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)明涉及一種具有用于氣體填充的放電腔的高壓氣體放電燈(HID，高強度放電燈)。
由于其良好的照明屬性，高壓氣體放電燈已經(jīng)廣泛使用。高壓氣體放電燈一般包括穿通部(feedthrough)的放電容器，電極經(jīng)該穿通部延伸到放電容器內(nèi)或者更確切地延伸到由后者包圍的放電腔內(nèi)。當(dāng)燈處于工作狀態(tài)時，在電極的對立的自由端之間激發(fā)電弧放電。
放電腔一般容納氣體填充物(燈填充物)，其包括形成實際發(fā)光材料(光產(chǎn)生物)的啟動氣體(例如，氬)、放電氣體(例如一種或多種金屬鹵素，如碘化鈉和/或碘化鈧)，以及其主要功能是通過升高溫度或壓力促進光產(chǎn)生物質(zhì)蒸發(fā)并且增加燈的功效和燃燒電壓的電壓梯度發(fā)生物或緩沖氣體(例如，汞)。
對于要以氣密密封形式精確且永久定位的電極來說，穿通部的規(guī)格需要滿足嚴(yán)格的要求。為了能夠滿足這些要求，穿通部的材料(例如，石英或多晶Al2O3[PCA])以及電極的材料(例如，鎢、鉬、鈮)都是特別重要的。
在由PCA制成的CDM燈的情況下，例如，由鎢、鉬或鈮(后者用于使電極的膨脹系數(shù)與燈壁材料的膨脹系數(shù)相匹配)制造的電極通過所謂熔融玻璃以密封形式固定在相關(guān)穿通部內(nèi)，熔融玻璃包括高溫氧化物的混合物，例如Al2O3、Dy2O3和SiO2(“AlDySi”)。
在這種情況下經(jīng)常存在的問題是氣體填充物中所包含的金屬鹵素與電極和/或熔融玻璃反應(yīng)并且有時穿入到穿通部內(nèi)并在其中引起泄漏。
為了減小這種化學(xué)相互作用，采用了各種方法來試圖將穿通部保持在盡可能低的溫度。然而，由于以氣態(tài)存在于氣體填充物中的金屬鹵素具有向這種溫度下降遷移的特性，并因而至少部分冷凝，在燈工作時，這些金屬鹵素不再屬于放電氣體并且不再用于其真正目的，即增加等離子體內(nèi)的粒子濃度以及光發(fā)射。
觀察到的其它情況是在高強度放電燈長期使用時，即使采用這類以及其它類型的步驟，特別是在穿通部的區(qū)域內(nèi)在電極和氣體填充物組分之間發(fā)生化學(xué)相互作用并因而出現(xiàn)有害效應(yīng)的可能性仍然無法完全消除。在燈包殼由石英玻璃制成的情況下，這種相互作用特別發(fā)生在電極的熔融密封處，而在PCA燈的情況下，發(fā)生在為密封目的而使用的熔融玻璃內(nèi)。
這些相互作用或有害效應(yīng)具體是傳輸過程，其涉及氣體填充物組分并且在放電容器器壁內(nèi)使用石英玻璃的情況，還涉及石英再結(jié)晶。這些效應(yīng)可以引起放電容器的渾濁、發(fā)射光的色溫漂移以及燈的流明維持的更顯著退化。
因而，本發(fā)明的目的是提供一種至少大致減小氣體填充物組分與電極、放電腔內(nèi)壁以及穿通部之間的化學(xué)相互作用的高壓氣體放電燈。
本發(fā)明的目的還提供一種高壓氣體放電燈，其中在燈工作時至少大致減緩特別是由于與溫度下降相關(guān)的傳輸過程和/或由于冷凝引起的氣體填充物的組分損失。
根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種具有包含金屬的放電容器的高壓氣體放電燈實現(xiàn)，該金屬至少涂敷在穿通部和/或放電容器的器壁的部分區(qū)域上，尤其當(dāng)所述燈處于工作狀態(tài)時出現(xiàn)的溫度下降會引起氣體填充物的組分在所述部分區(qū)域冷凝。
這種解決方案的優(yōu)點是它至少可以不僅使得氣體填充物的組分與特別是由于這些區(qū)域溫度較低引起組分冷凝的穿通部和/或器壁區(qū)域之間的化學(xué)相互作用最小化，還使得氣體填充物中這種組分的損失最小化。通過這種方法能夠?qū)⑹篃魮p壞或使其流明維持退化的任何風(fēng)險避免到合理程度。
本發(fā)明還介紹了有利的實施例。
本發(fā)明所涉及的實施例的優(yōu)點是金屬可以相對容易地涂敷到所述區(qū)域，例如通過在燈首次進行工作之前對燈進行加熱和/或冷卻在所述區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生溫度下降，因而將金屬沉積在該區(qū)域。
本發(fā)明所涉及的實施例可特別減小使得放電燈壁變黑的電極材料傳輸。
本發(fā)明所涉及的實施例可特別防止氣體填充物和為密封目的而使用的熔融玻璃之間的化學(xué)相互作用。
