專利名稱：陶瓷燈及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及發(fā)光系統(tǒng)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及高強(qiáng)度放電燈。
技術(shù)背景高強(qiáng)度放電燈通常包括電弧燈管、靠著并且進(jìn)入電弧燈管的相對(duì)端密封 的端塞、延伸通過(guò)相對(duì)的端塞的引線、耦合至電弧燈管內(nèi)對(duì)應(yīng)的引線的電弧 電極尖端、和在所述各種元件之間的一或多個(gè)密封材料。這些燈元件典型地由不同材料制成，從而使得燈能夠承受某些工作條件，例如高溫(例如900 。C至1200°C ),高壓(例如15psi至6000psi )、和燈內(nèi)的腐蝕性4參雜材料(例 如卣化物)。不幸的是，這些不同的材料具有不同的熱膨脹系數(shù)(CTE),這 可以導(dǎo)致在燈的工作期間的熱應(yīng)力和裂紋。例如，由于引線、端塞和/或電弧 燈管、和密封材料的不同的熱膨脹系數(shù)，引線和端塞和/或電弧燈管之間的接 合可以易于受到熱應(yīng)力和裂紋的影響。因而，需要具有與電弧燈和/或端塞匹配的相對(duì)接近的熱膨脹系數(shù)的的導(dǎo) 電獨(dú)和抗腐蝕的引線系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容在某些實(shí)施例中，本技術(shù)提供了一種燈，所述燈具有陶瓷電弧包封、耦 合至陶資電弧包封并且延伸穿過(guò)陶究電弧包封中的開口的端部結(jié)構(gòu)，其中端 部結(jié)構(gòu)包括與陶瓷電弧包封的內(nèi)腔聯(lián)通的通路。燈還包括延伸通過(guò)通路并且 與通路密封的鉬-錸電極引線，其中鉬-錸電極引線包括鉬-錸合金。此外， 燈包括耦合至內(nèi)腔之內(nèi)的電極引線的電弧電極尖端。在另一實(shí)施例中，本技術(shù)提供了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有發(fā)光裝置。發(fā) 光裝置包括具有內(nèi)部的陶瓷電弧包封、布置在陶瓷電弧包封內(nèi)的摻雜材料， 其中摻雜材料包括腐蝕性材料。發(fā)光裝置還包括耦合至陶瓷電弧包封并且延 伸穿過(guò)陶資電弧包封的開口端的端部結(jié)構(gòu)，其中端部結(jié)構(gòu)包括與內(nèi)部聯(lián)通的 中空支柱、至少部分延伸通過(guò)中空支柱的電極引線，其中電極引線包括鉬-錸合金，和耦合至線圈組件的電弧電極尖端。在又一實(shí)施例中，本技術(shù)提供了一種制造燈的方法。所述方法包括耦合 端部結(jié)構(gòu)至陶資電弧包封并且延伸穿過(guò)陶乾電弧包封的開口端，在延伸穿過(guò) 端部結(jié)構(gòu)的通路內(nèi)布置鉬-錸合金電極引線，其中鉬-錸合金電極引線包括 鉬_錸合金。所述方法還包括將鉬-錸合金引線密封到通路。在又一實(shí)施例中，本技術(shù)提供了一種操作燈的方法。所述方法包括通過(guò) 耦合至陶瓷電弧包封內(nèi)的電極尖端的鉬-錸電極引線而減小閨化物侵襲和 熱 - 機(jī)械應(yīng)力，其中鉬-錸合金電極引線包括鉬-錸合金。


當(dāng)參考附圖閱讀下列詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面、和優(yōu)點(diǎn)將變得更好地理解，其中相似的參考標(biāo)號(hào)通篇指示相似的部件，其中圖1是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的典型燈的截面透視圖，所述燈具有陶瓷電弧 包封、耦合至陶瓷電弧包封并且延伸穿過(guò)在陶瓷電弧包封的相對(duì)端的陶瓷電 弧包封的開口的端部結(jié)構(gòu)，并且具有通路和鉬-錸電極引線，所述鉬-錸電極引線延伸穿過(guò)通路并且與所述通路密封；圖2-4是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的替代燈的截面圖，所述替代燈具有陶瓷 電弧包封、耦合至陶瓷電弧包封并且延伸穿過(guò)在陶瓷電弧包封的相對(duì)端的陶 瓷電弧包封的開口的端部結(jié)構(gòu)，并且具有通路和鉬-錸電極引線，所述鉬-錸電極引線延伸穿過(guò)通路并且與所述通路密封；圖5和6是示出根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的燈中所使用的替代端部結(jié)構(gòu)的截 面圖；圖7是示出圖1-2的燈的替代實(shí)施例的截面圖，所述燈具有通過(guò)擴(kuò)散 結(jié)合至陶瓷電弧包封的對(duì)接的端部結(jié)構(gòu)；圖8是示出根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的燈的截面圖，所述燈具有在各個(gè)端部結(jié) 