專利名稱：帶有一體uv增強(qiáng)器的陶瓷金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓放電燈，這種放電燈具有陶瓷金屬鹵化物弧光管，弧光管包圍帶有一對(duì)電極的放電空間，還具有用于產(chǎn)生UV(紫外線)輻射的裝置，UV輻射在放電空間內(nèi)產(chǎn)生電子。
背景技術(shù)：
美國(guó)專利4818915公開了一種陶瓷金屬鹵化物放電燈，它有所謂的輝光瓶(glow bottle)形式的UV增強(qiáng)器，UV增強(qiáng)器在透射UV的硼硅酸鹽玻璃或石英的外殼中有電極。電極連接到弧光管電極之一的引線，外殼電容耦合到另一弧光管引線。給弧光管電極上加點(diǎn)火電壓脈沖，建立穿過(guò)輝光瓶的填充氣體(最好是惰性氣體和汞)的電場(chǎng)。這又產(chǎn)生UV輻射，UV輻射促使放電空間中的至少一個(gè)電極利用光電效應(yīng)發(fā)射電子。這些光電子增強(qiáng)了氣體擊穿和弧光管電極之間的放電，由此縮短了燈的起動(dòng)時(shí)間。但是，要產(chǎn)生UV輻射，需要加5kV量級(jí)的點(diǎn)火電壓脈沖。
美國(guó)專利5811933公開了一種輝光瓶形式的UV增強(qiáng)器，它有例如多晶氧化鋁(PCA)的陶瓷材料外殼和惰性氣體填充物。使用陶瓷把可靠點(diǎn)火所需的最低點(diǎn)火脈沖電壓減小到3kV以下，同時(shí)不需要明顯地加長(zhǎng)點(diǎn)火時(shí)間。陶瓷還有極好的耐熱性，使得可以把UV增強(qiáng)器放在很靠近弧光管的位置。因而它不用任何附加的導(dǎo)體而直接電容耦合到弧光管電極。
美國(guó)專利5541480公開了一種有陶瓷金屬鹵化物弧光管的高壓放電燈，弧光管的外表面有金屬涂層。涂層沿電極之間的弧光管長(zhǎng)度延伸，并用作所謂的點(diǎn)火條或起動(dòng)天線。來(lái)自于一個(gè)電極的高壓脈沖經(jīng)填充氣體和陶瓷電容耦合到天線，并最終耦合到另一電極。這就減小了電極之間的表觀距離，因而增大了所加的用于加速原電子電場(chǎng)，并引發(fā)所謂的Townsend雪崩。當(dāng)填充氣體中對(duì)應(yīng)每個(gè)原電子發(fā)射至少一個(gè)二次電子時(shí)會(huì)出這種Townsend雪崩，并且放電電流變成自持。
美國(guó)專利5661367公開了一種燈，它有串聯(lián)連接的并排設(shè)置的陶瓷金屬鹵化物弧光管，一個(gè)金屬條電容耦合各弧光管的電極。每個(gè)弧光管有一個(gè)中心筒，中心筒帶有相對(duì)的端塞和穿過(guò)端塞的電極，金屬條的端部環(huán)繞在電性相反的端塞周圍靠近各個(gè)筒。電極與端塞的內(nèi)表面之間有間隙。根據(jù)其發(fā)明書，電場(chǎng)引起該間隙中的填充氣體的電離。這就產(chǎn)生了輻射，輻射反過(guò)來(lái)又保證了從電極發(fā)射電子。一旦氣體放電受到支持，弧光管的阻抗就下降，并且另一弧光管接受后續(xù)的起動(dòng)脈沖的總能量。

發(fā)明內(nèi)容
按本發(fā)明，導(dǎo)電環(huán)直接涂敷在陶瓷金屬鹵化物弧光管的每個(gè)端塞上。這些環(huán)用涂敷的天線連接，并且在加點(diǎn)火脈沖時(shí)電容耦合到端塞中的電極引線。該電容耦合在陶瓷中產(chǎn)生引起發(fā)射UV輻射的電場(chǎng)。
