[发明专利]无电极灯

说明书

技术领域

本发明是关于一种无电极灯，特别是一种可提供全光谱连续辐射的无电极灯。

背景技术

现有气体放电灯技术中，如高压汞灯、低压汞灯、短弧氙气灯、长弧氙气灯、金属卤素灯、高强度放电灯(HID灯)等，通常是通过填充各式气体或添加剂至灯体中，并借由电极激发填充的物质来提供不同范围及比例的光谱。

然而，由于所填充的物质具有不同的老化特性，长时间的使用及作用时所产生的高温使得电极与添加剂容易产生化学反应，而导致气体放电灯的光谱改变及强度衰减。再者，使用于前述气体放电灯技术的灯具，其外部常装设有外部滤光器以调整光谱的输出，然而该外部滤光器的架设将降低整体灯源的发光功效，且其中的滤光片亦容易受长时间的光照影响而老化。

为突破上述缺点，无电极灯(亦称为等离子灯或等离子灯)因此问世。同属气体放电灯的无电极灯，是于一密封透明的灯体内填充化学惰性气体和一或多种活性成分(如汞、硫、硒、碲、或金属卤化物)，并通过一射频或微波能量来激发填充的物质而提供光源。

无电极灯的使用寿命长达约40,000至90,000小时，远高于目前已知的发光体(含LED)，且在长期使用下仍能保持一致的光谱特性，再者，其光谱的演色性CRI>95是所有当前发光体中最近似阳光的。

自1970年代起，Childs等学者带动无电极的微波硫灯的研究。微波硫灯是一种以微波驱动的全光谱无电极灯，该微波硫灯是于石英泡壳内填充硫，并借由2,450MHz的微波辐射来激发，使硫被加热至极高温而形成等离子态，进而产生连续光谱。微波硫灯具有高光效、使用寿命长、光谱连续、无汞污染、良好的流明维持率、瞬时启动等优点，且大约73％的发光落在可见光谱范围，而 有害的紫外线成分不到1％。

无电极灯的相关技术在许多篇专利文献上都有披露，例如，美国专利US5404076、US 5866980A、US 6469444B1、US 5606220A、US 5866981A、US6633111B1、US 2010/0117533A1等，然而这些文献多是针对借由调整填充物质的种类及条件，以使灯具的光谱范围、发光效率、及显色性能更符合普通照明的应用。

在产业上，太阳光模拟器(Solar Simulator)是广泛应用于太阳能电池(Photovoltaic Cell、或称光伏电池)系统的性能评估。太阳光模拟器是借由光学系统的设计以获得与于地球表面所接收的自然太阳光照特性一致的光源，从而确保精确且可再现的测试结果。

为整合和规范太阳光模拟器的光谱特性与量测，已于国际上订立如IEC60904-9、ASTM E927-10、JIS C 8912、CNS 13059-9等标准，及IEC 61215、IEC 61646等光电元件的试验规范。依据这些规范，一标准的太阳能电池(光伏电池)的量测应以强度为100mW/cm2的AM 1.5G的标准入射光源进行。

如图1所示，在已知技术中，使用于普通照明的现有硫灯的发光光谱分布较窄，所发射的光主要落在可见光光谱范围内，落在紫外光光谱与红外光光谱的比例都偏低，故无法满足上述规范，因此在改良上多利用(氙气)放电灯和卤素灯的不同组合来作为太阳光模拟器的标准光源。另外，亦可通过设置适当的滤光器对所发出的光谱进行校正。

而如美国专利US 5866980A与US 6469444B1所述，尽管可借由在硫灯中添加微量金属卤化物来修正硫灯的光谱性能，然而由于过量的金属卤化物易与硫产生化学反应，进而导致硫灯难以启动或无法重复点灯的问题，且金属卤化物的添加比例有一定限制，故欲借由添加微量金属卤化物来扩大紫外光与红外光的光谱范围的效果也相当有限。

有鉴于此，如何改善上述缺失，提供一种无电极灯，以使其可产生全光谱连续辐射并满足AM 1.5G的标准，实乃此一业界极待解决的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种无电极灯，其所发出的光的光谱可集中在 350nm-1,100nm的范围内，故得以涵盖紫外光、可见光与红外光等三部分光谱，并作为模拟太阳标准光源的应用，具有长寿命、极低光衰等特色。