[其他]高壓鈉蒸氣燈及所用三元汞合金

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101986000002797
• 申請(qǐng)日: 1986-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN1004842B
• 公開（公告）日: 1989-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 平山力;安德魯·肯尼思·費(fèi)伯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 菲利浦(北美)有限公司
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 蕭掬昌

工作在鈉蒸氣壓至少為６０乇的高壓鈉蒸氣燈，給這種燈填充三元汞合金（由汞、鈉以及從銦、鎵和錫的組合中選出其中一種金屬組成），可以減少燈的工作電壓變化的起動(dòng)時(shí)間。汞合金中第三種金屬的原子比例超過汞而不超過鈉的原子比例，而鈉的原子比例至少是汞的兩倍但不超過四倍。

本發(fā)明涉及的高壓鈉蒸氣燈，它屬于鈉蒸氣壓為數(shù)十乇時(shí)在鈉和汞的蒸氣中發(fā)生電弧放電的高壓鈉蒸氣燈，它特別涉及能產(chǎn)生為燈的工作所必需的蒸氣的汞合金的組成。

鈉蒸氣放電燈的工作特性，大部分由蒸氣的組成和壓力確定，也由稀有氣體，例如是氖、氬、氙或它們的混合物的組成和壓力確定，加入的蒸氣、氣體用來(lái)起動(dòng)電弧放電。低壓鈉燈包含的鈉蒸氣分壓一般是幾個(gè)毫乇，而起動(dòng)氣體壓力則約20乇，這種燈提供高發(fā)光效率的單色黃光譜區(qū)。寬得多的光譜亮度可由高壓鈉燈獲得，燈里的汞和鈉蒸氣的鈉-汞原子比為2或3∶1。所需的蒸氣是通過給燈裝載鈉汞合金建立起來(lái)的，其在燈的工作所得到的蒸氣壓特性是，汞分壓約一個(gè)大氣壓（760乇），鈉分壓至少為60乇，后者通常不超80乇。但鈉輻射包含很寬的色頻帶，而且超過了汞在其特征紫外光譜區(qū)中輻射的功率。汞蒸氣使燈的工作增加，但降低其電流，從而改進(jìn)工作效率。

高壓鈉蒸氣（“HPS”）燈的工作壽命是其在商業(yè)上成功的一個(gè)重要理由，400瓦HPS燈的額定壽命約22，000小時(shí)。限制壽命的重要因素在于，燈連續(xù)使用會(huì)使燈的工作電壓增加。這大部分由于每次一接通燈，電極的表面就會(huì)濺射。這種濺射的結(jié)果，使電極材料遷移，例如其上的鎢和電子發(fā)射涂層濺射到電弧管管壁，使電弧管端室（endchamber）變黑。這會(huì)使管的溫度上升，增加其中的汞和鈉的蒸氣壓。申請(qǐng)人曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，濺射現(xiàn)象和燈接通后要到達(dá)其穩(wěn)定狀態(tài)的工作電壓所需的時(shí)間有關(guān)，更快達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件的那類燈，濺射減少，因而增加燈的壽命。

眾所周知，放電燈中包含各種輔助金屬，會(huì)使燈的工作特性產(chǎn)生顯著的改變。例如，1971年12月21日頒發(fā)的美國(guó)專利第3，629，641公開了低壓汞蒸氣放電燈，如螢光燈，其中的發(fā)光效率變得較少依賴溫度，方法是在管中加入銦或銦汞合金，銦-汞的比例按重量計(jì)為3∶1到12∶1。1972年7月18日頒發(fā)的美國(guó)專利第3，678，315公開了一種低壓鈉蒸氣燈，其中包含的銦的原子濃度超過鈉的原子濃度，減少燈工作期間鈉蒸氣壓對(duì)溫度的依賴性，因此，即使工作在高電流電平，也能維持高的發(fā)光效率。然而，起動(dòng)高壓鈉蒸氣燈期間電極濺射的問題至此也未解決。

按照本發(fā)明，如在燈中提供一種由鈉、汞和自銦、鎵和錫的組合中選出一個(gè)組成三元汞合金作為工作蒸氣源，則在燈壓逐漸達(dá)到穩(wěn)定工作電平期間，使高壓鈉蒸氣燈的起動(dòng)時(shí)間縮短。這樣一種金屬，其原子比例在該汞合金中，至少等于汞的但不超過鈉的原子比例，而鈉的原子比例，至少是汞的兩倍，但不超過四倍。和先有的HPS燈（其中的工作蒸氣源是鈉和汞的二元汞合金）比較起來(lái)，三元汞合金燈的起動(dòng)時(shí)間大約是一半長(zhǎng)。三元汞合金HPS燈的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是其中的總蒸氣壓和汞分壓，比起二元汞合金來(lái)有較少的溫度依賴性。這種做法減少工作電壓隨溫度的變化，因而，簡(jiǎn)化控制燈電壓的鎮(zhèn)流電路的設(shè)計(jì)。

圖1是HPS燈的正視圖，按本發(fā)明，它包括三元汞合金。

圖2是含鈉的二元和三元汞合金的HPS燈中，鈉和汞蒸氣壓隨溫度變化的曲線圖。

圖1中的燈由一密封透光的細(xì)長(zhǎng)玻璃，例如抗高溫的硼硅玻璃，套管1組成，套管1的底端有一管座裝置，其狹長(zhǎng)頸部2封以凹腔心柱3，心柱3上覆以?shī)A具4。按常規(guī)的做法，固定在頸部2的是螺紋外殼5和一標(biāo)準(zhǔn)大型螺紋管座的絕緣的中部接觸6。一對(duì)剛性引入線導(dǎo)體7，8通過心柱3伸入管內(nèi)，并接到外殼5和接觸6。放入套管1的是一根細(xì)長(zhǎng)的高壓蒸氣電弧放電管9，用燒結(jié)的多晶氧化鋁陶瓷做成，能經(jīng)受得起鈉蒸氣的高度腐蝕的浸蝕。放電管9包含壓力不足時(shí)的起弧媒介物，由鈉和汞的蒸氣以及起動(dòng)氣體，例如氙組成。放電管9的端部用套筒形的鈮金屬端蓋10，11封住，通過這些蓋的是焊接過的鈮管12，13。圍繞著管12和13并延伸超過12，13管兩端的是鎢絲螺狀線圈14、15，其中是支承的鎢電極16，17。為了得到加強(qiáng)的電子發(fā)射，金屬氧化物可以保留在鎢絲線圈14、15匝間縫隙。底部鈮管13用以抽空放電管并在制造期間引進(jìn)必需的鈉和汞裝填量以及其中的起動(dòng)氣體氖。之后，用封焊18密封管13，并用作過剩汞合金的儲(chǔ)存器，在燈工作期間形成液池。