專利名稱：一種陶瓷投影燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷光源領(lǐng)域，尤其涉及一種陶瓷投影燈。
背景技術(shù)：
投影機(jī)需要高強(qiáng)度，需接近“點(diǎn)光源”的光源。微芯片技術(shù)如DLP、LCD的發(fā)展推動(dòng) 了投影機(jī)數(shù)字化和小型化的發(fā)展，也推動(dòng)了對(duì)高效投影燈的要求。目前普遍采用的是超高壓石英汞燈，汞在正常條件的發(fā)射譜線主要在紫外線部 分，但是在100-300個(gè)大氣壓的超高氣壓條件下，汞原子發(fā)光譜線的由于展寬而產(chǎn)生更多 的可見光，其光效可達(dá)60流明每瓦。目前投影機(jī)的亮度還不夠理想，比起IXD、PDP等平板顯示器，投影機(jī)往往還需要 在比較暗的背景光線下使用。其中原因主要是目前的超高壓汞燈的光效在60流明每瓦左 右，還有待提高；目前的超高壓汞燈的光譜偏藍(lán)，紅的成分相對(duì)小。由于投影效果需要達(dá)到 一定的色指標(biāo)要求，不平衡的光譜只有通過(guò)過(guò)濾掉藍(lán)色來(lái)達(dá)到要求的色坐標(biāo)，這樣顏色利 用率降低。目前投影燈壽命都比較短，大約2-3千小時(shí)，短壽命影響的投影機(jī)的使用和普及。
短壽命的原因主要包括使用的石英電弧管在高溫下變軟然后在高氣壓下發(fā)生形變或炸 m農(nóng)。石英在高溫下經(jīng)由雜質(zhì)的誘導(dǎo)會(huì)發(fā)生析晶，即微晶化過(guò)程，而導(dǎo)致電弧管局部或 整體變得不透明。由于投影燈電極極距比較短，因此工作電流比較高，致使電極頭工作溫度較高使 電極材料蒸發(fā)導(dǎo)致電弧管發(fā)黑，并且改變電極之間的距離，導(dǎo)致光源的電和光性質(zhì)發(fā)生變 化。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光效率高、密封效果好的陶瓷 投影燈。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種陶瓷投影燈，包括放電腔及設(shè)于放電 腔兩端的電極管及通過(guò)電極管伸入放電腔內(nèi)的電極組件，該放電腔及電極管由透明陶瓷材 料制得，該電極組件通過(guò)焊料與電極管實(shí)現(xiàn)氣密密封，該放電腔內(nèi)填充有汞，進(jìn)一步地，其 還可以填充少量金屬或稀土鹵化物。本發(fā)明相比石英投影燈具有更高的機(jī)械強(qiáng)度，更高的耐溫性，可以提高光源的工 作溫度和氣壓，以致于提高光源的光效，顏色和壽命。整體陶瓷投影燈的應(yīng)力可以在成型和燒結(jié)過(guò)程中排除。在封接時(shí)的溫度對(duì)于陶瓷 基本無(wú)影響，而且封接部位是工作溫度最低的，這樣應(yīng)力問(wèn)題可以降到很低。而石英投影燈 封接部位在內(nèi)管和腔體的交接處，恰恰與熱應(yīng)力最大處吻合，這便是石英投影燈報(bào)廢的一 大原因。
本發(fā)明汞氣壓較高，導(dǎo)致電壓較高，在同樣的功率下，電流較小，使電極發(fā)熱減小。 另外，高汞氣壓也可以直接抑制鎢的蒸發(fā)，本發(fā)明不會(huì)導(dǎo)致電弧管發(fā)黑。該電極管包括相連接的內(nèi)管段及焊接槽，該內(nèi)管段靠近放電腔，焊接槽位于端面 處，且焊接槽的內(nèi)徑較內(nèi)管段大，焊接槽通過(guò)填充焊料實(shí)現(xiàn)放電腔的氣密密封。本方案在端面焊接比起在電極管內(nèi)焊接的優(yōu)點(diǎn)是使焊料最大限度的遠(yuǎn)離高溫電 弧，有利提高焊料的使用性能和壽命。同時(shí)，焊料槽可以更可靠地保證焊料的數(shù)量和質(zhì)量， 以確保投影燈在高壓條件下的氣密性。