專利名稱：高壓放電燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及起動器內置式高壓放電燈。
這些金屬鹵化物燈與高壓鈉燈，通常照樣采用高壓水銀燈所用的傳統(tǒng)裝備，沿用基于電源頻率的簡易銅鐵型電抗穩(wěn)定器的啟動方法。因此，為了使用這樣的銅鐵型電抗穩(wěn)定器來啟動，這類燈將傳統(tǒng)的高壓水銀燈所未裝備的起動電路設置在燈內。
作為這種起動電路，采用與燈泡品種相對應的各種不同類型的電路，它們一般可分為兩個基本類型。
第一種基本型，即圖6所示的起動電路57。其基本結構是由用于電流斷路的開關元件58、用于電流限制的電阻59以及用以斷開起動電路的雙金屬熱敏開關60組成的串聯(lián)電路。該串聯(lián)電路的兩端與具有一對主電極61與62的發(fā)光管63并聯(lián)連接。
這樣的起動電路57與發(fā)光管63被設置于真空的或加入氣體的玻璃外殼65內，構成燈泡64。作為開關元件58，可以采用例如用于金屬鹵化物燈泡的輝光啟動器，用于高壓鈉燈的非線性陶瓷電容器，或者兼用于上述起動電路斷開的雙金屬熱敏開關。
用以斷開起動電路的雙金屬熱敏開關60，具有(例如)圖7所示的結構，其中包括作為固定接點的引線66、絕緣玻璃67、充當L形固定電極的支架68、作為可動接點的接觸桿69與作為可動電極的雙金屬片70。引線66的一端跟電極61連接，其另一端跟絕緣玻璃67連接。支架68的一端跟絕緣玻璃67連接，其另一端跟電阻59連接。雙金屬片70的前端設有接觸桿69，其后端裝在支架68上。通過雙金屬片70受熱后緩慢反向動作，接觸桿69可完成跟引線66的接觸與分離動作。而熱敏開關60的固定接點與可動接點的連接點，即引線66與接觸桿69的連接點，外露地設置在外殼65內。
以下說明起動電路57的動作過程。通過施加電源電壓22使開關元件58反復開閉，每次開閉動作導致的電流斷路在電抗穩(wěn)定器21上感應產生1～4kV的高壓脈沖，由此使發(fā)光管63開始放電。其后，在放電開始后開關元件58隨即停止開閉動作。接著，在放電開始后約2～3分鐘，熱敏開關60在發(fā)光管63產生的熱量作用下緩慢地從閉合狀態(tài)轉向斷開狀態(tài)，起動電路57被點燈回路開路。在這之后的燈泡穩(wěn)定點亮狀態(tài)中，熱敏開關60繼續(xù)保持斷開狀態(tài)。
還有，在圖6所示的起動電路57中，例如采用作為開關元件58的輝光啟動器的金屬鹵化物燈中的該電路中，為了在發(fā)光管起動不良時停止輝光啟動器的開關動作，一般在熱敏開關60旁連接電阻59，通過電阻59產生的熱使熱敏開關60從閉合狀態(tài)轉變到斷開狀態(tài)。
第二種基本型，即圖8所示的起動電路71。這種電路特別用在采用其一對主電極72、73上加設輔助電極74的石英發(fā)光管75的金屬鹵化物燈76中。該起動電路71為由限流電阻77和由雙金屬構成的用以使起動電路開路的熱敏開關78連接而成的串聯(lián)電路。起動電路71的一端跟主電極72連接，其另一端跟輔助電極74連接。在熱敏開關78中，接點也外露地設置在外殼79內。
以下說明起動電路71的動作過程。施加電源電壓22后，首先主電極73與輔助電極74之間發(fā)生輔助放電。接著，通過由輔助放電供給的足夠初始電子的作用，在主電極72、73之間開始主放電。而在主放電開始后約2分鐘，熱敏開關78在發(fā)光管75產生的熱量作用下緩慢地從閉合狀態(tài)轉向斷開狀態(tài)，起動電路71被從點燈回路斷開。在此后燈泡穩(wěn)定點亮狀態(tài)中，熱敏開關78繼續(xù)保持斷開狀態(tài)。
