專利名稱：高壓氣體放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓氣體放電燈，該燈包括燈室，以真空氣密方式密封，并且具有封閉放電空間的石英玻璃壁；金屬箔，嵌入燈室的壁中，分別與各自的外電流導(dǎo)體連接；鎢電極棒，分別與所述金屬箔的相應(yīng)一個連接，并從燈室的壁突入放電空間中；在放電空間中的可電離填充物；該燈滿足下列關(guān)系，finw＞＝40％其中finw＝封入燈室壁中的電極棒長度部分，EP 0581354 A1披露了這種類型的高壓氣體放電燈。該公知的燈適用于作為車輛照明燈，并且該燈有厚度為250μm的電極棒，在棒的自由端可以有覆蓋層或可以沒有覆蓋層，可由例如含釷的鎢制備電極棒。
對燈在點火之后提供穩(wěn)定工作期間的大部分光通量的速度提出了嚴(yán)格的要求。還要求在因前一工作周期燈還是熱的情況下就可點燃燈。為了滿足這些要求，在幾kV的電壓和幾kHz的頻率下點燃該燈。
在已知燈的制造中，進(jìn)行將一個或幾個所述金屬箔封閉在壁中的密封操作。在該操作期間，軟化在有金屬箔、外電流導(dǎo)體和電極棒的進(jìn)行該密封的區(qū)域處的石英玻璃。接著，冷卻該燈或?qū)⒁纬傻臒?。由于電極棒有較高的線性熱膨脹系數(shù)(約45*10-7K-1)，因而電極棒的收縮比在其中嵌入該棒的石英玻璃的收縮更強。石英玻璃是至少含有98wt％的SiO2的玻璃，其膨脹系數(shù)約為6*10-7K-1。為了通過對電極棒鎢附加例如氧化釷獲得棒與石英玻璃之間良好的粘結(jié)，圍繞該棒涂敷石英玻璃，該棒與壁的石英玻璃未機(jī)械連接。如果電極棒與石英玻璃彼此不能牢固地粘結(jié)，那么因圍繞該棒的收縮，產(chǎn)生毛細(xì)管空間。由于箔的這種形狀，因而在通常為鉬箔的金屬箔的周圍不產(chǎn)生這種毛細(xì)管空間。
在已知的燈中，通常在棒與石英玻璃之間有良好的粘結(jié)，并因此有圍繞該棒的石英玻璃涂層。在已知燈中電極棒的石英玻璃涂層增加其熱容量(升高相同溫度所需要的能量)，還增加其導(dǎo)熱率(每單位時間消耗的熱量)。另一方面，它們的導(dǎo)電率并不受影響。較高的熱容量延遲在燈點火期間棒溫度的升高，從而與嵌入的金屬箔的永久性接觸使周圍壁的石英玻璃呈現(xiàn)較高的溫度和膨脹，也是由于電流流過箔而在該箔中生熱。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一種類型的燈的涂層有變化的長度。這可能是由于進(jìn)行密封時石英玻璃小的溫度變化。其缺點是，在燈制備期間，沒有涂層或沒有足夠的涂層會導(dǎo)致廢品，當(dāng)沒有或沒有足夠的石英玻璃涂層時和該燈在短操作周期之后經(jīng)常進(jìn)行接通和開閉時，已知的燈僅有短的壽命。
當(dāng)點火這種沒有涂層的燈時，電極棒的溫度因流過其的高電流和因放電傳遞的熱而迅速升高。石英玻璃并不立即跟隨該溫度的升高。由于它們的較高溫度和較高膨脹系數(shù)，因而棒將與石英玻璃接觸并對其施加壓力。已發(fā)現(xiàn)在石英玻璃中產(chǎn)生例如微裂紋之類的損傷，該微裂紋的數(shù)量和大小一般會在隨后的點火期間增加。這導(dǎo)致因漏氣，引起填充物成分逃逸以致燈不再點火，或燈室破裂的燈壽命的(早期)終結(jié)。
除非創(chuàng)造特定的條件，例如圍繞電極棒的石英玻璃涂層，否則滿足關(guān)系finw＞＝40％的燈有產(chǎn)生上述有害現(xiàn)象的較大風(fēng)險。
另一個缺陷是，涂層導(dǎo)致不希望和麻煩的在放電中產(chǎn)生的光的反射。
US 5510675A披露了一對由錸制備且其厚度為400μm的電極?？墒牵慑n制備的該部件不能太遠(yuǎn)地突入放電空間內(nèi)，并且僅在其非常遠(yuǎn)的端部配置例如1mm的厚度的頭部(head)，或覆蓋鎢的覆蓋層?？墒?，該較大的頭部導(dǎo)致令人不快的燈閃爍效應(yīng)，即放電電弧的接觸點突然出現(xiàn)在頭部上。
本發(fā)明的目的在于提供一種在開篇的段中所述的那種類型的高壓氣體放電燈，該燈具有簡單的結(jié)構(gòu)并可克服所述缺點。
按照本發(fā)明，這樣實現(xiàn)該目的，即電極棒具有突入放電空間的第一部分和至少局部封入壁中的第二部分，該第一部分至少大體由鎢制備，第二部分的厚度在250μm與350μm之間的范圍內(nèi)且至少有錸的覆蓋層，所述第一部分和第二部分接觸并且通過相面對的端部彼此連接。