焊料可以在焊料槽原地融化焊接，而不要焊料在毛 細(xì)管里流動(dòng)，到達(dá)一定深度，然后再完成焊接。焊料在焊料槽里原地焊接簡(jiǎn)化了封接過(guò)程和 減少了封接時(shí)間。另外，焊料比起在現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)焊接的工藝更遠(yuǎn)離電弧高溫區(qū)，電極管的長(zhǎng)度可 以相應(yīng)減小，有助于一些對(duì)電弧管尺度要求短小一點(diǎn)的應(yīng)用。此方案的冷端位置能有效控 制靠前，由于更接近熱源部分，提高了冷端溫度，保證光源的工作壓力。進(jìn)一步地，該電極組件包括依次相連接的鎢芯棒、金屬陶瓷桿及引線，該鎢芯棒伸 入放電腔內(nèi)，該金屬陶瓷桿位于內(nèi)管段，且金屬陶瓷桿的外徑與內(nèi)管段的內(nèi)徑相當(dāng)，引線與 金屬陶瓷桿末端連接并穿過(guò)焊接槽中的焊料伸出電極管外。由于電極管內(nèi)壁沒(méi)有焊接的功能，電極管和電極組件可以盡可能的減小間隙，以 阻攔汞和鹵化物進(jìn)入電極管間隙而帶來(lái)的流失。由于金屬陶瓷桿部分主要在內(nèi)管段內(nèi)，其 功能為輸送電流并且有效地阻攔熱量的傳導(dǎo)。外加一條引線，用于與外電路相接。該金屬 陶瓷桿的膨脹系數(shù)與電極管很接近，能有效避免由于電極管或金屬陶瓷桿的膨脹系數(shù)不一 致，而導(dǎo)致的電極管破裂或存在間隙。較小的間隙有效地防止了發(fā)光物質(zhì)如鹵化物和汞進(jìn) 入間隙而帶來(lái)的發(fā)光物質(zhì)的流失和由此引起的光效減低和光的顏色的變化。該金屬陶瓷桿末端設(shè)有與焊接槽配合定位的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)。封接時(shí)，將電極組件插進(jìn) 電極管中，由于凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的作用，電極組件能很好地定位在預(yù)設(shè)位置，插裝后，再將填料填 充到焊料槽上，此方案中，由于焊料不是填充在電極組件與電極管的間隙中，能有效減少密 封工藝的復(fù)雜性。該凸臺(tái)結(jié)構(gòu)頂部形成有若干錐面，使焊料更容易潤(rùn)濕焊接槽和電極。進(jìn)一步地，為防止焊料老化后由焊料槽脫落，該焊接槽呈一向外縮口結(jié)構(gòu)，縮口結(jié) 構(gòu)給焊料的整體結(jié)構(gòu)施加一軸向的壓力，能有效防止其脫落。進(jìn)一步地，該焊接槽可呈圓臺(tái)結(jié)構(gòu)或圓錐臺(tái)或球形結(jié)構(gòu)。同樣地，該焊接槽側(cè)面上也可設(shè)有若干凹/凸槽結(jié)構(gòu)，凹槽/凸槽結(jié)構(gòu)對(duì)焊料整體 具有抓緊力，能有效防止焊料老化后由焊料槽脫落。該焊接槽的內(nèi)徑尺寸為2-5毫米范圍內(nèi)，深度在2-5毫米；內(nèi)管段內(nèi)徑在0. 4-1. 5 毫米范圍內(nèi)，長(zhǎng)度在10-40毫米范圍內(nèi)。該放電腔的外曲面與電極管的連接處為光滑過(guò)渡結(jié)構(gòu)，避免銳角曲率，以減小陶 瓷投影燈的應(yīng)力。