也有根據金屬鹵化物燈的品種，將上述兩種基本型起動電路合并使用的情況。
但是，上述先有技術中的起動電路，特別在將上述的兩個基本型起動電路內置的金屬鹵化物燈和高壓鈉燈中，通過市場上消費者長年實際使用獲知，存在著跟熱敏開關相關聯(lián)的問題；用以使起動電路開路的熱敏開關是上述電路的基本構件。
如上所述，作為傳統(tǒng)的起動電路57或71中由雙金屬構成的熱敏開關60、78，由于設置于外殼內不存在發(fā)生氧化等問題而采用廉價的接點外露的結構。
采用這種熱敏開關60、78的燈泡中，特別在使用壽命末期發(fā)光管63、75出現起動不良時，或者因燈泡電壓上升從點亮狀態(tài)熄滅時，由于因斷流在電抗穩(wěn)定器21中感應產生高壓脈沖電壓，處于OFF狀態(tài)即斷開狀態(tài)的熱敏開關60、78的接點上確實存在電弧放電的情況，盡管發(fā)生比率較低。此處，問題在于這種由接點的電弧放電提供的初始電子會成為誘因，造成新的電弧放電持續(xù)發(fā)生，例如在保持發(fā)光管的成對的引線之間發(fā)生。這種持續(xù)的電弧放電會造成過大的燈泡短路電流持續(xù)流過電抗穩(wěn)定器21。并且，盡管發(fā)生比率也較低，但是確實存在因此使外殼65、79的燈頭側端部等受損的情況。
上述的普通高壓鈉燈的外殼內為真空狀態(tài)，在燈泡使用壽命的末期，發(fā)光物質鈉和用以輔助起動的氙氣等會從發(fā)光管內向外漏泄。為此，通過實驗弄清了跟上述情況相同的持續(xù)電弧放電的發(fā)生機制。并且，上述第二基本型起動電路的熱敏開關78的接點處，特別在發(fā)光管熄滅時有電弧放電的情況?？梢哉f，這是由于在發(fā)光管熄滅后主電極與鄰接的輔助電極之間隨即被保持在導通狀態(tài)，從而因燈泡電流中斷而感應產生的高壓脈沖電壓，直接施加在上述熱敏開關的斷開狀態(tài)的接點上。
對于如上所述的起動電路內置的高壓放電燈，出于產品安全方面的考慮，必須解決因外殼內的持續(xù)電弧放電而出現過大的短路電流與發(fā)生外殼破損等問題，所述起動電路采用設有雙金屬可動電極的、達到規(guī)定溫度即緩慢反向的緩動型熱敏開關。為了確實解決上述問題，必須防止因熱敏開關的接點處的電弧放電誘發(fā)的持續(xù)電弧放電的發(fā)生。
本發(fā)明的高壓放電燈泡包括設有一對主電極的發(fā)光管，設有用以斷開起動電路的熱敏開關的起動電路，以及其內設置了上述發(fā)光管與上述起動電路的外殼；其結構適合通過電抗穩(wěn)定器點燈的起動器，設置于所述高壓放電燈泡內。上述熱敏開關設有罩殼，上述熱敏開關元件的接點由上述罩殼遮覆。
采用這種結構，可以防止在由于燈泡壽命末期等情況出現發(fā)光管起動不良或熄滅時，因熱敏開關接點處的電弧放電誘發(fā)的外殼內的持續(xù)電弧放電。
上述熱敏開關最好為速動型開關。
并且，上述熱敏開關在斷開狀態(tài)的接點間隔最好在0.3mm以上。
上述結構可以這樣構成所述發(fā)光管設有輔助電極，所述起動電路包括由輝光啟動器、第一電阻以及所述熱敏開關串聯(lián)、再跟所述發(fā)光管并聯(lián)而成的串聯(lián)電路，以及一端跟所述熱敏開關與所述第一電阻的接點連接、另一端跟所述輔助電極連接的第二電阻；所述第一電阻設置在熱敏開關的近旁。
