微波激发放电照明系统技术方案

一种设计成以增加的发光效率产生几乎白色的光的改进的微波激发无电极放电灯泡和使用该灯泡的照明系统。该灯泡装有含有稀土卤化物、卤化钠、汞和稀有气体的混合物的填充物。该稀土卤化物至少是从包括卤化铈和卤化镨的一组中选择的一个。当带有与汞组合的卤化铈和／或卤化镨的灯泡由微波激发时，可以以很高的发光效率产生几乎白色的光。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微波激发无电极放电灯泡和使用该灯泡的微波激发放电照明系统。
技术介绍
日本专利早期公布No.10-69890公开了一种由微波激励发光的微波激发无电极放电灯泡。该灯泡包含一种溴化铟和氩的填充物。然而，因为该灯泡发出的发光效率低，所以并不令人满意。专利文献WO92/08240公开了一种类似微波激发无电极放电的灯泡。该灯泡包含硒或硫以及少量稀有气体但不包含汞的填充物。该灯泡发出的放射光谱其特征在于产生550nm的相当强的绿光，导致令人眼不习惯的绿白色光(greenish white)。可以使用颜色补偿滤光器，但这会降低发光效率。因此需要在高发光效率情况下，提供一种几乎白色的光。有鉴于此，人们发现将汞与特殊稀土卤化物和卤化钠的混合物组合在一起可以产生几乎白色的光并能提高发光效率。事实上，微波激发的灯泡中加入汞可以延长微波能量从灯泡表面进入灯泡内部的穿透深度，因此可以在提供光输出的灯泡中增加有效发光区域。美国专利No.5,363,015公开了一种由13.56MHz的射频(RF)电磁场激发的无电极放电灯泡或灯。该灯泡包含卤化镨、稀土卤化物、卤化钠和卤化铯的填充物。制造该灯泡的汞不受限制，并设计成由与微波大不相同的13.56MHz的射频激励。因此，如果汞加到一定含量，该灯泡会遭受由汞本身固有的高气压所造成的在灯泡开启和灯泡保持运行之间灯泡阻抗的强烈不匹配。因此，如果RF产生源与灯泡保持运行时提供的阻抗相匹配，那么灯泡的开启会很困难。另一方面，如果RF源与灯泡开启时提供的阻抗相匹配，那么由于合成能量(resulting power)的反射，很可能会造成灯泡在运行至稳定工作状态之前熄灭或在稳定发光状态时发光效率低。
技术实现思路
考虑到上述问题，本专利技术提供一种改进的微波激发无电极放电灯泡和使用该灯泡的微波激发放电照明系统。依照本专利技术该灯泡装入含有稀土卤化物、卤化钠、汞和稀有气体的混合物的填充物。该稀土卤化物至少是从包括卤化铈和卤化镨的一组中选择的一个。当包含有与汞结合的卤化铈和/或卤化镨的灯泡由微波激励时，可以以很高的发光效率产生几乎白色的光。卤化铈可以是至少从包括碘化铈、溴化铈和氯化铈的一组中选择的一个。同样地，卤化镨是至少从包括碘化镨、溴化镨和氯化镨的一组中选择的一个。更适宜地，为了增加灯泡体(the volume of the bulb)内产生光的有效发光区域，灯泡体内的汞含量至少为2mg/cm3，从而提高发光效率。包含的稀土卤化物和卤化钠的摩尔比为相应的稀有元素与钠的摩尔比为1∶1至1∶10，最适宜地是1∶3.5至1∶5.5。在此摩尔比范围内，很容易调节灯的亮度而同时不伴随大的光的相关色温(correlated colortemperature)的变化。本专利技术还提供了一种微波激发放电照明系统包括一个微波产生器，一个放置装入上述填充物的无电极放电灯泡的微波腔(microwave cavity)，一个引导微波至微波腔的波导(waveguide)，以至于该微波腔产生一个激发该填充物的电磁场用以发射光辐射(luminous radiation)于所述微波腔外。因此，系统能够使灯泡以提高了的发光效率产生几乎白色的光。结合附图从下面的实施例的说明可更清楚地阐明本专利技术的这些目的和其他目的以及其优点。附图说明图1为根据本专利技术优选实施例的微波激发放电照明系统的透视图；图2为上述照明系统的剖面图；图3所示为放电之前产生的穿过系统放电管的场强度；图4所示为放电之后产生的穿过系统放电管的场强度；图5为灯泡发光的光谱分布图；图6为带有同样填充物但设有电极的灯泡发光的光谱分布图； 图7为上述灯泡的输入瓦数与发光效率的关系图；图8为上述灯泡的汞密度和相对效率的关系图；图9所示为汞含量较少的灯泡的发光强度；图10所示为汞含量较多的灯泡的发光强度；图11为根据本专利技术第二个实施例的放电灯泡的输入瓦数与发光效率的关系图；图12为上述灯泡的输入瓦数与相关色温的关系图；图13为该灯泡发光的输入瓦数与来自位于u-v色度座标的黑体轨迹的色度偏差(chromaticity deviation)[Duv]的关系图；图14为上述灯泡与相关色温(CCT)的不同输入瓦数以及不同的Na与Pr的摩尔比的关系图；和图15为上述灯泡发光的光谱分布图。