專利名稱:緊湊低壓水銀蒸汽放電燈的制作方法
本發(fā)明涉及所謂緊湊低壓水銀蒸汽放電燈，即一種包含兩個或更多的相互平行的管子的氣體放電燈，這些管子的內部涂敷有熒光物質并在其端點附近接在一起，以便在兩個電極之間形成放電室。
在先有技術中已知道許多種類的緊湊低壓水銀蒸汽放電燈。在這些眾多的已知設計中，對于僅包括兩個直管的燈，有兩種結構占優(yōu)勢。這兩種結構的第一種可以極容易地描述為具有倒U形狀，燈的電極位于管子自由端，而這些自由端裝在共用燈座上。這些占優(yōu)勢的燈的第二種結構具有大致為H形狀結構，它在兩個豎直管間很高的位置設置有一個水平的橋。在這種燈中，電極被設置在距橋最遠的管端。設置有電極的管端也安裝在共用燈座上，燈座包含啟動或點火裝置及串聯(lián)阻抗裝置。這兩種設計的管子內部涂敷有由所需成分構成的熒光粉。這些熒光粉把由放電產生的紫外光射線轉化為可見光。
包含兩個以上直管的那些緊湊低壓水銀放電燈通常包括四個管子。這些管子可以置于一個平面內，或安放在一個正方形的四角，形成一個與管子對稱軸成直角的假想截面。直管間的相互連接交替發(fā)生在矩燈座最遠的管端與距燈座最近的管端之間。只有第一和最后一根管子連到燈座上，電極正是安裝在這些連接燈座的管子的管端中。以這種方式，形成了連續(xù)的放電腔，當燈通電時，流經電極之間的電流通過它流動。電流經互連管從一個管子流到另一個管子時其方向要發(fā)生變化這一事實對于發(fā)光效率并不重要。
象其它低壓氣體放電燈一樣，在緊湊低壓水銀蒸汽放電燈中，在電極之間形成一個光弧陽極區(qū)，它在燈中穿過混有水銀蒸汽的稀有氣體。此緊湊放電燈中的氣體壓強保持在500帕斯卡(Pa)以下，并且在工作溫度下水銀分壓強低于1帕斯卡。
稀有氣體的作用是使燈易于在合適的起始電壓下點燃，并在燈通電時增加電子和水銀原子間的碰撞幾率。在40℃下的低水銀蒸汽壓提供了產生水銀共振線的最佳條件，此共振線在紫外范圍，即波長為253.7和185毫微米(nm)。如果低壓水銀蒸汽放電燈只包括水銀蒸汽，那么電子實際上將只與管壁和水銀原子碰撞，因此在沒有熒光粉的情況下，電子的能量將轉化為熱而不是光。
從NL-B7902572可了解前面描述的H結構的緊湊低壓水銀蒸汽放電燈，而倒U形的放電燈在EP-A-0061758(申請?zhí)?2102636.6)中進行了描述。在上述后一個公開中明確指出，那里所描述的發(fā)明的目的是提供一種緊湊低壓水銀蒸汽燈，其中燈的玻璃壁所具有適當?shù)男螤睿沟卯敓艄ぷ鲿r能在某些區(qū)域內獲得所需的低溫，以實現(xiàn)達到平衡的水銀蒸汽壓的目的。
本發(fā)明的基本目的是提供一種緊湊低壓水銀蒸汽放電燈，當燈通電時，其放電腔中的水銀分壓強保持在適當?shù)乃剑詫λy共振線上的放電產生的輻射提供最大的效應。這種燈還應有適當?shù)慕Y構，以能有效地防止由于在放電電流路徑中發(fā)生的收縮所引起的功率損失。
這些目的可通過下面權利要求
所定義和表征的發(fā)明來達到。
本發(fā)明建立在下述概念之上，在用于緊湊低壓水銀蒸汽燈的實施方案中，在放電腔內，負的空間電荷聚集在管壁上，而在電極之間形成陽極區(qū)，而空間電荷0沿其軸線。在燈點燃后的每一瞬間，陰極與陽極區(qū)域之間的放電在軸向是一致的。伴隨著放電同時形成正離子和電子。它們通過擴散聚集到管壁上。因為陽極區(qū)沿軸向是一致的，所以在軸的方向沒有粒子損失。在此擴散過程中，由于電子的質量較小，電子的運動要比正離子快得多，因而從管子的中心向外產生正的空間電荷。這改善了陽極區(qū)的放電條件，并因而增大了紫外輻射的功率。