根據(jù)本發(fā)明引入的金屬本身還可以用于密封目的，還可以校正放電容器和/或穿通部器壁內(nèi)(特別是被稱為收縮孔的部分)的裂紋。
根據(jù)本發(fā)明的金屬實例包括選自以下群組的一種或多種材料鋁，鋅，錫，鉍以及銦。
最后，本發(fā)明涉及一種優(yōu)選方法，通過該方法可以通過特別簡單和有效的方式將金屬涂敷到所述區(qū)域。
參照下文中描述的實施例可以清楚地理解本發(fā)明的上述和其它方面。
在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明高壓氣體放電燈的縱向截面示意圖。
下面通過參照具有PCA燈壁材料的CDM燈描述本發(fā)明。然而本發(fā)明還可以應(yīng)用于所有其它類型的高壓氣體放電燈，在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的密封材料可以根據(jù)燈壁材料和穿通部的性質(zhì)及設(shè)計進行變化。
圖1是這類高壓氣體放電燈的示意圖。該燈包括包圍放電腔11的放電容器1。放電容器1的器壁12由多晶Al2O3(PCA)制成。
從其對立端延伸到放電腔11內(nèi)的是電極的第一自由端2、3，該電極由熔點盡可能高的材料、例如鎢制成。電極的另一端與各導(dǎo)電條(或箔片)4、5接觸，特別是由鉬或金屬陶瓷制成的導(dǎo)電條，導(dǎo)電條4、5依次連接到各自的例如由鈮制成的引線插頭6、7上。最后，引線插頭6、7的自由端形成放電燈的外部電觸點。
為了確保用于電極的進入放電腔11內(nèi)的真空密封入口，放電容器1設(shè)有兩個穿通部8、9(收縮部)，各電極、各導(dǎo)電箔片4、5以及各引線插頭6、7分別嵌入到穿通部8、9內(nèi)。在其外端，穿通部8、9由熔融玻璃制成的封口81、91密封起來。這種熔融玻璃的典型成分為比例可變化的Al2O3、Ln2O3(Ln＝稀土金屬)和SiO2。
當(dāng)燈處于工作狀態(tài)時，在電極的第一(自由)端2、3之間激發(fā)電弧放電(發(fā)光弧)。
為此，放電腔11填充有氣體，該氣體不僅包括啟動氣體，例如氬，還包括由于激發(fā)或放電發(fā)射光輻射的放電氣體(光產(chǎn)生物)并優(yōu)選包括電壓梯度生成物或緩沖氣體，后兩種氣體選自金屬鹵素的群組。
光產(chǎn)生物質(zhì)具體為不同金屬鹵素，例如NaI、DyI3、HoI3、TmI3以及TlI(碘化鉈)的混合物，而Hg、Zn或ZnI3可以用來作為電壓梯度生成物或緩沖氣體。
這些金屬鹵素的某些正常遷移到放電容器1的較冷區(qū)域并且具體遷移到穿通部8、9的收口區(qū)域以及環(huán)繞它們的器壁區(qū)域，在該處冷凝并形成沉積20，這導(dǎo)致上述的燈性能退化并對燈造成損壞。
為了防止這種情況的發(fā)生，可將在所述較冷區(qū)域并且特別是在穿通部8、9區(qū)域的正常溫度下基本為液體或者換句話說以熔融相存在的金屬引入到放電腔11內(nèi)。這種金屬的添加量足以覆蓋穿通部和/或器壁的處于金屬鹵素沉積風(fēng)險的區(qū)域(該區(qū)域通?？梢苑Q為溫度下降)，即特別是電極與穿通部8、9內(nèi)壁之間的空間以及放電容器1的器壁12的相鄰區(qū)域。在這種情況下，還可堵塞在放電容器1的器壁12以及穿通部8、9的壁上存在的任何毛細(xì)裂紋。
使液態(tài)金屬傳輸?shù)竭@些區(qū)域的特別的好方法是在燈首次工作之前，在燈內(nèi)建立適當(dāng)?shù)臏囟忍荻龋⑶胰绻枰梢栽诮o定時間間隔內(nèi)建立溫度梯度，以使所述區(qū)域處于較低溫度并使液態(tài)金屬遷移到該區(qū)域并使其成行排列。
例如，通過在關(guān)閉狀態(tài)在放電容器1區(qū)域從外部加熱該燈并且/或者在穿通部8、9區(qū)域從外部冷卻該燈建立適當(dāng)?shù)臏囟忍荻取?br> 例如，適用于本目的的金屬為鋁、鋅、錫、鉍和銦。
這種方法具體實現(xiàn)了金屬完全覆蓋進入放電容器1的電極區(qū)域(電極的根部)，即穿通部8、9通向放電容器1的區(qū)域，該區(qū)域由熔融玻璃密封。
其中，以這種方式實現(xiàn)的優(yōu)點是覆蓋電極的根部還充分減小或阻止了鎢從電極上的傳輸，該電極在正常的高溫下即可達到臨界水平，因而改善了燈的流明維持并很大程度上防止了放電容器1的器壁12變黑。
熔融玻璃由金屬覆蓋的事實防止了氣體填充物中的金屬鹵素與熔融玻璃之間的化學(xué)相互作用。避免了金屬鹵素與熔融玻璃的含稀土組分之間的置換反應(yīng)，這種置換反應(yīng)可以加速熔融玻璃的腐蝕并引起發(fā)射光的顏色屬性相當(dāng)大的波動和漂移。
