專利名稱：長壽命金屬鹵化物燈的制作方法
本申請是基于在日本提出的申請No.11-69746，因此，該申請的內(nèi)容被收入做為參考資料。
本發(fā)明涉及用作照明燈等的金屬鹵化物燈。
當金屬鹵化物燈用作照明燈時，在燈被點亮之后，燈的照度將迅速達到預(yù)定水平，以便保證安全。通常，燈點亮之后，利用通過燈電極的高起動電流，產(chǎn)生適當?shù)墓馔?，從而在燈被點亮后的一段短的時間周期內(nèi)，達到預(yù)定的照明水平。
但是，高起動電流的通過電極引起電極溫度過度升高。由于電極溫度過度升高，有可能使用于制造電極的材料分散。由于材料分散，燈的壽命降低。在制造金屬鹵化物燈的生產(chǎn)過程中的一個任務(wù)就是提高它們的壽命。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種長壽金屬鹵化物燈。
本發(fā)明的發(fā)明人從各個方面進行了分析。作為分析的結(jié)果，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，能夠通過以滿足一定條件的方式用一種金屬元件覆蓋電極，可以防止電極溫度在開燈時過分升高。。
可以利用金屬鹵化物燈達到本發(fā)明的目的，該金屬鹵化物燈包括一個由發(fā)光部分和在發(fā)光部分每一端的密封部分構(gòu)成的電弧放電管，發(fā)光部分包括一個含有金屬鹵素物質(zhì)的放電室；一對從密封部分伸出的具有內(nèi)端和外端的電極，內(nèi)端在放電室內(nèi)在預(yù)定的距離處彼此相對，以便在相對的內(nèi)端之間發(fā)生放電，外端被密封在密封部分內(nèi)，與密封在密封部分內(nèi)的導(dǎo)線連接；及一對以一一對應(yīng)的關(guān)系附著于該對電極上的金屬元件，每一個金屬元件部分地覆蓋電極，該覆蓋處于沿電極測量的長度內(nèi)，從位于發(fā)光部分和密封部分之間的邊界層到導(dǎo)線內(nèi)端，其中滿足不等式0.2≤A/B≤1.6，其中A是金屬元件的重量(mg)，B是邊界和導(dǎo)線內(nèi)端之間的重量(mg)。
由于采用了這種構(gòu)造，來自電極的熱量傳遞至金屬元件，結(jié)果使得能夠防止電極的溫度過度上升。因此延長了燈泡的使用壽命。
通過參照附圖對本發(fā)明的具體實施例的描述，本發(fā)明的上述和其它目的、優(yōu)點和特點將會變的更加清楚。其中

圖1是本發(fā)明的一個實施例中金屬鹵化物燈的前視圖，該金屬鹵化物燈為35w；圖2是該金屬鹵化物燈的主要部分的放大視圖；圖3是表示測試金屬鹵化物燈的壽命和照明效率的第一試驗的結(jié)果表，其中電極密封部分L的重量(mg)與金屬元件7的重量(mg)之比對于每一個金屬鹵化物燈是變化的；圖4是表示測試金屬鹵化物燈的壽命的第二試驗的結(jié)果表，從該表可以看出燈是否將熄滅，其中在穩(wěn)定狀態(tài)下燈點亮期間的管流I1a(A)與電極外徑D(mm))之比對于每一個金屬鹵化物燈是變化的；圖5是表示測試金屬鹵化物照明燈的壽命的第三試驗的結(jié)果表，從該表可以看出燈是否會出現(xiàn)裂縫，其中沿電極4從位于發(fā)光單元1和密封單元2之間測得的長度d(mm)與金屬元件7的放電側(cè)端之比對于金屬元件7的外徑OD(mm)是變化的。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的一個實施例。
