專利名稱：高壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓放電燈，這種燈的放電室具有陶瓷壁，在該陶瓷壁的外表面上具有一層金屬涂層。
本發(fā)明還涉及這種燈的制造方法。
本說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語“陶瓷壁”是指，一種由半透明的晶體金屬氧化物如單晶藍(lán)寶石或氣密的多晶氧化鋁所制成的壁，或者一種半透明的、氣密的和燒結(jié)的多晶AIN壁。
開頭一段所述的這種燈已經(jīng)由歐洲專利文獻(xiàn)EP-A-0002848公開了。為了將燈點(diǎn)燃，在公知燈的放電室外表面上具有一個(gè)金屬涂層型的導(dǎo)電點(diǎn)燃帶。通過加熱，以金屬和金屬氧化物顆粒混合物的形式，將點(diǎn)燃帶粘附到放電室壁的外表面上。人們知道，放電室壁的部分外表面上的金屬涂層還是一種熱屏蔽。這種熱屏蔽的目的是對(duì)燈的熱平衡產(chǎn)生積極效果。這樣的涂層是公知的，特別是由歐洲專利文獻(xiàn)EP-A-0344433公開了。金屬涂層的形成方法可以是在真空中蒸汽淀積的方法，或者涂覆漿料，并隨后使其固化。
人們發(fā)現(xiàn)，這樣獲得的金屬涂層在燈的使用壽命期限內(nèi)常常會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，即涂層斷裂或者破裂，或者涂層與陶瓷壁脫離。點(diǎn)燃帶的這個(gè)缺陷將會(huì)給點(diǎn)燃過程帶來消極的影響。如果在作為熱屏蔽的涂層中出現(xiàn)這種缺陷，則燈的熱平衡將會(huì)產(chǎn)生無法確定的變化。這常常會(huì)使燈的性能指標(biāo)(光效、色溫、初涂顏色)產(chǎn)生不希望有的變化。
本發(fā)明的目的是采取一種措施，消除所產(chǎn)生的上述缺陷。根據(jù)本發(fā)明，為了達(dá)到上述目的，開頭一段所述的這種燈的特征在于，金屬涂層是一層在陶瓷壁上燒結(jié)的金屬層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將金屬直接燒結(jié)在陶瓷壁上作為涂層，其粘附性能好，在燈的壽命期間，連續(xù)涂層不會(huì)有任何明顯的變化。最適合用作金屬涂層的金屬是W，因?yàn)閃具有許多優(yōu)良的特性，例如熱阻性好、導(dǎo)電性好、可燒結(jié)性好。除W以外，還有Zr、Mo、Ta和Nb也很適合作金屬涂層的金屬。
最好，本發(fā)明的燈用下述方法制造將金屬粉末和一種溶劑混合，制成一種漿料，這種漿料中還可以含有一種粘合劑;在預(yù)先焙燒的模件壁的外表面上涂覆上述漿料，形成一層涂層，并隨后使這樣涂覆了涂層的模件干燥;然后，將這個(gè)帶有涂層的模件燒結(jié)，以便使它半透明;這樣制成帶有陶瓷壁的放電室。
在本說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“預(yù)先焙燒的模件”是指用下述方法制成的模件將粉末狀混合物模壓成一種能夠經(jīng)燒結(jié)而呈半透明狀態(tài)的構(gòu)件，然后將這種模壓成的構(gòu)件焙燒，使得粉末顆拉之間產(chǎn)生初始的燒結(jié)生長(zhǎng)物。其優(yōu)點(diǎn)是，用本發(fā)明的方法的一個(gè)燒結(jié)工藝，就能獲得半透明的放電室，并且在這樣形成的放電室的壁和金屬涂層之間產(chǎn)生燒結(jié)的結(jié)合力。
在文獻(xiàn)中甚至已經(jīng)提出將W燒結(jié)在Al2O3的基面上。其中指出，3%甚至到10%的ZrO2或者ZrO2和SiO2是加到純Al2O3中的基本附加物，以便在Al2O3和W之間具有良好的燒結(jié)結(jié)合力。為了獲得半透明的Al2O3，一方面已發(fā)現(xiàn)，上述量的附加物是絕對(duì)不合適的，而另一方面，MgO作為燒結(jié)添加劑對(duì)于Al2O3在燒結(jié)后達(dá)到所要求的密度來說是必不可少的，以便具有滿意的半透明性。
與前述公知的燈相比，本發(fā)明的燈具有耐用、制造容易的優(yōu)點(diǎn)。此外，實(shí)際中應(yīng)用很廣泛的燈具有分開的、導(dǎo)線形式的點(diǎn)燃振子(ignitionantennas)，所說的導(dǎo)線纏繞在放電室上或者是位于在放電室側(cè)面，與這些燈相比，本發(fā)明的燈更耐用，同時(shí)其制造更加簡(jiǎn)單。
