專利名稱：高氣壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有石英玻璃放電管的高氣壓放電燈，該放電管封入一個放電空間其中有至少由一種烯有氣體和汞(Hg)組成的填充物，放電管中有第一電極和第二電極，在燈工作期間電極之間有放電延展，放電管具有裝著電導(dǎo)體的第一密封，該電導(dǎo)體把第一電極連接到從第一密封向外部引出的金屬線上，所說的第一密封具有第一和第二氣密部分，在該兩部分之間存在一個充氣的空腔。
所說明類型的燈是從WO97/48116而已知的。已知的這種燈適合于在空氣中工作，即它沒有一個外部封裝。對于要想利用光學(xué)系統(tǒng)來形成一個精確的光束這樣的燈來說，這是一個重要的有利因素。特別是對于這樣一些應(yīng)用，例如投影儀、汽車的大燈，避免由外部封裝所引起的光學(xué)干擾起著重要的作用。為了防止導(dǎo)體被快速氧化，重要的是在暴露于空氣中的導(dǎo)體的表面的溫度要有較低的值。在已知的燈中，這是利用第二個氣密部分以延長其密封而實現(xiàn)的，這第二氣密部分與第一氣密部分有間距隔開，兩者之間有一個充氮的空腔。在本說明書和權(quán)利要求中，石英玻璃應(yīng)理解為指的是具有至少為95％的SiO2(二氧化硅)的含量的玻璃。
在高氣壓放電燈中，在點燃燈時在實際上經(jīng)常會發(fā)生起輝延遲。當(dāng)燈處在黑暗中一段時間后，起輝延遲的風(fēng)險大為增加。起輝延遲的發(fā)生是一大缺點，而且在某些情況下，還可能導(dǎo)致危險的局面，例如，當(dāng)把高氣壓燈用于汽車的大燈時。
本發(fā)明的一個目的是提供一種措施以得到如開頭一般中所描述的燈，而其中所提到的缺點則可以避免。
按照本發(fā)明，在開始一段所描述的那種類型的高氣壓放電燈的特征在于空腔還包括另一種稀有氣體或充填物的一種氣態(tài)成份或兩者的組合，還在于第一密封在空腔的表面有第一外部天線。
按照本發(fā)明的燈具有這樣的優(yōu)點，即在不傷害第一密封所得到的穩(wěn)定性的情況下，在經(jīng)過空腔而施加電壓時該所得的空腔可作為紫外線的輻射源而構(gòu)成了促進起動的裝置。這個紫外線輻射源稱作為紫外線增強器。
雖然把紫外增強器放得盡可能靠近放電管是可取的，但是把適合作為紫外增強器的空腔裝備在第一密封的第一氣密部分會影響放電管的第一密封的機械強度，因此在實際上是不適用的。為了光學(xué)系統(tǒng)的最佳光束性質(zhì)，希望光源有最小的尺寸，這是通過將第一和第二電極之間的距離選擇得愈小愈好而實現(xiàn)的。這樣做的實際結(jié)果是這種燈的放電管中會產(chǎn)生高到極高的工作壓力。因此，這對放電管的氣密封口提出了極其嚴(yán)格的要求。將紫外增強器放在離放電管較大的距離處，即放在第一氣密部分之后會令人驚奇地表現(xiàn)出并不明顯地損害紫外增強器的促進起輝的作用。
在按照本發(fā)明的燈的一個有利的實施例中電導(dǎo)體是一張箔，它沿著第一氣密部分、空腔和第二氣密部分的長度而延伸。在一方面，這對密封結(jié)構(gòu)和它的制造是一個明顯的簡化，另一方面，它具有重要的優(yōu)點，即當(dāng)電壓加到導(dǎo)體上時立即在箔的邊緣產(chǎn)生電場的強烈的集中。這加強了紫外增強器的擊穿。
按照本發(fā)明的燈的第一密封最好是壓扁式密封。這有一個優(yōu)點，即利用在第一密封處的區(qū)域的塑性變形而使玻璃粘附在導(dǎo)體上，從而使氣密封口在相當(dāng)程度上不受內(nèi)部應(yīng)力的作用。
按照本發(fā)明的燈的一個優(yōu)選實施例，第一外部天線在電氣上連接到第二電極。這樣就可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單和工作極其可靠相結(jié)合的無源型串接天線。