圖1是本發(fā)明的一個實施例中金屬鹵化物燈的前視圖，該金屬鹵化物燈為35w。圖2是該金屬鹵化物燈的主要部分的放大視圖。本發(fā)明的金屬鹵化物燈在長度方向的中間是一個球狀體。該金屬鹵化物燈具有由一個發(fā)光部分1和一個一對密封部分2組成的電弧放電管3。發(fā)光部分1最大外徑為6mm，最大長度為8mm，內(nèi)部有一個放電室。一個密封部分2位于發(fā)光部分1的兩端，長度為13mm，直徑為4mm。電弧放電管3由石英玻璃制成。一對電極4從電弧放電管兩端伸入發(fā)光部分1的放電室，以便在放電室內(nèi)電極4端部彼此以預(yù)定的距離相對。每一個電極4都由鎢制成。鎢中可以摻雜一定量的氧化釷。在該實施例中，該對電極4相對端之間的長度為4mm。每一個電極4通過一根密封在密封部分2內(nèi)的導(dǎo)線5與外接導(dǎo)線6連接，該導(dǎo)線5由鉬箔材料制成。
本實施例的每個電極4都是桿狀的，直徑為0.25mm，長7mm。在密封部分中密封的電極4中，位于從發(fā)光部分1和密封部分之間的邊界層到導(dǎo)線5的放電側(cè)端稱為電極密封部分L(見圖2)。以下將位于發(fā)光部分1和密封部分之間的邊界層簡稱為“邊界”。本發(fā)明所用的“放電側(cè)端”指位置靠近放電發(fā)生端而不是其它端(外端)的內(nèi)端。電極密封部分L長4mm。電極密封部分L由金屬元件7部分地覆蓋。本實施例的金屬元件7是一個通過卷繞鎢絲達到厚度為60μm的方式而制造出的具有單層結(jié)構(gòu)的線圈。該導(dǎo)線可以通過鎢絲摻混預(yù)定量的氧化釷制成。最好使用相同的材料制造電極4和金屬元件7。金屬元件7通過電阻焊接固定于電極4，以便使該金屬元件7部分地覆蓋電極4，一直延伸到導(dǎo)線5的放電側(cè)端，從邊界起留預(yù)定長度d不予覆蓋(見圖2)。
金屬元件7和電極4的電阻焊接位于導(dǎo)線5附近。更具體地說，該位置位于沿著電極4距導(dǎo)線5的放電側(cè)端的距離為鎢絲繞兩圈處。也就是說，電阻焊在溫度低于金屬元件7放電側(cè)端的位置上進行。如果在燈點亮期間，電阻焊在溫度將要上升的位置進行，密封部分2會出現(xiàn)裂縫。為了避免這種裂縫，焊接部分應(yīng)該位于燈點亮期間溫度不會過度上升的位置。
電弧放電管3內(nèi)充滿了用作發(fā)光材料的預(yù)定量的金屬鹵素物質(zhì)、作為起動氣體的稀有氣體，如氙氣和水銀。關(guān)于金屬鹵素物質(zhì)，可以使用如碘化鈉、碘化鈧，或者碘化鈉和碘化鈧的混合物。具體講，在準備將本發(fā)明的金屬鹵化物燈用作照明燈時，金屬鹵素物質(zhì)可以是一種以76∶24-80∶20的比例混合的碘化鈉和碘化鈧的混合物。
如上所述，在電極相對側(cè)端的溫度過高時，用于制造電極的材料可以被分散?？梢酝ㄟ^使每個電極4保持高熱容量來有效防止溫度過度升高。電極的熱容量與電極的重量密切相關(guān)。根據(jù)這個事實，第一試驗是用每一個都是35w的金屬鹵化物燈來進行的。對于第一個試驗，按照金屬元件的重量A(mg)與電極密封部分L的重量B(mg)的比值來制造這些金屬鹵化物燈，該比值對于每一個金屬鹵化物燈來說是不同的。電源連接在每一個燈的外部導(dǎo)線6之間，該燈在管壓為85V，管流為0.41的條件下點亮。在本發(fā)明的試驗中，測試了這樣制備的每一個金屬鹵化物燈的壽命和照明效率。本發(fā)明第一試驗的結(jié)果見圖3。
該試驗中壽命的測試是依據(jù)在120分鐘周期內(nèi)每一個燈重復(fù)開關(guān)一定的時間的測試方法進行的。在燈維持開的時間變化時，該燈維持關(guān)的時間也改變。該方法在IEC(國際電學(xué)技術(shù)會議)60810(1997)中有詳細的描述。作為用于該試驗中的每個金屬鹵化物燈中的物質(zhì)，水銀是0.6mg，金屬鹵素物質(zhì)是0.25mg。碘化鈉和碘化鈧的重量比是80∶20。氙氣的密封壓力在室溫下為0.7Mpa。評價光通量保持系數(shù)的標準是基于IEC60810中描述的標準。具體地說，從燈點亮至1500小時過去之后，當光通量等于或者大于初始光通量的60％之后，適當調(diào)節(jié)燈的光通量保持系數(shù)。當在1500小時之后，光通量小于初始光通量的60％時，判斷燈的保持系數(shù)為不適當。