構(gòu)內(nèi)收縮固定的電極引線；圖9 - 12是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的在圖2中所示出的燈的截面圖，進(jìn)一步 示出了燈的摻雜方法的某些方面；圖13是示出根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的燈的典型制造方法的流程圖；圖14是根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的反射燈組件的截面圖，例如汽車頭燈， 具有布置在反射外罩中的陶瓷燈；圖15是根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的具有陶瓷燈的視頻投影系統(tǒng)的透視圖；并且圖16是根據(jù)本技術(shù)某些實(shí)施例的車輛的透視圖，例如具有陶瓷燈的汽車。
具體實(shí)施方式
本技術(shù)的實(shí)施例提供了采用鉬-錸電極引線的燈，改善了燈的性能和機(jī) 械穩(wěn)定性。有利地，鉬-錸電極引線提供了在陶瓷電弧包封內(nèi)減小了的熱-機(jī)械應(yīng)力，至少部分歸因于鉬-錸電極引線和陶瓷電弧包封之間的熱膨脹系 數(shù)的匹配的改善。此外，鉬-錸電極引線提供了減小了的卣化物侵襲，這歸因于其對(duì)于在陶瓷電弧包封中采用的摻雜材料(例如金屬鹵化物)的普遍的 化學(xué)抵抗力。此外，本技術(shù)的燈通過(guò)采用較短的密封玻璃長(zhǎng)度來(lái)結(jié)合電極引 線至端部結(jié)構(gòu)而有助于密封工藝。上述引入的特征將在下面參考本技術(shù)的幾 個(gè)典型實(shí)施例的附圖而詳細(xì)描述。然而，公開的特征的各種組合和變化也在 本技術(shù)的范圍之內(nèi)。圖1是示出根據(jù)本技術(shù)某些方面的內(nèi)部特征的典型燈10的截面透視圖。 圖2是圖1的燈IO的截面?zhèn)纫晥D。如圖1和2所示，燈10包括中空本體的 氣密地密封的組件或電弧包封組件12。如同在下面將進(jìn)一步詳細(xì)討論的，電 弧包封組件12包括陶瓷電弧包封14。在某些實(shí)施例中，陶瓷電弧包封14 由石英、釔鋁石榴石、鐿鋁石榴石、微晶粒多晶氧化鋁、多晶氧化鋁、藍(lán)寶 石、和氧化釔制成。電弧包封組件12的其它元件可以由傳統(tǒng)的燈材料，例 如多晶氧化鋁(PCA)形成。此外，在示出的實(shí)施例中，端部結(jié)構(gòu)16耦合至并且延伸穿過(guò)陶瓷電弧 包封14的相對(duì)端20和22的開口 。換而言之，端部結(jié)構(gòu)16和18通常覆蓋 并且封閉陶覺電弧包封14的相對(duì)端20和22。此外，如所示，端部結(jié)構(gòu)16 和18可以通過(guò)采用密封材料或密封劑21和23密封至陶瓷電弧包封14。在 一些實(shí)施例中，這些密封材料可以包括密封玻璃、例如鋁酸鈣、氧化鏑-氧 化鋁-氧化硅、氧化鎂-氧化鋁-氧化硅、和氧化釔-氧化鈣-氧化鋁。其 它潛在的非玻璃密封材料包括鈮基黃銅。應(yīng)當(dāng)理解，用于前述結(jié)合的密封材 料21和23具有至少根據(jù)用于各種燈元件，例如電弧包封14和端部結(jié)構(gòu)16
和18的材料類型的特性。例如，燈IO的一些實(shí)施例由與多晶氧化鋁(PCA) 端部結(jié)構(gòu)16和18結(jié)合的藍(lán)寶石管狀電弧包封14形成。在另外的實(shí)例中， 燈10的一些實(shí)施例由與金屬陶瓷端部結(jié)構(gòu)16和18結(jié)合的YAG管狀電弧包 封14形成，其具有與氧化鋁(PCA)相似的熱膨脹系數(shù)(CTE)。密封材料 21和23通常具有一 CTE從而控制電弧包封14和端部結(jié)構(gòu)16和18之間的 各個(gè)界面的應(yīng)力，例如各個(gè)PAC/藍(lán)寶石密封界面的應(yīng)力。例如，密封材料 21和23可以包括鈮基黃銅或密封玻璃，其使冷卻時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力最小化， 例如具有是PCA和邊界定生長(zhǎng)藍(lán)寶石的a軸或徑向值的平均值的熱膨脹系 數(shù)值。在某些實(shí)施例中，施加局部加熱至密封材料21和23,以便控制密封 材料例如密封玻璃的局部微結(jié)構(gòu)的發(fā)展。在其它實(shí)施例中，端部結(jié)構(gòu)16和18可以通過(guò)材料擴(kuò)散而擴(kuò)散結(jié)合至電 弧包封14的相對(duì)端20和22而不使用任何密封材料。例如，局部加熱(例 如激光)可以施加至端部結(jié)構(gòu)16和18與相對(duì)端20和22之間的界面從而將 材料結(jié)合在一起，由此形成氣密性的密封。此外，在端部結(jié)構(gòu)16和18包括 陶瓷部件的某些實(shí)施例中，端部結(jié)構(gòu)16和18與電弧包封14可以共燒結(jié)在 一起。