專利名稱：高強(qiáng)度放電燈、弧光燈管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及高強(qiáng)度放電("HID")燈、弧光燈管及其制造 方法。
背景技術(shù)：
由于與其它類型的燈相比HID燈具有效率相對(duì)較高、尺寸較小并 且低維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，所以HID燈例如金屬鹵化物和水銀燈已經(jīng)廣泛應(yīng)用 在照明大型室外和室內(nèi)區(qū)域例如運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、體育館、倉庫、停車場(chǎng)等中。 通常優(yōu)選使用金屬卣化物燈，因?yàn)檫@種燈在產(chǎn)生白光方面效率較高。
HID燈包括支撐在外部燈罩內(nèi)的弧光燈管。弧光燈管包括由透光 材料例如石英或陶瓷材料構(gòu)成的通常為管狀的主體，它形成有裝有燈 填充材料和惰性填充氣體的氣密封發(fā)光腔室。 一般來說，HID燈具有 幾種弧光燈管主體。 一種弧光燈管主體為由具有所述大體圓筒形弧光 燈管腔室的直徑的石英管形成的"圓筒形"主體，其中所述腔室是通過 夾緊密封所述管子的端部來形成的。另一種弧光燈管主體是一種"成 形"主體，它由直徑小得多的石英管形成，其中球形發(fā)光腔室是在直徑 比管子小得多的兩個(gè)端部之間的內(nèi)壓作用下通過膨脹形成的。上述類 型的弧光燈管主體用在形成"雙端，，弧光燈管即具有間隔開的電極并且 每個(gè)電極密封在每個(gè)端部處的弧光燈管中。用于HID燈的弧光燈管也 可以是具有只在其一個(gè)端部處密封的球形腔室的"單端，，弧光燈管。
弧光燈管包括一對(duì)間隔開的電極，在燈工作期間在這些電極之間 形成弧光。在雙端弧光燈管中，電極引線組件被密封在該弧光燈管的 每個(gè)端部中。該電極引線組件通常包括一鎢電極、 一鉬薄膜24和一外部鉬引線。
在HID燈的雙端弧光燈管(圓筒形主體或成形主體弧光燈管)的 制造中，通過以下步驟使發(fā)光腔室密封將電極引線組件設(shè)置在弧光 燈管主體的每個(gè)端部中、加熱每個(gè)端部的一部分然后使受熱部分收縮 或者夾緊在設(shè)置在其中的電極引線組件周圍，由此使該組件的位置相 對(duì)于弧光燈管主體固定并且形成氣密封。受熱部分的溫度通常高達(dá)大 約2000。C或者更高。在這些高溫下，設(shè)置在端部?jī)?nèi)的電極引線組件的 金屬部件在暴露于不受控大氣例如工廠生產(chǎn)線周圍的空氣時(shí)非常容易 腐蝕，并且任何腐蝕都會(huì)顯著降低燈的性能并且可能導(dǎo)致引線組件的 機(jī)械故障。因此，重要的是要避免這些電極引線組件在制造過程中當(dāng) 其溫度升高時(shí)暴露于不受控大氣。
在本發(fā)明的上下文中，"不受控大氣"是除了其中該大氣的組分受 到嚴(yán)格控制的大氣例如在手套箱中的大氣之外的任何大氣。工廠生產(chǎn) 線周圍的大氣即使在其溫度、濕度、顆粒含量等方面受到一些控制也 被認(rèn)為是不受控大氣。
在HID燈的制造中，用固態(tài)燈填充材料例如一種或多種金屬卣化 物投配到弧光燈管主體的發(fā)光腔室中。該材料在暴露于受控大氣中時(shí) 容易受到水分污染，這使燈的性能明顯降低。因此在該制造過程中， 避免該固態(tài)燈填充材料暴露于污染氣體中也是重要的。
在一種制造HID燈的弧光燈管的已知方法中，弧光燈管主體由玻 璃質(zhì)材料例如石英形成。然后在靠近將形成發(fā)光腔室的主體的縱向中 心附近將填充/排氣管熔合。排氣管為腔室內(nèi)部和弧光燈管主體的外部 之間的連通提供一途徑。設(shè)置電極引線組件，然后將它們夾緊密封在 弧光燈管主體的端部中。在夾緊密封過程中，通過填充/排氣管注入非 反應(yīng)性氣體以防止這些電極引線組件的金屬部件在這些部件在密封過 程中被加熱時(shí)暴露在空氣中，由此防止這些金屬部件腐蝕。在本發(fā)明 的上下文中，"非反應(yīng)性"氣體是相對(duì)于燈部件例如包括電極引線組件 和燈填充材料不反應(yīng)的氣體。
一旦將弧光燈管主體的端部密封，就通過填充/排氣管將固態(tài)填充材料和水銀輸入到該腔室中。然后在所要求的填充壓力下將惰性填充 氣體注入到該腔室中，并且將填充/排氣管熔合封閉，由此使該腔室氣 密封。
這種現(xiàn)有技術(shù)方法具有幾個(gè)缺點(diǎn)，其包括實(shí)質(zhì)的缺點(diǎn)在于，腔室 壁在填充/排氣管連接然后熔合封閉并且熔下的位置處包括不規(guī)則部 分。這個(gè)不規(guī)則部分在g化物在燈工作期間將冷凝的腔室壁上引起冷 點(diǎn)，并且卣化物的冷凝會(huì)在從燈發(fā)出的光的色彩均勻性上具有顯著影 響。在腔室中的不規(guī)則性還會(huì)干擾從腔室中發(fā)射出的光，并且冷凝的 卣化物會(huì)產(chǎn)生陰影，從而使得難以控制和引導(dǎo)光。這在光學(xué)系統(tǒng)例如 光纖光學(xué)器件、投影顯示裝置和汽車前燈中尤為不好。這些缺點(diǎn)在功 率更低的燈上具有更大的不利效果，這種燈更小并且其中不規(guī)則部分 包括更大部分的腔室壁。
具有熔合封閉填充/排氣管的弧光燈管的另一個(gè)缺點(diǎn)存在于安裝
在保護(hù)罩或管狀外套內(nèi)的弧光燈管中。已經(jīng)被熔合封閉的部分填充/ 排氣管從弧光燈管的腔室壁沿徑向伸出。因此，圓筒形罩或管狀外套 必須具有更大的直徑以便用徑向伸出的端部包住弧光燈管。
