專利名稱：其外部電流導(dǎo)線涂有涂層的電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電燈，它包括透光的燈容器，它以真空密封的方式封閉并且其石英玻璃壁圍成一個(gè)空間，所述燈容器容納電氣元件；金屬箔，它全部嵌入所述壁中并且具有由刀面形成的刃形邊緣；至少一個(gè)內(nèi)部電流導(dǎo)線，它連接到所述嵌入的金屬箔并且伸入所述空間；至少一個(gè)外部電流導(dǎo)線，它連接到所述嵌入的金屬箔，從所述燈容器的所述壁伸出并且配備有涂層。
從美國(guó)專利3,420,944知道這種類型的燈。在已知的燈工作期間，外部電流導(dǎo)線的一部分和通常是具有例如0.5-1.0％(重量)的Y2O3添加劑的鉬的金屬箔具有高于450℃的溫度。在沒(méi)有采取任何措施防止外部電流導(dǎo)線和金屬箔的腐蝕的燈中，這些金屬零件會(huì)由于高溫而被腐蝕到這樣的程度這些金屬零件會(huì)通過(guò)外部電流導(dǎo)線周?chē)拿?xì)管而與燈外面的大氣連通。金屬箔和/或外部電流導(dǎo)線的腐蝕導(dǎo)致由電流供應(yīng)中斷引起的燈故障。已知的燈采取以下方法防止腐蝕在制造之前，在外部電流導(dǎo)線、金屬箔的至少一部分、刃形邊緣和刀面上形成鉻鍍層。在形成鉻鍍層的位置上，所述保護(hù)層在燈制造之后保持未受損傷，但是所述鍍層部分地轉(zhuǎn)換成含鉻保護(hù)層。在燈工作期間，所述鍍層和所述保護(hù)層兩者都阻止腐蝕。
眾所周知，作為燈過(guò)早失效的原因，除了電流引線的腐蝕之外，還有其它各種原因。其它原因可以是，例如燈容器的泄漏，或者，例如燈的爆炸。實(shí)際上，如果燈已經(jīng)工作了1千小時(shí)以下，由這些其它原因引起的燈的失效的危險(xiǎn)可以認(rèn)為是小的。
從美國(guó)專利3,420,944知道的防腐蝕保護(hù)方法有以下缺點(diǎn)這導(dǎo)致這樣長(zhǎng)的燈壽命，例如多于1千工作小時(shí)，使得由燈爆炸引起的燈失效的危險(xiǎn)以及后續(xù)損壞(follow-up damage)的危險(xiǎn)大得無(wú)法接受。所述鍍層的鍍層厚度和質(zhì)量等級(jí)確定所述防腐蝕保護(hù)，并且影響燈的壽命。但是，在已知的燈中，并未把所述質(zhì)量等級(jí)和鍍層厚度控制到這樣的程度，使得可以把壽命極限調(diào)整到1千工作小時(shí)，這導(dǎo)致燈壽命的分散大得無(wú)法接受。
已知的燈的另一個(gè)缺點(diǎn)是必須在金屬箔上形成鍍層。由于對(duì)易損壞的金屬箔的額外處理的緣故，存在損壞金屬箔的刃形邊緣的危險(xiǎn)。嵌入成品燈中的損壞的金屬箔刃形邊緣在燈容器壁中產(chǎn)生大的應(yīng)力，使得燈制造期間或者由燈容器過(guò)早泄漏引起的故障危險(xiǎn)將大得無(wú)法接受。
本發(fā)明的目的是提供一種開(kāi)篇中所述的電燈，它具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，易于制造并且消除了上述缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，由于以下原因而實(shí)現(xiàn)了所述目的在所述金屬箔上以及在外部電流導(dǎo)線上存在保護(hù)涂層，所述保護(hù)涂層包括所述鍍層與SiO2的低熔點(diǎn)反應(yīng)產(chǎn)物，并且至少所述刀面沒(méi)有所述保護(hù)鍍層。在燈的制造過(guò)程中進(jìn)行這樣的密封把一塊或多塊所述金屬箔封閉在所述壁中。在這種操作過(guò)程中，在存在所述金屬箔和外部電流導(dǎo)線的準(zhǔn)備形成這種密封的區(qū)域?qū)⑹⒉Ａк浕?。然后，石英玻璃達(dá)到1900℃以上的溫度。石英玻璃剛與外部電流導(dǎo)線接觸，該導(dǎo)線以及形成在其上的鍍層立即變得這樣熱，使得鍍層熔化并且流到石英玻璃和金屬箔零件上。熔化的鍍層立即與外部電流導(dǎo)線和金屬箔的鉬反應(yīng)，并且與石英玻璃反應(yīng)，形成低熔點(diǎn)反應(yīng)產(chǎn)物。接著，使這樣形成的密封口冷卻下來(lái)。由于其比較高的線性熱膨脹系數(shù)(大約50×10-7K-1)，所以，外部電流導(dǎo)線比它嵌入其中的石英玻璃收縮得更加強(qiáng)烈，所述玻璃具有至少95％(重量)的SiO2(線性熱膨脹系數(shù)是大約6×10-7K-1)。這在該電流導(dǎo)線的周?chē)纬擅?xì)空間。由于所述金屬箔的形狀的原因，在所述金屬箔周?chē)恍纬擅?xì)空間。