并且，也可以采用這樣的結構沿所述發(fā)光管的管軸方向設置經由電容器施加電壓的起動輔助導體，所述起動電路包括由具有斷流開關功能的非線性陶瓷電容器、限流用的鎢燈絲電阻和所述熱敏開關串聯(lián)后再跟所述發(fā)光管并聯(lián)而成的串聯(lián)電路，以及跟所述鎢燈絲電阻與所述非線性陶瓷電容器并聯(lián)、并與所述非線性陶瓷電容器鄰接的加熱電阻。
并且，也可以采用這樣的結構所述發(fā)光管設有輔助電極，所述起動電路包括由電阻與所述熱敏開關組成的串聯(lián)電路，所述熱敏開關的不與所述電阻連接的一端跟所述主電極連接，所述電阻的不跟所述熱敏開關連接的一端跟所述輔助電極連接。
圖2為該金屬鹵化物燈的點燈回路的電路圖。
圖3為該點燈回路中所用的熱敏開關的示圖。
圖4為本發(fā)明第二實施例中的高壓鈉燈的點燈回路的電路圖。
圖5為本發(fā)明第三實施例中的金屬鹵化物燈的點燈回路的電路圖。
圖6為傳統(tǒng)高壓放電燈的點燈回路的電路圖。
圖7為該點燈回路中所用的熱敏開關的示圖。
圖8為另一例傳統(tǒng)高壓放電燈的點燈回路的電路圖。
玻璃制的外殼14通過玻璃桿10封固，外殼14內裝有由從玻璃桿10延伸的引線11、12連接、固定的發(fā)光管2，以及后文將述及的起動電路13。以氮氣為主要成分的氣體，以約46.5kPa的氣壓封入于外殼14內。燈頭15設于外殼14有玻璃桿10的那端。
如圖2所示，起動電路13包含由用于斷流的輝光啟動器17、用于限流的第一電阻18，以及用以斷開起動電路的熱敏開關19構成的串聯(lián)電路。該串聯(lián)電路與發(fā)光管2并聯(lián)連接。起動電路13還包含第二電阻2。第二電阻20的一端跟熱敏開關19與第一電阻18的連接點連接，另一端跟輔助電極16連接。
第一電阻18被設置在熱敏開關19的近旁，當發(fā)光管2起動不良時，熱敏開關19就會因第一電阻18發(fā)熱而斷開，從而斷開電流，使輝光啟動器17停止開關動作。
這種金屬鹵化物燈1可安裝在器具(未作圖示)上，經由電抗穩(wěn)定器21接上電源電壓22使用。
以下就金屬鹵化物燈1的點燈動作進行說明。
金屬鹵化物燈1進行正常點燈動作時，通過施加電源電壓22，首先在主電極3與輔助電極16之間發(fā)生輔助放電來供給初始電子，同時使輝光啟動器17動作，反復進行輝光啟動器17內的電極接點的開閉動作。這時，每次開閉都使流過電抗穩(wěn)定器21的電流中斷，從而感應產生1.5～2.0kV的高壓，在上述初始電子與所施加的高壓脈沖電壓的作用下發(fā)光管2的主電極3、4之間開始放電。放電一開始，輝光啟動器17就轉入非動作狀態(tài)。起動后約2分鐘，發(fā)光管2產生的熱量使熱敏開關19從閉合狀態(tài)轉入斷開狀態(tài)，起動電路13被從點燈回路開路(被斷開狀態(tài))。之后，在正常點燈狀態(tài)中，發(fā)光管2的熱量使熱敏開關19保持斷開狀態(tài)。
如果由于某些原因發(fā)光管2不能正常點燈時，熱敏開關19在第一電阻18所發(fā)出熱量的作用下從閉合狀態(tài)轉入斷開狀態(tài)，起動電路13又處于從點燈回路開路的狀態(tài)，由此保證了電路的安全。
在本實施例中，作為構成金屬鹵化物燈的熱敏開關19，采用在達到規(guī)定溫度的瞬間即開始反向動作的速動型熱敏開關。如圖3所示，熱敏開關19，其前端分別跟接點23、24焊接的固定電極25與可動電極26被設置在罩殼27內，該罩殼內封入約67kPa的空氣。接點23、24采用覆蓋Ag的Cu-Ni材料制成。固定電極25用Ni-Cr-Fe片制成，可動電極26采用Fe-Ni/Fe-Ni-Cr雙金屬片?？蓜与姌O26先用所謂的沖壓成型工藝成形，再經加工使它受熱后可以瞬時快速動作。