此外，在某些實(shí)施例中，端部結(jié)構(gòu)16和18包括具有進(jìn)入突起通路內(nèi)的 開口的平結(jié)構(gòu)24和26,例如與陶乾電弧包封14的內(nèi)腔32聯(lián)通的中空支柱 或通路28和30。此外，在某些實(shí)施例中，摻雜材料布置于內(nèi)腔32內(nèi)。在示 出的實(shí)施例中，中空支柱28和30還可以用作摻雜燈管，從而在陶瓷電弧包 封14的內(nèi)腔32內(nèi)引入摻雜材料。在某些實(shí)施例中，摻雜材料是不含水銀的， 換而言之，摻雜材料包括沒(méi)有水銀的一或多種材料。在某些實(shí)施例中，摻雜 材料包括稀有氣體、或金屬、或金屬囟化物、或其組合。在這些實(shí)施例中， 稀有氣體可以包括氬、或氙、或氪、或其組合。此外，在這些實(shí)施例中，金 屬可以包4舌水4艮、或4告、或4太、或《合、或4家、或鋁、或《弟、或銦、或4者、或 4易、或4臬、或4美、或4失、或4古、或4各、或銦、或銅、或鈣、或4里、或《色、或 鉀、或釔、或鉭、或鉈、或鑭、或鈰、或鐠、或釹、或衫、或銪、或釔、或 釔、或4戈、或鏑、或4大、或4斗、或4丟、或4魯、或4元、或鐿、或其組合。在一 些實(shí)施例中，摻雜材料包括稀有氣體和水銀。在其它的實(shí)施例中，摻雜材料 包括卣化物，例如溴化物、或稀土金屬卣化物。在這些實(shí)施例中，摻雜材料 包括卣化物、或金屬卣化物、或水銀、或鈉、或碘化鈉、或碘化鉈、或碘化
鏑、碘化鈥、碘化銩、或惰性氣體、或氬、或氪、或氙、或其組合。在一些 實(shí)施例中，摻雜材料是腐蝕性的。因而，在這些實(shí)施例中，期望由對(duì)腐蝕性 摻雜材料具有抵抗力的材料制成的端部結(jié)構(gòu)。在一些這些實(shí)施例中，端部結(jié) 構(gòu)16和18由各種陶瓷和其它合適的材料制成，例如氧化鋯穩(wěn)定金屬陶瓷、 氧化鋁-鴒，或取決于應(yīng)用的其它導(dǎo)電或非導(dǎo)電材料。在某些實(shí)施例中，電弧包封14可以包括各種不同幾何形狀的結(jié)構(gòu)，例如中空?qǐng)A柱、或中空橢圓形、或中空球形、或燈泡形、或矩形燈、或其它合適的中空透明體。此外，如同在下面詳細(xì)描述的，端部結(jié)構(gòu)16和18可以具 有各種幾何形狀，例如至少部分延伸進(jìn)入陶瓷電弧包封14的塞形幾何形狀 或至少部分包裹電弧包封14的相對(duì)端20和22的邊緣的帽形幾何形狀。在 其它實(shí)施例中，端部結(jié)構(gòu)16和18可以具有基本平的接觸面，所述平接觸面 對(duì)接相對(duì)端20和22而沒(méi)有延伸進(jìn)入內(nèi)部或包裹電弧包封組件12(例如電弧 燈管)的外部。此外，示出的電弧包封組件12包括延伸穿過(guò)通路24和26并且通過(guò)使 用密封玻璃38和40與通路24和26密封的鉬-錸電極引線34和36。在操 作中，電極引線幫助從電源供電至電極尖端42和44，從而產(chǎn)生電極尖端42 和44之間的電弧。應(yīng)當(dāng)理解，期望具有密封玻璃38和40與在中空支柱28 和30和電極引線34和36內(nèi)所使用的材料之間的熱匹配。在一些實(shí)施例中， 密封玻璃38和40可以包括下列材料，例如鋁酸鈣、氧化鏑-氧化鋁-氧化 硅、氧化鎂-氧化鋁-氧化硅、和氧化釔-氧化硅-氧化鋁。有利地，密封 材料38和40的長(zhǎng)度39和41，如圖2所示，可以根據(jù)在中空支柱28和30 以及電極引線34和36中所使用的材料而變化，從而改善三種元件之間的熱 匹配。此外，在某些實(shí)施例中，在電極引線34中采用的鉬-錸合金包括大約 35重量百分比至55重量百分比的錸。在一些實(shí)施例中，鉬-錸合金包括大 約40重量百分比至大約48重量百分比的錸。應(yīng)當(dāng)理解，因?yàn)橛蛇@些燈的高 溫和高壓工作所引起的工作限制，這些燈的各種部件由不同類型的材料制 成。就基本由CTE(熱膨脹系數(shù))的失配導(dǎo)致的熱應(yīng)力和裂紋的可能性而言， 期望提供具有可比的熱膨脹系數(shù)的電極引線34和36和電弧包封14，從而減 小熱應(yīng)力和裂紋的可能性。因而，在一些這些實(shí)施例中，鉬-錸合金具有在 從大約5.5 x 1CT6/K至大約7 x IO力K的范圍內(nèi)變化的熱膨脹系數(shù)。在這些實(shí)