現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出制造"無尖頭(tipless)"弧光燈管的方法，從 而避免了具有熔合封閉填充/排氣管的缺點(diǎn)。但是，制造無尖頭弧光燈 管的現(xiàn)有技術(shù)方法需要在至少一些工藝步驟期間釆用受控環(huán)境。
一般來說，制造無尖頭孤光燈管的已知方法包括以下步驟制備 出一弧光燈管主體；將一電極引線組件設(shè)置然后密封在該弧光燈管主 體的一個(gè)端部中；通過該主體的剩余的開口端部將固態(tài)燈填充材料和 惰性填充氣體注入到該主體內(nèi)部中；并且將另一個(gè)電極引線組件設(shè)置 然后密封在主體的剩余的開口端部中，由此形成一氣密封的發(fā)光腔室。
為了防止第一電極引線組件的金屬部件在第一端部的密封過程中 氧化，已知通過另一個(gè)端部將非反應(yīng)性氣體注入到主體內(nèi)部，因此在 密封過程中產(chǎn)生出經(jīng)過該引線組件的非反應(yīng)性氣體流。這防止了金屬 部件在密封過程中暴露于反應(yīng)性的大氣例如含水氣體。通常通過一般 的方法例如將一根軟管裝配在開口端部的端部上或者通過開口端部將一探測(cè)器插入到主體內(nèi)部中來將非反應(yīng)性氣體注入到主體內(nèi)部中。
然后在注入固態(tài)燈填充材料之前通過開口端部用非反應(yīng)性氣體填
充主體內(nèi)部。燈填充材料通常存放在干燥的非反應(yīng)性大氣中，因此可
以沒有污染地注入到主體內(nèi)部中。
為了防止第二電極引線組件的金屬部件在第二端部的密封過程中
氧化，現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)了， 一旦將固態(tài)填充材料和水銀注入到孤光燈管
主體內(nèi)部中并且將第二電極引線組件設(shè)置在剩余的開口端部中，就必
須使弧光燈管主體內(nèi)部與不受控大氣隔絕。
現(xiàn)有技術(shù)披露了，可以通過以下方法使弧光燈管主體與不受控大
氣隔絕(i)如在于1992年4月28日公開的Heider等人的美國(guó)專 利No.5108333中所教導(dǎo)的一樣將弧光燈管主體設(shè)置在受控大氣例如 手套箱中或者(ii)如在于1996年4月9日公開的Nagasawa等人的 美國(guó)專利No.5505648中所教導(dǎo)的一樣將開口端連接在用來提供必要 的密封的真空系統(tǒng)上。如現(xiàn)有技術(shù)所述一樣，弧光燈管的一個(gè)端部必 須足夠長(zhǎng)，以便在將電極引線組件設(shè)置在端部?jī)?nèi)時(shí)包住整個(gè)電極引線 組件。 一旦使弧光燈管隔離，在所要求的壓力下用惰性填充氣體填充 弧光燈管主體，然后將端部熔合封閉在電極引線組件外面，從而將整 個(gè)組件包在主體內(nèi)。然后，從手套箱或真空系統(tǒng)中取出該弧光燈管， 并且通過收縮或夾緊來密封第二端部，之后除去端部的多余部分以露 出該電極引線組件的外部引線。
現(xiàn)有技術(shù)方法具有需要使弧光燈管主體與不受控大氣隔絕的明顯 缺點(diǎn)。這通常需要使用手套箱或真空系統(tǒng)。這些方法復(fù)雜而又難以自 動(dòng)化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于消除現(xiàn)有技術(shù)的許多缺陷，并且提 供一種新穎的HID燈、弧光燈管以及制造弧光燈管的方法。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的在于提供一種新穎的弧光燈管以及制造用于 HID燈的弧光燈管的方法，該方法無需在受控大氣內(nèi)進(jìn)行任何加工步
14本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供一種新穎的弧光燈管和制造用于
HID燈的無尖頭弧光燈管的方法，其中弧光燈管在最后密封該孤光燈 管的步驟期間保持與不受控大氣連通。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于，提供一種新穎的弧光燈管和制造用于 HID燈的無尖頭弧光燈管的方法，其中使惰性填充氣體與不受控大氣 例如空氣保持連通直到使該弧光燈管氣密封。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于，提供一種新穎的弧光燈管和制造用于 HID燈的無尖頭弧光燈管的方法，該方法無需除去一部分端部以露出 電極引線組件的外部。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于，提供一種新穎的弧光燈管和制造用于 HID燈的弧光燈管的方法，其中弧光燈管主體的每個(gè)端部具有與完成 的弧光燈管的端部基本上相同的長(zhǎng)度。
本發(fā)明還有一個(gè)目的在于，提供一種用于使由弧光燈管主體的端 部形成的管狀開口延伸的新穎設(shè)備以及制造用于HID燈的弧光燈管 的方法。
通常優(yōu)選的是，獲得在基本上室溫下明顯低于大氣壓的最終填充 氣體壓力，即低于500乇的壓力。最終填充氣體壓力通常低于大約二 分之一個(gè)大氣壓，并且可以低至大約30乇。大約為IOO乇的填充壓力 在金屬卣化物燈中是常見的。為了獲得這種最終低于大氣壓的填充壓 力，現(xiàn)有技術(shù)在，即，通過熔合封閉填充/排氣管或者在無尖頭弧光燈 管中收縮或夾緊剩余的開口端部來氣密封弧光燈管內(nèi)部之前采用機(jī)械 裝置來將弧光燈管內(nèi)部抽空至所要求的壓力。這些方法需要使用昂貴 的泵和/或真空系統(tǒng)，較復(fù)雜并且難以自動(dòng)化。
