專利名稱：用于金屬鹵素?zé)舻淖贤饩€增強器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及金屬鹵素?zé)簦貏e涉及依靠應(yīng)用高壓啟動燈并用啟動輔助器來降低燈的啟動電壓的金屬鹵素?zé)簟?br>
背景技術(shù)：
在把高壓施加在兩主電極之間或感應(yīng)啟動系統(tǒng)上時金屬鹵素?zé)魡?。不含紫外線(UV)增強器的金屬鹵素?zé)?，需要較高的電壓脈沖來釋放雪崩的觸發(fā)電子。以這種方式，認(rèn)為觸發(fā)電子是從電極由場發(fā)射的或者由場排出從電弧管的壁部上的淺捕集器中的電荷釋放的。然而，并不是所有的插有此種燈的插座都有能力來攜帶需要啟動燈的高壓。因此，在此種燈中提供有如公知的紫外線(UV)增強器的啟動輔助器。紫外線(UV)增強器發(fā)射紫外線(UV)輻射使光電子釋放入燈的本體內(nèi)。光電子將用以啟動燈的電壓降低?？焖賳用獬藷糇L期受到高啟動電壓的影響。這也降低了插座失效的可能性。
紫外線(UV)增強器也將作用高壓和由延伸電流限定的燈的開啟(點燃)之間的統(tǒng)計延時降低。這在無汞燈中是重要的，因為此種燈一般有一帶暫停特性的鎮(zhèn)流器。鎮(zhèn)流器試圖將該燈在預(yù)定時間內(nèi)啟動，再關(guān)斷。如果統(tǒng)計時間滯后太長，鎮(zhèn)流器將延遲理解成不起作用燈并且關(guān)斷太快。
典型的金屬鹵素?zé)舭ㄒ辉谄渫鉄襞葜械姆烹姽?。放電管有兩個接收啟動燈的電壓電極。紫外線(UV)增強器位于外燈泡內(nèi)并和電極之一相連。紫外線(UV)增強器靠近另一電極定位允許容性耦合。紫外線(UV)增強器內(nèi)的氣體被部分地由該容性耦合離子化并發(fā)射輔助啟動燈的紫外線(UV)光。例如，在結(jié)合于此的美國專利5,942,840中描述了該公知的燈的結(jié)構(gòu)和操作。該燈也可以沒有電極，如在結(jié)合于此的美國專利5,070,277中所述的。
傳統(tǒng)的紫外線(UV)增強器是一有封接腔的殼體，該封接腔含有氣體或氣體混合物，比如汞蒸氣和惰性氣體(氬、氦、氪、氖、或氙)。電極延伸入腔內(nèi)并提供一來自放電管電極之一的電壓。在啟動電壓作用時，容性放電開始于殼體，使殼體發(fā)射紫外線(UV)輻射，這轉(zhuǎn)而使得燈中光電子的釋放，這轉(zhuǎn)而使啟動燈需要的電壓降低。
避免在燈中使用汞的實踐和法律理由是公知的。盡管將汞從主燈(如，放電管)中去除已引起足夠注意，啟動輔助器仍然含有汞。將汞從燈中完全去除的努力將包括從紫外線(UV)增強器中去除汞蒸氣，使得封接腔內(nèi)僅含有惰性氣體，一般為氬。然而，在用氬時沒有足夠的紫外線(UV)輻射選出殼體，因此該解決方案對于大部分燈來說不令人滿意。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的改進之處在于，啟動輔助器不包括汞，從而可使金屬鹵素?zé)敉耆珶o汞。本發(fā)明的啟動輔助器使用碘和惰性氣體，而不是汞。
本發(fā)明的目的是提供一種新穎紫外線(UV)增強器，它能避免現(xiàn)有技術(shù)中的問題，并通過采用碘和惰性氣體而不是汞來提供足夠的紫外線(UV)輻射。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新穎金屬鹵素?zé)舻淖贤饩€(UV)增強器，該紫外線(UV)增強器包括一帶腔室的紫外線(UV)透射殼體，在該腔室內(nèi)封接有碘和惰性氣體，其中碘在被激活以降低燈的電壓時發(fā)射紫外線(UV)輻射。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新穎金屬鹵素?zé)簦浒ㄒ辉谕夤軆?nèi)的放電管和一在外管內(nèi)的紫外線(UV)透射啟動輔助器，該啟動輔助器包括一帶腔室的殼體，該腔室內(nèi)封接有碘和惰性氣體。
