專利名稱：高壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有由一外殼包封的放電室的高壓放電燈，特別涉及一種金屬鹵素?zé)?，該燈在外殼和放電室之間的中間空間內(nèi)安放了一個(gè)起動(dòng)輔助裝置。
擁有起動(dòng)輔助裝置的高壓放電燈，特別是鹵素金屬燈早為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。這種燈適于各種用途，如一般室內(nèi)照明，一般室外照明，視頻照明等等?，F(xiàn)有燈的放電室基本上是用石英玻璃制成的。這種放電室也可用陶瓷材料制造。在本說明和權(quán)利要求書中，陶瓷材料是指緊密燒結(jié)的多晶金屬氧化物(例如Al2O3或YAG(釔鋁石榴石))和緊密燒結(jié)的多晶金屬氮化物(例如AIN)。
鹵素金屬燈的一個(gè)已知問題是點(diǎn)燃時(shí)間較長。此問題源自在燈的填料中由于負(fù)電碘存在而缺少自由電子。在本領(lǐng)域內(nèi)，已知有若干方法對(duì)付此問題。例如在放電室中加入少量85Kr可以彌補(bǔ)此一不足。具有放射性是將86Kr用作填充材料的一個(gè)缺點(diǎn)。
此外，在鹵素金屬燈內(nèi)使用點(diǎn)燃輔助裝置(如紫外線放大器)幫助點(diǎn)燃。紫外線放大器基本上為一位于放電室附近，作為紫外線源的小放電管。這種紫外線放大器已為Zaslavsky等人的美國專利No.4,818,915所公開。此紫外線放大器有一用紫外線發(fā)射石英材料制的外殼。此紫外線放大器在擊穿時(shí)將產(chǎn)生約253.7nm(或更少)的紫外線。由于此紫外線的影響，在放電室內(nèi)產(chǎn)生自由電子，從而有力地促進(jìn)燈的點(diǎn)燃。
目前為紫外線放大器的工作原理是由于使用了由一鎮(zhèn)流器提供的點(diǎn)燃脈沖，放大器通過紫外線放大器的氣體(或潘寧混合物)實(shí)現(xiàn)能量從燈的一個(gè)端子到燈的另一個(gè)端子的容性耦合。紫外線放大器的位置必須在紫外線放大器的石英體和反電勢之間提供一個(gè)最小的間隙。此間隙減少了可能破壞紫外線放大器本身和燈的通過紫外線放大器的飛弧現(xiàn)象。此外，電極和紫外線放大器內(nèi)發(fā)射板之間的位向以及反電勢對(duì)建立一個(gè)輝光電壓所必需的最小電壓有影響。因此為了得到最佳效果，燈的裝配件要求對(duì)紫外線放大器的發(fā)射表面和反電勢之間的調(diào)準(zhǔn)問題給予某種程度的注意。
現(xiàn)有的紫外線放大器設(shè)計(jì)不提供框架支承，原因是放大器僅支承于一個(gè)端頭上。這樣，在某些型式的燈中，就需要單獨(dú)的連接支承結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提出一種獨(dú)特的高壓放電燈。這種燈有一個(gè)含離子化填料和第一及第二電極的放電室；一個(gè)有第一和第二端子的燈座。這種燈用第一和第二電流導(dǎo)體將上述第一和第二電極同上述第一和第二端子實(shí)現(xiàn)電耦合。一個(gè)外殼包圍上述放電室并規(guī)定它們之間的中間空間。一個(gè)紫外線放大器置于空間內(nèi)的外殼和放電室之間。本紫外線放大器除了其余東西外包括一個(gè)含離子化填料的外殼；一個(gè)密封在上述外殼內(nèi)且和上述第一電流導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)了電耦合的電極；一個(gè)和上述第二電流導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)了電耦合且和上述外殼實(shí)現(xiàn)了容性耦合的導(dǎo)電件；一個(gè)位于上述導(dǎo)電件和上述外殼之間以防它們之間飛弧的絕緣件。此高壓放電燈最好是鹵素金屬燈，它擁有含稀有氣體、汞和一種鹵素金屬。
在一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，導(dǎo)電件可為一個(gè)環(huán)繞外殼的環(huán)。導(dǎo)電件最好為金屬的，即Ni。絕緣件最好為位于外殼和導(dǎo)電環(huán)之間的圓形套筒。絕緣件可用硼硅玻璃制造。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種包含紫外線放大器，能在最低電壓條件下產(chǎn)生輝光放電的燈。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種包含紫外線放大器，能向燈裝配件提供結(jié)構(gòu)支承的燈。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種包含紫外線放大器，能在紫外線放大器和反電勢之間保持一貫的和最佳的隔離，以便改進(jìn)燈的點(diǎn)燃特性和簡化制造的燈。
