專利名稱：低壓水銀蒸汽放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低壓水銀蒸汽放電燈，其包括一個(gè)放電殼體，所述放電殼體包圍一個(gè)放電空間，其中以氣密方式填充有水銀蒸汽和惰性氣體；一被設(shè)置在放電空間中每個(gè)端部的電極，用于在放電空間中產(chǎn)生與維持放電；電極的供電導(dǎo)體，其通過(guò)所述端部延伸，以從放電殼體伸出；并且至少一個(gè)供電導(dǎo)體具有汞齊。
在水銀蒸汽放電燈中，水銀構(gòu)成用于高效地產(chǎn)生紫外(UV)光的主要成分。放電殼體的內(nèi)壁可被涂覆包括發(fā)光材料(例如熒光粉)的發(fā)光層，以便把UV光轉(zhuǎn)換為其它波長(zhǎng)，例如UV-B和UV-A，用于曬黑(日光浴燈)或可見(jiàn)輻射。因此這種放電燈也叫做熒光燈。
在開(kāi)始一段所述的那種低壓水銀蒸汽放電燈從美國(guó)專利US4105910中公知了。在已知的放電燈中，電流源導(dǎo)體具有一個(gè)汞齊，汞齊被設(shè)置在一被固定在電流源導(dǎo)體上的金屬板上。這汞齊作為一個(gè)輔助汞齊，用于增加啟動(dòng)速度，即在放電燈被接通之后其達(dá)到額定發(fā)光強(qiáng)度的速度。這通過(guò)以下的事實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)在放電燈被接通之后，由電極產(chǎn)生的熱量使汞齊釋放被結(jié)合在其中的汞，借以使放電殼體中的水銀蒸汽壓力增加到為正常操作所需的值。不過(guò)，這具有以下的缺點(diǎn)由于所述金屬板的制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸以及和放電燈的其它部件的裝配，使得增加了額外的費(fèi)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種開(kāi)頭一段所述的那種類型的低壓水銀蒸汽放電燈，其可以更快地達(dá)到其額定發(fā)光強(qiáng)度。本發(fā)明還旨在提供一種可以更經(jīng)濟(jì)地被制造的低壓水銀蒸汽放電燈。
按照本發(fā)明，開(kāi)頭一段所述的那種類型的放電燈之特征在于，汞齊覆蓋電流導(dǎo)體之一段的一個(gè)區(qū)域，所述的一段使所述端部和電極相連，并且所述的區(qū)域位于離開(kāi)端部一個(gè)距離da處，其中da＞0。
因?yàn)楣R被提供在電流源導(dǎo)體上一相對(duì)靠近電極的位置，所以在放電燈被接通之后在電極中產(chǎn)生的熱量能夠更好更快地向汞齊擴(kuò)散，使得汞齊的升溫時(shí)間被減少，進(jìn)而使得放電空間內(nèi)的水銀蒸汽壓力更快地增加，因而更快地達(dá)到為正常工作所需的水銀蒸汽壓力值。
在US4105910中所述的低壓水銀蒸汽放電燈中，放電殼體之端部(玻璃)的一個(gè)區(qū)域被汞齊覆蓋。覆蓋層還延伸經(jīng)過(guò)電流源導(dǎo)體的一個(gè)鄰接端部的區(qū)域。在燈的壽命結(jié)束時(shí)，汞齊構(gòu)成放電電弧的一個(gè)作用點(diǎn)。在此階段，放電殼體的端部被劇烈加熱而熔化，使得空氣可以流入放電殼體內(nèi)，因而使燈的操作中斷。
在由US5841220已知的低壓水銀蒸汽放電燈中，涂覆汞齊的區(qū)域從電流源導(dǎo)體的自由端部分延伸。為此目的，使電流源導(dǎo)體相對(duì)于電流源導(dǎo)體上的固定有電極的位置延伸。在按照本發(fā)明的放電燈中，電流源導(dǎo)體不必為達(dá)到汞齊所需的溫度而延伸，因?yàn)楣R被提供在端部和電極之間延伸的電流源導(dǎo)體的一段上。
在燈的操作期間由汞齊達(dá)到的溫度可以借助于所述區(qū)域相對(duì)于電極的位置被進(jìn)行選擇。按照本發(fā)明的低壓水銀蒸汽放電燈之優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，距離da滿足以下關(guān)系0.05×dep-e≤da≤0.9×dep-e其中dep-e是端部和電極之間的一距離，距離da是從端部測(cè)量的。