為了使放電在燈中自然地傳播，這種傳播的波前形狀具有圓形的截面，按照本發(fā)明制造的新型燈沿陽極區(qū)的一部分設置有水銀凝聚區(qū)，而且不以沿徑向壓縮圓形傳播波前的方式沿軸向侵占陽極區(qū)，這種徑向傳播是最佳傳播所必不可少的。這在實際中是通過將燈的放電腔做成U形結構來實現(xiàn)的，位于放電室兩個直管之間的彎管部分的柱形外周圍表面從其具有最大曲率半徑部分的圓形截面形狀得到拉伸，形成隆脊。隆脊幾乎沿整個彎管部分延伸。
當從管子截面看時沿緊湊氣體放電燈U形彎管延伸的隆脊最好有等于或小于90°的角。以這種方式，在管的彎管部分形成一個位于陽極區(qū)的側面的空間，并且其中水銀凝聚溫度在燈中的壓強下可保持不變。換一種說法，可以認為不同瓦數(shù)的緊湊水銀蒸汽放電燈的長度受到適當選擇，使得燈在正常室溫下工作時，沿隆脊的溫度接近40℃，而在電極附近區(qū)域的溫度可達70℃以上。因此，水銀分壓強將低于1帕斯卡，或大約5×10-3乇左右，在此壓強下，由光弧引起的水銀蒸汽中的共振輻射產生的相對效率最高。在更低的水銀分壓強下，水銀原子空間間隔太大，結果原子與電子之間的碰撞很少，因而也就只有少量的激發(fā)光子或較低強度的紫外輻射。在更高的水銀蒸汽分壓強下，水銀原子太密集了，使得碰撞次數(shù)過多并使得電子彈回，結果也導致激發(fā)的光子減少。
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的最佳的實施方案，其中圖1是緊湊低壓水銀蒸汽放電燈的局部剖視圖;
圖2a是燈彎曲部分的圖示，顯示出一個可行的隆脊角度;
圖2b是具有另一個隆脊角度的彎曲部分的圖示;
圖3是水銀蒸汽中作為放電燈中最低溫度(底部標度)及相應的水銀蒸汽壓強(頂部標度)的函數(shù)的相對共振輻射產生效率的圖示。
在其最簡單的形式中，緊湊水銀蒸汽放電燈僅包括一個U型玻璃管1，其兩個端點2和3以氣密方式接到燈座4上。燈座上裝有非圓形外殼5，它被安在燈座遠離玻璃管1的一側，里面裝有啟動器和必要的串聯(lián)阻抗裝置。燈座4還提供了兩個接觸管腳6、7，以便使燈和燈座電連接。
導體8從管腳6、7延伸到燈電極9。導體8及相應的回饋導體熔接到在2，3端的玻璃芯柱10上，而芯柱熔接到管1的端2，3。至少一個芯柱10設置有抽氣管道(未畫出)，以便抽空管1，并用惰性氣體清洗管1，再將稀有氣體充入其中。
燈或管1內部覆上有一或多層熒光層11，它能有效地把燈點燃時在電極之間傳播的光弧所形成的紫外輻射轉變?yōu)榭梢姽狻?1可具有兩個或三個夾層，或者具有另外的組成，這取決于期望得到的燈發(fā)出的光的色溫。所敷熒光粉的組分可以在很寬的限度內改變，并且所充的稀有氣體可在純氬與混有不同量的各種其它氣體的氬之間變化，例如85%的氬和15%的氖或者20%氬和80%氪。
本發(fā)明的新的特征在于管1彎曲部分12區(qū)域的設計，其中在燈的連續(xù)工作過程中，其溫度保持在適當?shù)偷乃?40℃)，使得管1中引入的水銀按照圖3的曲線獲得所需的分壓強。圖1顯示了在管的彎曲部分12中不同高度所具有的溫度。圖2a和圖2b顯示出彎曲部分12的橫截面形狀偏離管1其余部分的圓形橫截面。相反地，該彎曲區(qū)域的周圍管表面的向外彎曲部分被往外拉伸形成隆脊13。