施例中，陶瓷電弧包封14具有從大約7.5x 1(T6/K至大約9x 1(T6/K的范圍 內(nèi)變化的熱膨脹系數(shù)。在一實(shí)施例中，鉬-錸合金具有在從大約6xlcrVK 至大約7x 10—6/K的范圍內(nèi)變化的熱膨脹系數(shù)。另外，在電極引線34和36 中所使用的鉬-錸合金通常對(duì)于腐蝕性的摻雜材料(例如金屬鹵化物)有抵 抗力。此外，在這些實(shí)施例中，電極引線34和36具有在從百分之0.1至大 約百分之3.0范圍的延展性。應(yīng)當(dāng)理解，在引線系統(tǒng)內(nèi)的延展性的高數(shù)值減 ,j、 了例如在電極引線34和36的彎曲期間斷裂或產(chǎn)生裂紋的可能性。此外， 期望具有密封材料34和36以及電極引線34和36與陶瓷電弧包封14之間 的基本接近的熱膨脹系數(shù)匹配，從而使在密封燈和后續(xù)的操作期間可以產(chǎn)生 的熱應(yīng)力最小化。此外，電極尖端42和44可以包括外罩，例如外罩46和48。應(yīng)當(dāng)理角罕， 這些外罩46和48有時(shí)起熱沉的作用并且乂人電極尖端42和44吸熱并且將熱 量fA發(fā)至環(huán)境中。在一些實(shí)施例中，電極尖端42和44和/或外罩46和48 可以包括鴒、或鴒合金、或錸、或錸合金、或鉭、或鉭合金，或其組合。在圖3中所示出的替代實(shí)施例中，燈50采用布置在電弧包封組件52內(nèi) 的替代引線系統(tǒng)，所述電弧包封組件52具有陶瓷電弧包封14和耦合至陶瓷 電弧包封14的相對(duì)端20和22的端部結(jié)構(gòu)16和18。如所示，端部結(jié)構(gòu)16 和18包括具有延伸至突起通路的開口的平結(jié)構(gòu)24和26，突起通路比如為與 內(nèi)腔32聯(lián)通的中空支柱28和30。此外，電弧包封組件52包括電極引線54 和56，所述電極引線54和56延伸穿過(guò)通i 各24和26并且通過(guò)l吏用密封玻璃 58和60與通路24和26密封。在示出的實(shí)施例中，電極引線54包括柄，例 如心軸62，心軸62具有在心軸62的周圍纏繞并且沿心軸62的長(zhǎng)度的線圈 外罩64。相似地，布置得相對(duì)于電極引線54的電極引線56包括柄，例如心 軸66,心軸66具有在心軸66的周圍纏繞并且沿心軸66的長(zhǎng)度的線圈外罩 68。應(yīng)當(dāng)理解，心軸62和66以及外罩64和68的尺寸對(duì)應(yīng)于通路28和30 的尺寸而調(diào)整。例如，在一些實(shí)施例中，心軸62和66的直徑可以是大約 0.4mm并且外罩64和/或68的直徑可以是大約0.125mm。相似地，對(duì)于具 備具有相對(duì)大直徑的通^各28和30的燈，心軸62和66的直徑可以是大約 0.50mm并且外罩64和/或68的直徑可以是大約0.175mm。相似地，對(duì)于具 備具有更大直徑的通^各28和30的燈，心軸62和66的直徑可以是大約 0.90mm并且外罩64和/或68的直徑可以是大約0.3mm。但是，其它的尺寸
也在公開的實(shí)施例的范圍之內(nèi)。此外，在一些實(shí)施例中，心軸62和66由第 一鉬-錸合金形成并且線圈 外罩64和68由第二鉬-錸合金形成，第二鉬-錸合金可以與心軸的第一鉬 -錸合金相同或不同。因而，在一些這些實(shí)施例中，鉬-錸合金包括大約35 重量百分比至大約55重量百分比的錸。此外，在這些實(shí)施例中，外罩64和 68可以由鉬、或鉬合金、或第二鉬-錸合金、或鴒、或其組合形成。在一些 實(shí)施例中，心軸和外罩可以由基本相似的鉬-錸合金制成。應(yīng)當(dāng)理解，外罩 64和68有助于在密封玻璃58和60與電極引線54和56接觸的點(diǎn)上通過(guò)心 軸62和66承受的應(yīng)力的分布，由此顯著地減小了由應(yīng)力所引起的心軸內(nèi)的 裂紋或結(jié)構(gòu)缺陷的可能性。此外，密封玻璃58和60可以具有長(zhǎng)度59和61, 所述長(zhǎng)度可以根據(jù)心軸或線圈外罩的成分而變化。此外，如所示，布置在內(nèi) 腔32內(nèi)的兩個(gè)電極引線54和56的端部耦合至電極尖端70和72。如同參考 圖1所述，電極尖端70和72還可以包括外罩74和76，例如布置在電極尖 端周圍的鎮(zhèn)外罩。參考圖4,下面示出和描述了圖1的燈的替代實(shí)施例的截面圖。如圖2 和3的實(shí)施例，當(dāng)前考慮的實(shí)施例包括具有結(jié)合至電弧包封組件80內(nèi)的替 代引線系統(tǒng)的燈78，電弧包封組件80包括陶瓷電弧包封14和耦合至陶瓷電 弧包封14的相對(duì)端20和22的端部結(jié)構(gòu)16和18。此外，端部結(jié)構(gòu)16和18 包括具有延伸進(jìn)入突起通路的平結(jié)構(gòu)24和26，例如與內(nèi)腔32聯(lián)通的中空支 柱28和30。在示出的實(shí)施例中，電極引線82和84布置在中空支柱28和 30內(nèi)，并且包括分別具有耦合至線圈組件的柄的二元件結(jié)構(gòu)。例如，在示出 的實(shí)施例中，電極引線82包括耦合至線圏組件88的柄86,線圈組件88包 括具有在心軸90的周圍纏繞并且沿心軸90的長(zhǎng)度的線圏外罩92的心軸90。 相似地，電極引線84包括耦合至線圈組件96的柄94，線圈組件96包括具 有在心軸98的周圍纏繞并且沿心軸98的長(zhǎng)度的線圈外罩100的心軸98。在某些實(shí)施例中，柄86和94以及線圈組件88和96可以包括鉬-4來(lái)合 金。在這些實(shí)施例中，鉬-錸合金包括大約35重量百分比至大約55重量百 分比的錸。在替代實(shí)施例中，線圈外罩92和100可以由鉬、或鉬合金、或 第二鉬-錸合金，或鴒、或其組合制成。此外，燈78包括耦合至電極引線82和84的電極尖端99和101。在示 出的實(shí)施例中，電極尖端99和101可以包括外罩，例如外罩103和105。應(yīng)
當(dāng)理解，這些外罩103和105有時(shí)起熱沉的作用，以便吸收來(lái)自電極尖端的熱量并且將熱量散發(fā)至環(huán)境中。在一些實(shí)施例中，電極尖端99和101和/或 外罩103和105可以包括鎢、或鎢合金、或錸、或錸合金、或鉭、或鉭合金、 或其組合。此外，在當(dāng)前考慮的實(shí)施例中，密封玻璃102和104將電極引線82和 84結(jié)合至中空支柱28和30。盡管在示出的實(shí)施例中，密封玻璃102和104 位于柄86和94上，但是應(yīng)當(dāng)理解，作為替代，密封玻璃102和104可以位 于線圈組件88和96上。應(yīng)當(dāng)理解，在密封玻璃102和104位于線圈組件88 和96上時(shí)，由于在心軸上的線圏外罩的存在，可以再分布否則原本被心軸 90和98所承受的應(yīng)力，由此，顯著地減小了由應(yīng)力引起的心軸內(nèi)的裂紋或 結(jié)構(gòu)缺陷的可能性。此外，密封玻璃102和104可以具有長(zhǎng)度106和108， 所述長(zhǎng)度可以根據(jù)心軸、線圈外罩、或柄的成分而變化。此外，圖5和6示出了在圖1中所示出的端部結(jié)構(gòu)16和18的替代實(shí)施 例。在圖5中示出的替代實(shí)施例中，如下示出和描述了采用二塞形端部結(jié)構(gòu) 112和114的典型燈110的截面圖。在示出的實(shí)施例中，燈110采用陶瓷電 弧包封14、插入陶瓷電弧包封14的相對(duì)端20和22內(nèi)的端部結(jié)構(gòu)112和114。 此外，在示出的實(shí)施例中，塞形端部結(jié)構(gòu)112和114可以包括中空支柱或通 路116和118，中空支柱和通路116和118容納例如電極引線34和36的電 極引線。在示出的實(shí)施例中，電極引線34和36通過(guò)采用密封玻璃115和119 而耦合至通路116和118。如所示，端部結(jié)構(gòu)112和114通過(guò)采用布置在包 封14的相對(duì)端20和22與端部結(jié)構(gòu)112和114之間的密封材料120和122 而氣密地密封于陶瓷電弧包封14。如所示，密封材料120和122的密封界面 沿相對(duì)端20和22延伸并且進(jìn)入電弧包封14的內(nèi)表面。在圖6中示出的另一替代實(shí)施例中，在下面示出和描述了具有陶瓷電弧 包封14的燈123的截面圖。在示出的實(shí)施例中，燈123包括耦合至陶瓷電 弧包封14的相對(duì)端20和22的帽形端部結(jié)構(gòu)124和126。此外，端部結(jié)構(gòu) 124和126包括從帽形端部結(jié)構(gòu)126和128突起并且容納例如電極引線34 和36的電極引線的中空支柱或通路132和134。此外，電極引線34和36 通過(guò)密封玻璃136和138而耦合至通路132和134。如所示，端部結(jié)構(gòu)124 和126通過(guò)采用布置在包封14和端部結(jié)構(gòu)124和126之間的密封材料140 和142而密封于陶瓷電弧包封14。如所示，密封材料140和142的密封界面
沿相對(duì)端20和22延伸并且進(jìn)入電弧包封14的密封表面。應(yīng)當(dāng)理解，在圖5 和6中所示出的實(shí)施例中，在本技術(shù)的替代實(shí)施例中，圖1-4的電極引線 可以裝配至通^各116和118和/或通^各132和134內(nèi)。在另一替代實(shí)施例中，圖7示出了結(jié)合了圖1和2的燈的某些特征，并 且還包括元件之間獨(dú)特的密封的燈144的截面圖。在示出的實(shí)施例中，燈144 包括具有相對(duì)端20和22的陶瓷電弧包封14。如所示，相對(duì)端20和22在接 點(diǎn)150和152上對(duì)接到端部結(jié)構(gòu)146和148而沒(méi)有密封材料。例如，對(duì)接接 點(diǎn)150和152可以通過(guò)擴(kuò)散結(jié)合或相鄰電弧包封14和端部結(jié)構(gòu)146和148 的材料的共燒結(jié)而實(shí)現(xiàn)。此外，對(duì)接接點(diǎn)150和152可以通過(guò)在這些元件之 間的界面附近施加局部的熱(例如激光光束)而被促進(jìn)。圖8是在圖1中所示出的燈的替代實(shí)施例的截面圖。在示出的實(shí)施例中， 燈154包4舌具有具備相對(duì)端160和162的包封158的電弧包封組件156。此 外，燈154包括內(nèi)腔157和插入陶瓷電弧包封156的相^t端160和162的端 部結(jié)構(gòu)164和166。燈154還包括耦合至各個(gè)電極尖端171和172的電極引 線168和170。