在按照本發(fā)明的燈的另一個有利的實施例，密封是在管頸處連接到放電管上的，第二外部天線則出現(xiàn)在管頸區(qū)。令人驚奇的是，第二外部天線的定位提供了這樣的可能性，即在燈已熄滅之后又直接再起輝時會明顯地減少可能的起輝延遲。這種效應(yīng)今后稱之為熱再點火。出于構(gòu)造簡單的理由，第二外部天線最好在電氣上連接到第一外部天線。第一和第二外部天線可以組成一個有源系統(tǒng)，其中的起輝電壓脈沖是單獨加到天線上的。在無源系統(tǒng)的情況下，天線是接到電極之一的，最好是接到第二電極。不論是有源系統(tǒng)的情況或無源系統(tǒng)的情況，只要加上起輝電壓脈沖第一外部天線就會立即明顯地在紫外增強器中增強其直接的擊穿，而第二外部天線則對燈在熱再點火時為實現(xiàn)最小的延遲作出貢獻。空腔在它僅含有一種稀有氣體時就已表現(xiàn)出它作為紫外增強器的卓越功能。這可能是形成放電管中的填充物的一部分的那種稀有氣體。但是，另外也可能讓空腔含有另外一種稀有氣體，稱作為另外的稀有氣體?？涨恢刑畛湮锏臍鈶B(tài)成份中最好包括汞蒸汽。這具有這樣有優(yōu)點，即紫外增強器會產(chǎn)生相對較多的紫外輻射，這對快速和可靠的熱起輝特別有利。按照本發(fā)明的燈的另一個優(yōu)點是看來并不需要另外的汞劑量。通過在對放電管提供其填充物之后做成第一密封就可以很容易實現(xiàn)這一點。為了第二電極的電氣連接的目的，燈被安裝以第二密封以便穿透一個電導(dǎo)體到第二電極上。為了能有效地按照本發(fā)明來生產(chǎn)燈，第二密封具有與第一密封相同的結(jié)構(gòu)。
第一和第二外部天線可由單獨的導(dǎo)線段構(gòu)成，例如，繞在第一密封上。在另一實施例中，將單根導(dǎo)線繞在第一密封上，這樣，形成第一和第二天線。在有利的實施例中，每個天線都是由部分地夾在密封周圍的彈性夾板構(gòu)成。
本發(fā)明的這些和其它方面將參考此后敘述的優(yōu)選實施例加以說明并變得明顯。
在圖中

圖1表示按照本發(fā)明的帶有壓扁形密封的燈，圖2表示圖1的壓扁型密封的細節(jié)，以及圖3表示按照本發(fā)明的燈的另一實施例；圖4示出具有彈性夾板的密封；以及圖5為彈性夾板的側(cè)視圖。
圖1(未按比例)表示具有玻璃放電管2的高氣壓放電燈1，放電管包圍住含有可電離填充物的放電空間3，其中存在有第一電極4和第二電極40，燈在工作期間在電弧之間有效電延展，燈還具有燈頭5，它具有采取箔的形式的電導(dǎo)體6，導(dǎo)體將第一電極4連接到從第一密封向外延伸的金屬線7上，該第一密封具有第一氣密部分5a和第二氣密部分5b，兩者之間有一個充氣的空腔10?？涨话辽僖环N氣體成份的填充物。例如，空腔中含有汞蒸汽。在空腔表面，第一密封具有第一外部天線45。第一密封在頸部8的區(qū)域和放電管相接。在頸部表面有一個第二外部天線42，它用導(dǎo)體43與第一外部天線在電氣上相連接。
第一密封5構(gòu)成了壓扁形密封。箔6是具有刀口的鉬片。金屬線7固定在鉬片的一端6a上，例如通過焊接而固定并從封口和從放電管延伸到外面。第一電極4的電極桿4a固定在鉬片6的另一端6b上。在面對第一電極4的一側(cè)，第二電極40和第二密封50的放電管帶有空腔100和頸部80，它們都具有相類似的結(jié)構(gòu)。第二電極連接到線70。在燈的工作狀態(tài)下，在電極之間有放電延伸。在所述的實施例中，第一和第二外部天線45、42利用導(dǎo)體46在電氣上連接到第二電極40。這樣就以極其簡單的方式實現(xiàn)了非常可靠的無源串接天線。
圖2(未按比例)詳細表示了圖1的燈的第一壓扁型密封，其中圖2A表示帶有鉬片6的第一密封的平面圖，而圖2B則表示它的鉬片6的側(cè)面圖。在圖2中，為了清楚起見天線45和42都未示出。