隆脊13比圓形區(qū)域14高出給定的高度，當假想將管1插進彎管部分并達到其內曲率半徑時，區(qū)域14對應管1的橫截面范圍。已經發(fā)現(xiàn)，當區(qū)域14之上的隆脊13的高度大約兩倍于彎管部分12的內彎曲表面的曲率半徑時，就能獲得好處。這使得能在整個彎管部分12得到有效的體積，那里電子聚集提供了有益的負的空間電荷。這使全部圓形區(qū)域14不含發(fā)生放電的陽極區(qū)。
隆脊13有助于解決限制水銀蒸汽凝聚的問題，因為在整個放電室內保持最佳水銀蒸汽壓，凝聚分布在平行于陽極區(qū)的足夠長的距離上。為了基本上避免在水銀共振線產生紫外輻射時所受的干擾，隆脊的頂角應在60°至90°之間。當角度大于90°時，在陽極區(qū)開始發(fā)生干擾，而當角度小于60°時，將發(fā)生技術性的生產問題。也就是說，在生產機器中很難吹制出更銳的隆脊。對迄今所用的那種質量或階別的玻璃，從生產技術角度來考察，70°至80°的范圍最好。盡管用其它級別的玻璃可以生產具有比60°更銳頂角的隆脊13，但這樣隆脊內部的溫度將低于40℃，而這是不期望的。
在包括兩個以上直管部分的緊湊水銀蒸汽放電燈情況下，連接這些直管部分的連接部分可都具有帶隆脊13的彎曲部分12的形狀?；蛘咧挥幸换騼蓚€相互連接部分具有隆脊13，以便水銀蒸汽凝聚。
權利要求
1.緊湊的水銀蒸汽放電燈，它至少包括兩個相互平行的直管，并通過在其一端的相互連接裝置接到一起，并且其內部覆有熒光物質(11)，并一起構成位于所述管子自由端(2，3)的兩個電極(9)之間的放電腔，所述端以氣密封的方式連到共用燈座(4)上，其特征在于直管之間的相互連接裝置(12)的橫截面有一個沿相互連接裝置遠離燈座(4)的一邊延伸的隆脊(13)，從而使所述沿相互連接裝置(12)的放電腔圓形橫截面(14)得到了擴大。
2.按照權利要求
1的燈，其特征在于隆脊(13)沿相互連接裝置(12)的主要部分是尖形的，其角度在60°至90°之間，最好是70°至80°。
3.按照權利要求
1或2的燈，其特征在于隆脊(13)高于圓形截面(14)區(qū)域的高度相當于兩直管間連接裝置(12)所通過的彎曲部分的內弧半徑的兩倍。
4.按照前面任何一個權利要求
的燈，其特征在于直管的長度適合于燈所消耗的瓦特數(shù)，以使得燈通電時沿隆脊(13)的溫度不超過40℃。
5.按照前面任何一個權利要求
的燈，其特征在于燈內充入稀有氣體，最好是純氬，其壓強約為500帕斯卡。
6.按照權利要求
1至4的任何一項的燈，其特征在于它所充入的稀有氣體包括10-20%的氬和80-90%的氪。
7.按照權利要求
1至4的任何一項的燈，其特征在于它所充入的稀有氣體包括85%的氬和15%的氖。
8.按照前面任何一個權利要求
的燈，其特征在于它裝有水銀，當燈通電時，水銀將汽化，其分壓強在4×10-3乇與7.5×10-3乇之間。
專利摘要
緊湊低壓水銀蒸汽放電燈，包括兩或多個由弧形連接裝置12連接的直管，以在兩電極9之間形成放電腔。電極安在燈的末端2、3，兩端2、3又以氣密方式同包含接觸管腳6、7和導體8的燈座4相連。連接裝置12設有沿其延伸的隆脊13，隆脊13的橫截面呈銳角形，它限定了燈中水銀蒸汽的凝聚空間。由于隆脊13的形狀，水銀蒸汽在燈工作時形成通過放電電流的陽極區(qū)的圓形橫截面區(qū)域14之外凝聚。
文檔編號H01J61/32GK86103477SQ86103477
公開日1986年12月31日 申請日期1986年5月22日
發(fā)明者阿克·布約克曼 申請人:魯馬拉姆普安公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan