專利名稱：碲燈的制作方法
技術領域：
本發明是申請日為1993年10月15日的美國專利申請08/136,078和申請日為1993年5月13目的美國專利申請060,556的部分續展申請，060,556是申請日為1992年5月13日的美國專利申請882,410的部分續展申請，882,410是申請日為1990年10月25日的美國專利申請779,718的部分續展申請，779,718是申請日為1990年10月25日的美國專利申請604,487的部分續展申請。
本發明涉及一種用作照明的新型的燈。
家庭和辦公室中通常采用的白熾燈和熒光燈并不能足夠地提供許多商業和工應上應用的照明。至于在居室應用場合下，白熾燈的效力(與輸入的電功率相比的可見光輸出功率)較低，所以使用起來價格昂貴，而熒光燈則無法提供連續光譜。
已被人們接受并通常用作工商業高功率照明的燈為高亮度放電(HID)燈。HID燈中通常填充有汞。然而，由于汞是一種劇毒揮發性物質，所以，這是人們所不希望的。因此，如果HID燈被打碎，危險的汞蒸汽就會發散出來，并且在燈的使用壽命終了以后，還沒有一種安全處理含汞燈罩的方便方法。人們已經認識到，含汞燈的廣泛使用是一個嚴重的環境問題。
有許多種方法可以用來測試燈的好環，并且在燈領域的技術人員中，各種標準化的性能指示器已經崛起。這些指示器包括燈的發光效力、其額定壽命、流明維持、色度和彩色轉換指數(CRI)。另外，燈發射的光的顏色穩定性也很重要，因為該穩定性是隨時間而改變的。采用的指示器越接近理想程度，燈的性能就越好。
按照本發明提供的燈具有高超的性能特征，并且可以在無需采用汞的情況下運行。
本發明的一個發明點在于，燈的填充物包括一種含碲物質，從這種含碲物質中可以通常激勵獲取元素碲，含碲量使得運行時以足夠大小的功率激勵填充物時，燈發出可見光，并在比約400nm長的波長下，大體上所有的輻射都是從輻射的元素碲產生的。
按照本發明的另一個方面，將含碲物質加到含硫或含硒燈中，提供可見光輻射。碲的作用在于使含硫或含硒燈的光譜向紅光區域移動，從而提供具有更暖質量和改進了顏色再現的燈光。
按照本發明提供的燈具有相當高的效力、良好的顏色再現性、相當長的壽命，并輸出一連續光譜。這種燈還具有高流保持以及穩定的顏色輸出。具有這些特點的燈被認為是在各種可見光應用場合下的理想光源。
然而人們知道，周期表(包括有碲)中每一個元素用作燈的填充物以產生這些元素的原子和/或分子光譜時，這些光譜參考燈(spec-troscopic reference lamp)無法提供用作可見光源的足夠的光譜或正確的光譜。
因此，本發明的優點是提供一種具有高超性能和可見光源。
本發明的另一個優點是提供了一種能夠在不使用汞為填充物而運行的可見光源。
在按照附圖作了詳細描述后就能更好地理解本發明，其中
圖1是本發明實施例的透視圖。
圖2是圖1所示實施例的側視圖。
圖3是本發明的另一種實施例。
圖4是碲燈輻射光光譜。
圖5是加入了碲的硒燈的輻射光光譜。
圖6是硒燈的輻射光光譜。
參見圖1，圖中繪出了本發明一種實施例的燈2，它用微波能量供能，這就是說，也可以采用R.F.能量。
圖2包括一微波腔體4，它由金屬圓柱型構件6和金屬網罩8構成。網罩8可以有效地使光從腔體逸出，而將微波能量保持在其中。
燈泡10位于腔體內，在本實施例中繪制成球形。參見圖2，燈泡由桿12支承，桿12與電機14相連，用來使燈泡旋轉。旋轉使燈穩定運行。
微波能量由磁控管16產生，波導18將該能量傳送到腔壁上的槽隙(未圖示)，而由此耦連到腔體，并特別耦合到燈泡10中的填充物。
燈泡10由泡殼以及泡中的填充物組成。按照本發明的一個發明點，燈填充物中包括有碲或受激時可以獲得元素碲的碲化合物，所含的量使得運行時用足夠的能量激勵時足以輻射可見光，并且大體上元素碲產生的所有輻射波長超過約400nm。
可以用作非受激填充物的碲化合物包括TeO、TeS、TeSe以及包括TeCl5、TeBr5和TeI5在內的碲鹵化物。其他可以采用的碲化合物是在室溫下具有足夠低蒸氣壓(即為固體或液體)以及在操作溫度下具有足夠高蒸氣壓以提供有用照明的那些化合物。