從下述對(duì)發(fā)明主題的詳細(xì)說明中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能清楚了解本發(fā)明燈的種種特點(diǎn)。
參閱附圖(不按比例)將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明燈的各個(gè)實(shí)施例，其中

圖1為本發(fā)明燈的側(cè)視圖；圖2為本發(fā)明紫外線放大器的大比例透視圖；以及圖3為沿圖2中3-3線取得的紫外線放大器的剖視圖。
圖1為一主題發(fā)明燈的優(yōu)先實(shí)施例，用參考數(shù)10代表。燈10有一由外殼14圍起來的放電室12，外殼也限定了它們之間的中間空間16。放電室12含有本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的離子化填料，如汞和鹵素金屬。燈10還有一個(gè)位于外殼14底端的燈座18。第一供電導(dǎo)體20使燈座18中的第一端子25和放電室12的內(nèi)電極22實(shí)現(xiàn)電連接。同樣，第二供電導(dǎo)體24使燈座18中的第二端子21和放電室12的內(nèi)電極26實(shí)現(xiàn)電連接。
發(fā)射紫外線的紫外線放大器28的位置在中間空間16內(nèi)，靠近第一和第二供電導(dǎo)體20，24，并在外殼14和放電室22之間。一個(gè)含離子化填料的外殼30發(fā)射等于或小于253.7nm的紫外線幫助放電室12中的填料點(diǎn)燃。一個(gè)電極32的一頭和供電導(dǎo)體20連接，其中間部分則密封在紫外線放大器28的外殼30內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，外殼30用硼硅玻璃制成。填充材料可由惰性氣體如Ar和一些汞，如彭寧混合物構(gòu)成。這種外殼公開在授于Zaslavsky等人的美國專利No.4,818,915中，在這里引用作為參考。
利用外殼30內(nèi)的填料，通過外殼30和本發(fā)明的一種新型導(dǎo)電件34的電容性耦合便產(chǎn)生紫外線。為了促進(jìn)這種離子化，將導(dǎo)電件34置于外殼30附近，并通過連接線36和第二電流導(dǎo)體24實(shí)現(xiàn)電連。利用一合適的鎮(zhèn)流器引起外殼30中的離子化給端子21和25施加一個(gè)點(diǎn)燃脈沖。絕緣件38位于導(dǎo)電件34和外殼30之間。絕緣件38的尺寸和形狀經(jīng)過選擇，使其能保持導(dǎo)電件34和外殼30之間的預(yù)定距離，以便在防止它們之間飛弧的同時(shí)得以改進(jìn)容性耦合。
紫外線放大器28可以裝成一個(gè)組件，即將絕緣件38固定在外殼30和導(dǎo)電件34之間。結(jié)果能使導(dǎo)電件34保持和外殼30的適當(dāng)距離以便產(chǎn)生電容性耦合。裝配好的紫外線放大器隨后便可按照燈的框架放置，無須進(jìn)行目前技術(shù)條件下所要的至關(guān)重要的調(diào)準(zhǔn)過程。
圖2和3更詳細(xì)地表示了紫外線放大器28。外殼30包封一個(gè)腔40，后者限定了下面將予介紹的放電空間。外殼30的壁42最好用硼硅玻璃或石英玻璃制造。外殼30的底部用氣密密封方法圍繞電極32形成。在一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，電極32用柯伐合金制成。另外正在設(shè)想將電極32制造Mo線狀，其W端在腔34內(nèi)。可以插入一鉬箔(未示出)形成壓力密封圈，或者使用一種材料和石英玻璃為熱膨脹特性相匹配。發(fā)射板46可以安放在電極32的末端。
稀有氣體和Hg的混合，如彭寧混合物適于作填料。最好為填充選擇一個(gè)使擊穿電壓達(dá)到最小的壓力。此填充壓力易于通過實(shí)驗(yàn)確定。利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的帕申曲線(Paschen eurve)可以獲得較好的近似。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例，外殼30的外部長度為25mm，外徑為4mm，內(nèi)徑為3mm，最大的內(nèi)部長度為15mm。電極32的直徑為0.5mm。紫外線放大器含Ar，其填充壓力為10torr。填充壓力最好在5～15torr之間。
絕緣件38最好采取圓套筒形式。絕緣材料如硼硅玻璃宜作此用。絕緣體38按其絕緣性能和將來自外殼30的紫外線干擾減至最小的要求選用。外殼30用一大部分未被絕緣件38包圍。最好用抗高溫水泥50將絕緣件38固定到外殼30上。還在考慮將絕緣件38設(shè)計(jì)成其他形狀或用其他材料制造。
導(dǎo)電件34位于絕緣件38之上，最好按環(huán)繞的關(guān)系考慮采取環(huán)狀或帶狀。導(dǎo)電件34有效地用連接線36和第二導(dǎo)電體24耦合。在一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例中，支承件48一頭和第二導(dǎo)電體24焊接，另一頭固定在絕緣件38上。連接線36將導(dǎo)電件34和支承件48耦合。另外也在考慮將連接線36直接和第二導(dǎo)電件24耦合。導(dǎo)電件34最好用下述材料Ni和不銹鋼制造，寬度最好為約0.8mm，直徑為7mm。
