專利名稱：用于高強度放電燈的起動輔助裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高強度放電(high-intensity discharge, HID)燈，更 確切地涉及帶起動輔助裝置(starting aid )的HID燈。
背景技術：
在存在雪崩啟動電子(avalanche-initiating electron)的情況下, HID燈以高于該燈的工作電壓的電壓起動，其提供足以引起擊穿 (breakdown)的電場。 一些起動輔助裝置使用紫外線(UV )增強器 來確保雪崩啟動電子的存在。
例如，Morris的美國專利5,323,091描述了用于金屬卣化物電弧 放電燈的UV起動輔助裝置，其包括在電弧管(arc tube)的沖壓密封 圏中的空腔，其中該空腔包括電極密封的箔部分。在沖壓密封圏的外 部上i殳置"l妾地面。通過相對于地對箔充負電而對燈供電(energize)。 電子/人箔的4兌邊泄漏并在空腔內(nèi)啟動介質(zhì)阻擋》文電(dielectric barrier discharge, DBD)。取決于填充氣體及其壓力，DBD產(chǎn)生UV和真空 紫外線(VUV)光子，為了便于點亮燈所述光子必須到達主容器中的 陰極。因為該光子必須穿過沖壓密封圈材料，其作為起動輔助裝置的 效用由于傳輸損耗而減少。
Nortrup等人的美國專利6，201,348描述了用于金屬卣化物放電燈 的起動輔助裝置，其中電弧放電管位于密封的套筒(jacket)內(nèi)。該 套筒包含輔助起動管內(nèi)放電的氣體。外部導體在所述套筒的外側(cè)上延 伸并連接到管的一個引線上。當對電極施加電壓時，外部電極的存在 使電場集中得接近相鄰的內(nèi)部電極。該效應本身易引起管內(nèi)的擊穿， 但是也可能引起套筒中DBD的形成。如果是后一種情況，則這些光 子必須穿過電弧放電管的壁并到達電弧管中的陰極。由于缺乏對DBD 可能發(fā)生的位置和其相對于陰極的位置的控制，大大減少了它們的有 效性。另外，DBD光子的光譜非常依賴于套筒填充氣體，并且可能在 到達陰極之前被氣體強烈地吸收(典型地為N2，其DBD光譜與包含 強UV和VUV成分的Xe或Ar相比更向可見光偏移)。Butler等人(US專利7,083,383 )公開了包含嵌入在放電空間的 壁中的導電片的起動輔助裝置。其主要目的是使電場集中在陰極處以 提高電子發(fā)射。另外，可以將輔助裝置視為電容耦合型外部電極，并 且其同樣可以產(chǎn)生DBD。該參考文獻沒有公開光子的形成，也沒有認 識到在產(chǎn)生光子時絕緣和幾何結(jié)構的重要性。
Budinger的美國專利7，187，131公開了 一種具有圍繞每個電極頸 部的兩個線圏(loopofwire)的起動輔助裝置，其中該線圏4皮連4矣并 被饋有點火脈沖。該起動輔助裝置遍布燈的發(fā)光部，從而影響該燈的 光學性質(zhì)。
Hon (美國專利4,010,397 )公開了 一種觸發(fā)閃光燈的裝置，其中 導電貼片(conductive patch )接合到燈的外表面的一部分上并遍布高 電壓電極的 一部分。該專利也未認識到形成光子時絕緣和幾何結(jié)構的 重要性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種新穎的HID燈和用于起動該燈的 方法，其中用于該燈的UV起動輔助裝置避免了現(xiàn)有技術中的問題。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種新穎的高強度放電燈和方法，其 中，該燈包括由絕緣體制成的放電容器，以及陰極和陽極。在容器的 第 一 區(qū)域和陽極之間提供填充有氣體的V形間隙，該第 一 區(qū)域與陽極 和容器的內(nèi)表面分離之處直接相鄰。在第一區(qū)域處在容器的外表面上
提供次級陰極(secondary cathode),其中該次級陰極被定位為使得V 形間隙和第 一 區(qū)域在次級陰極和陽極之間。在第 一 區(qū)域中足以電離氣 體或/人絕纟彖壁發(fā)射自由電子的電場產(chǎn)生DBD。由DBD生成的UV和 VUV光子對陰極進行撞擊并啟動陰極和陽極之間的擊穿并且起動該 燈。
在考慮了下面的附圖和優(yōu)選實施例的描述后，本發(fā)明領域內(nèi)的技 術人員將明白本發(fā)明的這些和其他目的以及優(yōu)點。
圖1是本發(fā)明的燈的實施例的示意性橫截面圖表示。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1,本發(fā)明的高強度放電(HID)燈10包括由固體絕 緣體制成的放電容器12，附接到該容器的一端的陰極14和附接到該 容器的相對端的陽極16。如在圖2中能更清楚地看到的，容器12在 將陽極保持在合適位置的沖壓密封圏(press seal) 20附近具有第一區(qū) 域18，其與陽極16和容器的內(nèi)表面分離之處直接相鄰。容器的第一 區(qū)域18和陽極16限定了在陽極和容器的內(nèi)表面之間的V形(三角形) 間隙22。該V形間隙朝容器的放電室24開口 ，并填充有氣體26(與 放電室中的氣體相同的氣體)。清楚地是，V形間隙22在陽極16周 圍延伸并圍繞陽極16旋轉(zhuǎn)地對稱。圖2中的虛線一般地標出了間隙 頂部的界線，在此處容器12的內(nèi)表面急轉(zhuǎn)地遠離陽極。第一區(qū)域18 具有對陰極14的無阻視線(unimpeded line-of-sight),從而從V形間 隙22中的DBD發(fā)射的光子將到達陰極。