還是本發(fā)明的另一目的是提供一種啟動金屬鹵素?zé)舻男路f方法，在該方法中通過激活在紫外線(UV)增強器內(nèi)的與惰性氣體封接的碘以發(fā)射使降低啟動燈的電壓的紫外線(UV)輻射，降低燈的啟動電壓。
圖1是本發(fā)明的金屬鹵素?zé)舻氖疽鈭D；圖2是本發(fā)明的紫外線(UV)增強器的實施例的示意圖；圖3是本發(fā)明的紫外線(UV)增強器另一實施例的示意圖；圖4是本發(fā)明的帶有無電極啟動殼體的紫外線(UV)增強器的另一實施例的示意圖；以及圖5是比較碘和汞蒸氣壓力作為溫度之函數(shù)的曲線圖。
具體實施例方式
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的紫外線增強器在金屬鹵素?zé)糁杏衅鋺?yīng)用。紫外線增強器包括一帶腔室的紫外線透射殼體，其中封接有碘和惰性氣體，當(dāng)?shù)獗患せ钜越档徒饘冫u素?zé)舻膯与妷簳r發(fā)射紫外線輻射。
參照圖1，金屬鹵素?zé)?0包括一外管12、一在外管12內(nèi)的放電管14、兩從管14外側(cè)延伸入管14內(nèi)側(cè)的放電空間18的放電電極16、以及所述紫外線增強器20。紫外線增強器20在放電管14附近，一般距離為1-3厘米，并與兩放電電極16之一鄰近，一般為返回電極。這在施加引起紫外線增強器20瞬時放電的啟動電壓時提供容性耦合。該瞬時放電產(chǎn)生降低燈的啟動電壓的紫外線輻射。碘會凝結(jié)在紫外線增強器20中的金屬電極結(jié)構(gòu)上，還會在瞬時放電期間燒蝕。這保證紫外線增強器運行在冷的溫度下。
參照圖2-3，本發(fā)明的紫外線增強器包括一其內(nèi)有腔室24的殼體22。殼體22可由透紫外線材料制成，如玻璃硅石(石英)、SuprasilTM、陶瓷、或硬玻璃。CorningTM玻璃類型9701和9741是可獲得的透紫外線材料的例子。殼體22可通過壓接法(在殼體的一端用點劃線表示)、熔結(jié)法或用其它傳統(tǒng)方式封合。
碘和惰性氣體封接在腔室24內(nèi)。如圖2所示，碘在內(nèi)管內(nèi)可以是固態(tài)形式26，比如碘晶體，并在方便于配放碘的內(nèi)管中。惰性氣體可在腔室24內(nèi)并在內(nèi)管28的外側(cè)，使得碘晶體和惰性氣體起初是分隔的。內(nèi)管28可包括一個或多個小孔29以使I2蒸氣與來自腔室24的惰性氣體混合。
可選地，如圖3所示，碘可以是碘蒸氣形式，與腔室24內(nèi)的惰性氣體混合。
惰性氣體可以是任何惰性氣體，最好是氬、氙或氪。
可把易揮發(fā)無汞化合物如CH3I、HI、SiI4等可用來將碘導(dǎo)入腔室24。盡管能用HgI2來導(dǎo)入碘，但該化合物含有汞，且其使用與本發(fā)明的目的之一相背。
電引線30延伸經(jīng)過殼體22的一端進入腔室24。引線30可支撐內(nèi)管28(圖2)或電極32(圖3)。引線30可以是KOVARTM、鎢、FERNICOTM、鈮、或其它傳統(tǒng)材料。電極32可以是和引線30用一樣的材料，或鉬或其它高熔點金屬。如圖1所示，引線30和金屬鹵素?zé)舻膬煞烹婋姌O16之一相連。