此外，還考慮將紫外線放大器28作為電流導(dǎo)體21和25之間的連接件用于在結(jié)構(gòu)上支承燈的零件。如前所述，在外殼30、絕緣件38和導(dǎo)電件34之間建立了固定的連接。然后將放大器裝配件28焊到第一和第二電流導(dǎo)體上，這樣為燈裝配件提供了額外的結(jié)構(gòu)剛性，從而如圖1所示排除了對(duì)于獨(dú)立連接件的需要。
一系列的紫外線放大器進(jìn)行了點(diǎn)燃試驗(yàn)。點(diǎn)燃電路包括一臺(tái)Venolex脈沖發(fā)電機(jī)。這種起動(dòng)器廣泛用于高壓放電燈的點(diǎn)燃試驗(yàn)，提供具有一個(gè)范圍的高度和寬度的點(diǎn)燃脈沖。在此試驗(yàn)中，施加了一系列1Ts寬度，高度遞增的脈沖。紫外線放大器中的輝光放電一旦產(chǎn)生，電壓高度便被記錄下來。
紫外線放大器備有幾種相對(duì)于框架線的位向。上述紫外線放大器包含一根內(nèi)部電極，電極上的發(fā)射板有一對(duì)寬面和一對(duì)窄面。位置1和2的安排使外殼接觸框架線。位置1時(shí)，外殼30內(nèi)的發(fā)射板46的方向是使寬面平行于框架線。位置2時(shí)，板46的寬面方向垂直于此線。至于位置3和4，外殼在空間內(nèi)的位置大約距框架線3mm。位置3時(shí)，板46的方向使寬面平行于框架線；位置4時(shí)，板46的寬面方向垂直于此線。位置5時(shí)，外殼30的安排使導(dǎo)電件和絕緣件如本發(fā)明上述那種情況。
表1
試驗(yàn)結(jié)果列于表1中。表1顯示14種不同放大器外殼采取前述1～4位置中的方向所得的最低輝光電壓。外殼和絕緣件及導(dǎo)電件結(jié)合的位置5通過最低輝光電壓的減少顯示出發(fā)射效率增加。試驗(yàn)表明，紫外線放大器所需的電壓比通過用的紫外線放大器減少400～500V。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈，它包括一個(gè)含有離子化填料和有第一(22)及第二電極(26)的放電室(12)；一個(gè)有第一(25)和第二端子(21)的燈座；第一(20)和第二電流導(dǎo)體(24)，它們使上述第一(22)和第二電極(26)同上述第一(25)和第二端子(21)實(shí)現(xiàn)電耦合；一個(gè)包封上述放電室(12)和限定它和外殼(14)之間的中間空間的外殼(14)；一個(gè)位于外殼(14)和放電室(12)之間的空間(16)中主要放射紫外光譜線的紫外線放大器(28)，其特征在于所述紫外線放大器包括一個(gè)含有離子化填料的外殼(30)；一個(gè)密封在外殼(30)中且和上述第一電流導(dǎo)體(20)實(shí)行電耦合的電極(32)；一個(gè)和上述第二電流導(dǎo)體(24)實(shí)現(xiàn)電耦合并和上述外殼(30)實(shí)現(xiàn)電容性耦合的導(dǎo)電件(34)以及一個(gè)位于上述導(dǎo)電件(34)和上述外殼(30)之間以免它們之間產(chǎn)生飛弧的絕緣件(38)。
2.按權(quán)利要求1所述的一種高壓放電燈，其特征在于所述導(dǎo)電件(34)用鎳或不銹鋼制造。
3.按權(quán)利要求1或2所述的一種高壓放電燈，其特征在于上述導(dǎo)電件(34)為一環(huán)。
4.按權(quán)利要求1，2或3所述的一種高壓放電燈，其特征在于上述絕緣件(38)為一位于上述外殼(30)和上述導(dǎo)電環(huán)(34)之間的套。
5.按權(quán)利要求1，2，3或4所述的一種高壓放電燈，其特征在于所述絕緣件(38)由硼硅玻璃制成。
全文摘要
一種高壓放電燈,它包含一個(gè)陶瓷放電室,陶瓷放電室包圍一個(gè)含離子化填料(包括鹵素金屬)的放電空間。放電空間中有第一電極和第二電極、放電室有縱向軸線,具備有:一個(gè)中央空心圓柱零件,該零件圍起一個(gè)放電空間并且有一端部;一個(gè)有外表面的端塊,該端塊以氣密方式封閉圓柱零件以及一個(gè)以氣密方式通過燒結(jié)連接和端塊連接的凸塞,該凸塞有間隙地包圍一根和第一電極接通的饋電線,上述凸塞用密封陶瓷密封,饋電線經(jīng)過其中引出,該高壓放電燈的特征在于在凸塞位置上,端部外表面的安排使外表面在端部位置上沿軸線方向遠(yuǎn)離放電空間。
文檔編號(hào)H01J61/54GK1248344SQ98802606
公開日2000年3月22日 申請(qǐng)日期1998年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月18日
發(fā)明者A·W·杰克遜, A·V·哈里哈蘭, R·J·羅賓遜, A·E·科瓦爾, J·阿爾德曼 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司