可動電極26由可動電極支架28支持。固定電極25與可動電極支架28由玻璃珠29固定，然后，分別被焊接在外部引線30、31上。外部引線30、31被封固在玻璃制的罩殼27的端部。
現將金屬鹵化物燈1中的熱敏開關19的動作過程說明如下。首先可動電極26在升至規(guī)定溫度約120℃后，就立即快速動作，在500ns的瞬間從閉合狀態(tài)轉入斷開狀態(tài)。此時，處于斷開狀態(tài)的接點23與24之間的間隔為0.6mm。并且，在之后的正常點燈狀態(tài)中，發(fā)光管2的熱量使接點23與24的間隔進一步擴大，一直增加到1.5mm左右。并且，據確認，即使在剛起動后發(fā)光管就熄滅時等發(fā)光管起動不良的場合，熱敏開關19的接點23與24之間也可達到0.6mm，未見熱敏開關19的接點23與24之間發(fā)生電弧放電。這些現象，均為本發(fā)明人所作的最大4kV的高壓脈沖電壓的電壓施加試驗所確認。
再有，經確認，本實施例的金屬鹵化物燈的熱敏開關19的接點間隔，在斷開狀態(tài)后，也因發(fā)光管2產生的熱量進一步擴大，最大可達約4mm。并且，將熱敏開關19的可動電極26設定為在溫度降至約80℃時由斷開狀態(tài)轉入閉合狀態(tài)，在該時刻接點23與24從0.6mm的間隔瞬時轉入閉合狀態(tài)。
如上所述的本實施例的金屬鹵化物燈中，熱敏開關19的接點不被外露地設置在外殼14內，這不同于傳統(tǒng)的起動器內置式高壓放電燈，其熱敏開關的接點被外露地設置于外殼內。由此，可以防止在傳統(tǒng)的起動器內置式高壓放電燈中出現的這種不良情況在因燈泡到了使用壽命末期等造成發(fā)光管2起動不良，以及因起動后燈泡電壓上升而熄滅時，因電流中斷在電抗穩(wěn)定器21上感應產生高壓脈沖電壓而在熱敏開關的接點處產生電弧放電。而且，還可以防止這種電弧放電引起在引線11與12之間的電弧放電，并可防止點燈回路中流過過大的燈泡短路電流，以及因電弧放電位置轉移到玻璃桿附近而造成外殼的破損。
據知，傳統(tǒng)的起動器內置式高壓放電燈，只是在熱敏開關的接點處于斷開即OFF狀態(tài)時接點之間的間隔不到0.3mm的范圍內，才發(fā)生電弧放電。這是由于如果接點之間的間隔不滿0.3mm，熱敏開關的接點就成為點燈回路中放電阻抗最低、最容易開始放電的地方。
基于以上的考慮，本實施例的金屬鹵化物燈采用了雙重的安全功能結構，即其熱敏開關19的接點處于斷開狀態(tài)時的間隔被設置為0.3mm以上，并且將其熱敏開關19用罩殼27遮覆。
(第二實施例)以下參照圖4就本發(fā)明的第二實施例中的起動器內置式高壓鈉燈進行說明。構成高壓鈉燈46的發(fā)光管32采用多晶氧化鋁陶瓷管。在其兩端用陶瓷粘合劑封接一對鈮管35、36，其上分別固定鎢電極33、34。發(fā)光管32內以汞齊(amalgam)的形式封入發(fā)光物質鈉(Na)與緩沖氣體的水銀(Hg)，并且封入約27kPa的作為起動輔助氣體的氙(Xe)。
起動電路37包括由具有斷流開關功能的非線性陶瓷電容器38、用于限流的鎢燈絲電阻39以及用以使起動電路開路的熱敏開關40構成的串聯(lián)電路。該串聯(lián)電路跟發(fā)光管32并聯(lián)連接。此例中采用的熱敏開關40，跟第一實施例中使用的熱敏開關19相同。用以感應產生更高的脈沖電壓的sidac(硅對稱二端開關元件)半導體41，作為起動電路37的附件，跟上述由非線性陶瓷電容器38、鎢燈絲電阻39以及熱敏開關40構成的串聯(lián)電路串聯(lián)連接。并且，sidac半導體41的控制電阻42跟sidac半導體41并聯(lián)連接。此外，跟鎢燈絲電阻39、非線性陶瓷電容器38、sidac半導體41并聯(lián)地設置加熱用電阻43，該電阻是為了在發(fā)光管起動不良時降低脈沖電壓而設置的。
