用于光学成像技术的金属卤化物放电灯

该发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的金属卤化物放电 灯。发明特别地以德国专利申请P 43 27 534.6和DE-GM 94 01 436 为出发点。

这种金属卤化物放电灯主要安装在光反射器或其他光学成像系统 上，应用于如用于字幕片、幻灯、电影及录相放映或内窥镜检查及内径 表面检查的投射或光导技术等领域。与此相应地，此种灯具必需具有很 短的光弧(几厘米)以及极高的亮度(平均十几个kcd/cm2)，同时 温需高于5000K以及达到很好的显性(Ra＞85)。典型的灯功率约 为35W～600W。

在德国专利申请P43 27 534.6或DE-GM 94 01 436中披露了一种 这样的灯及其填充材料，填充材料中除了汞和一种惰性气体外，还附带 包含了元素铝和铟。不足的是该灯需要较高的点燃电压(典型的约为 12kv)。

本发明即以此为基础：消除前面提到的缺点，以实现这样一种金属 卤化物放电灯，该灯温高于5000K，同时具有很好的显性以及相对 而言较低的点燃电压，并用尽可能少的填充材料组成成分来实现。

按照本发明此任务通过权利要求1的特征部分的特征来完成。该发 明的进一步的有益的详细论述在从属权利要求中阐明。

按照本发明的金属卤化物放电灯的放电管中除包含了金属铝和铟 外，还包含了元素镓作为构成金属卤化物的其他金属。每cm3放电管容 积内元素镓的典型含量为少于1mg，尤其是为0.02mg～1mg，优选为 0.03mg～0.2mg。在初步试验中已令人惊奇地表明，通过添加镓，灯 的冷态点燃电压已由典型的12kv下降至低于8kv。此外填充材料还包 含以下的其他成分：至少一种惰性气体如氩(Ar)或氙(Xe)作为点 火气体，其典型的充气压强为10kPa～40kPa；汞，以调整至希望的工作 电压，使工作电压为60V～90V的典型汞含量为15mg～30mg；以及 一种或几种卤素，主要是碘(I)和/或溴(Br)以形成金属卤化物。

没有想要过确立某种理论解释，对造成观察到的特性，目前认为有 两个主要原因。一个是镓与填充材料中地一种或全部卤素构成的化合物 比铝和铟在同样情况下构成的化合物具有更低的电子亲合力。另一个是 在电极上观察到金属卤化物和汞的冷凝物的形成更少了，而且短弧灯 (有别于长弧灯)以前的填料系统中，电极上的冷凝物被认为应对抬高 点燃电压负主要责任。除了点火特性的改善外，不仅在冷态而且在热态 灯上都能看到电极尖上的起弧的可重现性也有了改善。或许碘化镓 (GaI)与碘化铟(InI)相比高十多倍的蒸气压也有助于加快电弧的 产生。通过适当的填料组成成分铝、铟和镓的化学计算法，点火特性基 本上是可被影响的。

在DD-PS 254 270中披露了一种短弧灯，其复杂的填充材料基本 上由元素汞(Hg)、锌(Zn)、铟、钠(Na)、锂(Li)以及卤 素共同组成。尽管也提到了铟可以全部或部分地由等摩尔的镓来代替， 但这只不过用来获得良好的显性和低温(2500K～4000K)。而 镓对点燃电压的影响并没有述及。此外，这种灯并不适用于已有光学成 像系统中的通用部件，因为通常情况下，所有系统的温均比没有光学 系统的该种灯低约1000K～2000K。

温是受填料组成成分中铝、铟和镓的质量比的影响的。通过选择 适当的质量比，温可以调整为5000K～3000K，尤其是5000K～ 15000K，优选为5000K～11000K。带反光罩的灯工作时可由此产生 近似日光或更高的温。铟和铝及镓和铝的典型质量比为对应低温 的约1.0或0.5；对应高温的约2.0。每cm3放电管体积内元素铝的含 量典型地为0.01mg～2mg，优选为0.02mg～0.2mg。铟的典型含量为 0.03mg/cm3～0.5mg/cm3，优选为0.05mg/cm3～0.3mg/cm3。镓的典型 含量为0.02mg/cm3～1mg/cm3，优选为0.03mg/cm3～0.2mg/cm3。

石英玻璃或一种透明的陶瓷材料如氧化铝(Al2O3)很适于作为灯 的玻壳材料。对灯来说，一种两端密封的放电管，例如在其一端或两端 均涂覆有隔热层(如ZrO2)。正如所知的那样(实例如DE-GM 94 01 436)，通过至少在玻壳的外表面的部分区域进行磨砂处理，也许光和 颜的分布的均匀性能有所改善。

在第一实施形式中，两个相对而立的电极位于放电管内。电极各与 一根电线相连，导线由管外密封引入。放电管的内积小于约3cm3。电 极间的间距小于约10mm，优选为2mm～6mm。通过这些严格的尺寸 使灯具很好地接近于理想的点光源，并因此使灯—反光罩系统的高光效 变为可能。典型的功率约为150W～200W。

在一种变化的形式中，电极位于放电管外如安放在放电管的外表面 上。优点是借此完全防止了填充材料对电极的腐蚀。用这种方式原则上 可以在放电中实现极高的功率密度。

正如EP-A 459 786中所说明的，灯与反光罩接合成一个整体是 有益的。这种情况下，灯近似地安装在反光罩轴线上，反光罩上涂有一 比如说二性层。

下面将通过几个实施例来进一步解释本发明。

图  带反射罩的灯的示意说明

图中表示的是一功率为170W的金属卤化物放电灯，灯有一由石英 玻璃制成的椭圆形放电管2，管两端均用一挤压密封3密封。放电管2 的内体积约为0.7cm3。轴向相对而立的电极4间距为5mm。电极由用 钨制成的电极柱5组成，电极柱上套有同样由钨制成的灯丝。电极柱5 在挤压密封3范围内通过金属箔7与外引线8相连。

灯1近似地置于抛物线状的反光罩9的轴线上，这样，工作时在两 电极4间产生的电弧就位于抛物面的焦点上。第一个挤压密封3a的一 部分正处于反光罩9的中心孔内，在那用胶粘剂固定在灯座10内。这 样第一根引线8a与螺旋灯座触点10a相连接。

第二个挤压密封3b朝向反光罩开口11方向。第二根引线8b就在 开口11内与电缆12相连，电缆绝缘地通过反光罩9的内壁引回至一单 独的触点10b。放电管2的端部13的外表面上涂有氧化锆(ZrO2)以 达到隔热目的。

填充材料包括18mgHg和20Kpa的Ar作为主要气体。除此以外放 电管2内还含有下表中列出的金属卤化物。通过添加镓可以使点燃电压 由约12KV下降至小于8KV。特有的电弧功率和工作电压约为每mm 弧长34W以及约70V。表2列出了得到的光技术参数。

表1：灯内金属卤化物成分

表2：用表1中的填料得到的光技术参数。

下表3列出了填充材料的一些变化及由此得到的光技术参数。

表3：图1所示灯的填充材料变动和由此而得到的光技术参数。

显然可以看出，通过有目的地选择填充材料的主要成分铝、铟和镓 的质量比，在本例情况下即铟/铝和镓/铝，温TF是可受影响的。