[其他]高壓鈉蒸氣燈及其所用的三元汞合金

無效

• 申請號: 86102797
• 申請日: 1986-04-19
• 公開（公告）號: CN86102797A
• 公開（公告）日: 1987-02-04
• 發明（設計）人: 平山力;安德魯·肯尼斯·費伯
• 申請（專利權）人: 菲利浦(北美)有限公司
• 主分類號: H01J61/84
• 分類號: H01J61/84;H01J61/22
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 葉凱東

本發明涉及的高壓鈉蒸氣燈，它屬于鈉蒸氣壓為數十托時在鈉和汞的蒸氣中發生電弧放電的高壓鈉蒸氣燈，它特別涉及能產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、氣體用來起動電弧放電。低壓鈉燈包含的鈉蒸氣分壓一般是幾個毫托，而起動氣體壓力則約20托，這種燈提供高發光效率的單色黃光譜區。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的，其在燈的工作所得到的蒸氣壓特性是，汞分壓約一個大氣壓（760托），鈉分壓至少為60托，后者通常不超80托。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，從而改進工作效率。

高壓鈉蒸氣（“HPS”）燈的工作壽命是其在商業上成功的一個重要理由，400瓦HPS燈的額定壽命約22，000小時。限制壽命的重要因素在于，燈連續使用會使燈的工作電壓增加。這大部分由于每次一接通燈，電極的表面就會濺射。這種濺射的結果，使電極材料遷移，例如其上的鎢和電子發射涂層濺射的到電弧管管壁，使電弧管端室（endchamber）的地方變黑。這會使管的溫度上升，增加其中的汞和鈉的蒸氣壓。申請人曾經發現，濺射現象和燈接通后要到達其穩定狀態的工作電壓所需的時間有關，更快達到穩態條件的那類燈，結果使濺射減少，因而增加燈的壽命。

眾所周知，放電燈中包含各種輔助金屬，會使燈的工作特性產生顯著的改變。例如，1971年12月21日頒發的美國專利第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-汞的比例按重量計為3∶1到12∶1。1972年7月18日頒發的美國專利第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，也能維持高的發光效率。然而，起動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組成三元汞合金作為工作蒸氣源，則在燈壓逐漸達到穩定工作電平期間，使高壓鈉蒸氣燈的起動時間縮短。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，三元汞合金燈的起動時間大約是一半長。三元汞合金HPS燈的進一步的優點是其中的總蒸氣壓和汞分壓，比起二元汞合金來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，簡化控制燈電壓的鎮流電路的設計。

圖1是HPS燈的正視圖，按本發明，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長玻璃，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，其狹長頸部2封以凹腔心柱3，心柱3上覆以夾具4。按常規的做法，固定在頸部2的是螺紋外殼5和一標準大型螺紋管座的絕緣的中部接觸6。一對剛性引入線導體7，8通過心柱3伸入管內，并接到外殼5和接觸6。放入套管1的是一根細長的高壓蒸氣電弧放電管9，用燒結的多晶氧化鋁陶瓷做成，能經受得起鈉蒸氣的高度腐蝕的浸蝕。放電管9包含壓力不足時的起弧媒介物，由鈉和汞的蒸氣以及起動氣體，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。為了得到加強的電子發射，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必需的鈉和汞裝填量以及其中的起動氣體氖。之后，用封焊18密封管13，并用作過剩汞合金的儲存器，在燈工作期間形成液池。

電弧管9用一金屬框19支承在管套1里，金屬框架將引入線導體8電連到上鈮管12。下鈮管13則電連到引入線導體7。框架19和鈮管12間的連接由有彈性的導體編織物20做成，以便電弧管9的伸縮。框架19由有彈性的彈簧薄片構件21支承在套管1的狹窄圓頂處。燈也包括含鋇的吸氣壞22，它在燈工作期間急速蒸發，以便得到電弧管9的真空工作環境。