在一些實(shí)施例中，電極引線168和170可以#皮縮配入各個(gè)端 部結(jié)構(gòu)164和166。例如，電極引線168和170可以在4妄點(diǎn)175和177通過(guò) 燒結(jié)結(jié)合電極引線168和170進(jìn)入端部結(jié)構(gòu)164和166而縮配入引線插座174 和176內(nèi)。此外，根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，燈154包括從端部結(jié)構(gòu)166中的摻雜通路 180分解的插入構(gòu)件178。應(yīng)當(dāng)理解，燈154通過(guò)摻雜通路180貫注摻雜材 料。如上參考圖l所述，在一些實(shí)施例中，摻雜材料包括稀有氣體和水銀。 在其它的實(shí)施例中，摻雜材料包括卣化物，例如溴化物，或稀土金屬卣化物。 在一些實(shí)施例中，摻雜材料可以是沒(méi)有水銀的。摻雜通路180通過(guò)插入構(gòu)件 178而隨后被密封。例如，插入構(gòu)件178可以通過(guò)密封材料、擴(kuò)散結(jié)合(例 如使用局部加熱)、或其它恰當(dāng)?shù)拿芊饧夹g(shù)而被密封。在一些實(shí)施例中，插 入構(gòu)件178包括材料，例如具有基本相似或相同于端部結(jié)構(gòu)166的熱膨脹系 數(shù)的金屬陶瓷。如所示，端部結(jié)構(gòu)164和166通過(guò)密封材料182和184而氣密地密封于 陶瓷電弧包封158。如上所述，用于前述結(jié)合的密封材料182和184具有至 少部分根據(jù)用于各種燈元件的材料類型的特征，燈元件例如電弧包封158和 端部結(jié)構(gòu)164和166。在替代實(shí)施例中，端部結(jié)構(gòu)164和166可以使用或不
使用密封材料而對(duì)接至陶瓷電弧包封158。雖然圖8的示出的實(shí)施例采用了相似于在圖2中所示出的電極引線，但 是應(yīng)當(dāng)理解，在圖3和4中所示出的圖2的電極引線的替代實(shí)施例也可以在 燈158中采用。相似地，才艮據(jù)應(yīng)用，在替代的實(shí)施例中，端部結(jié)構(gòu)164和166 可以相似于圖5和6的端部結(jié)構(gòu)。圖9- 12是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的圖2的電弧包封組件12的截面?zhèn)纫晥D， 進(jìn)一步示出了材料摻雜和密封工藝。應(yīng)當(dāng)理解，示出的工藝也可以應(yīng)用于其 它形式的電弧包封組件，例如在圖3-8中所示出的組件。在圖9所示出的 實(shí)施例中，電弧包封組件12具有兩個(gè)通^各28和30，通i 各28和30容納電籾^ 引線34和36。這些通路28和30，在圖9所示出的實(shí)施例中，還起摻雜燈 管的作用。如所示，兩個(gè)通路30之一在另一通路28之前被密封，使得另一 通路28可以用于將摻雜材料注入到電弧包封組件12中。 一旦通路30被密 封，則電弧包封組件12可以耦合至一或多個(gè)處理系統(tǒng)以便將希望的摻雜材 料提供至電弧包封組件12之內(nèi)。在圖10所示出的實(shí)施例中，處理系統(tǒng)186運(yùn)4亍，以便抽空當(dāng)前在電弧 包封14內(nèi)的物質(zhì)189，如由箭頭187和188所指示。例如，管道可以連接在 處理系統(tǒng)186和摻雜通路28之間。 一旦電弧包封組件12如圖10所示被抽 空時(shí)，處理系統(tǒng)186進(jìn)行從而將一或多種摻雜材料190注入電弧包封14，如 圖11中所示出的箭頭192和193所示。例如，摻雜材料190可以包括稀有 氣體、水銀、卣化物等。此外，摻雜材料190可以以氣體、液體、或例如摻雜片的固體的形式被 注入于電弧包封14內(nèi)。當(dāng)希望的摻雜材料190注入電弧包封14內(nèi)之后，本 技術(shù)進(jìn)行從而封閉通路28，如圖12中所示。另外，局部加熱，例如激光， 可以施加至氣密密封38 /人而改善通^各28的結(jié)合和封閉性?，F(xiàn)在參考圖13,該圖示出了參考圖1 - 8的上述制造燈和系統(tǒng)的典型工 藝194。如所示，工藝194始于耦合端部結(jié)構(gòu)至陶瓷電弧包封并且延伸穿過(guò) 陶資電弧包封(方框198)。在方框200,線圏組件布置在延伸穿過(guò)端部結(jié)構(gòu) 的通路內(nèi)的心軸周圍，其中線圈和心軸均包括鉬-錸合金。此外，在方框202， 摻雜通路通過(guò)釆用上述密封材料而密封。圖14-16是采用本技術(shù)的燈的典型系統(tǒng)，例如上面參考圖1-8示出和 描述的實(shí)施例。在某些實(shí)施例中，本技術(shù)的燈可以被應(yīng)用于進(jìn)一步包括殼體