Heider等人的專利公開了 ，可以通過在手套箱內(nèi)加熱填充氣體并 且熔合封閉開口端部然后從手套箱中取出該弧光燈管以收縮或者夾緊 密封剩余的未夾緊的端部來獲得填充氣體的"輕微"的負(fù)壓。Hdder等 人公開了在熔合封閉弧光燈管之前使填充氣體溫度升高僅100。C以在 填充氣體冷卻時(shí)獲得輕微的負(fù)壓。如果在大氣壓下加熱填充氣體， 100。C的溫度差在將弧光燈管密封并冷卻時(shí)提供大于500乇的最終填充氣體壓力。在Heider等人的專利中沒有披露，可以通過這種工藝獲 得明顯低于大氣壓力的填充壓力即低于500乇的壓力，或者在與不受 控氣體連通的同時(shí)在手套箱外面可以控制填充氣體溫度。
因此，本發(fā)明還有一個(gè)目的在于，提供一種新穎的弧光燈管和制 造用于HID燈的弧光燈管的方法，該方法無需機(jī)械地將弧光燈管抽空 以獲得明顯低于大氣壓的填充壓力。
本發(fā)明還有另外一個(gè)目的在于，提供一種新穎的弧光燈管和制造 用于HID燈的弧光燈管的方法，其中填充氣體的溫度在弧光燈管在不 受控大氣中密封之前是受控的。
本發(fā)明再有另外一個(gè)目的在于，提供一種新穎的弧光燈管和制造 用于具有超大氣壓填充壓力HID燈的弧光燈管的方法，其中在密封時(shí) 沒有壓差。
熟悉本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從權(quán)利要求書、附圖和 以下優(yōu)選實(shí)施方案詳細(xì)說明的研討中將很容易理解本發(fā)明的這些和許 多其它目的和優(yōu)點(diǎn)。
圖1為具有球形發(fā)光腔室的弧光燈管主體剖視圖2a-e表示用于形成圖1所示弧光燈管主體的現(xiàn)有技術(shù)加工步
圖3a表示在夾緊密封過程中用惰性氣體沖洗主體內(nèi)部同時(shí)加熱 弧光燈管主體端部的步驟；
圖3b為具有一個(gè)端部被夾緊密封的電極引線組件的弧光燈管主 體剖視圖4為電極引線組件示意圖5表示固體燈填充材料和水銀注入腔室內(nèi)部的步驟；
圖6為具有封離在電極引線組件之外的細(xì)長(zhǎng)端部的現(xiàn)有技術(shù)弧光 燈管主體剖視圖7表示保持主體內(nèi)部通向周圍大氣的同時(shí)加熱弧光燈管主體上 端部分的步驟；


圖8為由本發(fā)明的一種方法制作的弧光燈管剖視圖9為本發(fā)明弧光燈管主體的一個(gè)實(shí)施方案剖視圖IO為圖9所示弧光燈管主體制作的弧光燈管剖視圖lla表示本發(fā)明弧光燈管主體填充最終充填氣體和沖洗的步
圖lib表示本發(fā)明的電極引線組件定位和弧光燈管第二端部夾緊 密封的步驟。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通常提供實(shí)用的所有類型和尺寸HID燈用弧光燈管和這種 燈的制造方法。下面僅用實(shí)例，就本發(fā)明有關(guān)雙端金屬鹵化物燈無尖 頭石英構(gòu)成的弧光燈管的某些方面加以描述。
圖l表示由石英管制成的現(xiàn)有技術(shù)弧光燈管主體。該弧光燈管主體 10包括位于開口管狀端部14、 16中間的球形發(fā)光腔室12?？梢葬娪萌?何適當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)方法來制成弧光燈管主體IO。
成形的主體弧光燈管可以按照Lamouri等人于2000年6月19日提 出題目為"Horizontal Burning HID Lamps And Arc Tubes，，受讓給本 發(fā)明受讓人的同時(shí)待審專利申請(qǐng)No.09/597547中所述的方式制造出 來。圖2a表示這樣一種用石英管(圖2a)制成弧光燈管的方法，即通 過將該管裝在車床上并且加熱該管(圖2b)、利用該管的軸向運(yùn)動(dòng)收 縮受熱管(圖2c)，再通過內(nèi)壓使收縮的管膨脹靠在模具(圖2d)上， 從而獲得所要求的弧光燈管主體形狀(圖2e)。可以通過在收縮過程 中積累的石英量來調(diào)節(jié)弧光燈管主體的厚度，而通過模具的形狀來確 定弧光燈管主體的形狀。
如圖3a和3b所示，將第一電極引線組件18置于開口管狀端部14內(nèi)， 再用傳統(tǒng)的夾緊密封工藝將該端部14密封。在夾緊密封過程中，將一 部分端部14加熱使石英軟化，然后采用形成夾緊密封20的普通夾鉗(未 示出)將軟化的部分?jǐn)D壓在一起，而包起設(shè)在其中的部分電極引線組 件18。夾緊密封20將組件18相對(duì)于弧光燈管主體10的位置固定，并且 通過端部14在腔室12內(nèi)部和主體10外部之間形成氣密封。電極引線組件18可以是一種普通引線組件，它包括幾個(gè)金屬部件， 其中包括如圖4所示的鴒電極22、鉬箔24和鉬外引線26。在夾緊密封過 程中，金屬部件在石英軟化時(shí)可以達(dá)到2000。C或更高的溫度。在這種 高溫下，如果在活性大氣例如空氣中受潮的話，這些金屬部件非常容 易腐蝕。為了防止這種腐蝕，在夾緊密封過程中惰性氣體通過留下的 開口管狀端部16被注入到腔室12中，并且流經(jīng)引線組件18。該氣體可 以通過任何傳統(tǒng)的方法例如圖3a所示的插入探測(cè)器28或者將軟管(未 示出)連接在開口端部16上來注入。該氣體可以是任何惰性氣體，例 如氮?dú)饣驓鍤饣蚱浠旌蠚狻?br> 下面的步驟是通過留下的開口端部16將材料注入到腔室12中來給 該弧光燈管主體投配所需的填充材料?？梢酝ㄟ^任何普通的裝置例如 由APL Engineered Materials, Inc.公司制造的燈填充球銷式分配器利 用留下的開口端部16將固體燈填充材料30注入到腔室12中。必要時(shí)， 還可以通過任何普通裝置利用端部16將水4艮31注入到該腔室12中。圖5 表示在腔室12內(nèi)具有燈填充球30和水銀31的弧光燈管主體10。