燈IO進一步包括在第一區(qū)域18處的容器的外表面上的次級陰極 30,從而具有氣體26的V形間隙22和固體絕緣體的第一區(qū)域18在 次級陰極30和陽極16之間。
次級陰極30經(jīng)由具有適于點火規(guī)格(ignition specification )的電 路(未示出)的電導體41連接到陰極14。陽極16經(jīng)由單獨的電導體 43連接到電路。V形間隙22中的電場形成于次級陰極和陽極之間的 第一區(qū)域18處并產(chǎn)生DBD。氣體26為氙或氬；在這兩種氣體中的 DBD經(jīng)由準分子-分子衰變才幾制(excimer-molecule decay mechanism ) 產(chǎn)生UV和VUV光子。UV和VUV光子在陰才及14上撞擊以啟動陰招* 和陽極之間的擊穿，并且從而促使燈10的點亮。應注意的是，電極 的極性不能反轉(zhuǎn)(reverse):由于近陰極電場不足以在合理的時間內(nèi) 提取電子，"次級陽極"將不能產(chǎn)生期望的DBD。
DB D的持續(xù)時間由離子的運動限定---旦它們到達絕緣壁，它
們將使DBD消失。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是在向陰才及施加電壓之后50- 100ns 光子的脈沖起動，并且可能持續(xù)長達幾(例如1-5)微秒。VUV和 UV光子提供從陰極發(fā)射電子所需的必要能量并幫助它們電離氣體。
在優(yōu)選的實施例中，次級陰極30是圍繞在容器的第一區(qū)域周圍 的環(huán)。次級陰極也可以是桿(如圖2中的虛線30，所示)。與桿相比，該環(huán)延伸過可從其取得用于DBD的啟動電子的區(qū)域。測試已經(jīng)示出 對于桿實施例30，而言可將用于典型的HID燈的起動電壓從18-25kV (在沒有起動輔助裝置的情況下)降低到9- 10kV，對于環(huán)實施 例而言可降低到約8kV。
雖然已經(jīng)在上述說明書和附圖中描述了本發(fā)明的實施例，但可以 理解的是當按照說明書和附圖閱讀時，本發(fā)明是由后面的權利要求所 限定的。
權利要求
1.一種高強度放電燈，包括由絕緣體制成的放電容器；附接到容器一端的陰極和附接到容器相對端的陽極，所述容器具有與陽極和容器的內(nèi)表面分離之處直接相鄰的第一區(qū)域，所述第一區(qū)域和陽極限定陽極和容器的內(nèi)表面之間的V形間隙，所述間隙填充有氣體并向容器的放電室開口，所述第一區(qū)域具有對陰極的無阻視線；以及次級陰極，位于第一區(qū)域處容器的外表面上以便所述間隙和第一區(qū)域在次級陰極和陽極之間，所述次級陰極連接到陰極并在第一區(qū)域處生成在間隙中產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電的電場，該介質(zhì)阻擋放電生成對陰極進行撞擊并啟動陰極和陽極之間的擊穿的UV和VUV光子。
2. 如權利要求1所述的燈，其中所述次級陰極是所述容器的第一 區(qū)域周圍的環(huán)。
3. 如權利要求1所述的燈，其中所述次級陰極是桿。
4. 如權利要求1所述的燈，其中所述氣體包括氙或氬。
5. —種點亮高強度放電燈的方法，該燈包括由絕緣體制成的放電 容器，以及附接到容器一端的陰極和附接到容器相對端的陽極，所述 方法包括如下步驟在陽極和容器的第一 區(qū)域之間提供V形間隙，所述第 一 區(qū)域與陽 極和容器的內(nèi)表面分離之處直接相鄰，所述間隙填充有氣體并向容器 的放電室開口，所述第一區(qū)域具有對陰極的無阻視線；以及在第一區(qū)域處在容器的外表面上提供次級陰極，所述次級陰極被 定位為使得所述間隙和第 一 區(qū)域在次級陰極和陽極之間，所述次級陰 極連接到陰極；在陽極和次級陰極之間施加電場以在間隙中形成介質(zhì)阻擋放電， 所述介質(zhì)阻擋力文電生成對陰極進4亍撞擊以啟動陰才及和陽才及之間的擊 穿的UV和VUV光子脈沖。
6. 如權利要求5所述的方法，其中在對陰才及施加電壓之后50-100ns光子脈沖起動并持續(xù)達幾微秒。
7. 如權利要求5所述的方法，其中所述光子具有紫外線(UV)或真空紫外線(VUV)內(nèi)的波長。
8. 如權利要求5所述的方法，其中所述次級陰極被提供為圍繞 容器的第一區(qū)域的環(huán)。
9. 如權利要求5所述的方法，其中所述次級陰極被提供為桿。
10. 如權利要求5所述的方法，其中所述氣體包括氙或氬。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于高強度放電燈的起動輔助裝置。高強度放電燈包括由絕緣體制成的放電容器，以及陰極和陽極。在容器的第一區(qū)域和陽極之間提供V形間隙，該第一區(qū)域與陽極和容器的內(nèi)表面分離之處直接相鄰。在第一區(qū)域處在容器的外表面上提供次級陰極，其中該次級陰極被定位為使得V形間隙和第一區(qū)域在次級陰極和陽極之間。在第一區(qū)域處的電場產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電(DBD)，該介質(zhì)阻擋放電生成對陰極進行撞擊并啟動陰極和陽極之間的擊穿的紫外線(UV)和真空紫外線VUV光子。
文檔編號H01J61/30GK101615558SQ200910146280
公開日2009年12月30日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權日2008年6月26日
發(fā)明者H·阿德勒, M·科斯特倫 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司