下面結(jié)合附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖中

圖1表示本發(fā)明燈;
圖2表示另一實(shí)施例的放電室。
在圖1中，本發(fā)明的高壓鈉燈具有一個(gè)放電室3，放電室3有一個(gè)陶瓷壁3a，在放電室3中，至少充有作為可電離成分的Na和稀有氣體。該放電室確定了一個(gè)放電空間。這種燈具有主電極4、5，它們位于放電空間內(nèi)，在燈工作的狀態(tài)下，上述兩個(gè)主電極之間進(jìn)行放電。主電極4、5分別與電流引入部件40、50相連接，部件40、50穿過放電室3的壁3a，并且利用陶瓷化合物封裝連接，以氣密的方式固定在壁3a上。這種燈還具有一個(gè)外殼1和一個(gè)燈頭2。電流引入部件40通過撓性導(dǎo)體6'與剛性的電導(dǎo)體6進(jìn)行電連接，導(dǎo)體6與燈頭2內(nèi)連接。電流引入部件50通過輔助導(dǎo)體7與剛性的電導(dǎo)體8進(jìn)行電連接和機(jī)械連接，導(dǎo)體8與燈頭2內(nèi)連接。
燒結(jié)在陶瓷壁上的作為金屬涂層的金屬層10位于陶瓷壁3a的外表面上。該金屬層作為一個(gè)輔助的點(diǎn)燃裝置，并且基本上在兩個(gè)主電極4、5之間。當(dāng)燈不工作時(shí)，雙金屬元件11的一端擱在金屬層10上，并靠近主電極4，雙金屬元件11的另一端固定到電導(dǎo)體8上。當(dāng)燈工作時(shí)，由于放電而產(chǎn)生的熱量使得雙金屬元件11彎曲，從而使金屬層10和雙金屬元件11之間脫離接觸。
在所述燈的最佳實(shí)施例中，陶瓷放電室具有一個(gè)由半透明的、致密的燒結(jié)形成的多晶Al2O3壁，在該壁上有W涂層。放電室最好用下面將要詳細(xì)說明的燈的最佳制造方法來制造。以通常的方式制備Al2O3和至多1000PPm MgO的粉末混合物，將其模壓成模件，然后將模件在空氣氣氛中、溫度為1200℃的條件下進(jìn)行預(yù)焙燒。
將W粉末和溶劑混合形成一種漿料，將該漿料涂覆到上述模件上，從而在模件上形成涂層。合適的溶劑是萜品醇。上述漿料中還可以含有一種粘合劑，例如乙基纖維素。涂覆涂層的方法可以是工業(yè)上所用的許多涂覆方法，例如涂、描、壓印、噴射印刷、分散、滾涂。
接著，將涂覆過的模件弄干，在這個(gè)過程中，溶劑基本上蒸發(fā)掉了。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用萜品醇作溶劑時(shí)，在175℃的溫度下加熱大約30分鐘就能蒸發(fā)掉至少95%的萜品醇。如果漿料中含有粘合劑，那么，其后就把粘合劑焙燒掉。當(dāng)用乙基纖維素作粘合劑時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在7%(體積)的H2和93%(體積)的N2所組成的干氣氛中加熱大約30分鐘，就能基本上燒掉/燒毀所有的粘合劑。
在弄干或焙燒之后，將模件進(jìn)行燒結(jié)，以便使其半透明。以本身公知的方式進(jìn)行燒結(jié)，在濕氫氣氛中、大約1950℃的溫度下加熱大約2小時(shí)。在Al2O3和W涂層之間的燒結(jié)以及使Al2O3達(dá)到半透明狀態(tài)的燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行。
在制造放電室的基本材料中除MgO作燒結(jié)添加劑外，還有其它的添加材料如Er2O3、Y2O3和ZrO2，雖然量很少，最多為大約500PPm，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，它們實(shí)際上是非常有用的。為達(dá)到半透明狀態(tài)所要求的燒結(jié)溫度和時(shí)間某種程度上受到上述其它添加材料的影響。人們知道，當(dāng)燒結(jié)產(chǎn)品要求有良好的半透明性時(shí)，不適合用SiO2來作為添加成分。
在所述的實(shí)施例中，W粉末的顆粒尺寸分布在0.2μm到1μm之間，平均顆粒尺寸為0.4μm，它與通常所使用的Al2O3的顆粒尺寸分布相對(duì)應(yīng)。