在該過程中剩下步驟包括用最終填充氣體沖洗和填充腔室、將 第二電極引線組件置于留下的開口端部中，并密封留下的開口端部。 正如對(duì)第一端部夾緊密封所述的那樣，重要的是要防止電極引線組件 的金屬部件在高溫下暴露于腐蝕性大氣。
現(xiàn)有技術(shù)的方法指出必須通過以下方法使部件與不受控大氣隔 離(i)將該弧光燈管主體置于手套箱中；或者(ii)在用最終填充 氣體填充弧光燈管主體內(nèi)部和設(shè)置第二電極引線組件之前將弧光燈管 主體的開口端連接在真空系統(tǒng)上。如圖6所示， 一旦獲得最終填充壓力， 就可在引線組件32外面將開口端部16熔合封閉，從而將含有惰性氣體 的腔室12內(nèi)部隔離。因此現(xiàn)有技術(shù)利用部件在弧光燈管主體內(nèi)部惰性 氣體的隔離來防止引線組件的金屬部件在端部16夾緊密封過程中被腐 蝕。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過以下方法可以避免使用手套箱或真空系統(tǒng)時(shí)使弧 光燈管內(nèi)部與不受控大氣隔離，即弧光燈管主體10如此取向，要使開
18口端部16如圖5和7所示向上延伸，并且依靠填充氣體與空氣的相對(duì)重 量來維持惰性氣體填充在弧光燈管主體內(nèi)?？梢圆迦脒m當(dāng)?shù)钠胀ㄌ綔y(cè) 器34將最終惰性填充氣體注入到腔室12的內(nèi)部。該填充氣體可以是任 何惰性氣體，例如氬氣、氖氣、氙氣、氪氣或其組合氣體。在本發(fā)明 的優(yōu)選實(shí)施方案中，填充氣體由氬氣和氙氣的混合物組成，這兩種氣 體的混合物比空氣重，而且只要主體保持在基本垂直方位就會(huì)保留在 弧光燈管主體10的內(nèi)部，因此阻止了弧光燈管周圍不受控大氣中較輕 污染空氣流入。
用填充氣體沖洗和填充弧光燈管主體10的內(nèi)部直至端部16的頂端 38，以便置換所有其它氣體。 一旦對(duì)弧光燈管主體進(jìn)行了沖洗和填充， 可以取出探測(cè)器34，并且如圖中所示將第二電極引線組件32置于端部 16內(nèi)。該端部16必須在引線組件32上方充分延伸，致使盡管在端部16 的頂端38附近填充氣體與弧光燈管主體周圍的不受控大氣會(huì)有一些混 合，但是該引線組件32仍將浸沒在端部16內(nèi)的填充氣體柱中。
如圖7和8中所示，因而可以通過傳統(tǒng)夾緊密封方法來密封第二端 部16。對(duì)一部分端部16進(jìn)行加熱，使石英軟化，然后采用普通的夾鉗 (未示出)將軟化的部分?jǐn)D壓在一起，而包起設(shè)在其中的部分電極引 線組件32，從而形成夾緊密封36。夾緊密封36將組件32相對(duì)于弧光燈 管主體10的位置固定，并且通過端部16在腔室12內(nèi)部和主體10外部之 間形成氣密封。在另一個(gè)實(shí)施方案中，端部可以通過收縮密封方法來 密封。
如圖8進(jìn)一步所示，此刻腔室12與弧光燈管主體10的外部氣密封。 然后可以除去端部16的多余部分，露出電極引線組件32的外引線42。
圖9和10表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。該弧光燈管主體50可以形 成具有開口端部54、 56中間的腔室52。端部54、 56可以具有基本上相 同的長(zhǎng)度。在優(yōu)選實(shí)施方案中，弧光燈管主體50的端部54、 56長(zhǎng)度可 以基本上為成品弧光燈管的端部長(zhǎng)度，因而可以免除只要腔室被密封 便要修整第二端部的多余部分的步驟。但是，仍有必要提供足夠長(zhǎng)的 填充氣體柱，以便使設(shè)在第二端部56內(nèi)的第二電極引線組件58在第二端部的夾緊密封過程中完全浸沒在填充氣體中。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，通過使所述開口端部與形成具有與 端部外徑基本相同直徑的細(xì)長(zhǎng)軸機(jī)械裝置連通來使填充氣體柱延伸超
出端部長(zhǎng)度之外。在圖lla和llb所示的實(shí)施方案中，沖洗和填充塊60 形成一主軸62，該主軸62在設(shè)置電極引線組件58、用最終填充氣體沖 洗/填充主體50以及夾緊密封端部56的步驟期間與弧光燈管主體50的 開口端部56連通。
所述塊60形成主軸62和一個(gè)或多個(gè)輔助軸64，這些輔助軸64在主 軸62和周圍氣體之間形成連通。端部56的開口端可相對(duì)于塊60設(shè)置以 實(shí)現(xiàn)主軸62與由端部56形成的管狀開口連通?？梢酝ㄟ^如圖lla所示將 普通探測(cè)器66插入到所述腔室52中來用最終填充氣體沖洗和填充弧光 燈管腔室52的內(nèi)部和開口端部56。
一旦用最終填充氣體沖洗和填充了弧光燈管主體50，就可以取出 探測(cè)器66。此刻填充氣體填充了端部56和主軸62，并且由于填充氣 體對(duì)周圍氣體的相對(duì)重量所以必定保留在軸62內(nèi)。然后采用如圖lib 所示的普通組件支座68將電極引線組件58設(shè)置在端部56和主軸62 內(nèi)。隨著填充氣體填充軸62至頂部，電極引線組件58可以完全浸沒 在填充氣體中，從而防止了在夾緊密封過程中出現(xiàn)腐蝕。 一旦設(shè)置好 電極引線組件58,就可以采用普通的夾緊密封工藝來將端部56夾緊 密封。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過收縮密封工藝來密封端部56。