引入的金屬還防止了氣體填充物中所包含的金屬鹵素由于從熱到冷的溫度梯度以化學(xué)方式傳輸。
一方面，這種情況的結(jié)果是可以大大減小氣體填充物中的(腐蝕性)金屬鹵素劑量，因為在燈工作時，這些金屬鹵素不會由于遷移到較冷區(qū)域并在該處冷凝而損失。因而，這是可以將與金屬鹵素的化學(xué)相互作用減小到相應(yīng)程度的另一種方法。
另一方面，因為熔融的金屬鹵素相的成分在燈壽命中很大程度上保持恒定，發(fā)射光的顏色屬性在燈的整個壽命過程中基本上更加恒定。
如果適當(dāng)?shù)剡M行選擇，金屬還可以在穿通部內(nèi)完成密封材料的全部或部分功能，因而能夠至少部分省略熔融玻璃。
在燈壁由石英玻璃制成的放電燈的情況下，使用所述金屬提供的附加優(yōu)點是還可以填塞被稱作收縮孔的部分，收縮孔是在熔融石英以產(chǎn)生封口的過程中偶爾形成的并且是燈過早失效的常見原因。
權(quán)利要求
1.一種高壓氣體放電燈，其具有包含金屬的放電容器(1)，所述金屬至少涂敷在穿通部和/或所述放電容器(1)的器壁的部分區(qū)域上，尤其當(dāng)所述燈處于工作狀態(tài)時出現(xiàn)的溫度下降會引起氣體填充物的組分在所述部分區(qū)域冷凝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，所述金屬在所述溫度下降的溫度范圍內(nèi)基本處于熔融相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，所述金屬至少涂敷在穿通部(8；9)和支撐于其中的電極之間的部分區(qū)域上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，所述金屬至少涂敷在所述電極進入所述放電容器(1)的部分電極區(qū)域(2，3)(所述電極的根部)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，所述電極定位在具有熔融玻璃的所述穿通部(8，9)內(nèi)，在這種情況下所述金屬覆蓋所述熔融玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，所述電極定位在所述穿通部(8，9)內(nèi)，以便通過所述金屬進行密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，所述金屬涂敷在收縮孔所處的所述穿通部和/或器壁的區(qū)域，以便填塞所述收縮孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體放電燈，其特征在于，所述金屬包括選自以下群組的一種或多種材料鋁，鋅，錫，鉍以及銦。
9.一種在高壓氣體放電燈內(nèi)將根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬涂敷到權(quán)利要求1、3、4、5、6和/或7中所指定的至少部分區(qū)域上的方法，包括在所述燈未工作時，通過從外部加熱和/或冷卻所述燈，在所述區(qū)域的至少一個區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生至少一種溫度下降。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓氣體放電燈(HID，高強度放電燈)，該高壓氣體放電燈設(shè)有包含金屬的放電容器(1)，該金屬至少涂敷在穿通部和/或所述放電容器(1)的器壁的部分區(qū)域上，尤其當(dāng)所述燈處于工作狀態(tài)時出現(xiàn)的溫度下降會引起氣體填充物的組分在所述部分區(qū)域冷凝。通過這種方法，可以至少很大程度上不僅防止氣體填充物的組分(特別是金屬鹵素)與由于區(qū)域溫度較低引發(fā)組分冷凝的穿通部或器壁的相關(guān)區(qū)域之間的化學(xué)相互作用，還防止了從氣體填充物中損失這種組分。這就意味著不存在任何損壞燈或降低其流明維持的風(fēng)險。
文檔編號H01J61/35GK1849693SQ200480025753
公開日2006年10月18日 申請日期2004年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月11日
發(fā)明者M·博恩, U·尼曼 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司