沿發(fā)光管32的管軸方向經由電容器45設置鉬線起動輔助導體44。發(fā)光管32與起動電路37設置在抽成真空的外殼47的內部。
以下說明高壓鈉燈46的點燈動作。施加電源電壓22后，首先通過非線性陶瓷電容器38的開關功能在電抗穩(wěn)定器21上引起2～3kV的高壓脈沖電壓。該電壓使發(fā)光管32開始放電，放電開始后起動電路37就處于非動作狀態(tài)。接著，在起動約2分鐘后，熱敏開關40因發(fā)光管32的熱量從閉合狀態(tài)轉入斷開狀態(tài)，于是起動電路37被從點燈回路切斷。在這之后的正常點燈狀態(tài)中，熱敏開關40在發(fā)光管32發(fā)出的熱量作用下繼續(xù)保持斷開狀態(tài)。當熱敏開關40處于斷開狀態(tài)時，固定電極的接點與可動電極的接點之間的間隔約為0.6mm，這跟第一實施例的相同。
本實施例的高壓鈉燈46的啟動試驗確認，即使在剛起動后熄滅以及在使用壽命的末期等場合有鈉蒸氣與氙氣等封入氣體從發(fā)光管32向外殼47內漏泄的情況下，處于斷開狀態(tài)的熱敏開關40的接點間并未出現電弧放電，因此也未引起其他的引線之間的持續(xù)電弧放電。
再有，起動電路37具有這樣的結構，在發(fā)光管32起動不良時，該結構可通過其加熱電阻43的發(fā)熱使非線性陶瓷電容器38的溫度上升，使其開關功能降低，從而使感應產生的脈沖電壓急劇地下降。這樣，當發(fā)光管起動不良時由于熱敏開關40繼續(xù)保持閉合狀態(tài)，所以接點之間不發(fā)生電弧放電。
(第三實施例)
以下參照圖5就本發(fā)明的第三實施例中的金屬鹵化物燈進行說明。構成金屬鹵化物燈48的發(fā)光管49采用石英燈管。在其兩端封接著一對鎢制的主電極50、51，以及靠近主電極51設置的輔助電極52。發(fā)光管49內封入作為發(fā)光物質的金屬鹵化物(NaI+TlI+InI)、作為緩沖氣體的水銀(Hg)以及用以輔助起動的約10kPa的氖·氬彭寧氣體(Ne+0.5％Ar)。
起動電路53由限流用的電阻54和用以斷開起動電路的熱敏開關55串聯(lián)而成。熱敏開關55的一端跟主電極50連接，其帶電阻54的一端跟輔助電極52連接。再有，此例的熱敏開關55跟上述各實施例中采用的熱敏開關相同。
發(fā)光管49與起動電路53設置在外殼56的內部，該外殼內封入約53kPa的氮·氖混合氣體(N2+60％Ne)。
以下說明金屬鹵化物燈48的點燈動作。施加電源電壓22后，首先在電極51與輔助電極52之間產生輔助放電。接著，通過由輔助放電供給的足夠的初始電子以及用以輔助起動的氮·氖混合氣體的作用，在主電極50與51之間開始主放電。主放電開始后約2分鐘，熱敏開關55因來自發(fā)光管49的熱量瞬間從閉合狀態(tài)轉入斷開狀態(tài)，于是起動電路53跟點燈回路斷離。在這之后的正常點燈狀態(tài)中，熱敏開關55在發(fā)光管49發(fā)出的熱量作用下繼續(xù)保持斷開狀態(tài)。當熱敏開關55處于斷開狀態(tài)時，固定電極的接點與可動電極的接點之間的間隔約為0.6mm，這跟上述各實施例的相同。