在許多用途中，理想的是提供一種其填充氣體壓力在室溫下明顯 低于大氣壓例如低于500乇的壓力的弧光燈管。其填充氣體壓力低于二 分之一個(gè)大氣壓并且設(shè)置甚至低至30乇的弧光燈管是常見的。為了獲 得低于大氣壓的填充氣體壓力，現(xiàn)有技術(shù)方法釆用了機(jī)械系統(tǒng)例如真 空泵來在熔合封閉端部然后夾緊或收縮密封端部以最終密封所述腔室 之前控制填充氣體壓力。這些機(jī)械系統(tǒng)是昂貴的，并且采用這些系統(tǒng) 的工藝步驟難以自動(dòng)化。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，在弧光燈管中形成明顯低于大氣壓的填 充氣體壓力中避免了使用這些機(jī)械系統(tǒng)。在進(jìn)行最終夾緊密封過程以氣密封上端部16、 56的期間，使腔室12、 52的內(nèi)部與包圍著該弧光燈 管主體IO、 50的不受控大氣之間保持連通。因此，填充氣體和周圍氣 體的壓力相同，并且填充氣體可以響應(yīng)于填充氣體的溫度相對(duì)于周圍 大氣的溫度膨脹或收縮。為了在基本室溫下獲得明顯低于大氣壓的填 充氣體壓力，可以對(duì)弧光腔室進(jìn)行加熱由此在夾緊密封過程中提高填 充氣體的溫度，從而在對(duì)該腔室進(jìn)行氣密封時(shí)降低了在腔室內(nèi)的填充 氣體密度。填充氣體在對(duì)腔室進(jìn)行密封時(shí)的壓力將等于周圍大氣的壓 力，因?yàn)樵诿芊膺^程中在這些氣體之間保持連通。在工廠生產(chǎn)區(qū)域的 不受控氣體中，壓力將基本上為大氣壓，并且使填充氣體溫度升高將 導(dǎo)致填充氣體從弧光燈管流動(dòng)通過開口端部，從而防止由于在燈管端 部處的氣體混合而導(dǎo)致的污染。當(dāng)弧光燈管和填充氣體冷卻至室溫， 則在腔室的固定體積中的填充氣體壓力將下降，并且填充氣體在基本 室溫下的最終壓力可以通過控制填充氣體在腔室被密封時(shí)的溫度來進(jìn) 行控制。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，燃燒器70在夾緊密封過程中直接向弧光燈 管主體50的球形腔室52施加熱量來控制在腔室52內(nèi)的填充氣體溫度。 可以根據(jù)完成的弧光燈管的所要求的填充氣體壓力來控制燃燒器70的 強(qiáng)度，因此控制施加在給填充氣體的熱量。
或者，在本發(fā)明的另一個(gè)方面，在對(duì)腔室進(jìn)行氣密封時(shí)可以對(duì)填 充氣體進(jìn)行冷卻以在基本室溫下獲得超大氣壓的填充氣體壓力。必須 注意例如通過在冷卻過程中繼續(xù)將填充氣體注入到弧光燈管中來防止 污染。
盡管對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案已進(jìn)行了描述，但是要理解的是， 所述的實(shí)施方案只是示例性的，而且本發(fā)明的范圍只應(yīng)由所附權(quán)利要 求來限定，在符合全部等效范圍的情況下、熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)其 閱讀后自然可作出許多變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種制造用于高強(qiáng)度放電燈的弧光燈管的方法，其中所述弧光燈管包括在基本室溫下處于低于大氣壓的壓力的填充氣體，所述方法包括以下步驟在使填充氣體與周圍大氣之間保持連通的同時(shí)在基本大氣壓力下相對(duì)于主體周圍的無控制的大氣的溫度提高在弧光燈管主體的內(nèi)部中的填充氣體的溫度；并且在提高填充氣體溫度的同時(shí)氣密封弧光燈管主體，從而使密封在弧光燈管內(nèi)部中的填充氣體的壓力在填充氣體溫度不再升高時(shí)低于大氣壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在密封弧光燈管并且填充 氣體溫度不再升高時(shí)控制填充氣體的升高的溫度以獲得所需要的填充 氣體壓力的步驟。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，所述使填充氣體溫度升高的步驟 包括加熱弧光燈管主體的縱向中心部分的步驟。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括以下步驟 密封主體的一個(gè)管狀端部；密封主體的另一個(gè)管狀端部，由此在所述密封端部之間形成氣密 封發(fā)光腔室；并且加熱該腔室，由此在密封另一個(gè)管狀端部的步驟期間升高在腔室 內(nèi)的填充氣體的溫度。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中將所述端部夾緊密封。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中將所述端部收縮密封。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述填充氣體是惰性的，并 且周圍大氣是空氣。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述惰性填充氣體包括氬氣。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中密封在腔室內(nèi)的填充氣體的 壓力在基本室溫下低于半個(gè)大氣壓。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述填充氣體壓力為大約30 乇與大約350乇之間。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中氣密封弧光燈管的步驟包括 使從弧光燈管的發(fā)生腔室延伸出的管狀部分密封的步驟。
12. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述弧光燈管主體包括具有 單個(gè)開口端的發(fā)光腔室。
13. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述弧光燈管主體由陶瓷材 料構(gòu)成。
14. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述弧光燈管主體由石英構(gòu)成。
15. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中氣密封所述弧形燈管主體的 步驟包括以下步驟將一個(gè)或多個(gè)電極引線組件設(shè)置在主體的開口端 部中，并且將端部密封在設(shè)置在其中的一個(gè)或多個(gè)電極引線組件周圍， 由此固定一個(gè)或多個(gè)引線組件的位置并且氣密封所述弧光燈管主體。
16. —種制造具有氣密封發(fā)光腔室的弧光燈管的方法，所述腔室 裝有在基本室溫下具有低于大氣壓的壓力的填充氣體，其中，不用在 受控大氣中進(jìn)行任何步驟，在保持填充氣體與周圍大氣連通的同時(shí)進(jìn) 行氣密封發(fā)光腔室的步驟，其中無需機(jī)械抽空腔室就獲得在基本室溫 下的低于大氣壓的填充氣體壓力。
17. —種制造用于高強(qiáng)度放電燈的弧光燈管的方法，該放電燈具 有氣密封在弧光燈管的發(fā)光腔室內(nèi)的填充氣體，其中所述填充氣體壓 力小于在基本室溫的二分之一大氣壓，所述方法包括以下步驟使腔室內(nèi)的填充氣體的溫度升高，從而由于其溫度升高而實(shí)現(xiàn)填 充氣體從腔室進(jìn)入圍繞弧光燈管的大氣的流動(dòng)；并且在充分的填充氣體已經(jīng)從腔室流入圍繞弧光燈管的大氣之后氣 密封所述腔室，從而使密封在該腔室內(nèi)的填充氣體的壓力在填充氣體 溫度不再升高時(shí)將小于二分之一個(gè)大氣壓。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述填充氣體通過弧光燈 管的開口管狀端部從腔室流動(dòng)。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述弧光燈管包括一對(duì)管 狀端部。
20. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述弧光燈管包括單個(gè)端部。
21. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述腔室位于密封端部中 間，并且填充氣體通過開口管狀部分從腔室流動(dòng)。
22. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述填充氣體為惰性的， 并且從腔室流入到無控制的大氣中。
23. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中在基本室溫下的填充氣體 壓力為大約30乇至大約350乇之間。
24. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中氣密封所述弧光燈管主體 的步驟包括以下步驟將一個(gè)或多個(gè)電極引線組件設(shè)置在主體的開口 端部中，并且將端部密封在設(shè)置在其中的一個(gè)或多個(gè)電極引線組件周 圍，由此固定一個(gè)或多個(gè)引線組件的位置并且氣密封所述弧光燈管主 體。
25. —種制造用于高強(qiáng)度放電燈的弧光燈管的方法，該放電燈具 有位于一對(duì)開口管形端部中間的氣密封發(fā)光腔室和密封在該腔室內(nèi)的 填充氣體，所述方法包括以下步驟通過開口管形端部用填充氣體沖洗和填充腔室的內(nèi)部；并且 在通過開口管形端部使填充氣體與弧光燈管周圍的無控制的大氣之間保持連通的同時(shí)通過夾緊密封所述開口管形端部直到將該腔室密封來對(duì)該腔室進(jìn)行氣密封。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，還包括在沖洗和填充以及密封 所述腔室的步驟期間將弧光燈管設(shè)置成使開口管狀端部向上延伸的步
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述填充氣體是惰性的并 且弧光燈管周圍的大氣為空氣。
28. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述弧光燈管由石英構(gòu)成。
29. —種制造用于弧光放電燈的弧光燈管的方法，它包括通過其開口管狀端部用惰性填充氣體填充該弧光燈管然后在端部中形成夾緊 密封由此使弧光燈管氣密封的步驟，其中，包括通過管狀端部保持弧 光燈管內(nèi)部通向弧光燈管周圍的大氣直到形成夾緊密封的步驟，形成 夾緊密封時(shí)弧光燈管周圍的大氣被形成為無控制的大氣。
30. —種制造弧光燈管的方法，包括用填充氣體填充發(fā)光腔室然 后密封該腔室的步驟，其改進(jìn)在于，使腔室內(nèi)的填充氣體與該腔室周 圍的無控制的大氣保持連通直到將該腔室密封。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，還包括使腔室內(nèi)的填充氣體相 對(duì)于周圍大氣的溫度升高的步驟，由此使得填充氣體在腔室密封過程 中從腔室中流出。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述填充氣體在密封弧光 燈管內(nèi)的壓力在基本室溫下低于大氣壓。
33. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述填充氣體是惰性的， 并且弧光燈管周圍的大氣是空氣。
34. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中通過弧光燈管的開口端部 將填充氣體輸入到發(fā)光腔室中。
35. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中通過開口填充管將所述填 充氣體輸入到發(fā)光腔室中。
36. —種制造具有含有填充氣體的氣密封發(fā)光腔室的無尖頭弧光 燈管的方法，所述方法包括以下步驟將無尖頭腔室放置在氣態(tài)大氣中； 通過所述弧光燈管的開口端部沖洗并填充所述腔室；并且 在通過端部使填充氣體與弧光燈管周圍的氣態(tài)大氣保持連通的 同時(shí)通過密封所述端部來將腔室氣密封，其中填充氣體的組分與弧光燈管周圍的氣態(tài)大氣的組分不同。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述氣態(tài)大氣為空氣，并 且所述填充氣體為惰性的。
38. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述氣態(tài)大氣為非活化的， 而填充氣體為惰性的。
39. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中將所述腔室氣密封的步驟 包括夾緊密封所述端部的步驟。
40. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中將所述腔室氣密封的步驟 包括收縮密封所述端部的步驟。
41. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述弧光燈管的開口端部 基本上向上延伸，并且所述填充氣體比所述氣態(tài)大氣更重。
42. —種在第一大氣中制造弧光燈管的方法，該方法包括以下步 驟，通過弧光燈管的開口端部將燈填充氣體注入到弧光燈管腔室的內(nèi) 部，然后在端部中形成密封，由此在使填充氣體和第一大氣之間保持 連通的同時(shí)將所述弧光燈管腔室從第一大氣氣密封直到形成密封，弧 光燈管周圍的第一大氣的組分與填充氣體的組分不同。
43. 如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述填充氣體為非活化的， 而第一大氣體為活性的。
44. 如權(quán)利要求43所述的方法，其中所述填充氣體是惰性的， 而所述第一大氣為空氣。
45. 如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述填充氣體為非反應(yīng)性 的，而所述第一大氣是非反應(yīng)性的。
46. 如權(quán)利要求45所述的方法，其中所述填充氣體是惰性的。
47. 如權(quán)利要求46所述的方法，其中所述第一大氣是惰性的。
48. 如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述孤光燈管是雙端部的。
49. 如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述弧光燈管是單端部的。
50. —種制造弧光燈管的方法，該方法包括以下步驟(a) 提供一種石英弧光燈管主體，它包括位于具有基本相同長(zhǎng)度 的開口管狀端部中間的弧光燈管腔室，該腔室的內(nèi)部只是通過端部通 向大氣；(b) 將第一電極引線組件設(shè)置在其中一個(gè)端部中；(c) 將所述端部夾緊密封在設(shè)置在其中的一部分第一電極引線組 件周圍，由此使該第一電極引線組件相對(duì)于弧光燈管主體的位置固定， 并且在所述端部和所述第一電極引線組件之間形成氣密封；(d) 通過另一個(gè)端部將固體燈填充材料、水銀和惰性填充氣體輸入到弧光燈管腔室中；(e) 將第二電極引線組件設(shè)置在所述另一個(gè)端部中；(f) 將所述另一個(gè)端部夾緊密封在設(shè)置于其中的一部分第二電極 引線組件周圍，由此相對(duì)于弧光燈管主體固定該第二電極引線組件的 位置，并且對(duì)該弧光燈管腔室進(jìn)行氣密封同時(shí)通過另一端部使腔室與 弧光燈管周圍無控制的大氣之間保持連通直到將該腔室被氣密封。
51. —種制造無尖頭弧光燈管的方法，它包括以下步驟(a) 提供一弧光燈管主體，它包括位于開口管狀端部中間的球形 發(fā)光腔室，所述腔室只是通過這些端部通向該弧形燈管主體的外部；(b) 將一電極引線組件設(shè)置到其中一個(gè)開口管狀端部中；(c) 使惰性氣體流過所述電極引線組件；(d) 在惰性氣體正在流動(dòng)的同時(shí)將所述管狀端部夾緊密封在設(shè)置 于其中的電極引線組件周圍；(e )通過所述孤光燈管主體的剩余的開口管狀端部將固態(tài)燈填充 材料注入進(jìn)腔室內(nèi)部；(f) 通過所述弧光燈管主體的剩余的開口管狀端部將水銀投配到 所述腔室的內(nèi)部中；(g) 通過剩余的開口管狀端部將填充氣體排入到所述腔室，由此 從所述腔室排出所有其它氣體。(h) 將第二電極引線組件設(shè)置到所述剩余的開口管狀端部中；(i) 控制在所述腔室內(nèi)的填充氣體溫度，由此控制將要?dú)饷芊庠?所述腔室內(nèi)的填充氣體的密度；并且(j)將剩余的開口管狀端部夾緊密封在設(shè)置在其中的電極引線組 件周圍，由此將該腔室氣密封，同時(shí)經(jīng)由剩余的開口管狀端部保持腔 室與大氣之間的連通，直到腔室被氣密封為止。
