在调光期间具有恒定颜色的短弧可调光HID灯

摘要

本发明涉及在调光期间具有恒定颜色的短弧可调光HID灯，具体地，涉及一种不包括外套的短弧金属卤化物灯，它的弧光管具有特定的纵横比和化学填充物，其特征在于它释放低色温和非常高的显色指数，并且在调光期间也保持低色温和非常高的显色指数。

说明书

技术领域

本发明涉及一种短弧HID(高强度放电)灯，并且特别涉及在调光期间具有恒定颜色的单端短弧金属卤化物可调光HID(高强度放电)灯。

背景技术

用于摄影照明的光源以两种不同的色温产生，5600K适合用于户外拍摄的日光胶片(daylight film stock)，3200K适合用于室内照明的钨胶片。5600K光由石英短弧类的高强度金属卤化物灯来产生。3200K光到目前为止大多仅由卤钨灯来产生，因为没有可能制造出在单端的情况下具有如此低色温并且在使用寿命中还保持稳定的短弧石英金属卤化物灯。这是令人遗憾的，因为这种卤素灯的寿命相当的短，它们的发光效率非常低，并且它们产生极大数量的不期望的红外射线。为了实现一种3200K的HID灯，在弧光管中的化学填充物中钠是不可或缺的。虽然这在通常的发光灯中是公知的，但由于高度的功率负载，不可能制造一种适用于摄影/投影服务的灯，这种灯的色温和灯电压由于钠的损耗都会快速的增加，灯的寿命将会极其短暂。

在现有技术中已经通过使用陶瓷管材料替代石英解决了部分问题。然而，这种方式的主要缺点是变得半透明而没有足够透光，并且因此不适合用于在此提及的短弧灯。陶瓷材料的漫射特性极大的散射了光线并使得它们不适合用于光投影设备。

此外，具有陶瓷弧光管的功率负载有限，它们最多可以达到400W。光投影设备需要更高的瓦特数。

德国专利DE10234758提及了一种金属卤素蒸汽灯，该金属卤素蒸汽灯具有相对好的颜色特性，尤其是就灯与灯的颜色变化而言，并与具有放电容器的陶瓷壁材料的金属卤素蒸汽灯相比，在灯寿命期内具有良好的颜色稳定性。这种好的结果是通过NaI、ScI₃和HoI₃的混合物三组分体系实现的，由此可以完全忽略两组分系统的整体最佳边界线以及HoI₃。该专利没有提及调光。

日本专利JP6084496提及一种高压金属蒸汽放电灯，该高压金属蒸汽放电灯封装了选定的金属卤化物以使得在光输出的调节期间降低色彩偏移。在包括附加汞的钠-钪卤化物填充物的通常的金属卤化物灯的调光期间，颜色由于汞对钠-钪卤化物的蒸汽压力的相对改变而偏移。在调光后的状态下，存在成比例地降低的卤化物辐射线和增加的汞辐射线，导致色温不期望地增加。该专利教导了通过用氙气替代汞，辐射光颜色在调光期间保持的更稳定。由于无汞设计，这种灯需要特别的控制设备以及非常高的操作压力。发光效率相对于含汞灯较低。

美国专利6819050描述了高强度陶瓷金属卤化物灯。它提供了一种用于选定的发光装置的弧光放电金属卤化物灯，该选定的发光装置具有放电腔，该放电腔具有限定放电区域的选定形状的电磁射线或可见光可穿透的壁，通过所述壁支撑一对在放电区域中彼此隔开的电极。在该专利中，燃烧器由陶瓷材料制成。所描述的灯不适合用于摄影光学应用，因为它依赖于陶瓷放电容器，而放电容器的光散射特性增加了光源的有效尺寸。

美国专利7423380提及了一种在可调光的陶瓷金属卤化物灯中实现所需的颜色特性、同时防止薄管破碎的技术。它提供了一种可调光的金属卤化物灯，可以防止由于薄管发生的破裂而发生的弧光管的泄漏造成的不发光，同时实现所需的颜色特性，其中金属卤化物灯包括稀土金属卤化物、钠卤化物以及镁卤化物，所述稀土金属卤化物为镝卤化物、铥卤化物、钬卤化物、铈卤化物以及镨卤化物中的至少一种，所述镁卤化物为碘化镁和溴化镁中的至少一种。所述专利的教导适用的瓦特数为70-250W。

公开号为JP634443的文献公开了具有基于铪、锆、锡、钽和锑的填充物的摄影光学灯。这种灯具有大于5000K的高色温，因此不适合取代3200K的钨卤素灯。

在现有技术中，很难实现诸如由钨卤素灯提供的非常高的显色指数(colour rendering index)并结合有现有的日光颜色金属卤化物灯的非常高的效能，并且在所有情况下调光后光输出都会偏移到不可接受的高色温。

考虑到上述讨论的全部限制或约束，重要的是拥有一种具有大约3200K的低关联色温并能够在调光期间可以维持不变的短弧HID灯。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具有恒定颜色的短弧可调光HID灯。

本发明的另一个目的是提供一种在调光期间具有恒定颜色的短弧可调光HID灯。

本发明的另一个目的是相对钨卤素灯，增加使用寿命、灯的效能以及降低热输出。

本发明的另一个目的是提供一种具有产生高CRI的恒定颜色的短弧可调光HID灯。

本发明的另一个目的是提供一种具有低色温的短弧可调光HID灯。

为了满足适合替换用于拍摄电影和摄影棚的照明的3200K钨卤素灯的需求，一种高效能金属卤化物基方案应能提供相同关联的色温兼具超过Ra90的非常高的显色指数，并且理想的是，当由灯消耗的功率减少以至于消弱它的光通量时，同样能够保持上述两种属性。