如上所述，用從紫外線增強器發(fā)射的紫外線輻射降低金屬鹵素?zé)舻膯与妷?。紫外線波長的有意義范圍是在300納米之下，最好是在約250納米之下，在此范圍光子有足夠能量產(chǎn)生光電子并將其從主燈的金屬表面射出。因為這些光子必須能穿透放電管罩，其最短的有用波長為約180納米。用碘和惰性氣體在該范圍內(nèi)實現(xiàn)光譜發(fā)射。碘蒸氣在啟動放電時分離，并從原子碘產(chǎn)生波長為178.3和206.2納米的輻射。這些波長有助于在主燈內(nèi)釋放光電子。
氙氣被用作惰性氣體時在期望波長范圍內(nèi)產(chǎn)生附加的紫外線輻射。在0.5至300托壓力下，氙在室溫下與剩余碘蒸氣壓力相互作用以在啟動放電時形成短壽命受激分子(Xel)。這些受激分子有強的在253納米(B→X)的過渡帶具有至較短波長的尾部，單單這個發(fā)射就足以產(chǎn)生光子，因為該波長幾乎與充汞紫外線增強器發(fā)射的253.7納米相等。
通過例子，在晶體碘和氙被用于本發(fā)明的實施例中時，氙壓力可以是0.01托至一個大氣壓，最好是約50托，碘的質(zhì)量為0.005-1毫克，最好是0.1毫克。在用碘蒸氣和氙時，紫外線增強器中的壓力可以是1 10托，最好是3-5托?？墒褂孟鄳?yīng)量的其它惰性氣體。
在進一步的實施例中，引線30可被略去，從而該紫外線增強器沒有電極。殼體22可僅含有碘和惰性氣體。在圖1中以影線示出這種結(jié)構(gòu)，下面參照圖4對其進行說明。無電極紫外線增強器20a的一端靠近一放電電極16，另一端靠近另一放電電極16。用容性耦合至紫外線增強器20a的啟動器脈沖提供碘的激活。
在圖4的另一實施例中，金屬鹵素?zé)?0可以是無電極的，并可包括一用于啟動器殼體的無電極無汞紫外線增強器42。在該實施例中，用射頻(RF)動力燈40提供用于激活紫外線增強器42的高頻。
在上述美國專利5,070,277討論了無電極燈，在此不再贅述。一般，射頻源44產(chǎn)生能夠引起燈40的充填啟動的射頻動力源。射頻動力是通過傳送線46和耦合器48饋入燈40中。介電支撐50的第一側(cè)包括一導(dǎo)電條52(例如，微波帶狀線)，其把動力從傳送線46供給耦合器54。
紫外線增強器42的一端靠近導(dǎo)電條52，而其另一端58與支撐50的相對表面上的地面(未示)相連，比如用金屬箔片連接器60。紫外線增強器42還可用粘結(jié)劑連接于支撐50和/或?qū)щ姉l52上。紫外線增強器42兩端之間容性耦合使它發(fā)射紫外線輻射62以降低用于啟動燈40的電壓。紫外線增強器42沒有內(nèi)部電極。
圖5是碘蒸氣壓力和汞蒸氣壓力的比較圖。在低的溫度下，碘蒸氣壓力僅僅是一個托的幾分之一。然而，這足以產(chǎn)生必須用來啟動燈的紫外線輻射。注意到，本發(fā)明的紫外線增強器在低溫下有非常較高的蒸氣壓力，其比在低溫下的汞啟動器更為有效。
盡管上面描述了本發(fā)明的實施例，應(yīng)當(dāng)理解，在考慮說明書和附圖閱讀時，本發(fā)明僅由后附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于金屬鹵素?zé)舻淖贤饩€增強器，所述紫外線增強器包括一透紫外線的帶腔室的殼體，在該腔室內(nèi)封接有碘和惰性氣體，在碘被激活時發(fā)射紫外線輻射以降低金屬鹵素?zé)舻膯与妷骸?br>