如在實例1至6和對照實例2中那樣，當A/B的計算值為等于或者大于0.2時，每一個光通量保持系數(shù)等于或者大于60％，因此滿足上述標準。在對照實例1的情況下，A/B值小于0.2，光通量保持系數(shù)為55％。對照實例1中所用的燈不能夠滿足上述標準，因為電極溫度過度升高。同時，在對照實例2的情況下，A/B值超過1.6，照明效率小于80lm/w，結(jié)果變得不實用。這是因為電極4的溫升不滿足放電所需。電極4的低溫歸因于密封部分的熱損失。由于利用金屬元件7大量增加了熱容量，該溫度損失增加。
A/B值由不等式0.2≤A/B≤1.6來確定，以便使光通量保持系數(shù)滿足規(guī)定的標準，以及使照明效率等于或者大于80lm/w，這在實際應(yīng)用中是適當?shù)摹Ｗ詈冒床坏仁?.8≤A/B≤1.4來確定A/B值，以便獲得等于或者大于70％的光通量保持系數(shù)。
由于采用了根據(jù)該不等式的本發(fā)明的金屬鹵化物燈結(jié)構(gòu)，所以可以利用從電極4把過多的熱量傳遞到金屬元件7來防止溫度過度升高。因此提高燈的壽命。
即使值A(chǔ)/B在該規(guī)定的不等式表示的范圍內(nèi)，也可能會引起電極4溫度過度上升的問題。例如，在電極4的外徑過小，而通過電極的管流過大時，也會出現(xiàn)電極溫度過度上升的問題。根據(jù)該假定進行第二試驗。
與第一試驗相同，用35w的金屬鹵化物燈進行第二個試驗。為了制造用于第二試驗的這些金屬鹵化物燈，金屬元件7的重量A(mg)與電極密封部分L的重量B(mg)之比設(shè)定為0.7-0.9，燈在點亮的穩(wěn)定狀態(tài)下的管流I1a((A)與電極4外徑D(mm)之比對于每一個金屬鹵化物燈來說是不同的。在第二個試驗中，檢查如此制備的每一個燈在點亮之后1500小時的光通量保持系數(shù)。第二試驗的結(jié)果表示于圖4的表中。
每一個燈在與第一實驗相同的管壓和管流的條件下點亮。用于評價光通量保持系數(shù)的標準也是相同的。
當I1a/D的計算值等于或者大于實例7-10和對照實例3中的2.5時，每個光通量保持系數(shù)等于或者大于60％，因此滿足規(guī)定的標準。在I1a/D的值小于1.2的對照實例3的情況下，會出現(xiàn)閃爍，有時燈會熄滅。這是因為放電不能夠保持穩(wěn)定。不穩(wěn)定的放電是由于管流值對于電極4的外徑D來說太小，使得放電很難從輝光放電階段轉(zhuǎn)移至電弧放電階段。同時，在I1a/D的值超過2.5的對照實例4的情況下，光通量保持系數(shù)等于45％，遠遠低于該標準。這是因為電極4的溫升過高。引起溫度的過度升高的原因是，即使利用金屬元件7使電極4的熱容量增大，但是對于電極4的外徑D來說，管流值也太高。
需要根據(jù)不等式1.2≤I1a/D≤2.5來確定I1a/D的值，以便光通量保持系數(shù)滿足規(guī)定的標準，燈不會出現(xiàn)閃爍或者熄滅。更為可取是按照不等式1.2≤I1a/D≤1.7來確定I1a/D的值，以便獲得等于或者大于70％的光通量保持系數(shù)。
由于采用了根據(jù)該規(guī)定標準的本發(fā)明的金屬鹵化物燈結(jié)構(gòu)，所以該管流可以根據(jù)電極4的外徑D來適當?shù)卮_定。此外，可以通過將過量的熱量從電極4傳遞到金屬元件7，來防止電極4的溫度過度升高。因此，可以提高燈的壽命。
不等式1.2≤I1a/D≤2.5不僅適用于不等式0.7≤A/B≤0.9，而且適用于不等式0.2≤A/B≤1.6。當使用功率等于或者小于70w的金屬鹵化物燈時，最好滿足不等式1.2≤I1a/D≤2.5。