的系統(tǒng)內(nèi)。在一些實(shí)施例中，殼體包括至少部分包圍陶瓷電弧包封的反射外 罩。此外，殼體還包括電耦合至電極引線的鎮(zhèn)流器221。應(yīng)當(dāng)理解，鎮(zhèn)流器221配置得對(duì)燈施加啟動(dòng)電壓并且建立電流或電極尖端之間的電弧。 一旦燈 工作，鎮(zhèn)流器還可以用于調(diào)節(jié)施加于電極引線的電流。圖14示出了根據(jù)本 技術(shù)各個(gè)方面的具有容納電弧包封組件208的包封206的反射燈組件204的 實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在替代實(shí)施例中，電弧組件208可以被任何圖1-8的 電弧組件所替代。此外，包封206包括反射曲面210、中心后通路或安裝頸 212、和前光開口214。如所示，電弧包封組件208安裝在安裝頸212內(nèi)，使 得光線216從組件208向外指向通常彎曲的反射表面210。然后曲面210將 光線216向前向前光開口 214轉(zhuǎn)向，如箭頭218所示。在前光線開口 214, 示出的反射燈組件208還包括透明或半透明的蓋220，蓋220可以是平或透 鏡形的結(jié)構(gòu)以便聚焦和定向來(lái)自電弧包封組件208的光線。此外，蓋220可 以包括彩色，例如紅、藍(lán)、綠、或其組合。在某些實(shí)施例中，反射燈組件204可以結(jié)合或適用于各種應(yīng)用，例如運(yùn) 輸系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、通用目的照明應(yīng)用(例如室外照明系統(tǒng))等。例如，圖 15示出了包括在圖14中示出的反射燈組件204的視頻投影系統(tǒng)222的實(shí)施 例。在進(jìn)一步的實(shí)例中，圖16示出了車輛224,例如具有根據(jù)本發(fā)明某些實(shí) 施例的一對(duì)反射燈組件204的汽車。盡管在此示出和描述了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 進(jìn)行許多改進(jìn)和變更。因而，應(yīng)當(dāng)理解所附權(quán)利要求旨在覆蓋落在本發(fā)明的 真實(shí)精神的范圍內(nèi)所有這樣的改進(jìn)和變更。
權(quán)利要求
1.一種燈，包括陶瓷電弧包封；耦合至所述陶瓷電弧包封并且延伸穿過(guò)所述陶瓷電弧包封的開口的端部結(jié)構(gòu)，其中所述端部結(jié)構(gòu)包括與所述陶瓷包封的內(nèi)腔聯(lián)通的通路；延伸穿過(guò)所述通路并且與所述通路密封的鉬-錸電極引線，其中所述鉬-錸電極引線包括鉬-錸合金；和耦合至所述內(nèi)腔內(nèi)部的電極的電弧電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的燈，其中所述鉬-錸合金包括大約35重量百分比 至大約55重量百分比的錸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的燈，其中所述鉬-錸合金具有從大約5.5 x 1(T6/K 至大約7 x 10-6/K范圍的熱膨脹系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的燈，其中所述電極引線具有從大約百分之O.l至大 約百分之3.0范圍的延展性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的燈，其中所述電極引線包括 包括第一鉬-錸合金的心軸；和圍繞所述心軸的周邊纏繞并且沿所述心軸的長(zhǎng)度延伸的線圈，其中所述 線圏包括鉬、或鉬合金、或第二鉬-錸合金、或鴿、或其組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的燈，其中所述第一和第二鉬-錸合金分別包括大 約35重量百分比至大約55重量百分比的錸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的燈，其中所述第一和第二鉬-錸合金分別具有從 大約5.5 x io-6/K至大約7 x 10-6/K范圍的熱膨脹系數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的燈，其中所述鉬-錸合金電極引線包括 包括第三鉬-錸合金的柄；耦合至所述柄的線圈組件，其中所述線圈組件包括 包括第四鉬-錸合金的心軸；和圍繞所述心軸的周邊纏繞并且沿所述心軸的長(zhǎng)度延伸的線圈，其中所述 線圈包括第五鉬-錸合金。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的燈，其中所述第三、第四和第五鉬-錸合金分別 包括大約35重量百分比至大約55重量百分比的錸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的燈，還包括布置在所述電弧電極尖端的外罩，其 中所述外罩包括鴒、或鴒合金、或錸、或錸合金、或鉭、或鉭合金或其組合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的燈，包括布置在內(nèi)腔之內(nèi)的摻雜材料，其中所述 摻雜材料包括卣化物、或囟化金屬、或兩者。