圖1為本發(fā)明陶瓷投影燈的剖面圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明公開了一種陶瓷投影燈，其包括放電腔1及設(shè)于放電腔1兩端 的電極管2及通過(guò)電極管2伸入放電腔1內(nèi)的電極組件3，該放電腔1及電極管2由透明陶 瓷材料制得，該電極組件3通過(guò)焊料4與電極管2實(shí)現(xiàn)氣密密封，該放電腔1內(nèi)填充有汞與 少量金屬或稀土鹵化物。該放電腔1充入適當(dāng)比例的金屬鹵化物作為發(fā)光物質(zhì)以增加光效 和進(jìn)一步改善光的顏色。金屬鹵化物包括Na (鈉)，K (鉀)，Cs，Ce，In的鹵化物，或一些稀 土鹵化物，或者他們的組合。陶瓷投影燈的汞氣壓一般在300個(gè)大氣壓以上。該電極管2包括相連接的內(nèi)管段21及焊接槽22，該內(nèi)管段21靠近放電腔1，焊接 槽22位于端面處，且焊接槽22的內(nèi)徑較內(nèi)管段21大，焊接槽22通過(guò)填充焊料4實(shí)現(xiàn)放電 腔1的氣密密封。此發(fā)明的焊接不同于石英電弧管的封接。石英電弧管封接是通過(guò)高溫融化石英在 壓力差的條件下收縮而與電極組件結(jié)合封接而成。石英投影燈的電極組件包括金屬電極和 鉬片，金屬電極與鉬片焊接而成。由于焊接處與電弧高溫區(qū)很接近，而且焊接點(diǎn)很小，此焊 接點(diǎn)也是導(dǎo)致石英投影燈報(bào)廢或壽命減小的原因之一。此發(fā)明可以根據(jù)需要將焊料部分設(shè) 于遠(yuǎn)離電弧高溫區(qū)的安全位置，即為該焊接槽中。該電極組件3包括依次相連接的鎢芯棒31、金屬陶瓷桿32及引線33，該鎢芯棒31 伸入放電腔1內(nèi)，該金屬陶瓷桿32位于內(nèi)管段21，且金屬陶瓷桿32的外徑與內(nèi)管段21的 內(nèi)徑相當(dāng)，引線與金屬陶瓷桿32末端連接并穿過(guò)焊接槽22中的焊料4伸出電極管2外。電極管2內(nèi)表面經(jīng)拋光達(dá)到高精度，并配合電極組件3的高精度外表面拋光，以達(dá) 到電極管2內(nèi)表面和電極組件3外表面之間間隙小于30微米，經(jīng)過(guò)高精度的加工甚至可以 達(dá)到5微米之下。這樣特有的超微小間隙減小了汞氣壓密封焊料的壓力和汞物質(zhì)進(jìn)入電極 管間隙內(nèi)。鎢芯棒31間距的精度要求較高，鎢芯棒31間距在0.5到2毫米之間，精度可以達(dá) 到0.05毫米以下。間距精度通過(guò)在電極組件上精確定位而保證，而電極組件的精確定位由 上述的密封結(jié)構(gòu)及電極管內(nèi)表面與電極組件外表面的拋光結(jié)構(gòu)來(lái)綜合實(shí)現(xiàn)。陶瓷投影燈的電極組件的同軸度精度要求較高，同軸度精度做到離軸角度小于 0.5°，甚至做到小于0.05°。同軸度精度由電極管內(nèi)壁和電極組件表面加工精度實(shí)現(xiàn)。由于高氣壓，陶瓷投影燈的氣密要求更高，其焊接槽較深，為1.5毫米以上。電弧 管內(nèi)壁和電極組件表面精加工要求較高，一般在5微米以下，有些燈在2微米以下。另外，鎢芯棒31的放電端加工成錐形頭或圓形頭，保證放電端充分加熱，增加鎢 芯棒的電子發(fā)射能力和發(fā)射位置的準(zhǔn)確性。該金屬陶瓷桿32末端設(shè)有與焊接槽22配合定位的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)；該凸臺(tái)結(jié)構(gòu)頂部形 成有若干錐面。該焊接槽22呈一向外縮口結(jié)構(gòu)，如呈圓臺(tái)結(jié)構(gòu)或圓錐臺(tái)或球形結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，該焊 接槽22側(cè)面上還可以設(shè)有若干凹/凸槽結(jié)構(gòu)。該焊接槽22的內(nèi)徑尺寸為2到5毫米范圍內(nèi)，深度在2_5毫米；內(nèi)管段21內(nèi)徑在 0. 4-1. 5毫米范圍內(nèi)，長(zhǎng)度在10-40毫米范圍內(nèi)。為了避免銳角曲率，以減小陶瓷投影燈的應(yīng)力，該放電腔1的外曲面與電極管2的連接處為光滑過(guò)渡結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