52. 如權(quán)利要求51所述的方法，其中密封在所述腔室內(nèi)的填充 氣體壓力在室溫下低于大氣壓。
53. 如權(quán)利要求51所述的方法，其中密封在所述腔室內(nèi)的填充氣體的壓力在室溫下高于大氣壓。
54. 如權(quán)利要求51所述的方法，其中將弧光燈管設(shè)置成使剩余 的開口管狀端部向上延伸，并且所述填充氣體比所述弧光燈管周圍的 大氣更重。
55. 如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述弧光燈管主體設(shè)置成 使剩余的開口管狀端部向下延伸，并且所述填充氣體比所述弧光燈管 周圍的大氣更輕。
56. —種制造弧光燈管的方法，它包括以下步驟通過弧光燈管 的開口管狀端部將燈填充氣體注入進(jìn)弧光燈管腔室的內(nèi)部，然后在所 述端部中形成密封，由此使弧光燈管腔室與周圍大氣氣密封，其中密 封在腔室內(nèi)的填充氣體的壓力在基本室溫下低于二分之一大氣壓，其 中，在密封該腔室時(shí)在填充氣體壓力與弧光燈管周圍的大氣壓力之間 沒有壓力差。
57. 如權(quán)利要求56所述的方法，其中所述弧光燈管主體周圍的大氣在密封所述腔室時(shí)的壓力基本為大氣壓。
58. —種便于填充在一個(gè)端部處打開的弧光燈管主體并且使之與 無控制的大氣隔絕的設(shè)備，該設(shè)備包括一主體，它具有基本上垂直的主軸和一根或多根副軸，所述主軸在上端處與無控制的大氣體連通，并且在下端處用來與 球形孤光燈管主體的開口管狀端部相配，以便在與之配合時(shí)在所述主 軸的下端和弧光燈管主體的管狀端部之間可密封地建立連通，所述一根或多根副軸在一個(gè)端部處用來密封與受控大氣的連通 并且在所述主軸的長(zhǎng)度中間位置與所述主軸形成連通，從而在與所述 主軸相配時(shí)可以選擇地控制的弧光燈管內(nèi)的大氣；以及一電極引線組件夾具，用于將弧光燈管電極引線組件設(shè)置在所述 主軸中，從而當(dāng)弧光燈管與所述主軸相配時(shí)所述電極引線組件延伸進(jìn) 入所述弧光燈管的球形腔室。
59. 如權(quán)利要求58所述的設(shè)備，包括一密封裝置，當(dāng)所述弧光 燈管在電極引線組件由所述電極引線夾具定位的情況下與所述主軸相配時(shí)，所述密封裝置用于將弧光燈管的開口管狀端部夾緊密封在電極 引線組件周圍。
60. 如權(quán)利要求58所述的設(shè)備，其中所述主軸的長(zhǎng)度在與和所 述主軸配合弧光燈管的管狀端部的長(zhǎng)度結(jié)合時(shí)足夠長(zhǎng)，從而防止了在 弧光燈管中的受控大氣與在所述主軸的上端處的無控制的大氣混合， 由此防止了設(shè)置在其中的弧光燈管引線組件暴露到混合的大氣。
61. —種用于填充在一個(gè)端部處打開的弧光燈管主體并且使之與 無控制的大氣隔絕的設(shè)備，該設(shè)備包括一通道，它在上端處通向無控制的大氣并且在下端處用來與球形 弧光燈管主體的開口管狀端部相配，從而在與之相配時(shí)在所述通道的 下端與弧光燈管主體的管狀端部之間密封地建立連通；一受控大氣源，用于在與所述通道相配時(shí)將受控大氣注入進(jìn)弧光燈管；一電極引線組件夾具，用于將弧光燈管引線組件設(shè)置在所述通道 中，從而該電極引線組件在弧光燈管與所述通道相配時(shí)延伸進(jìn)入弧光 燈管的球形腔室中；一夾緊密封裝置，用于在所述弧光燈管與所述通道相配時(shí)并且在 所述電極引線組件設(shè)置在其中時(shí)將所述弧光燈管選擇地密封在所述電 極引線組件上，由此盡管在由所述夾具將所述電極引線組件設(shè)置到所述弧光燈 管中時(shí)并且在通過所述夾緊密封裝置密封所述弧光燈管時(shí)所述弧光燈 管通過所述通道與無控制的大氣連通，但是仍可以通過所述受控大氣 源來控制弧光燈管在與通道相配時(shí)的大氣。
62. —種制造用于高強(qiáng)度放電燈的弧光燈管的方法，該放電燈具 有位于一對(duì)管狀端部中間的氣密封發(fā)光腔室，和密封于該腔室內(nèi)的填 充氣體，所述方法包括以下步驟通過開口管狀端部用填充氣體沖洗和填充腔室內(nèi)部；和 在通過開口管狀端部使填充氣體與弧光燈管周圍的大氣之間保 持連通的同時(shí)，用火焰加熱開口管狀端部的一部分來氣密封該腔室；并且壓縮被加熱的部分，以形成該端部?jī)?nèi)的氣密封。
63. 如權(quán)利要求62所述的方法，其中弧光燈管周圍的大氣是無 控制的大氣。
64. 如權(quán)利要求62所述的方法，其中弧光燈管被定位成使開口 端部向上延伸，并且其中填充氣體重于弧光燈管周圍的大氣。
全文摘要
這里涉及一種用于高強(qiáng)度放電燈的無尖頭弧光燈管(12)及其制造方法，其中通過依靠氣體的不同密度來隔絕密封氣體，弧光燈管(12)在提起填充步驟和通過在引線組件(32)處進(jìn)行夾緊密封來將該燈管氣密封的隨后步驟期間可以保持與無控制的氣體連通。另外，可以通過在密封期間控制填充氣體的溫度來控制密封在弧光燈管(12)內(nèi)的填充氣體的最終壓力，因此避免了需要采用泵來控制填充氣體壓力。
文檔編號(hào)H01J61/30GK101552169SQ200910132800
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者尤里斯·舒爾茨斯, 阿巴斯·拉穆里, 顧永衛(wèi) 申請(qǐng)人:現(xiàn)代照明技術(shù)有限公司