高压钠放电灯.pdf

本发明涉及高压钠放电灯，它具有至多50瓦的额定功率，备有在长度L范围内有至少大体不变的内径φ和大体不变的壁厚d的细长陶瓷放电容器，并且，在该容器中，各电极以其尖端彼此相对并相隔距离D而设置，每个电极连接到相应的供电流导线上，该导线在放电容器的端部附近通到外部，该灯在工作期间发射具有至少2250K色温的光线。
    英国专利说明书第2，083，281号公开了这种灯。术语“陶瓷放电容器”指的是一种具有由单晶金属氧化物（例如兰宝石）或多晶金属氧化物（例如，致密烧结的氧化铝，致密烧结的钇铝柘榴石）构成的器壁的放电容器。可以用这种公知的灯取代白炽灯。该灯工作时发射“白光”;关于这种白光的色温Tc，有：2250K≤Tc≤2750K，并且，关于其总的色指数Ras，有：Ra_S≥60。原色三角形中的某个区域（该区域中的高压放电灯的光线被命名为“白光”）由具有下述（x，y）坐标的各直线限定：（0.468;0.430），（0.510;0.430），（0.485;0.390）和（0.445;0.390）。基于总的色指数Ra≥75的更精确的标准相当于原色三角形中由下述直线围成的区域：x＝0.468、x＝0.490，y＝0.408和y＝0.425。

    由于这种灯的较长的寿命和相当高的效率，所以，它适合于取 代白炽灯。

    在把取代白炽灯的上述灯用作反射器光源的的情况下，透过放电容器的器壁看到的放电电弧的光学尺寸至少必须大体上同被取代的白炽灯的螺旋形灯丝的尺寸相同。当进一步减小该已知灯的放电电弧尺寸时，将有降低这种灯的效率或者使其过载的缺点，其结果缩短了该灯泡的寿命。

    本发明的目的是要提供开头一节中提及的那种灯，它在给定色温和给定功率下具有小于已知灯的放电电弧尺寸，而仍保持其效率。

    按照本发明，由于D/L≤0.5，（φ+d）≤2.5mm以及所述放电容器是与大体上径向伸展的模制件机械接触的，而在开头一节提及的那种灯中实现了这个目的。

    按照本发明的灯一般具有介于20瓦和50瓦之间的额定功率。只用至今公知的手段是难于获得额定功率相当低的灯的。为了避免很大的电流，D至少要等于3mm。另一方面，如果D很大，则将对集聚能力产生有害的影响。因此，电极距离一般介于3mm和13mm之间。D/L比值一般介于0.15和0.5之间。在比值更小的情况下，由于电极上的损耗而出现效率下降。

    放电容器的内径一般介于2.1mm和1.5mm之间，而其壁厚d介于0.2mm和0.45mm之间。当进一步减小该内径时，只有以降低效率为代价才能避免壁的热负载过高。降低壁厚也影响壁的热负载。另外，只用现有的生产手段是难于获得小于0.2mm厚度的。

    在本发明的灯中，在额定负载下的最高壁温保持低于1570K。该最高壁温最好保持低于1530K。

    所述模制件可由耐热金属制成，例如钽或钨。为了获得良好的机械接触，如果把这种模制件设置成包围该放电容器器壁的抗热护罩的一部分，则将是有益的。该护罩和模制件可由裸金属制成。但是，它们也可全部或部分地涂黑，例如，涂以黑色涂层。如果该模制件具有象红外射线的黑体的特性，则可获得进一步的改进。

    该护罩通常沿放电容器四周的一部分而延展，该部分位于端部和邻近的电极尖端之间。

    由于对放电电弧的光学尺寸来说，仅仅在两个电极的尖端之间的一部分放电容器是重要的，所以，耐热护罩可伸展到邻近地电极尖端而没有任何妨碍。为了避免与待产生的光束的相互影响，该模制件的最前面边界可在径向上与放电容器的纵轴构成一个锐角。

    如果该放电容器备有两个以上的径向伸展的模制件（它们对称于放电容器的纵轴而设置），则将有利于沿放电容器四周的均匀温度控制。

    随预计的应用而定，可以在放电容器的两端都装备各与一个或多个径向伸展的模制件相连接的耐热护罩。

    因此，这些模制件的形状也将依赖于所要产生的光束的形状。

    在本发明的灯中，为了加速散热，可以把本发明的措施与先有的措施结合起来，把放电容器装在充有惰性气体的外壳中。在实践中，该外壳的尺寸要选得小。这有助于在各种不同的反射器中的通用性。但是，这样就限制了该外壳的有效容积。另一方面，通常为了考虑安全而选定室温下惰性气体的气压不高于大约1bar。因此，无论如何，这种措施的有用效果在实践中是相当小的。

