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CN1595604A - 等离子体电灯系统和用于其上的灯泡 - Google Patents

等离子体电灯系统和用于其上的灯泡 Download PDF

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Abstract

在等离子体电灯系统中，灯泡中填充有金属卤化物和汞两者作为主要的发光材料，金属卤化物的工作压力是0.1至10atm，汞的工作压力是30至150atm，从而改善了点光源的特性和光的光谱特性。因此，等离子体电灯系统可以被优选运用在需要点光源的光学系统上并发挥它的最大照明效率。

Description

等离子体电灯系统和用于其上的灯泡
技术领域本发明涉及一种等离子体电灯系统，更确切地讲涉及一种等离子体电灯系统和用于其上的灯泡，能够通过改善点光源特性和光谱特性使照明效率最大化。
背景技术
通常，等离子体电灯系统是一个当灯泡内的填充材料在微波能和放电激励是发射可见光线和紫外光线的照明系统，与日光灯和白炽灯相比有更长的寿命周期和优秀的照明效率。
等离子体电灯系统的灯泡充填有在由微波能和放电激励时导致发光的高压汞或金属卤化物作为主要的发光材料，以及在发光的初始阶段形成等离子体的惰性气体，和使发光变得容易的添加剂等。
这种传统的等离子体电灯系统根据灯泡内的主要发光材料的类型而呈现出不同的特性。
在一种具有填充有高压汞的灯泡的UHP(超高性能)电灯系统中，压力大约是200atm或更高的汞在工作时发光并展现出图1所示的光谱特性。亦即，在UHP电灯系统中，光的强度在光的波长是约400至500纳米的蓝色区域以及光的波长是约500至600纳米的绿色区域中高。但是，光的强度在光的波长是600至700纳米的红色区域中低。因此，这种UHP电灯系统不能获得高的红色光纯度，从而显示性能的改善受到了限制。
在具有填充有金属卤化物的灯泡的MH(金属卤化物)电灯系统中，由于光的强度在红色、绿色和蓝色区域的每一区域中都呈现出独立的峰值，所以容易获得适合的光谱。可是，因为金属卤化物的特性，金属卤化物的适宜压力相对较低，从而造成光线的发射不是平行的而是沿径向的，从而不易于将MH电灯系统应用于一个需要点光源的光学系统。因此，在将MH电灯系统应用于一个需要点光源的光学系统的情况下，比如如图2中所示的投影仪或投射式显示器，为了获得平行光30，灯泡10中的圆孤40的中心应该被放在用于反射光的反射器20的焦点上，这就增加了制造的难度和降低了生产率。
发明内容因此，本发明的目的是提供一种等离子体电灯系统和用于其上的灯泡，能够通过改善点光源特性和光的光谱特性而适宜地应用于速要点光源的光学系统并具备最大的照明效率。
为了获得这些和其他优点且按照本发明，如本文所实施和广泛描述的那样，提供了一种等离子体电灯系统的灯泡，填充有充满金属卤化物和汞两者作为主要的发光材料，其中金属卤化物的工作压力是0.1至10atm，而汞的工作压力是30至150atm。
为了获得这些和其他优点且按照本发明，如本文所实施和广泛描述的那样，提供了一种等离子体电灯系统，包括用于产生微波能的磁控管，具有微波能在其中谐振的谐振区的谐振器；和填充有主要发光材料的灯泡，所述主要发光材料在由于谐振器中谐振的微波能激励时发光，其中灯泡中填充有金属卤化物和汞两者作为主要的发光材料，其中金属卤化物的工作压力是0.1至10atm，而汞的工作压力是30至150atm。
从以下通过相应图例所做的本发明的详细说明，本发明的上述以及其它目的、特点、方面和优势将变得更显而易见。
附图说明附图提供了对发明的进一步的理解，结合于本说明书中并构成本说明书的一部分，图示了本发明的实施例并与说明一起用于解释本发明的原理。
图1展示了一个传统式UHP电灯系统的光谱的特性；
图2的剖视图展示了一个传统的MH电灯系统；
图3的透视图展示了按照本发明的局部剖开的等离子电灯系统；
图4是说明按照本发明的等离子电灯系统的剖视图；
图5是说明按照本发明的等离子电灯系统的灯泡的剖视图；。
图6是用于比较传统式UHP电灯系统与本发明的等离子电灯系统的光谱特性的曲线图；和
图7是用于比较传统式UHP电灯系统与本发明的等离子电灯系统的光谱特性的曲线图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的优选实施例，其实例图示在附图中。
当填充材料在由磁控管产生的微波能量或电源所提供电能激励时，等离子体电灯系统发光。等离子体电灯系统被分为无电极点灯系统，其中光由当微波能量供给到无电极灯泡时所产生的等离子体发出；以及使用一对电极来向灯泡传递微波能量或电能的电极点灯系统。
如图3和图4所示，等离子体电灯系统包括一个磁控管1，用于利用供向它的外部电能来产生微波能量；一个与磁控管1相连谐振并具有一个微波能量在其中产生谐振振的谐振区的谐振器3；一个灯泡4，固定在谐振器3的一侧并填充有通过微波能量而发光的填充材料；波导6，用从磁控管谐振器3朝向灯泡4导引微波能量；以及反射器5，用于反射灯泡4发出的光。
如图5所示，灯泡4包括一个充填有填充材料110的球形的发光部111；从球形发光部111的一侧延伸并与波导6相连的灯泡柄；导体113，安装在灯泡柄112里面，与波导6联接，并将微波能量导引到填充材料110。优选地，为了增加其光学传输和减少介电损失，发光部111和灯泡柄112由石英构成。
灯泡4充填有作为主要发光材料的、在由微波能量激励时导致发光的金属卤化物，以及诸如硫(S)、硒(Se)等材料，用于在发光的初始阶段形成等离子体的诸如氩(Ar)、氙(Xe)、氪(Kr)等惰性气体，以及令发光变得容易的添加剂。
此外，灯泡4填充有高压汞汞作为主要的发光材料来改善点光源特性和照明效率。也就是说，灯泡4填充有高压汞汞和金属卤化物两者作为主要的发光材料，从而增加灯泡4的内部压力。从而，降低了所发射的光的扩散而平行光的量得以增加，使得此种灯泡适用于需要点光源和平行光的光学系统中，例如投影仪、投射式显示装置等。
此外，灯泡4填充有高压汞汞和金属卤化物两者作为主要的发光材料，因此汞汞的光谱特性和金属卤化物的光谱特性彼此合并。基于这个原因，光的强度在光波长大约是600至700纳米的红色区域高，而且光的波长在红色、绿色和蓝色区域是均衡的，因此分色表(color rending)和照明效率得以改善。
优选地，灯泡4内金属卤化物的工作压力被设置在0.1至10atm。在金属卤化物工作压力为0.1atm或更低时，金属卤化物的特性不会被显示出来，而在金属卤化物压力为10atm或更高时，灯泡中等离子体状态会因电离的卤化物成份变得不稳定。因此，优选的金属卤化物设定压力为0.5至3atm，碘化镓(Gal3)和碘化锶(Srl2)适宜作为金属卤化物。
此外，优选地，灯泡4中汞汞的工作压力被设置在30至150atm。在汞压力为30atm或更低时，内部等离子体扩散且点光源特性被弱化，因此填充汞只有很小的效果。如果汞压力为150atm或更高时，金属卤化物的光谱特性会减小，而仅有汞的光谱特性增加，因此会导致整体光谱特性的略化。
图6和图7是根据等离子体电灯系统灯泡中填充材料的类型的变化对光的波长和强度进行比较的曲线图。图形比较了本发明第一和第二实施例，即在灯泡4中填充有高压汞和金属卤化物两者而碘化镓(Gal3)和碘化锶(Srl2)分别用作金属卤化物，的光谱与其中灯泡4仅填充约为200atm的高压汞作为主要发光材料的传统UHP电灯系统的光谱。
正如图中所示，在其中电灯4中仅填充了高压汞的UHP点灯系统的情况下，在光波长是约600至700纳米的红色区域中光的强度低。与之相反，在本发明的第一和第二实施例的情况下，即在灯泡4中同时填充高压汞和金属卤化物作为主要发光材料，在波长是约600至700纳米的红色区域中光的强度相对高。而且，在本发明的第一和第二实施例的情况下，光的强度在光的整个波长范围内是均匀的，使得红色光、绿色光和蓝色光是均匀发射的。
从图6和图7可以得知，如果灯泡中象本发明的第一和第二实施例那样填充了高压汞和金属卤化物两者，点光源特性得以改善，而且高压汞的光谱特性和金属卤化物的光谱特性彼此合并，从而照明效率得以改善。此外，发射的光的波长在红色、绿色和蓝色区域中是均匀的，所以分色表极佳，而且容易实现红色、绿色和蓝色光的最佳颜色比。
到目前为止的描述，在按照本发明的等离子体电灯系统和其所用的灯泡中，灯泡中填充了高压汞和金属卤化物两者作为主要的发光物质，因此点光源特性和光的频谱特性得以改善。所以等离子体电灯系统和其所用的灯泡可被优选应用于需要点光源的光学系统中，并能发挥其最大的照明效率。
由于本发明可以通过几种不背离其本质和精神的形式而实施，应该理解，上述的各实施例并不应受限于前面任何的详细说明，除非另有说明，它应在附加的权利要求所定义的范围和精神内给与广泛解释，所以落入公认范围内和权利要求范围内的所有变化和改型，或等同公认范围内的等同物应被包含在附加权利要求里面。