一種陶瓷投影燈，其特征在于，包括放電腔及設(shè)于放電腔兩端的電極管及通過(guò)電極管伸入放電腔內(nèi)的電極組件，該放電腔及電極管由透明陶瓷材料制得，該電極組件通過(guò)焊料與電極管實(shí)現(xiàn)氣密密封，該放電腔內(nèi)填充有汞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷投影燈，其特征在于，該放電腔還填充有少量金屬或稀 土鹵化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷投影燈，其特征在于，該電極管包括相連接的內(nèi)管段及 焊接槽，該內(nèi)管段靠近放電腔，焊接槽位于端面處，且焊接槽的內(nèi)徑較內(nèi)管段大，焊接槽通 過(guò)填充焊料實(shí)現(xiàn)放電腔的氣密密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷投影燈，其特征在于，該電極組件包括依次相連接的鎢 芯棒、金屬陶瓷桿及引線，該鎢芯棒伸入放電腔內(nèi)，該金屬陶瓷桿位于內(nèi)管段，且金屬陶瓷 桿的外徑與內(nèi)管段的內(nèi)徑相當(dāng)，引線與金屬陶瓷桿末端連接并穿過(guò)焊接槽中的焊料伸出電 極管外。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷投影燈，其特征在于，該金屬陶瓷桿末端設(shè)有與焊接槽 配合定位的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷投影燈，其特征在于，該凸臺(tái)結(jié)構(gòu)頂部形成有若干錐面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷投影燈，其特征在于，該焊接槽呈一向外縮口結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷投影燈，其特征在于，該焊接槽呈圓臺(tái)結(jié)構(gòu)或圓錐臺(tái)或 球形結(jié)構(gòu)，或側(cè)面上設(shè)有若干凹/凸槽結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷投影燈，其特征在于，該焊接槽的內(nèi)徑尺寸為2-5毫米范 圍內(nèi)，深度在2-5毫米；內(nèi)管段內(nèi)徑在0. 4-1. 5毫米范圍內(nèi)，長(zhǎng)度在10-40毫米范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的陶瓷投影燈，其特征在于，該放電腔的外曲面與 電極管的連接處為光滑過(guò)渡結(jié)構(gòu)。全文摘要
本發(fā)明公開了一種陶瓷投影燈，其包括放電腔及設(shè)于放電腔兩端的電極管及通過(guò)電極管伸入放電腔內(nèi)的電極組件，該放電腔及電極管由透明陶瓷材料制得，該電極組件通過(guò)焊料與電極管實(shí)現(xiàn)氣密密封，該放電腔內(nèi)填充有汞；該電極管包括相連接的內(nèi)管段及焊接槽，該內(nèi)管段靠近放電腔，焊接槽位于端面處，且焊接槽的內(nèi)徑較內(nèi)管段大，焊接槽通過(guò)填充焊料實(shí)現(xiàn)放電腔的氣密密封。本發(fā)明的陶瓷投影燈發(fā)光效率高且密封效果好。
文檔編號(hào)H01J61/36GK101882558SQ20101019609
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者張萬(wàn)鎮(zhèn), 謝燦生, 高鞫 申請(qǐng)人:高鞫;謝燦生;張萬(wàn)鎮(zhèn)