2.如權(quán)利要求1所述的紫外線增強器，還包括一電極引線，以其一端位于所述腔室內(nèi)，另一端位于所述殼體外側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的紫外線增強器，其中紫外線增強器沒有汞。
4.如權(quán)利要求1所述的紫外線增強器，其中碘至少是下述之一形式CH3I、HI、和SiI4。
5.如權(quán)利要求1所述的紫外線增強器，其中碘包括碘晶體。
6.如權(quán)利要求5所述的紫外線增強器，還包括一含有所述碘晶體的內(nèi)管，所述內(nèi)管位于所述腔室內(nèi)側(cè)，所述惰性氣體位于所述內(nèi)管外側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的紫外線增強器，還包括一電極引線，以其一端與所述內(nèi)管的一端相連而另一端位于所述殼體外。
8.如權(quán)利要求1所述的紫外線增強器，其中碘包括與所述惰性氣體混合的碘蒸氣。
9.如權(quán)利要求8所述的紫外線增強器，還包括一電極引線以一端在所述腔內(nèi)而另一端在殼體外面，以及連接在所述電極引線的所述一端的電極棒。
10.如權(quán)利要求1所述的紫外線增強器，其中惰性氣體包括氬。
11.如權(quán)利要求1所述的紫外線增強器，其中惰性氣體包括氙。
12.如權(quán)利要求1所述的紫外線增強器，其中惰性氣體包括氪。
13.如權(quán)利要求1所述的紫外線增強器，其中所述殼體包括的材料是從下述組成透紫外線材料的組中選擇的玻璃硅石(石英)、透明石英、陶瓷和硬玻璃。
14.一種金屬鹵素?zé)?，包括一外管；一在該外管?nèi)側(cè)的放電管，所述放電器皿的兩個放電電極從所述器皿外側(cè)延伸至所述器皿內(nèi)的放電空間；以及一在所述外管內(nèi)的透紫外線的啟動輔助器，包括一帶腔室的殼體，在該腔室內(nèi)封接有碘和惰性氣體。
15.如權(quán)利要求14所述的燈，其中碘包括碘晶體和碘蒸氣之一。
16.如權(quán)利要求14所述的燈，其中其中碘至少是下述之一形式CH3I、HI、和SiI4。
17.如權(quán)利要求14所述的燈，其中惰性氣體包括氬、氙和氪之一。
18.如權(quán)利要求14所述的燈，其中所述啟動輔助器包括一電極引線，其一端在上述腔室內(nèi)而另一端與所述兩放電電極的第一級相連。
19.如權(quán)利要求18所述的燈，其中所述啟動輔助器與所述兩放電電極的第二極相鄰。
20.一種啟動金屬鹵素?zé)舻姆椒ǎ浒ǖ牟襟E有通過激活在燈紫外線增強器中的、與惰性氣體封接的碘，降低燈的啟動電壓以使發(fā)射紫外線輻射，再用該降低的啟動電壓啟動燈。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中惰性氣體是氙，還包括由于氙和碘互相作用在啟動燈時形成受激分子的步驟。
全文摘要
用于金屬鹵素?zé)舻膯虞o助器使用碘和惰性氣體而不是汞，以使整個金屬鹵素?zé)艨蓻]有汞。啟動輔助器是一紫外線增強器，其包括一帶腔室的透紫外線殼體，該腔室內(nèi)封接有碘和惰性氣體，其中碘在被激活以降低燈的啟動電壓時發(fā)射紫外線輻射。
文檔編號H01J61/54GK1409367SQ0213234
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月24日
發(fā)明者A·B·布丁格, W·P·拉帕托維奇 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司