環(huán)與陶瓷之間緊密接觸很重要，這就是為什么要涂敷導(dǎo)電環(huán)的原因。陶瓷最好是多晶氧化鋁(PCA)，PCA能產(chǎn)生比其它陶瓷更強(qiáng)的UV。涂層最好是鎢，它以漿料涂敷在預(yù)先烘烤的模壓件上并干燥，之后燒結(jié)模壓件，使其變成半透明狀態(tài)。該工藝已由美國(guó)專利5541480公開，用于在陶瓷弧光管的表面上制造天線。燒結(jié)也會(huì)使鎢滲進(jìn)氧化鋁的晶體結(jié)構(gòu)中，形成能促進(jìn)PCA產(chǎn)生UV的緊密結(jié)合。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，當(dāng)陶瓷特別是PCA處在此通過(guò)的電場(chǎng)中時(shí)，它能發(fā)射紫外線(UV)輻射。因此，在端塞周圍設(shè)電容耦合的導(dǎo)電環(huán)，提供了能促進(jìn)原電子發(fā)射的手段，而且，不用輝光瓶就能可靠地縮短起動(dòng)時(shí)間。在弧光管上直接涂導(dǎo)電環(huán)和連接天線，不僅在PCA中提供了強(qiáng)電場(chǎng)，而且還不需用分離的部件，從而降低了生產(chǎn)成本。


圖1是放電燈的正視圖；圖2是陶瓷金屬鹵化物弧光管的剖面圖；圖3是按本發(fā)明的弧光管的透視圖。
優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明參見圖1，陶瓷金屬鹵化物放電燈包括玻璃外殼10；內(nèi)嵌一對(duì)導(dǎo)電支撐桿12、13的玻璃心柱11；金屬底座14；以及與底座14絕緣的中心接點(diǎn)16。支撐桿12、13分別連接到底座14和中心接點(diǎn)16，并且不僅支撐弧光管20，還通過(guò)絲狀支撐部件17、18向電極30、40供給電流。
圖2是弧光管20的剖面圖。中心筒22形成為陶瓷管，它具有盤形端壁24、25，端壁有接納端塞26、27的中心孔。端塞也形成為陶瓷管，并接納由此穿過(guò)的電極30、40。電極30、40各自具有鈮制成的用玻璃料33、43密封的引線32、42；鉬或金屬陶瓷制成的中心部分34、44；以及有鎢繞組37的末端36。筒22和端壁24、25包圍一個(gè)放電空間21，放電空間21包含惰性氣體、金屬鹵化物和汞組成的可電離填充物。
這里用的“陶瓷”是指難熔材料，諸如單晶金屬氧化物(例如蘭寶石)、多晶金屬氧化物(例如多晶致密燒結(jié)的氧化鋁和氧化釔)和多晶非氧化物材料(例如氮化鋁)。這些材料容許壁溫到1500-1600K，并且耐鹵化物和鈉(Na)的化學(xué)侵蝕。為達(dá)到本發(fā)明目的，發(fā)現(xiàn)多晶氧化鋁(PCA)最適用。
圖3示出的陶瓷金屬鹵化物弧光管具有沿筒22的長(zhǎng)度延伸的導(dǎo)電天線條50和環(huán)繞電極末端的連接環(huán)52、53，正如從美國(guó)專利5541480中可得知的。連接環(huán)52、53是天線的部分。根據(jù)本發(fā)明，天線條50在筒22的端壁上徑向延伸并電連接端塞26、27的所謂UV增強(qiáng)環(huán)54、55。天線50不僅降低了填充氣體電離的擊穿電壓，而且電連接增強(qiáng)環(huán)54、55，使得當(dāng)電極上加電壓時(shí)，在每個(gè)環(huán)與相鄰端塞中的引線之間存在電容耦合。由此在端塞的PCA中引生電場(chǎng)。這又促進(jìn)PCA中的UV發(fā)射，UV發(fā)射促進(jìn)電極發(fā)射原電子。這些原電子的存在促進(jìn)了填充氣體點(diǎn)火放電。