具体实施例方式参照图1和图2，图中显示了依据本专利技术的优选实施例的微波激发无电极放电照明系统。该系统包括微波产生器10或产生例如具有频率为2.45GHz的微波能量的磁电管；微波腔20，其形式为空腔谐振器，其中放置一个放电灯泡50。该产生器10安装于一个底座30之上，并通过伸长的波导40连接到微波腔20上，该波导40具有109mm×54.5mm的矩形横截面和用于将微波能量传输给微波腔20的连接槽42。将微波腔20制作成半球形状，其具有高度为75mm的抛物面碗状物(paraboloidal bowl)21和封闭腔顶部的直径为190mm的圆形顶板22。抛物面碗状物21由例如对可见光有较高反射率的铝板制成；顶板22则是由例如可以透过可见光而不能透过微波能(microwave power)的金属网制成。该抛物面碗状物21和顶板22互相电联接以组成电磁屏蔽。灯泡50由熔凝的石英做成密封结构并置于腔20的中心并依靠石英制造的杆(sub)51支撑于抛物而碗状物21的底部。灯泡50通常是外部直径为27mm，内部直径为25mm的球形。装入灯泡内部的填充物包括30托(Torr)氩、40mg汞、5mg碘化铈和10mg的碘化钠的混合物，得到的铈与钠(Ce∶Na)的摩尔比约为1∶7。下面将具有上述组成的灯泡称为例子1。为了电离并激发灯泡50中的气体来产生光，微波腔20设计成使到达连接槽42的频率为2.45GHz的微波能量共振的形式。在气体放电的最初阶段，汞主要用于气体放电。由于通过气体放电产生的热的影响而使灯泡壁的温度上升，例如在室温下为固态的碘化铈和碘化钠的卤化金属被气化分离成相应的金属原子和卤素原子。由此，金属原子(铈或钠)被激发来产生可见光，该可见光直接或经过抛物面碗状物21的内表面反射后穿过顶板22。如图3所示，在开始放电之前，灯泡50置于腔20之中来接收穿过灯泡50的场强度。如图4所示，在放电开始后，会在灯泡内部产生导电等离子体来抵消该场，并仅仅在灯泡壁的附近留有场强较高的区域。这样，强烈的可见光仅产生于灯泡壁的附近。如图5，其显示了得到的光的光谱分布，其证明了“Ce”产生覆盖广泛可见光范围的光波长度，而Na主要产生波长大约为590nm的光。无电极灯泡获得的光谱分布与包含相同填充物的、有电极的并通过镇流器对电极施加AC电压激励的灯泡获得的光谱分布大不相同。图6显示了带电极的灯泡的光谱分布并显示出在某种意义上与图5中Na发光的光谱有很大的差异，即在大约590nm波长的地方，光强度降低幅度很大。也就是说，因为带电极的灯泡在灯泡的中心产生放电，在灯泡中心的由Na产生的光会受到自吸收，即在到达灯泡壁之前钠原子被重新吸收，因此不能完全传播出灯泡壁，这样会导致降低由“Na”产生的光的发光效率。相反，本实施例的无电极灯泡能够基本上没有由Na产生的光的重新吸收，从而确保提高的发光效率。图7为例子1的灯泡以及相应于日本专利早期公布No.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波激发无电极放电灯泡，装入所述放电灯泡的填充物中含有的混合物包括：　　　　稀土卤化物；　　　　卤化钠；　　　　汞；和　　　　稀有气体；　　　　其中，所述稀土卤化物至少是从包括卤化铈和卤化镨的一组中选择的一个。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-25 048795/20021.一种微波激发无电极放电灯泡，装入所述放电灯泡的填充物中含有的混合物包括稀土卤化物；卤化钠；汞；和稀有气体；其中，所述稀土卤化物至少是从包括卤化铈和卤化镨的一组中选择的一个。2.如权利要求1所述的放电灯泡，其中所述卤化铈至少是从包括碘化铈、溴化铈和氯化铈的一组中选择的一个，并且所述卤化镨至少是从包括碘化镨、溴化镨和氯化镨的一组中选择的一个。3.如权利要求1所述的放电灯泡，其中在所述灯泡体内的所述汞的含量等于或大于2mg/cm3。4.如权利要求1所述的放电灯泡，其中包含的所述稀土卤化物和所述卤化钠的摩尔比为相应的稀有元素与钠的摩尔比为1∶1至1∶10。5.如权利要求1所述的放电灯泡，其中包含的所述稀土卤化物和所述卤化钠的摩尔比为相应的稀有元素与钠的摩尔比为1∶3.5至1∶5.5。6.一种微波激发放电照明系统包括微波...

【专利技术属性】
技术研发人员：请川信，小林敦，齐见元洋，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]