在按照本發(fā)明的燈的另一實施例中，如圖3所示，第一天線45是在空腔10表面上的由線48繞成的第一線匝，它是環(huán)繞第一密封5的幾圈導(dǎo)線并一直延伸到頸部8，在那里形成了天線42。這一實施例有其優(yōu)點在于它的結(jié)構(gòu)簡單的可能性，即天線45和42以及導(dǎo)線46是由單獨一根線形成的。
在燈的有利的實施例中，天線是由彈性夾板構(gòu)成的。圖4(未按實際比例)示出了第一密封上是如何具有這種天線的。在所示實施例中，具有大致為圓形周邊的第一密封被4個彈性夾夾住。第一彈性夾45’位于空腔中，以形成第一天線，而第二彈性夾42’位于頸部8處，形成第二天線。第三彈性夾44緊靠第一密封的第二氣密部分5a。導(dǎo)體46連到彈性夾44上。第四彈性夾47設(shè)在彈性夾45’和42’之間。彈性夾44、42’、45’、47’由連接體401、402、403互連。由于空腔10的出現(xiàn)，第一密封周邊在空腔處大于在其兩邊。第四彈性夾最好緊靠在大周邊的側(cè)邊。所示結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，由于周邊的不同，第一天線45’的位置基本以此方式固定。另一優(yōu)點是，天線可作為燈的單獨的部分，并可以簡單方式裝在該燈上。彈性夾和連接體最好由同一體形成。圖5為以一體形成的彈性夾44、45’、42’、47和連接體401、402、403的側(cè)視圖。
按照所示的實施例的燈在實際實現(xiàn)時，燈是高氣壓汞放電燈，其公稱功率為120瓦。該燈是準(zhǔn)備用于投影目的的，其放電管的內(nèi)徑為4毫米，極間距離為1毫米。放電管中有可電離的填充物，它除了汞和例如填充壓力為100毫巴的氬這樣的一種稀有氣體外，還含有溴。在燈的工作期間，在放電管中經(jīng)常存在160巴或更高的氣壓。放電管是由最大厚度為2.5毫米的石英玻璃制成的。刀口薄片是鉬片，在其一端固定著金屬線。第一電極的鎢電極桿固定在鉬片的另一端。燈的每一側(cè)具有壓扁型密封，每側(cè)長度為28毫米。長度為5毫米的壓扁型密封已經(jīng)足夠使放電管得到氣密的封口。壓扁型密封的其余長度是用來使導(dǎo)電體的暴露在空氣中的表面具有足夠低的溫度。每個壓扁密封有一個空腔。每個壓扁型密封在放電空間和相應(yīng)的空腔之間有7毫米的長度。每個空腔的長度為5毫米。
第一密封在空腔表面有第一天線，其形式為導(dǎo)線繞組并延伸兩到三圈到密封和放電管之間的管頸處，在放電管那里以閉合繞組的形式形成了第二天線，第二天線與放電空間相隔的距離為1毫米到3毫米。導(dǎo)線的直徑為0.5毫米。該導(dǎo)線在電氣上連接到第二電極。
在另一實際實現(xiàn)中，第一密封上有由導(dǎo)電的熱阻材料(上述情況為不銹鋼RVS310)的四個彈性夾。彈性夾位于3毫米寬的空腔中。其它彈性夾每個具有1毫米的寬度。彈性夾由寬度為2毫米的連接體相互連接。彈性夾和連接體由一片材料制成。
燈的制造開始于石英玻璃管，在其中形成一個空管，在它的按直徑方向相對的地方具有管狀部分，這兩個管狀部分將用來制造封口。首先，在燈管上做一個封口，例如在提供了刀口薄片和導(dǎo)體以及以已知方式固定在其上的電極之后做成一個壓扁型密封，這個壓扁型密封是通過以如下方式加熱相關(guān)的管狀部分而實現(xiàn)的，即加熱該管狀部分使它變軟并在主要的亞大氣壓力的影響下產(chǎn)生塑變。這最好是利用圍繞管狀部分轉(zhuǎn)動的激光束來實現(xiàn)，這個激光束從導(dǎo)體移向電極桿。通過在薄片處切斷激光束一段時間，就可形成一個氣密的空腔。這樣所形成的空腔含有在制造壓扁型密封時存在于管狀部分和放電管中的一種氣體。這通常是在制造密封時用來沖洗石英玻璃管的稀有氣體。出于高效制造的理由，在這種情況下最好是使用將成為放電管中的填充物的一部分的稀有氣體，然后，放電管中裝入填充物所要求的成份，在此之后，帶刀口的薄片和固定的電極以及同上的導(dǎo)體一起裝到另一個管狀部分的區(qū)域。然后，通過加熱以及隨后的管狀部分的塑性變形而在另外的管狀部分以相應(yīng)的方式也制成壓扁型密封。這樣所形成的空腔也自動地充填進存在于放電管中的填充物蒸汽，尤其是汞蒸汽。這對滿意的起動增加操作是極為有利的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣所形成的壓扁型密封在質(zhì)量上與在不具備氣密空腔下的壓扁型密封的情況下是同樣優(yōu)良的。