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l的燈，其中所述摻雜材料是無(wú)水銀的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的燈，包括布置在內(nèi)腔之內(nèi)的腐蝕性摻雜材料，其 中所述鉬-錸合金抗所述腐蝕性摻雜材料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l的燈，包括從端部結(jié)構(gòu)向外延伸的并且與所述通路聯(lián)通的中空構(gòu)件，其中所述電極引線至少部分穿過(guò)所述中空構(gòu)件而延伸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的燈，其中所述中空構(gòu)件和電極引線氣密地相互 密封。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的燈，其中所述中空構(gòu)件和端部結(jié)構(gòu)包括陶毫材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14的燈，其中所述端部結(jié)構(gòu)包括陶瓷材料并且所述 中空構(gòu)件包括第六鉬-錸合金。
18. —種系統(tǒng)，包括 發(fā)光裝置，包括具有內(nèi)部的陶覺電弧包封；布置在所述陶瓷電弧包封之內(nèi)的摻雜材料，其中所述摻雜材料包括腐蝕 性材料；耦合至所述陶瓷電弧包封并且穿過(guò)所述陶瓷電弧包封的開口端延伸的 端部結(jié)構(gòu)，其中所述端部結(jié)構(gòu)包括與所述內(nèi)部聯(lián)通的中空支柱；至少部分穿過(guò)所述中空支柱的電極引線，其中所述電極引線包括鉬-錸A令-口正，耦合至所述電極引線的電弧電極尖端； 外殼，包括至少部分包圍所述陶瓷電弧包封的反射外罩；和 電耦合至所述電極引線的鎮(zhèn)流器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所述電極引線包括 包括第一鉬-錸合金的心軸；和圍繞所述心軸的周邊纏繞并且沿心軸的長(zhǎng)度延伸的線圈，其中所述線圈 包括鉬、或鉬合金、或第二鉬-錸焊接、或鎢、或其組合。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，包括具有所述發(fā)光裝置的車輛。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，包括具有所述發(fā)光裝置的視頻投影機(jī)。
22. —種燈的制造方法，包括耦合端部結(jié)構(gòu)至陶乾電弧包封的開口端，并且端部結(jié)構(gòu)延伸穿過(guò)所述陶 瓷電弧包封的開口端；在延伸穿過(guò)所述端部結(jié)構(gòu)的通^各內(nèi)布置鉬-4來(lái)電極引線，其中所述鉬-錸電極引線包括鉬-錸合金；并且密封所述鉬-錸合金電極引線至所述通路。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述耦合包括密封端部結(jié)構(gòu)的陶瓷 材料至陶瓷電弧包封。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，包括耦合電極尖端至所述線圈組件。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中密封包括氣密地密封所述鉬-錸合 金電極引線至從端部結(jié)構(gòu)突出的中空構(gòu)件。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中密封包括局部加熱，或冷焊，或其 組合。
27. —種燈的操作方法，包括通過(guò)耦合至陶瓷電弧包封之內(nèi)的電極尖端的鉬_錸電極引線而減小鹵 化物侵襲和熱機(jī)械應(yīng)力，其中所述鉬-錸電極引線包括鉬-錸合金。
全文摘要
提供了一種燈，所述燈具有陶瓷電弧包封、耦合至所述陶瓷電弧包封并且延伸穿過(guò)所述陶瓷電弧包封內(nèi)的開口的端部結(jié)構(gòu)，其中所述端部結(jié)構(gòu)包括與所述陶瓷電弧包封的內(nèi)腔聯(lián)通的通路。所述燈還包括延伸穿過(guò)所述通路并且與所述通路密封的鉬-錸電極引線。所述鉬-錸電極引線包括鉬-錸合金。此外，所述燈還包括耦合至所述內(nèi)腔內(nèi)的電極引線的電極尖端。
文檔編號(hào)H01J61/00GK101213635SQ200680023584
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者喬塞夫·加貝利, 伊斯特文·薩恩伊, 伯納德·P·貝萊, 布魯斯·A·克努森, 穆罕麥德·拉馬尼, 羅伯特·巴拉尼, 詹姆斯·A·布魯爾, 詹姆斯·S·瓦塔利, 阿戈斯頓·博羅茨基 申請(qǐng)人:通用電氣公司