由于電極由第一和第二部分構(gòu)成，因而可使電極適合該環(huán)境。使第一部分與已知燈的突入放電空間的電極端部一致，因而在燈壽命期間，該電極可抵抗因高起動電流和放電產(chǎn)生的熱。由鎢制備電極的第一部分，可防止電極材料的強蒸發(fā)，如果用錸構(gòu)成第一部分，那么將發(fā)生這種強蒸發(fā)。以這種方式設(shè)計第二部分，以便至少基本上不再發(fā)生因燈點火(再點火)，產(chǎn)生膨脹并因此通過電極棒對石英玻璃施加壓力而使燈漏氣或破裂的問題。可用常規(guī)的技術(shù)例如激光焊接法將電極的第一和第二部分相互固定在一起。
在具有較厚厚度的錸覆蓋層或整個由錸制備的第二部分中，例如與由具有較薄的錸覆蓋層的鎢制備的該第二部分時的情況相比，由于與鎢相比，錸的導(dǎo)熱率較小，SRC～0.3*SW，因而，要求第二部分有較大的厚度。實驗證明，對于大體由錸制備的第二部分來說，需要最低限度為250μm的厚度，以便確保足夠的熱耗。
已發(fā)現(xiàn)，滿足關(guān)系finw＞＝40％的燈，在具有封入壁中的電極棒第二部分的較小厚度時至少基本上不產(chǎn)生漏氣問題。如果選擇第二部分的厚度低于350μm，那么可明顯減少燈漏氣或破裂的危險。在具有至少為錸的覆蓋層的第二部分中成功地使用較大的厚度是基于錸的延展性。當(dāng)因膨脹由電極對石英玻璃施加壓力時，由于相對于使用例如較低延展性的鎢制備的電極來說的較大延展性的錸的變形，因而該壓力被更均勻地分布。如果使用具有至少為錸的覆蓋層的電極，那么在石英玻璃中將產(chǎn)生較少的集中應(yīng)力，因而相對于類似的鎢電極來說，可以使用較大的厚度。
按照本發(fā)明措施的一個重要優(yōu)點是，提供了使用無釷材料的電極棒的可能性，而這不會不利地影響燈的壽命。
在將電極棒嵌入石英玻璃期間形成的毛細(xì)管空間在厚度小于350μm的第二部分中相對較小。因此，在這些毛細(xì)管空間中不會大量累積鹽(salts)，否則將從放電中抽取該鹽。在該相對較小的毛細(xì)管空間中，電極棒的第二部分局部與燈室的壁永久性地接觸，從而獲得令人滿意的熱耗。
由于在主要或整個由錸制備的第二部分中的較小導(dǎo)熱率，因而最接近于到第二部分的過渡區(qū)域的第一部分與燈室的壁永久性地接觸也是有利的，例如在例如0.1-1.0mm的長度上局部封入壁中。由此進(jìn)一步提高復(fù)合電極的熱耗。
由于燈點火時的高啟動電流和因放電產(chǎn)生的熱，不僅在第二部分中，而且也在電極的第一部分中產(chǎn)生較高的溫度。在厚度低于250μm的第一部分中，存在較大的熔化的危險。具有厚度高于250μm的第一部分的電極具有足夠的導(dǎo)熱率，從而可非常顯著地降低熔化的風(fēng)險。并且，第一部分的厚度最好低于400μm。這樣幾乎沒有任何發(fā)生燈閃爍的令人不快的效果。
也可以由整個電極的總長度確定第一和第二部分的長度。在最佳實施例中，整個電極的長度在4.5和7.5mm之間，最好是6mm。這樣選擇分離部分的長度，以便第一部分至第二部分的連接至少大體位于壁與放電空間的邊界表面，在電極突進(jìn)放電空間的位置之處。
按照本發(fā)明的高壓氣體放電燈可用作例如車輛照明燈，或用于不同種類的光學(xué)系統(tǒng)中。為此，該燈配置有燈頭，可用或者不用外殼來包圍。燈頭可以與反射器成為一體或者不與反射器成為一體。
金屬箔可以相互鄰近地嵌入壁的一個區(qū)域中，或在相互相距一定距離例如相互相對的區(qū)域中。電極棒的第一部分可以有或者沒有在放電空間中覆蓋其自由端的覆蓋層。電極棒的第一部分可以由未摻雜的鎢，例如鎢-ZG，或摻雜的鎢，例如有1.5wt％的Th的W制備。
當(dāng)使用摻雜的鎢時，可添加少量的晶體生長調(diào)節(jié)成分，例如總重量為0.01wt％的K、Al和Si，以影響鎢晶粒尺寸。第二部分可以由未摻雜的錸或摻雜的錸制備，例如摻雜Mo和/或W，一般摻雜濃度總重量低于10wt％。
可電離的填充物特別是包括稀有氣體、汞和金屬鹵化物的混合物，金屬鹵化物例如可以是作為鑭系元素、鈧和釔的鹵化物的稀土鹵化物。
參照下述實施例，通過非限制性的實例，可說明和理解本發(fā)明的這些和其它方案。
附圖中

圖1是燈的側(cè)視圖；圖2放大表示圖1的細(xì)節(jié)；圖3表示帶有燈頭的圖1的燈的側(cè)視圖。
圖1中，高壓氣體放電燈有以真空氣密方式密封的燈室1和封閉放電空間3的石英玻璃壁2。金屬箔4嵌入燈室的壁中，在附圖中為摻有0.5wt％的Y2O3的Mo金屬箔的金屬箔4分別連接到在本實施例中為Mo的相應(yīng)外電流導(dǎo)體5上。分別連接到所述金屬箔4的相應(yīng)一個上的鎢電極棒6從燈室壁突入放電空間中。