當用于本發(fā)明的實施例中的桿狀電極4密封在密封部分2中時，在電極4和密封部分2之間可能會有小縫。在本發(fā)明的實施例中，每個電極在垂直于電極軸向的橫截面是圓形的。電極4的直徑越大，該縫隙越大。當使用橫截面為多邊形的電極時，電極和密封部分之間的縫隙比電極橫截面為圓形時的縫隙要大。在該縫隙大的時候，發(fā)光部分1中的材料就進入該縫隙。由于發(fā)光材料進入縫隙，發(fā)光部分1內(nèi)發(fā)光材料的量，即金屬鹵素物質(zhì)的量減少，因此燈點亮的初始階段光通量保持系數(shù)降低。根據(jù)電極4和密封部分2之間的縫隙，進行第三個實驗。
第三個實驗用35w的金屬鹵化物燈進行。為了制造這些用于本發(fā)明實驗的金屬鹵化物燈，對于每一個金屬鹵化物燈，金屬元件7的長度d(mm)與外徑OD(mm)(見圖2)的比值是不同的。在第三試驗中，檢查這樣制造的燈在從點亮到已經(jīng)熄滅1500小時之后的光通量保持系數(shù)。第三實驗的結(jié)果表示在圖5的表中。每個燈在與第一和第二實驗相同的管壓和管流的條件下點亮。評價光通量保持系數(shù)的標準也是相同的。
當d/OD的計算值等于或者大于實例11-14和對照實例6中的0.5時，每個光通量保持系數(shù)等于或者大于65％，因此滿足規(guī)定的標準。在對照實例5的情況下，其中d/OD的值小于0.5，光通量保持系數(shù)為50％，不滿足該規(guī)定的標準。這是由于發(fā)光部分1中金屬鹵素物質(zhì)的量由于該物質(zhì)大量進入密封部分2而減少。同時，在d/OD的值超過3.5的對照實例6的情況下，在點亮之后1000小時內(nèi)，密封部分2出現(xiàn)裂縫。裂縫的原因是由于電極4和密封部分的熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致密封部分2出現(xiàn)變形。
d/OD的值需要根據(jù)不等式0.5≤d/OD≤3.5確定，以便光通量保持系數(shù)滿足規(guī)定的標準，密封部分2不會出現(xiàn)裂縫。更為可取的是根據(jù)不等式1.6≤d/OD≤3.5確定d/OD的值，以便獲得等于或者大于70％的光通量保持系數(shù)。
由于采用了根據(jù)該規(guī)定標準的本發(fā)明的金屬鹵化物燈結(jié)構(gòu)，所以密封部分2的密封性可以適當?shù)乇３?，結(jié)果防止發(fā)光部分1內(nèi)的金屬鹵素物質(zhì)進入密封部分2。此外，即使電極4和密封部分的熱膨脹系數(shù)不同，也能夠防止密封部分2出現(xiàn)變形。
如上所述，本發(fā)明能夠提供一種防止溫度過度升高的長壽金屬鹵化物燈。
顯然，最好使金屬元件7覆蓋電極密封部分L的長度等于或者大于電極密封部分L的一半長度。這能夠考慮到密封性的均勻一致和熱平衡的均勻一致。
當該金屬鹵化物燈設(shè)在一個燈的反光鏡內(nèi)時，可以獲得與本發(fā)明的實施例相同的效果。
在本發(fā)明的實施例中，金屬元件7是具有單層結(jié)構(gòu)的線圈。但是，金屬元件7也可以是具有兩層結(jié)構(gòu)的線圈。換言之，金屬元件7可以是圓柱形的。采用兩層結(jié)構(gòu)或者圓柱形的金屬元件7，能夠獲得與本發(fā)明實施例相同的效果。
盡管已經(jīng)參照附圖通過實例充分描述了本發(fā)明，但是，顯然本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以進行各種變化和改進。
因此，除非這些變化和改進脫離本發(fā)明的范圍，否則都包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種金屬鹵化物燈，該燈包括一個由發(fā)光部分和位于發(fā)光部分的每一端的密封部分構(gòu)成的電弧放電管，發(fā)光部分包括一個含有金屬鹵素物質(zhì)的放電室；一對從密封部分伸出的具有內(nèi)端和外端的電極，內(nèi)端在放電室內(nèi)以預(yù)定的距離彼此相對，以便使放電發(fā)生在相對的內(nèi)端之間，外端被密封在密封部分內(nèi)，與密封在密封部分內(nèi)的導(dǎo)線連接；以及一對以一一對應(yīng)的關(guān)系附著于該對電極上的金屬元件，每一個金屬元件部分地覆蓋在沿電極從位于發(fā)光部分和密封部分之間的邊界到導(dǎo)線內(nèi)端測量的長度范圍內(nèi)的電極。