為了提供足夠的含碲物質，從而產生可見光輻射超過紫外的燈輸出，碲燈燈泡容積內的平均數密度最好至少約為1017個分子/cc。即，如果采用的是元素碲，則指的是元素碲的數量密度，而如果采用的是碲化合物，則指的是化合物的數量密度。
上述以微波或R.F.為能源的燈可以在各種功率密度下運行，例如在約5瓦/cc一千以上瓦/cc之間，這是因為必須有足夠大小的功率來使碲填充物汽化，并產生從中導致輻射的壓力，大體上所有波長均超過約400nm。任一運用場合下采用的特定功率密度將取決于采用的含碲量、燈泡的大小以燈所要求的流明輸出。
采用硫和/或硒填充物來提供可見光的燈是人們所熟知的，并可參見申請日為1993年6月3日的美國專利申請071,027以及PCT申請WO92/08240，在此引述供參考。人們已經發現，按照本發明的一個發明點，如果這樣一種燈的填充物中加入碲，則具有很好的效果。
更具體地說，碲的加入使燈的光譜輸出向紅光區域移動，從而使光對人眼更為柔和，并具有更好的顏色再現。
一般說來，碲的數量密度對硫或硒的數量密度之比不應超過10％，而在低端，該比例可以是一個較小的百分比，加入填充物的碲可以是元素碲的形式，或者是碲化合物的形式。
另外，按照本發明的燈的光譜輸出可以受以不同數量加入填充物的組合碲、硫和/或硒的控制。
上述燈填充物通常包括一種起動氣體，如氬、氙或氪。同時，填充物可以包括因各種原因而加入的添加劑，如金屬鹵化物或其他物質，用以加強光譜的某些特定區域。另外，由于本發明的燈可以在填充物中沒有汞的情況下運行，所以，汞的加入(在某些運用場合可以被容許時)可以提高效率。
本發明的又一種實施例見圖3所示。這是一個弧光燈20，它由具有電極24和26并含有填充物28的石英罩殼22組成。為了激勵填充物，在電極兩端施加交流電壓，從而在其之間發生弧光放電。
罩殼22中的填充物如上述無電極燈實施例中描述的那樣，而燈通常可以在用作金屬鹵化物弧光燈的正常功率密度下激勵。電極22和24可以用特定材料(如鉑)制成，或涂覆有這種材料，以使與填充氣體的化學反應最小。
例I按照本發明制成一盞實際的燈如下。一40mm外徑(OD)(37mm內徑(ID))的球形罩殼用20mg的Te和100乇的Xe填充，并在諧振腔內用1100瓦的微波功率供能。發射光的光譜輸出如圖4所示，從圖中可以看出，該光譜為連續的分子不譜，產生具有令人滿意質量的光。燈的效力為約105流明/瓦。
例II40mm OD(37mmID)的球形罩殼內填充有35mg的Se、5mg的Te和100乇的Xe。該燈在諧振腔內用1000瓦的微波功率激勵。光譜輸出見圖5。效力約為1 75流明/瓦。
比較(例II)40mm OD(37ID)的球形罩殼內填充有34mg的Se和300乇的Xe，并在諧振腔內用1000瓦的微波功率激勵。其光譜見圖6。
通過比較圖5和圖6中的光譜表明，由加入了碲的硒燈產生的圖5所示的光譜與圖6所示由僅以硒為填充物的燈產生的光譜相比，明顯地移向紅光區域。圖5所示的燈發射的光具有更暖的質量，并使顏色再現性得以提高。
應該注意的是，圖4、5和6中的橫座標為波長，單位為毫微米，而縱座標為強度，單位任意。
因此，至此已經描述了按照本發明的改進的燈。盡管上文中結合較佳描述性實施例描述了本發明，但是本領域的技術人員可以對其作各種變異，因此，可以理解，本發明以后文所附的權利要求來限定，各種變異都是等效的。
權利要求
1.一種用來提供可見光輻射的燈泡，其特征在于，它包含用透光材料制成的罩殼，以及所述罩殼中的填充物，它包括一種含碲物質，受激時可以從所述含碲物質中得到元素碲，其含量使得當運行中用足夠大小的能量激勵填充物時，受激的填充物輻射可見光，且大體上從元素碲產生的所有輻射波長均比約400nm長。