为了克服上述提及的问题并且实现所述目的，本发明提供一种单端短弧金属卤化物灯，它的弧光管具有大于等于1.1的纵横比，并且安装有至少一个钨电极。根据本发明，弧光管的几何形状连同在高负载单端短弧灯中的弧光管化学混合物实现了在调光期间非常高的显色指数、低的色温和恒定的颜色。

在本发明的一个优选实施方式中，弧光管(放电容器)为椭圆体形，在放电容器的两端各自装配密封物，其中所述放电容器包括一对具有钨电极，具有纵向沿着对称轴的自由端的钨电极从每个密封物伸入到弧光管(放电容器)的内部，其中每个电极通过钼箔以真空密闭的方式密封，该组件被封装并密闭至石英密封装置中。弧光管填充有化学混合物，该化学混合物至少包括钠、钪、钬(Na-Sc-Ho)以及任选存在的Tl的碘化物和/或溴化物和汞的碘化物或溴化物。该灯的电力负载(electrical loading)超过50瓦特每毫米电弧长度。

化学混合物的组分范围为：0.75-2重量％HoX₃、45-85重量％NaX、1.5-5.5重量％ScX₃、0.1-1重量％T1X以及10-50重量％HgX，其中X可以为Br或I。

化学混合物的优选组分范围为：1.0-1.5重量％HoX₃、70.0-71.0重量％NaX、2.0-4.0重量％ScX₃、0.1-0.5重量％T1X以及20.0-30.0重量％HgX₂，其中X可以为Br或I。

提供了具有恒定颜色的短弧可调光HID灯，其中弧光管填充有前述的化学混合物，并且纵横比大于等于1.1。

Ho、Na、Sc、Tl的碘化物/溴化物的使用量为能使得相关色温(CCT)处于3000-3500K的范围内，优选大约3200K，并添加HgBr₂以避免灯变黑。

电力负载为50-250W/mm电弧长度，壁负载(wall loading)为大约50-150W/cm²。

根据本发明的灯适用于不超过以及大于(up to and above)4000W。

附图说明

请注意，附图描述的仅仅是本发明的典型实施方式，但并不能认为是用作限定本发明的范围，本发明也适用其它的等效实施方式。

图1示出了本发明的在调光期间具有恒定颜色的短弧可调光HID灯；

图2示出了本发明提供的弧光管的示意图；

图3a和3b示出了恒定色温和调光之间的曲线图。

具体实施方式

可参照附图1，其示出了去没有外套的单端短弧金属卤化物灯100，它的弧光管11具有所列举的纵横比并装有一对钨电极12。灯包括：围绕相邻的回路导线(return lead)14熔合(fuse)的罩13，以及第一中心支撑15。弧光管(放电容器)11填充有稀有气体以及化学混合物，所述化学混合物至少包括钠、钪、钬(Na-Sc-Ho)以及任选存在的T1的碘化物和/或溴化物和汞的碘化物以及溴化物。该弧光管(放电容器)具有椭圆形的灯泡形状。密封物16装配在椭圆形体17的两端的每一端。该弧光管(放电容器)11具有上述的化学混合物。在放电容器中，具有纵向沿着对称轴的自由端的一对钨电极12从每一个密封物16伸入到该弧光管(放电容器)11的内部。每一个电极12都通过钼密封箔18以真空密封的方式密封，通过钼密封箔18将电极12焊接，所述钼密封箔18电连接密封物16的石英。

在上述灯的端部，形成有两个电触点的单个底座19连接各自供给电源支路的两个触脚20。该弧光管(放电容器)11和回路导线14都由灯底座19支撑。

附图2示出了弧光管的纵横比(放电空间的长度/直径)。在短弧石英HID灯中使用新的化学混合物以及纵横比(放电空间的长度/直径)+/-1.4，实现了前述的不可实现的高负载单端短弧灯的在使用寿命期间的低色温、高CRI以及恒定颜色。因而本发明增加了使用寿命和灯的能效并且减少了热输出。化学混合物的优选组分范围为：1.0-1.5重量％HoX₃、70.0-71.0重量％NaX、2.0-4.0重量％ScX₃、0.1-0.5重量％T1X以及20.0-30.0重量％HgX₂，其中X可以为Br或I。

Ho、Na、Sc、T1的碘化物/溴化物的使用量为使得实现3000-3500K的CCT，优选大约为3200K，并且添加HgBr₂以避免灯变黑。灯的电力负载在100-175瓦每毫米电弧长度的范围内，壁负载大约为50-150W/cm²。

附图3a和3b示出了相关色温(CCT单位为K)和调光(单位为W)之间相对于灯的功率(单位W)和颜色的Y坐标的曲线图。从图中可以清楚的知道在调光期间，色温相对灯的功率和颜色的Y坐标保持或多或少的恒定。这是通过包括卤化物例如Na-Sc-Ho和任选存在的Tl的碘化物和/或溴化物的化学混合物、壁负载和灯尺寸(纵横比)的完美组合来实现的。对于不同的灯，上述提及的变量具有不同的值，测量CCT作为功率的函数。参数优化成尽可能平的曲线，如果功率改变CCT只会出现非常小的改变。同样颜色坐标的Y值相应的保持或多或少的稳定。在现有技术中，如果金属卤化物灯被调光后，色温会增加，并且它们得到绿色，绿色导致更高的Y值。

需要注意的是，本发明允许本领域的技术人员修饰、修改和改变。这些使用本发明的概念和特征的各种变化实施方式也属于本发明的保护范围内，这将会在权利要求中进一步阐明。