在放電空間3中包含可電離的填充物。
由于連接到其上固定有外導(dǎo)體5的金屬箔4上，因而電極棒6局部封閉于燈室的壁中，在這些導(dǎo)體的區(qū)域處利用導(dǎo)體使壁熔化，或使該壁變平以便實現(xiàn)夾封。
該圖中，用外殼9包圍燈室，并且該外殼耦接在燈室上。在金屬夾緊套筒10處可用燈頭夾持該燈。
所述的燈有汞、碘化鈉和碘化鈧和氙的填充物，例如，在室溫下有壓力為7巴的氙，在按額定電壓的工作期間該燈的功率消耗為35W。
圖2表示電極棒6的約75％的長度finw部分被封閉在燈室1的壁2中，以便燈滿足關(guān)系finw＞＝40％。各電極棒6的長度分別為約6mm，并且分別具有其長度約為1.5mm和4.5mm的第一部分7a和第二部分7b，這兩部分通過第一和第二部分的端部7d相鄰并且在界面7相互連接在一起。界面7位于燈室1的壁2附近。但是，第一部分7a與燈室1的壁2在接觸區(qū)域6b永久性地接觸，而沒有燈漏氣或破裂的風(fēng)險。電極棒6分別具有在壁2中的有涂層7c的第二部分7b，該部分至少接近有關(guān)的金屬箔4，該第二部分與壁的玻璃不機(jī)械連接。
在圖2所示的實施例中，電極棒6的第一部分7a具有300μm的厚度并且用鎢制備，電極棒6的第二部分7b具有300μm的厚度并且用錸制備。該圖表明，第二部分7b和圍繞它的毛細(xì)管6a終接于箔上棒的熔接部分4a。密封部分2a在外電流導(dǎo)體5和電極棒6之間的區(qū)域中是真空氣密的。
圖3中，用不同的外殼9a封閉燈室1，并且該外殼耦接于其上。燈室固定于卡口型燈頭8中，該燈頭配置有分別與各自的電極棒6連接的中心管腳觸點11和環(huán)形觸點12，其中該環(huán)形觸點是通過連接導(dǎo)體13與相應(yīng)的電極棒6連接的。配備這種燈頭8的燈室1顯然適于作為車輛照明燈。
權(quán)利要求
1.一種高壓氣體放電燈，包括燈室(1)，以真空氣密方式密封，并且具有封閉放電空間(3)的石英玻璃壁(2)；金屬箔(4)，嵌入燈室的壁中，分別與各自的外電流導(dǎo)體(5)連接；鎢電極棒(6)，分別與所述金屬箔的相應(yīng)一個連接，并從燈室的壁突入放電空間中；在放電空間中的可電離填充物；該燈滿足下列關(guān)系，finw＞＝40％其中finw＝封入燈室壁中的電極棒長度部分，其特征在于，電極棒(6)具有突入放電空間的第一部分(7a)和至少局部封入壁中的第二部分(7b)，該第一部分至少大體由鎢構(gòu)成，第二部分的厚度在250μm與350μm之間的范圍內(nèi)且至少有錸的覆蓋層(7c)，所述第一部分和第二部分接觸并且通過相面對的端部(7d)彼此連接。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，在接觸區(qū)域(6b)電極棒(6)的第一部分(7a)與燈室(1)的壁(2)永久性地接觸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，電極棒(6)的第一部分(7a)的厚度為250μm到400μm。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，電極棒(6)的長度在4.5mm與7.5mm之間。
5.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，該燈配有燈頭(8)。
全文摘要
一種高壓氣體放電燈,包括密封的燈室(1),該燈室具有封閉放電空間(3)的石英玻璃壁(2)。金屬箔(4)嵌入該壁中,并與從壁突入放電空間中的電極棒(6)連接。電極棒(6)具有第一部分(7a)和第二部分(7b),第二部分具有在250μm至350μm之間的直徑并且至少具有由錸構(gòu)成的覆蓋層(7c)。設(shè)置于壁(2)內(nèi)的第二部分可防止因漏氣所引起的燈的永久性失效。
文檔編號H01J61/36GK1273691SQ99801058
公開日2000年11月15日 申請日期1999年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月30日
發(fā)明者M·佩特雷克, J·F·R·埃瑟爾曼斯, D·塞波德, M·庫邦, A·約雷斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司