確定距離的下限(da≥0.05×dep-e)是因?yàn)樾枰R被設(shè)置在不太靠近端部的位置，因?yàn)檫@對(duì)燈啟動(dòng)之后汞齊的升溫具有不利影響。在US4105910中的燈中，端部區(qū)域被汞齊涂覆，這對(duì)于汞齊的快速升溫是不利的。確定距離的上限(da≤0.9×dep-e)是因?yàn)樾枰构R位于不太靠近電極的位置上，因?yàn)檫@在燈工作一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)間時(shí)對(duì)汞齊具有不利影響。用這種方式，可以進(jìn)一步阻止汞齊到達(dá)電極，以免妨礙電極的電子發(fā)射效應(yīng)。此外，如果汞齊到達(dá)電極，它將從電極進(jìn)一步在放電殼體中擴(kuò)散，這對(duì)水銀蒸汽壓力產(chǎn)生不利影響。這樣，得到了輔助汞齊的一個(gè)合適的溫度，特別是在如果0.1×dep-e≤da≤0.5×dep-e的情況下。
在一個(gè)感興趣的實(shí)施例中，電流源導(dǎo)體的涂覆汞齊的區(qū)域相對(duì)于電極相互占據(jù)不同的位置。部分地由于這個(gè)原因，這樣形成的輔助汞齊在燈被啟動(dòng)之后以不同的時(shí)間間隔釋放水銀。用這種方式，可以克服在燈被接通之后水銀的暫時(shí)的過(guò)量或不足。
最好是把汞齊直接設(shè)置在電流源導(dǎo)體的一段上。這可以減少放電燈的元件數(shù)量，使得降低放電燈的制造成本。在由US4105910公知的放電燈中，電流源導(dǎo)體具有一被提供在金屬板上的汞齊，所述金屬板被固定在電流源導(dǎo)體上。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在低壓水銀蒸汽放電燈中的汞齊借助于低溫焊接或焊接被提供在電流源導(dǎo)體的一段上。用這種方式，通過(guò)利用“烙鐵”接觸要被涂覆的電流源導(dǎo)體的區(qū)域，借以利用烙鐵中的金屬使所述區(qū)域變濕，可以容易地提供汞齊。所謂的“焊錫”含有汞齊或汞齊形成劑，汞齊形成金屬例如包括銦、錫、鉛或鉍，或者汞齊形成合金，例如鉛和錫的合金或者鉍和銦的合金。在后一種情況下，在電流源導(dǎo)體上的汞齊例如可以借助于在對(duì)燈充以填充物之后由來(lái)自放電殼體的放電空間的水銀蒸汽來(lái)形成。通過(guò)使用焊劑可以增強(qiáng)在要被涂覆的區(qū)域位置的低溫焊接或焊接。如果需要，可以對(duì)要被涂覆的區(qū)域首先提供另一種材料薄層，以便改善汞齊或汞齊形成劑的涂層對(duì)于電流源導(dǎo)體的附著性。所述涂層可以利用另外的方法提供，例如利用電解的方法。在相關(guān)區(qū)域上的汞齊的數(shù)量可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)改變電流源導(dǎo)體的厚度和該區(qū)域的長(zhǎng)度容易地進(jìn)行選擇。電流源導(dǎo)體例如可以由鐵、鎳、鐵鎳合金或者鉻鎳鐵合金制成。
代替在電流源導(dǎo)體被固定在放電殼體的一端部之前進(jìn)行涂鍍，可以在所述電流源導(dǎo)體和所述端部被連接在一起之后進(jìn)行涂鍍。作為選擇，可以在電極被固定在所述電流源導(dǎo)體上之后對(duì)電流源導(dǎo)體進(jìn)行涂鍍。
當(dāng)放電燈的一個(gè)端部具有汞齊時(shí)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高的啟動(dòng)速度。在相當(dāng)長(zhǎng)的放電燈殼體的情況下，例如超過(guò)40cm，則需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間用于使釋放的水銀蒸汽在放電殼體圍成的放電空間內(nèi)擴(kuò)散。在這種情況下，在放電燈殼體的兩端提供汞齊是有利的。