上面所說明的類型的實際的燈在冷起輝時需要1個伏的電壓，例如1到3毫秒的高頻信號電壓，其頻率例如為50千赫以便在空腔內(nèi)產(chǎn)生一次擊穿，在此之后在放電管的電極之間會產(chǎn)生基本上是瞬時的放電，然后就會發(fā)展成為穩(wěn)定的放電電弧，從而使燈在穩(wěn)定狀態(tài)下工作。在不超過1分鐘之后燈就達到它的穩(wěn)定工作狀態(tài)。在這同樣的實際的燈中，在燈熄滅后，利用5千伏的高頻信號使燈進行熱再點火時所發(fā)生的最大點火延遲為至多60秒，在熱再點火時向燈提供的功率仍限制在120瓦。
在相似的但在兩個密封之一中沒有空腔的燈的情況下，在其它條件都相同時所需的起輝電壓是20千伏。
權(quán)利要求
1.一種具有石英玻璃放電管的高氣壓放電燈，該放電管封入一個放電空間，其中有至少由一種稀有氣體和汞組成的填充物，放電管中有第一電極和第二電極，在燈工作期間兩電極之間有放電延展，放電管具有裝著電導(dǎo)體的第一密封，該電導(dǎo)體把第一電極連接到從第一密封向外部引出的金屬線上，所說的第一密封具有第一和第二氣密部分，在該兩部分之間存在一個充氣的空腔，該燈的特征在于該空腔含有另一種稀有氣體或填充物的一種氣體成份或兩者的組合，該第一密封在空腔的表面有第一外部天線。
2.如權(quán)利要求1的燈，其特征在于該電導(dǎo)體是一片箔，它沿長度延伸通過第一氣密部分，空腔和第二氣密部分。
3.如權(quán)利要求1或2的燈，其特征在于該第一密封是壓扁型密封。
4.如權(quán)利要求1、2或3的燈，其特征在于第一外部天線在電氣上連接到第二電極。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4的燈，其特征在于該密封是在管頸部分連接到放電管的，在管頸表面有第二外部天線。
6.如權(quán)利要求5的燈，其特征在于該第二外部天線在電氣上連接到第一外部天線。
7.如前述權(quán)利要求中任何一項的燈，其特征在于空腔中的該填充物的氣態(tài)成份包括汞蒸汽。
8.如前述權(quán)利要求中任何一項的燈，其特征在于第一外部天線是由部分地夾在密封周圍的一個彈性夾構(gòu)成的。
9.如權(quán)利要求8的燈，其特征在于每個天線是由部分地夾在密封周圍的一個彈性夾構(gòu)成的。
10.如權(quán)利要求9的燈，其特征在于彈性夾由連接體互連，且彈性夾和連接體是由一片材料制成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有由玻璃制成的放電管的一種高壓放電燈，放電管封入一個放電空間并具有可電離填充物及電極。放電管具有密封，它封入具有刀口的鉬箔并形成導(dǎo)電體到電極的穿透型饋線。在箔處，密封具有氣密的密封空腔且空腔外部有第一天線。最好有第二天線放在密封和放電管相連接的頸部。這可同時降低熱再點火電壓和熱再點火延遲。
文檔編號H01J61/82GK1433565SQ00801125
公開日2003年7月30日 申請日期2000年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月16日
發(fā)明者H·C·M·范登尼溫惠岑, D·P·J·范德黑亨, G·H·德拉, J·M·德雷格特, A·J·波克 申請人:皇家菲利浦電子有限公司