觀察由所述方法制成的放電管，可以發(fā)現(xiàn)，在有涂層的區(qū)域上的Al2O3晶體的表面結(jié)構(gòu)不同于在該放電室的陶瓷壁的暴露表面上的Al2O3晶體表面結(jié)構(gòu)。在有涂層的區(qū)域上的表面結(jié)構(gòu)具有一個(gè)晶體尺寸分布，與W粉末顆粒的尺寸和微孔結(jié)構(gòu)大致相當(dāng)。
把由上述方法制成的放電管，進(jìn)一步地以各方面都是傳統(tǒng)的方式，制成功率為400W的高壓鈉燈。放電管中充有過Na汞混合物和Xe，Na和Hg的重量比Na/Hg為9/40，所充氣體的壓強(qiáng)是在室溫下40KPa。點(diǎn)燃帶的寬度大約為0.5mm，厚度在30μm到50μm之間變化，從而使光損耗低于3%。在工作100小時(shí)以后，燈的平均點(diǎn)燃電壓為2350V，工作1000小時(shí)以后，為2425V。為了進(jìn)行比較，生產(chǎn)一些同樣功率、并且放電管中充有同樣氣體物質(zhì)的燈，但是這些燈中用外部的松的振子作為輔助點(diǎn)燃裝置，應(yīng)該注意到，在工作100小時(shí)后，這些燈的平均點(diǎn)燃電壓為2400V，工作1000小時(shí)后，為2650V。
在本發(fā)明的燈另一個(gè)實(shí)施例中，點(diǎn)燃帶是未接地的(electricallyfloating)。其放電室如圖2所示，其中，與圖1中對(duì)應(yīng)的部件用同樣的標(biāo)號(hào)表示。
放電室3具有一個(gè)點(diǎn)燃帶10，在其兩端都有與之垂直的帶11、12，并且?guī)?1、12與對(duì)應(yīng)的主電極平齊。垂直帶11、12中的每一個(gè)都形成一個(gè)基本上閉合的環(huán)。
把由上述方法制成的由圖2所示的放電管，以其它傳統(tǒng)的方式，制成高壓鈉燈。在第一種情況下，這些燈的功率為400W，其放電管中充有過量鈉汞混合物和Xe，Na和Hg的重量比Na/Hg為9/40，所充氣體的壓強(qiáng)是在室溫下40KPa。點(diǎn)燃帶的寬度為0.5mm，垂直帶的寬度也為0.5mm。平均點(diǎn)燃電壓為2625V。根據(jù)IES標(biāo)準(zhǔn)，點(diǎn)燃電壓的允許值為2800V。
在第二種情況下，燈的功率為70W，Xe氣體在室溫下的壓強(qiáng)為26KPa。這時(shí)點(diǎn)燃帶的寬度為0.16mm。平均點(diǎn)燃電壓為1730V，而IES標(biāo)準(zhǔn)所允許的點(diǎn)燃電壓為1800V。
其發(fā)光效率為96lm/W，與點(diǎn)燃振子偏移的同類燈相比，降低1.5%。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈，其放電室具有陶瓷壁，在該陶瓷壁的外表面上具有一層金屬涂層，其特征在于，所說的金屬涂層是燒結(jié)在陶瓷壁上的金屬層。
2.一種制造如權(quán)利要求1所述的高壓放電燈的方法，所說的放電燈具有一個(gè)帶陶瓷壁的放電室，在該方法中，通過下述步驟制成所說的帶有陶瓷壁的放電室將金屬粉末和一種溶劑混合，制成一種漿料;在預(yù)先焙燒的模件壁的外表面上涂覆這種漿料，形成一層涂層，并隨后使這樣涂覆了涂層的模件干燥;然后，將這個(gè)帶有涂層的模件燒結(jié)，以便使它半透明。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓放電燈，這種燈的放電室具有陶瓷壁，在該陶瓷壁的外表面上具有一層金屬涂層。本發(fā)明的特征是，該金屬涂層是燒結(jié)陶瓷壁上的一層金屬層，其燒結(jié)過程是在燒結(jié)放電管室進(jìn)行，以便達(dá)到半透明。
文檔編號(hào)H01J61/54GK1087749SQ9311443
公開日1994年6月8日 申請(qǐng)日期1993年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月8日
發(fā)明者M·L·倫納達(dá)斯, H·P·M·古貝爾斯, R·蘭邁亞 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司