在常規(guī)的放電燈電源裝置中，燈的電流主要流過(guò)一個(gè)電流源導(dǎo)體，下面稱為載流電流源導(dǎo)體。因?yàn)榉烹婋娀∽饔迷陔姌O上接近相關(guān)電流源導(dǎo)體的位置上，所以載流電流源導(dǎo)體達(dá)到相當(dāng)高的溫度。有利的是，該電流源導(dǎo)體具有汞齊。不過(guò)，并不是總能夠預(yù)先確定哪一個(gè)電流源導(dǎo)體是載流電流源導(dǎo)體。例如，如果燈和其電源裝置可以彼此被分離并且以不同的方式連接，則屬于這種情況。在這種情況下，如果兩個(gè)電流源導(dǎo)體都具有汞齊則是有利的。
除去一個(gè)或幾個(gè)作為輔助汞齊的汞齊之外，放電燈還可以包括一個(gè)或幾個(gè)作為主汞齊的汞齊，即用作在正常操作期間決定放電空間中水銀蒸汽的壓力的汞齊。例如，主汞齊被設(shè)置在放電殼體的一個(gè)排放管內(nèi)。不過(guò)也可以沒(méi)有主汞齊。在這種情況下，在放電殼體中的水銀蒸汽壓力由和放電殼體最冷的一點(diǎn)相關(guān)的水銀蒸汽壓力確定。
本發(fā)明的這些和其它的方面由下面詳細(xì)說(shuō)明的實(shí)施例可以更加清楚地看出。
在附圖中

圖1是按照本發(fā)明的低壓水銀蒸汽放電燈的實(shí)施例的截面圖；以及圖2是圖1表示的放電燈的細(xì)節(jié)的透視圖。
附圖只是示意性的，并且沒(méi)有按照比例繪制。特別是為了清楚起見(jiàn)，某些尺寸被大大放大了。在附圖中，在可能的時(shí)候，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件。
圖1表示的水銀蒸汽放電燈包括一具有(玻璃的)端部11，11’的管狀放電殼體10。放電殼體10以氣密的方式圍成一含有可電離的填充物的放電空間18，所述填充物除了3mg的水銀之外，還有惰性氣體，例如75/25的氬和氖的混合物。在所示的實(shí)施例中，放電殼體10包括兩個(gè)管狀部分13；13’，每個(gè)管狀部分具有端部11；11’。所述端部11；11’被共同固定在燈座50上，管端部14；14’的位置與燈座50相反對(duì)置；管狀部分13；13’通過(guò)通道15相通。放電殼體也可以被這樣構(gòu)成，使其是一單個(gè)拉伸的或彎曲的管子，例如是一個(gè)鉤形的彎曲管。在放電殼體10的面向放電空間18的一側(cè)，提供有發(fā)光層16。在每個(gè)端部11；11’，在放電空間18中設(shè)置有電極20；20’。此外，外電極可以被設(shè)置在放電殼體的端部，用于和燈的電源裝置形成電容耦合。電流源導(dǎo)體30A，30B；30A’，30B’從電極20，20’通過(guò)端部11；11’延伸，使得從放電殼體10伸出。至少一個(gè)電流源導(dǎo)體30A具有汞齊。在所示的實(shí)施例中，電流源導(dǎo)體30B也具有汞齊。
圖2是圖1所示的放電燈的細(xì)節(jié)的透視圖。在圖2中，放電燈10由虛線表示。在本例中汞齊是鉛錫汞合金，其覆蓋電流源導(dǎo)體30A的一區(qū)域35A，所述電流源導(dǎo)體使端部11和電極20相連。在圖2中，汞齊被提供在電流源導(dǎo)體30A的部分31A上，所述部分31A在端部11和電極20之間延伸。為清楚起見(jiàn)，在圖1和圖2中，區(qū)域35A；35A’相對(duì)于電流源導(dǎo)體30A，30B；30A’，30B’的顏色較暗。每個(gè)區(qū)域35A，35A’大約3mm長(zhǎng)，并具有大約1mm厚的涂層。在每個(gè)區(qū)域中的鉛錫的數(shù)量大約15mg。在圖2中，電流源導(dǎo)體30A，30B具有由鐵絲制成的粗度為0.6mm的第一部分31A，31B，由NiFeCuMn絲制成的粗度為0.35mm的第二部分32A，32B，以及由CuSn絲制成的粗度為0.4mm的第三部分33A，33B，這些部分分別主要在放電殼體10內(nèi)、在放電殼體10之端部11的壁12內(nèi)、以及在放電殼體10的外部延伸(見(jiàn)圖2，其中第二部分32A，32B由虛線表示)。在端部11’，燈具有類似的結(jié)構(gòu)(圖2中沒(méi)有示出)。