2.如權利要求1所述的燈泡，其特征在于，它與一個激勵所述填充物的裝置組合，用足夠大的功率使其產生所述可見光輻射，且所述可見光輻射大體上全部輻射波長超過400nm。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述填充物還包括一起動氣體。
4.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，大體上所有所述可見光輻射的光譜超過400nm，且為連續光譜。
5.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述燈泡是無電極的，且所述激勵裝置將微波或r.f.功率施加到填充物上。
6.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述含碲物質的數量密度至少為1017個分子/cc。
7.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述可見光輻射主要是由所述元素碲產生的。
8.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述燈泡含有電極。
9.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述填充物還包括一種添加劑，用來加強特定的光譜區域。
10.一種用來提供可見光輻射的燈泡，其特征在于，它包含用透光材料制成的罩殼，以及所述罩殼中的填充物，它包括一種含碲物質，受激時可以從所述含碲物質中得到元素碲，其含量使得當運行中用足夠大的微波或r.f.功率激勵填充物時，受激的填充物主要從元素碲輻射可見光，且大體上從元素碲產生的所有輻射波長均比400nm長。
11.一種用來提供連續、非間斷可見光輻射的燈泡，其特征在于，它包含用透光材料制成的罩殼，以及所述罩殼中的填充物，它包含一種含碲物質，所述含碲物質是從元素碲和以足夠大的能量激勵燈時產生元素碲的碲化合物中選擇出來的，其中，含碲物質在所述填充物中出現的數量密度至少為1017個分子/cc。
12.一種用來提供可見光輻射的燈泡，其特征在于，它包含用透光材料制成的罩殼，所述罩殼中的填充物，它包括有硫，當用足夠大的能量激勵時，主要從所述硫輻射可見光，其中受激填充物還包括有碲。
13.一種用來提供可見光輻射的燈泡，其特征在于，它包含用透光材料制成的罩殼，所述罩殼中的填充物，它包括有硒，當用足夠大的能量激勵時，主要從所述硒輻射可見光，其中受激填充物還包括有碲。
14.如權利要求12或13所述的燈泡，其特征在于，它與一個將所述足夠大的能量施加到所述填充物上的激勵裝置組合。
15.如權利要求14所述的裝置，其特征在于，所述碲與所述硫或硒的數量密度之比不超過10％。
16.一種用來提供可見光輻射的燈，其特征在于，它包含用透光材料制成的罩殼，所述罩殼中的填充物，它包括有硫，當用足夠大的微波或r.f.能量激勵時，主要從所述硫輻射可見光，且受激填充物還包括有碲，以及微波或r.f.功率發生裝置，用來用足夠大的微波或r.f.功率激勵所述填充物，使之輻射所述可見光。
17.一種用來提供可見光輻射的燈，其特征在于，它包含用透光材料制成的罩殼，所述罩殼中的填充物，它包括在硒，當用足夠大的微波或r.f.能量激勵時，主要從所述硒輻射可見光，且受激填充物還包括有碲，以及微波或r.f.功率發生裝置，用來用足夠大的微波或r.f.功率激勵所述填充物，使之輻射所述可見光。
全文摘要
一種用來提供可見光輻射的燈(2)，它在填充物中包括有碲或碲化合物。該物質的相對含量使得當用足夠大的能量激勵填充物時，從碲產生的大體上所有輻射是以超過400nm的波長輻射的。當將碲添加到硫燈或硒燈而輻射可見光時，光譜朝向紅光區域移動。
文檔編號H01J65/04GK1133104SQ9419374
公開日1996年10月9日 申請日期1994年10月17日 優先權日1993年10月15日
發明者布賴恩·特納 申請人:熔化照明股份有限公司