。光源还可以用同样未决的美国专利申请S.N.________所公开的方法来制造，该申请于2005年7月13日提交且名称为“HIGH INTENSITY DISCHARGE LAMPS，ARC TUBES，AND METHODS OF MANUFACTURE(高强度放电灯、电弧管及制造方法)”。

为了获得在室温下大于1个大气压的填充压力，在最后的夹紧过程期间优选地用液氮来将电弧管冷却到低于-157℃的温度。相对于氙气而言，利用氪气的优点在于，氪气比氙气成本小五倍并且对于在触发之后光源的迅速预热来说提供了同样即时(如果不是更即时的话)的光和阻抗。

图3示出了对于根据本发明一个方面的金属卤化物光源的对于时间的光输出。图3所示的光输出从具有主要包含在基本上室温下压力约为8.0个大气压的氪的填充气体的金属卤化物灯中测得。

虽然已经描述了本发明的优选实施例，应当理解的是，所述实施例仅是示例性的并且本发明的范围仅由所附权利要求在全部范围的相符合的等同物、很多变化和变型对于研读本文的本领域技术人员而言是自然而然时限定。

Claims (16)

1.一种用于高强度放电灯的电弧管，其包括：

电弧管体，其具有位于两个端部中间的腔；

密封在每个端部中的电极引线组件；

包含在所述腔内的灯填充物，其包括汞和一种或多种金属卤化物；和

包含在所述腔内的氪，其压力在基本上室温下处于约0.5个大气压至约100个大气压的范围内。

2.如权利要求1的电弧管，其中，氪的压力处于约2.0个大气压至约20个大气压的范围内。

3.如权利要求2的电弧管，其中，氪的压力处于约4.0个大气压至约10个大气压的范围内。

4.如权利要求3的电弧管，还包括包含在所述腔内的氙，其压力在基本上室温下不大于约2.0个大气压。

5.如权利要求4的电弧管，其中，氙的压力处于约0.5个大气压至约1.5个大气压的范围内。

6.如权利要求3的电弧管，还包括包含在所述腔内的氩，其压力在基本上室温下不大于约2.0个大气压。

7.如权利要求6的电弧管，其中，氩的压力处于约0.5个大气压至约1.5个大气压的范围内。

8.如权利要求1的电弧管，其中，所述电弧管体由石英形成。

9.如权利要求1的电弧管，其中，金属卤化物包括钠、钪和钍的碘化物或者镝、钬和铥的碘化物。

10.一种电弧管，其包括密封腔，腔中包含一种或多种金属卤化物和在基本上室温下压力大于约1.0个大气压的氪。

11.如权利要求10的电弧管，其中，氪的压力大于约4.0个大气压。

12.如权利要求11的电弧管，其中，氪的压力处于约4.0个大气压与约10个大气压之间。

13.如权利要求12的电弧管，其中，金属卤化物包括钠、钪和钍的碘化物。

14.如权利要求13的电弧管，其中钠、钪的碘化物的重量比为77∶21∶2。

15.如权利要求11的电弧管，其中，金属卤化物包括镝、钬和铥的碘化物。

16.如权利要求15的电弧管，其中镝、钬和铥的碘化物的重量比为40∶50∶10。

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