Claims (10)

1、一种等离子体电灯系统的灯泡，填充有金属卤化物和汞作为主要的发光材料，其中金属卤化物的工作压力是0.1至10atm，汞的工作压力是30至150atm。
2、如权利要求1所述的灯泡，其中，所述金属卤化物的工作压力是0.5至3atm.
3、如权利要求1所述的灯泡，其中，所述金属卤化物是碘化镓(Gal3)。
4、如权利要求1所述的灯泡，其中，所述金属卤化物是碘化锶(Srl2)。
5、如权利要求1所述的灯泡，其中，所述主要的发光材料由微波能量激励。
6、如权利要求1所述的灯泡，其中，所述主要的发光材料通过放电激励。
7、一种等离子体电灯系统，包括一个磁控管用来产生微波能的磁控管；一个具有谐振区的谐振器，微波能在此谐振区中谐振；以及填充有主要发光材料的灯泡，所述主要发光材料在由谐振器中谐振的微波能激励时发光，其中金属卤化物和汞两者作为主要的发光材料填充在所述灯泡中，其中金属卤化物的工作压力是0.1至10atm，而汞的工作压力是30至150atm。
8、如权利要求7所述的电灯系统，其中金属卤化物的工作压力是0.5至3atm。
9、如权利要求7所述的电灯系统，其中金属卤化物是碘化镓(Gal3)。
10、如权利要求7所述的电灯系统，其中金属卤化物是碘化锶(Srl2)。
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