    从文献得知，通过利用液冷回路局部强迫冷却灯容器而驱使该 灯用于高的环境温度下。这种方法是相当昂贵的，而且，对本发明的灯的使用领域是特别不实用的。

    虽然，放电容器器壁的热负载可通过加大壁厚来减轻，但是，这种方法有缺陷。一方面，在加厚器壁的情况下，放电电弧所发射的光将更强烈地散射。因此，就要增加电弧的光学尺寸，从而，降低了集聚能力。另一方面，如果仅仅局部地加大壁厚，则在制造上将更加复杂而相应地更加昂贵。

    该模制件可由陶瓷部件构成，该部件借助支撑装置而保持紧贴在放电容器器壁上。例如，汽车车头灯的变光罩可用作支撑装置。

    附图中示出本发明灯的若干实施例，在各附图中：

    图1是带有外壳的灯的侧视图;

    图2是一种灯的纵剖面图;

    图3是另一种灯的纵剖面图;

    图4是图3所示的灯的剖面图;

    图5是再一种灯的纵剖面图;

    图6是图5所示的灯的剖面图;

    图7示出图5所示灯的另一种剖面图。

    图1中，该灯具有细长的陶瓷放电容器l，该容器在长度L范围内具有至少大体上不变的内径φ和大体不变的壁厚d。电极2、3以其尖端彼此相对并相隔距离D而设置在放电容器中。电极2、3各自连接到供电流导线4、5，该导线在放电容器的端部附近通到外部。在放电容器1的每端附近备有若干大体径向伸出的翼状模制件8和9。放电容器1中充有钠、汞和稀有气体。放电容器1设置在具有灯头7的外壳6中，供电流导线4、5连接到该灯头上。 该灯的额定功率至多为50瓦，而该灯工作期间辐射的光至少具有2250K的色温。

    图2至7中，对应于图1的各部件标有对应的标号。

    图2所示的放电容器1的实施例包含具有不变内径φ和壁厚d的部件11，伸进该容器的密封塞子1b、1c烧结在两个端部上。供电流导线14、15穿过各自的塞子1b、1c，并且，借助于密封陶瓷18气密地固定在密封塞子上。放电容器l的部件11在各端附近备有外部护罩28、29，径向伸出的翼状模制件8，9固定在该护罩上。

    在图8中所示的实施例中，放电容器1包含由多晶氧化铝制成的并具有某一变化的内径的圆筒。具有不变内径φ的部分11具有长度L和壁厚d。在一个端部，该放电容器由护罩28所包围，在护罩18上固定有翼状模制件9。如图4中所示，翼状模制件9靠在金属遮蔽罩20上。

    在图5中所示的实施例中，该灯备有变光罩20。在放电容器的部分11和变光罩20之间压入陶瓷模制件19。图6是在变光灯罩20、模制件19和放电容器1的剖面线Ⅵ-Ⅵ上所截取的剖面图。图7是带有变形的陶瓷模制件19的剖面图。

    在具有按照图2中所示实施例的放电容器的灯中，内径φ是1.7mm，壁厚d是0.45mm，各电极尖端之间的距离D是4.8mm，而放电容器的具有不变内径φ的长度L是17mm。电极2、3由具有0.55mm直径的钨/銇（銇的重量百分比为3%）细杆构成。供电流导线14、15由铌制成。该放电容器中充有Na/Hg＝15/40（重量/重量）和300K时120 kpa气压的Xe。护罩28、29同翼片8、9一样是用钽制成的。该灯发射的光的色温为2400K，其效率为44lm/W。光源的光学尺寸为：光学直径1.4mm，光学长度5.1mm。

    对于所述光学直径来说，光源的亮度图案的最大宽度选定在等于最大亮度的20%的数值处，该值是在垂直于亮度图案纵轴的方向上测得的。对于所述光学长度来说，光源亮度图案的最大长度选定在等于最大亮度的20%的数值处，该值是在亮度图案的纵轴方向上测得的。该最大亮度是38，000KCd/m²（千坎德拉/m²）。该灯备有充满氮气的外壳，其中，氮气的压强在300K时为950mbar。

    已经在所描述的灯内，在不同数目的翼片的情况下，测得出现的最高壁温（Tω max）。翼片的总表面面积大体保持在380mm²的恒定值上。翼片厚度大约是0.2mm。除另加说明外，各翼片表面都是裸态的。测量结果示于下表中：

    附    表

    灯    翼片数量    Tω    max（K）

    1    1    1564

    2    2    1512

    3    4    1487

    4    4（黑色）    1356

    5    0    1630

    6    0    1630

    为比较起见，表中对灯5所测得的最大壁温表示该灯仅仅配备钽护罩28、29的情况。此外，在没有这些护罩的情况下，测得其最高壁温，并作为灯6的情况说明于该表中。

    为比较起见，下面示出具有额定功率35瓦的商用灯（Philips    SDW/T）的数据：

    效率    40lm/W

    辐射光的色温Tc    2，500K

    电极尖端间的距离D    13mm

    具有不变内径φ的长度    19mm

    内径φ    2.5mm

    壁厚d    0.7mm

    汞合金填料    Na/Hg＝15/40

    重量/重量

    最高壁温Tω    max    1，450K

    可以查明，类似的灯的最大亮度是大约8，600 KCd/m²。