在稍微冷卻之后，在外部電流導(dǎo)線的周?chē)呀?jīng)形成毛細(xì)空間，但是，在一段時(shí)間內(nèi)低熔點(diǎn)反應(yīng)產(chǎn)物仍然是流體。由于毛細(xì)作用，所述低熔點(diǎn)反應(yīng)產(chǎn)物主要收縮在毛細(xì)空間的角落和狹窄部分，而大的、基本上圓柱形的空心空間仍舊保持毛細(xì)管狀態(tài)。所述空心空間與燈外面的大氣連通。但是，石英玻璃、外部電流導(dǎo)線和金屬箔的與毛細(xì)管相鄰的部分是與燈外面的大氣隔絕的，因?yàn)椋龅腿埸c(diǎn)反應(yīng)物在與毛細(xì)管相鄰的部分上仍舊以薄保護(hù)層的形式保存下來(lái)。該保護(hù)層在所述毛細(xì)管的角落和狹窄部分是比較厚的。具有金屬箔的最大厚度D的刀面、最好至少直至刃形邊緣的一段距離以及所述刃形邊緣保持沒(méi)有保護(hù)涂層的狀態(tài)。
外部電流導(dǎo)線和/或金屬箔的腐蝕導(dǎo)致膨脹，并且在毛細(xì)管的角落最危險(xiǎn)。在毛細(xì)管的角落，這種膨脹立即在石英玻璃中引起拉伸應(yīng)力，因?yàn)榻锹涞拿?xì)管幾乎沒(méi)有為這種膨脹留下余地。因此，在石英玻璃中存在從毛細(xì)管的一個(gè)角落開(kāi)始破裂的巨大危險(xiǎn)。如果金屬箔和外部電流導(dǎo)線的腐蝕從毛細(xì)管的一個(gè)角落附近開(kāi)始，伴隨的膨脹具有楔效應(yīng)。由于金屬箔以銳角嵌入石英玻璃的緣故，因?yàn)榕蛎浂谑⒉Ａе挟a(chǎn)生的應(yīng)力將集中在石英玻璃中毛細(xì)管毛細(xì)管的銳角附近。從而進(jìn)一步增加石英玻璃以毛細(xì)管的所述角度之一開(kāi)始破裂的危險(xiǎn)。由于在根據(jù)本發(fā)明的燈中，尤其在所述角落處出現(xiàn)比較厚的保護(hù)涂層，所以，這些角落受到很好的抗腐蝕的保護(hù)，因此，很快出現(xiàn)上述現(xiàn)象的危險(xiǎn)是小的。但是，仍然存在對(duì)金屬箔和外部電流導(dǎo)線的腐蝕。實(shí)驗(yàn)證明，在根據(jù)本發(fā)明的燈中，通過(guò)改變所述鍍層的鍍層厚度，可以把故障的時(shí)間令人滿意地調(diào)整到例如800-1000工作小時(shí)的壽命時(shí)刻。這與已知的燈形成明顯的對(duì)比，實(shí)驗(yàn)證明，在已知的燈中，并未把所述質(zhì)量等級(jí)和鍍層厚度控制到這樣的程度，使得可以把壽命極限調(diào)整到1千工作小時(shí)，這導(dǎo)致燈壽命的不可接受的大的分散。
由于這種防腐蝕保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了所述燈的可接受的長(zhǎng)壽命，而燈的爆炸危險(xiǎn)小到可以忽略，例如，在燈工作期間，在外部電流導(dǎo)線和金屬箔的一部分達(dá)到大約460℃的溫度下工作800小時(shí)。