電極20，20’是覆蓋著電子發(fā)射物質(zhì)的由鎢制成的線圈，在這種情況下，所述發(fā)光物質(zhì)是氧化鋇、氧化鈣和氧化鍶的混合物。電極20，20’包括一個(gè)線圈，其在端部21A，21B被夾持在各個(gè)電流源導(dǎo)體31A，30B的拐彎36A，36B處。
在圖1和圖2所示的實(shí)施例中，在放電殼體10的端部11，11’，每個(gè)電流源導(dǎo)體30A，30B；30A’，30B’包括這樣一個(gè)輔助的涂覆有汞齊的區(qū)域35A，35B。為清楚起見(jiàn)，圖1中沒(méi)有詳細(xì)示出端部的結(jié)構(gòu)。
在圖2中，汞齊離開(kāi)端部11的距離為da，其中da＞0。如圖2所示，從端部11到汞齊的中心來(lái)測(cè)量距離da。在圖2中，從端部11到電極20的距離由dep-e表示，其從電極20的中心到端部11進(jìn)行測(cè)量(見(jiàn)圖2)。按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，距離da滿足以下關(guān)系0.1×dep-e≤da≤0.5×dep-e。距離da的一個(gè)特別合適的值是da≈0.2×dep-e。
在燈的制造過(guò)程中，在電流源導(dǎo)體30A，30B；30A’，30B’和放電殼體10的端部11，11’被連接在一起之后，所述端部可以和含有汞齊或汞齊形成劑的烙鐵接觸，在要被涂覆的區(qū)域的長(zhǎng)度上，對(duì)電流源導(dǎo)體提供汞齊或汞齊形成劑。也可以在電流源導(dǎo)體和燈的端部連接在一起之前在電流源導(dǎo)體上設(shè)置汞齊或汞齊形成劑?？梢酝ㄟ^(guò)常規(guī)方式通過(guò)使電流源導(dǎo)體圍繞電極的端部彎曲使電極和電流源導(dǎo)體相連。然后，放電殼體的端部和放電殼體的管狀部分可以被熔焊在一起，此后，放電殼體被漂洗、清潔并通過(guò)一排放管(未示出)對(duì)其提供填充物。如果電流源導(dǎo)體利用汞齊形成劑被涂覆，則這種形成劑可以和填充物中的汞形成汞齊。合適的汞齊形成金屬包括銦、錫、鉛和鉍。合適的汞齊形成合金有鉛錫合金和鉍銦合金。
熟知的低壓水銀蒸汽放電燈和其中將Pb-Sn汞齊直接施加于在端部11和電極20之間延伸的電流源導(dǎo)體的一部分31A上的放電燈進(jìn)行了壽命試驗(yàn)。在這些試驗(yàn)中，在額定電壓230V(電源電壓50Hz)和“燈座向上”和“燈座向下”的條件下使上述的放電燈老化。在0，24，100，2000，5000和10000小時(shí)后測(cè)量光數(shù)據(jù)和電數(shù)據(jù)。已知的放電燈比按照本發(fā)明的放電燈呈現(xiàn)較小的光輸出。在5000小時(shí)之后，已知的放電燈的平均光輸出為90％，而按照本發(fā)明的放電燈的平均光輸出為95％。在10000小時(shí)之后，它們的光輸出分別是85％和90％。在每種情況下，在100小時(shí)之后的光輸出被設(shè)為100％(基準(zhǔn)值)。達(dá)到放電燈的額定光輸出所需的時(shí)間借助于“啟動(dòng)”時(shí)間表示，其等于放電燈達(dá)到其最大光輸出的80％所需的時(shí)間。如果在100小時(shí)之后的啟動(dòng)時(shí)間被設(shè)為100％(基準(zhǔn)值)，則已知的放電燈在5000小時(shí)之后的啟動(dòng)時(shí)間為95％，而按照本發(fā)明的放電燈的啟動(dòng)時(shí)間為140％。在10000小時(shí)之后，已知燈的啟動(dòng)時(shí)間為160％，而本發(fā)明的燈為280％。按照本發(fā)明進(jìn)行的測(cè)量，提供開(kāi)頭一段所述的低壓水銀蒸汽放電燈，其能夠較快地達(dá)到其額定光輸出。通過(guò)直接在電流源導(dǎo)體30A之部分31A上提供汞齊，使得可以降低放電燈的制造成本。
顯然，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在本發(fā)明的構(gòu)思內(nèi)可以有許多不同的改變和改型。