對本實施例的金屬鹵化物燈48的啟動試驗確認，即使在剛起動后熄滅以及在使用壽命的末期等場合有鈉蒸氣與氙氣等封入氣體從發(fā)光管49向外殼56內漏泄的情況下，處于斷開狀態(tài)的熱敏開關55的接點之間并未出現電弧放電，因此也未引起其他的引線之間的持續(xù)電弧放電。
再有，本例的起動電路53不具有誘發(fā)高壓脈沖電壓的開關功能，因此，當發(fā)光管49起動不良時，熱敏開關55的接點之間理應不發(fā)生電弧放電。
如上所述，本發(fā)明確實可以防止在燈泡的使用壽命末期發(fā)光管出現起動不良和熄燈時，因熱敏開關接點之間的電弧放電誘發(fā)的、外殼內引線之間的持續(xù)電弧放電的發(fā)生，且能提供安全性好的高壓放電燈。
權利要求
1.一種高壓放電燈，其特征在于在由帶一對主電極的發(fā)光管、帶有用以使起動電路開路的熱敏開關的起動電路以及將所述發(fā)光管與所述起動電路內置的外殼構成的、其結構適合用電抗穩(wěn)定器啟動的內置式高壓放電燈中，所述熱敏開關外面設有罩殼，且所述熱敏開關的接點被遮覆在所述罩殼內。
2.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于所述熱敏開關為速動型。
3.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于所述熱敏開關在斷開狀態(tài)時的接點間隔為0.3mm以上。
4.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于所述發(fā)光管帶輔助電極；所述起動電路包括由輝光啟動器、第一電阻與所述熱敏開關串聯(lián)后跟所述發(fā)光管并聯(lián)而成的串聯(lián)電路，以及一端跟所述熱敏開關與所述第一電阻的接點連接、另一端跟所述輔助電極連接的第二電阻；所述第一電阻與所述熱敏開關被相互靠近地設置。
5.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于沿所述發(fā)光管的管軸方向設置經由電容器施加電壓的起動輔助導體；所述起動電路包括由具有斷流開關功能的非線性陶瓷電容器、用以限流的鎢燈絲電阻和所述熱敏開關串聯(lián)再跟所述發(fā)光管并聯(lián)而成的串聯(lián)電路，以及跟所述鎢燈絲電阻和所述非線性陶瓷電容器并聯(lián)、并設置于所述非線性陶瓷電容器近旁的加熱電阻。
6.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于所述發(fā)光管帶輔助電極；所述起動電路包括由電阻和所述熱敏開關組成的串聯(lián)電路，所述熱敏開關未與所述電阻連接的一端跟所述主電極連接，所述電阻未與所述熱敏開關連接的一端跟所述輔助電極連接。
全文摘要
高壓放電燈1包括:帶一對主電極3、4的發(fā)光管2、帶有用以使起動電路開路的熱敏開關19的起動電路13和將所述發(fā)光管與所述起動電路內置的外殼14,其結構適合用電抗穩(wěn)定器21啟動。熱敏開關外面設有罩殼27,且熱敏元件的接點23、24被遮覆在所述罩殼內。由此,在燈泡的壽命末期等場合出現發(fā)光管起動不良或熄滅時,外殼內持續(xù)電弧放電的發(fā)生得以防止。
文檔編號H01J61/54GK1360336SQ0114520
公開日2002年7月24日 申請日期2001年12月24日 優(yōu)先權日2000年12月22日
發(fā)明者吉田雅人, 秋吉健次 申請人:松下電器產業(yè)株式會社