在合適的實(shí)施例中，所述保護(hù)涂層包括鉻。鉻看來(lái)具有的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它作為石英玻璃中鉬和鎢的電流引線上的保護(hù)涂層是非常有效的，它和這些材料形成比較低熔點(diǎn)的反應(yīng)產(chǎn)物。鉻金屬在1890℃的溫度下熔化。因此，當(dāng)作為引線時(shí)，出現(xiàn)所述現(xiàn)象。鉻與從所述石英玻璃得到的氧反應(yīng)產(chǎn)生Cr氧化物，同時(shí)產(chǎn)生SiO和/Si。通過(guò)與毛細(xì)管附近的金屬零件反應(yīng)，例如，與鉬金屬箔以及與石英玻璃、例如SiO和/或Si反應(yīng)，所述Cr氧化物形成低熔點(diǎn)反應(yīng)物，例如，Cr/Si氧化物和/或Cr/Mo合金和/或Cr/Si/Mo相?？梢哉J(rèn)為，這些比較低熔點(diǎn)的反應(yīng)物作為保護(hù)涂層是有效的。
在燈的最佳實(shí)施例中，所述涂層具有4-6微米的厚度。所述涂層的厚度是一個(gè)還決定防腐蝕保護(hù)程度的參數(shù)。實(shí)驗(yàn)證明，為了獲得這樣的防腐蝕保護(hù)，即，其中毛細(xì)管中關(guān)鍵的區(qū)域被保護(hù)到令人滿意的程度，所述涂層的4-6微米的厚度是合適的。如果厚度小于4微米，則所獲得的保護(hù)涂層太薄，于是防腐蝕保護(hù)不夠。因此，燈具有不可接受的短的使用壽命。在大于6微米的厚度的情況下，存在過(guò)多使用材料的問(wèn)題，并且燈具有這樣長(zhǎng)的使用壽命，使得存在不可接受的燈爆炸的巨大危險(xiǎn)。
美國(guó)專利3,991,337公開(kāi)了一種燈，其中努力避免對(duì)外部電流導(dǎo)線的腐蝕。為此，在所述外部電流導(dǎo)線上形成鎳、鈀、銦、金或鉑的鍍層。在燈的制造期間，這些鍍層并不與SiO2形成低熔點(diǎn)反應(yīng)物。如果在這種燈中在外部電流導(dǎo)線上形成這種鍍層，而不在金屬箔上形成這種鍍層，那么，外部電流導(dǎo)線獲得防腐蝕保護(hù)，但是，其某些部分通過(guò)毛細(xì)管與燈外部的大氣連通的金屬箔卻未獲得防腐蝕保護(hù)。實(shí)驗(yàn)證明，由于對(duì)金屬箔的腐蝕，導(dǎo)致流到電氣元件的電流中斷、使燈再也點(diǎn)不亮，所以，所述燈具有不可接受的短壽命。
下面將參考下文中描述的實(shí)施例闡明本發(fā)明的這些和其它方面，由此將明白本發(fā)明的這些和其它方面。
附圖中

圖1以平面圖的形式顯示根據(jù)本發(fā)明的燈；圖2顯示圖1的燈的密封口的細(xì)節(jié)；圖3是圖1中所示的燈的密封口的沿著I-I線所取的截面圖。
圖1中所述電燈是高壓氣體放電燈，后者具有以真空密封方式封閉的燈容器和圍成一個(gè)空間的石英玻璃壁2。圖中有幾個(gè)電極，即電氣元件4，經(jīng)由相應(yīng)的內(nèi)部電流導(dǎo)線5連接到各金屬箔6中相應(yīng)的一個(gè)，圖中的所述各金屬箔6由具有0.5％(重量)Y2O3的Mo制成，并且從燈容器1的壁2伸進(jìn)空間3。各金屬箔6被嵌入燈容器1的壁2中，并且例如以焊接的方式連接到圖中由鉬制成的相應(yīng)的外部電流導(dǎo)線7。
內(nèi)部電流導(dǎo)線5和電氣元件4由鎢制成，并且可以具有少量作為鎢調(diào)節(jié)手段的諸如總量的0.01％(重量)的K，Al和Si的晶體生長(zhǎng)以及作為添加劑的1.5％的ThO2?？臻g3中有可電離填充物。在該圖中，燈容器1充以水銀、惰性氣體以及鏑、鈥、釓、釹和銫的鹵化物。該圖中所示的燈工作時(shí)消耗700瓦的功率。在大氣環(huán)境下，該燈可以在沒(méi)有外殼的情況下工作而不會(huì)導(dǎo)致金屬箔6和外部電流導(dǎo)線7的腐蝕，后者會(huì)引起燈過(guò)早損壞。
圖2表示外部電流導(dǎo)線7具有該圖中是含鉻相的保護(hù)涂層8a，后者將外部電流導(dǎo)線7和該外部電流導(dǎo)線7周?chē)拿?xì)管9彼此隔離，所述保護(hù)涂層8a逐漸轉(zhuǎn)變到在外部電流導(dǎo)線7的伸出壁2的部分上形成的涂層8。已經(jīng)表明，毛細(xì)管9終止于外部電流導(dǎo)線7的端部30。圖中還表明，在金屬箔6的端部存在毛細(xì)管10。毛細(xì)管9和10處在與燈外部的大氣連通的狀態(tài)，保護(hù)涂層8a和涂層8避免金屬箔6和外部電流導(dǎo)線7被太快地腐蝕。所述密封口在外部電流導(dǎo)線7和內(nèi)部電流導(dǎo)線5之間的區(qū)段31中金屬箔6的區(qū)域上是真空密封的。