本發(fā)明的范圍不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明包括每個(gè)新的特征和這些特征的組合。任何標(biāo)號(hào)都不限制本發(fā)明的范圍。其中的術(shù)語(yǔ)“包括”并不排除具有權(quán)利要求中所列的元件或步驟之外的元件或步驟。在元件之前使用的冠詞“a”或“an”并不排除具有多個(gè)這種元件。
權(quán)利要求
1.一種低壓水銀蒸汽放電燈，包括一具有端部(11；11’)的放電殼體(10)，所述放電殼體(10)圍成一以氣密方式含有水銀和惰性氣體的填充物的空間(18)，一被設(shè)置在放電空間(18)中的每個(gè)端(11；11’)部的電極(20；20’)，用于在放電空間(18)內(nèi)產(chǎn)生并維持放電，電極(20；20’)的電流源導(dǎo)體(30A，30B；30A’，30B’)通過(guò)端部(11；11’)延伸，使得從放電殼體(10)伸出，并且至少一個(gè)電流源導(dǎo)體(30A，30B；30A’，30B’)具有汞齊，其特征在于所述汞齊覆蓋電流源導(dǎo)體(30A，30B；30A’，30B’)的一段(31A)上的區(qū)域(35A；35A’)，所述一段(31A)將端部(11；11’)和電極(20；20’)相連接，并且所述區(qū)域(35A；35A’)配置在離開(kāi)所述端部(11；11’)為距離da處，其中da＞0。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓水銀蒸汽放電燈，其特征在于，距離da滿足0.05×dep-e≤da≤0.9×dep-e其中dep-e是端部(11；11’)和電極(20；20’)之間的距離，距離da是從端部(11；11’)測(cè)量的。
3.如權(quán)利要求2所述的低壓水銀蒸汽放電燈，其特征在于，距離da滿足0.1×dep-e≤da≤0.5×dep-e。
4.如權(quán)利要求1或2所述的低壓水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述的汞齊被直接提供在電流源導(dǎo)體(30A，30B；30A’，30B’)的一段(31A)上。
5.如權(quán)利要求4所述的低壓水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述的汞齊借助于低溫焊接或焊接被提供在電流源導(dǎo)體(30A，30B；30A’，30B’)的一段(31A)上。
6.如權(quán)利要求1或2所述的低壓水銀蒸汽放電燈，其特征在于，至少在放電殼體(10)的一端部(11；11’)上電流源導(dǎo)體(30A，30B；30A’，30B’)的一段(31A)之每一個(gè)具有一汞齊涂覆的區(qū)域(35A；35B)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的低壓水銀蒸汽放電燈，其特征在于，所述汞齊包括從由銦，錫，鉛和鉍構(gòu)成的組中和這些材料的組合中選擇的材料。
全文摘要
一種低壓水銀蒸汽放電燈,包括:一具有第一和第二端部(11)的放電殼體(10)。所述放電殼體(10)圍成以氣密方式含有水銀和惰性氣體的填充物的空間(18)。每個(gè)端部(11)支撐著一個(gè)電極(20),所述電極被設(shè)置在放電空間內(nèi),并被固定在電流源導(dǎo)體(30A,30B)上,所述電流源導(dǎo)體通過(guò)端部延伸到放電殼體的外部。按照本發(fā)明,至少在端部和電極之間延伸的電流源導(dǎo)體的一段(31A)具有汞齊。所述區(qū)域(35A)位于距離端部一個(gè)距離d
文檔編號(hào)H01J61/20GK1272219SQ99800813
公開(kāi)日2000年11月1日 申請(qǐng)日期1999年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月22日
發(fā)明者R·M·A·德里森斯, P·C·奧姆斯 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司