在其中，滿足不等式0.2≤A/B≤1.6，其中A是金屬元件的重量(mg)，B是邊界和導(dǎo)線內(nèi)端之間的重量(mg)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬鹵化物燈，其特征在于滿足不等式0.5≤d/OD≤3.5，其中OD是金屬元件的外徑(mm)，d是從邊界層至金屬元件內(nèi)端測量的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的金屬鹵化物燈，其特征在于，滿足不等式1.2≤I1a/D≤2.5，其中D是電極的外徑(mm)，I1a是燈在穩(wěn)定狀態(tài)下點亮的管流(A)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的金屬鹵化物燈，其特征在于金屬元件是由高熔點金屬線制成的線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的金屬鹵化物燈，其特征在于高熔點金屬線利用焊接的方法固定于靠近導(dǎo)線的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的金屬鹵化物燈，其特征在于高熔點金屬線從導(dǎo)線內(nèi)端覆蓋電極，長度至少為L/2(mm)，其中L是從邊界到導(dǎo)線內(nèi)端測量的電極長度(mm)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的金屬鹵化物燈，其特征在于長度L接近4mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的金屬鹵化物燈，其特征在于導(dǎo)線是鉬箔線圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的金屬鹵化物燈，其特征在于電極由一個鎢絲和摻混預(yù)定量氧化釷的鎢絲制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的金屬鹵化物燈，其特征在于高熔點金屬線由一個鎢絲和摻混預(yù)定量氧化釷的鎢絲之一制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的金屬鹵化物燈，其特征在于燈在穩(wěn)定狀態(tài)下點亮的功率不大于70w。
12.根據(jù)權(quán)利要求3的金屬鹵化物燈，其特征在于金屬元件是圓柱形的。
全文摘要
一種金屬鹵化物燈,由于能夠防止電極溫度過度升高,因此具有較長的壽命。該金屬鹵化物燈具有一個由發(fā)光部分1和在發(fā)光部分的每一端的密封部分2構(gòu)成的電弧放電管3。一對電極4從電弧放電管3端部伸出,伸入發(fā)光部分1的放電室,以便電極4的放電側(cè)端彼此面對。電極4的其它端連接密封在密封部分2內(nèi)的導(dǎo)線5。電極4密封在密封部分2內(nèi)的一部分稱為電極密封部分L,該部分從發(fā)光部分1和密封部分2之間的邊界到導(dǎo)線5的放電側(cè)端。金屬元件7部分地覆蓋電極密封部分L。金屬元件7的重量(mg)與電極密封部分L的重量B(mg)之比滿足不等式0.2≤A/B≤1.6。
文檔編號H01J61/02GK1273432SQ0011787
公開日2000年11月15日 申請日期2000年3月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月16日
發(fā)明者吉田正人, 村瀨隆幸 申請人:松下電子工業(yè)株式會社