圖3是圖2中所示的密封口沿著I-I線所取的截面圖。該圖表示金屬箔6具有最大厚度D。在由金屬箔6的刀面25的刃形邊緣15處不存在毛細(xì)管。外部電流導(dǎo)線5周?chē)拿?xì)管9具有與燈外部的大氣連通空的空間22。毛細(xì)管9部分地填充有熔點(diǎn)較低的反應(yīng)產(chǎn)物，例如，Cr/Mo合金、Cr/Si氧化物和Cr/Si/Mo相，它們是在形成所述密封口的操作期間由所述Cr與Mo和/或SiO2一起形成的。所述低熔點(diǎn)的Cr/Si氧化物和Cr/Si/Mo相尤其存在于毛細(xì)管9的角落16和17以及外部電流導(dǎo)線7周?chē)?xì)管9的狹窄部分23中，并且遠(yuǎn)離金屬箔6。所述低熔點(diǎn)的Cr/Mo合金尤其存在于狹窄部分18以及作為外部電流導(dǎo)線7和金屬箔6的面對(duì)空的空間22并且與所述毛細(xì)管相鄰的部分上的薄涂層19和20。刃形邊緣15和刀面25保持沒(méi)有所述保護(hù)涂層8a。在石英玻璃壁2的面對(duì)空的空間22的表面上存在Cr/Si氧化物的低熔點(diǎn)反應(yīng)產(chǎn)物21的相對(duì)地薄的薄膜。
就金屬箔6和外部電流導(dǎo)線7的腐蝕而論，角落16、17和18是特別關(guān)鍵的區(qū)域。在這些區(qū)域，不存在由腐蝕引起的在空的空間22中膨脹的可能性。因此，在角落16、17和18中金屬箔6和/或外部電流導(dǎo)線7的小的膨脹都在壁2中產(chǎn)生很強(qiáng)的拉伸應(yīng)力。此外，金屬箔6和外部電流導(dǎo)線7的腐蝕以及伴隨的膨脹具有楔效應(yīng)，這是由金屬箔6和外部電流導(dǎo)線7嵌入所述石英玻璃的銳角引起的。由于尤其在毛細(xì)管的角落16和17以及狹窄部分18和23中存在比較厚的保護(hù)涂層8a，所以，在這些區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了對(duì)金屬箔6和外部電流導(dǎo)線7的令人滿意的防腐蝕保護(hù)。
在示出的實(shí)施例中，外部電流導(dǎo)線7具有大約1毫米的厚度。涂層8具有大約4.5微米的厚度。
權(quán)利要求
1.一種電燈，它包括透光的燈容器(1)，它以真空密封的方式封閉并且其石英玻璃壁(2)圍成一個(gè)空間(3)，所述燈容器容納電氣元件(4)；金屬箔(6)，它全部嵌入所述壁中并且具有由刀面(25)形成的刃形邊緣(15)；至少一個(gè)內(nèi)部電流導(dǎo)線(5)，它連接到所述嵌入的金屬箔并且伸入所述空間中；至少一個(gè)外部電流導(dǎo)線(7)，它連接到所述嵌入的金屬箔，從所述燈容器的所述壁伸出并且配備有涂層(8)，其特征在于在所述金屬箔上以及在所述外部電流導(dǎo)線上存在保護(hù)涂層(8a)，所述保護(hù)涂層包括所述鍍層與SiO2的低熔點(diǎn)反應(yīng)產(chǎn)物，并且至少所述刀面沒(méi)有所述保護(hù)鍍層。
2.權(quán)利要求1的電燈，其特征在于所述保護(hù)涂層(8a)包括鉻。
3.權(quán)利要求1或2的電燈，其特征在于所述涂層(8)具有4-6微米的厚度。
全文摘要
一種電燈包括燈容器(1)和電氣元件(4)。所述電氣元件經(jīng)由包括外部電流導(dǎo)線(7)的電流引線電連接到外部。僅僅通過(guò)用能夠與SiO
文檔編號(hào)H01J61/36GK1275245SQ99801331
公開(kāi)日2000年11月29日 申請(qǐng)日期1999年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月13日
發(fā)明者M·W·斯坦曼, P·C·M·巴肯 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司