為了使PCA中有足夠強(qiáng)的電場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生UV光，增強(qiáng)環(huán)要與PCA緊密接觸。因此，增強(qiáng)環(huán)直接涂敷在PCA上。涂層最好是鎢或其它金屬，它以漿料形式涂敷并烘烤，而且它延伸到PCA端塞中。雖然對(duì)于要緊密接觸的連接天線不是關(guān)鍵問(wèn)題，但為了便于制造全部環(huán)52至55，天線條50在弧光管上作為連續(xù)的層來(lái)涂敷。涂敷材料也可以是石墨。
申請(qǐng)人對(duì)端塞周圍有增強(qiáng)環(huán)和沒有增強(qiáng)環(huán)的PCA弧光管作了測(cè)試。兩種情況使用了相同的PCA弧光管，其內(nèi)徑為6.8mm，內(nèi)部長(zhǎng)度為26mm，氙填充壓強(qiáng)為100乇。增強(qiáng)環(huán)是在端塞上畫有石墨，并且用2號(hào)鉛筆畫在筒上的天線連接增強(qiáng)環(huán)。只有天線的情況利用了靠近筒沿其長(zhǎng)度設(shè)置的鉬絲，但鉬絲不延伸到端塞。鉬絲用雙金屬條連接到鄰近的載流支撐絲，點(diǎn)火之后雙金屬條使天線離開。用石墨增強(qiáng)環(huán)時(shí)擊穿和點(diǎn)火時(shí)間為0.02秒，但沒有增強(qiáng)環(huán)(只有絲狀天線)時(shí)擊穿和點(diǎn)火時(shí)間是300秒。用內(nèi)徑為4.0mm和內(nèi)部長(zhǎng)度為36mm的PCA弧光管進(jìn)行了類似的測(cè)試。有石墨增強(qiáng)環(huán)時(shí)點(diǎn)火時(shí)間是0.04秒，沒有石墨增強(qiáng)環(huán)(只有絲狀天線)時(shí)點(diǎn)火時(shí)間是156秒。大批量制造時(shí)，鎢燒結(jié)技術(shù)更合適。
前面所述的是一種不范例，并不限本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種包括弧光管(20)的放電燈，所述弧光管包括圓柱形筒(22)，它有中心軸和一對(duì)相對(duì)的端壁(24、25)；一對(duì)陶瓷端塞(26、27)，它們從相應(yīng)端壁(24、25)沿所述軸延伸；一對(duì)引線(32、42)，它們穿過(guò)相應(yīng)端塞，所述引線連接到在所述中心筒中相互隔開的相應(yīng)電極(36、46)。一對(duì)第一環(huán)(54、55)，它們圍繞相應(yīng)端塞(26、27)，每個(gè)第一環(huán)包括在所述端塞上的導(dǎo)電涂層，和連接所述第一環(huán)的導(dǎo)電天線(50)。
2.按權(quán)利要求1的燈，其中，所述天線(50)是在陶瓷弧光管(20)上的導(dǎo)電涂層。
3.按權(quán)利要求1或2的燈，其中，所述第一環(huán)(54、55)和所述天線(50)由鎢構(gòu)成。
4.按權(quán)利要求1或2的燈，其中，所述第一環(huán)(54、55)和所述天線(50)由石墨構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求1或2的燈，還包括一對(duì)導(dǎo)電的第二環(huán)(52、53)，它們由所述天線連接并在所述筒上隔開鄰近相應(yīng)的所述電極(36、37)，每個(gè)所述第二環(huán)(52、53)是導(dǎo)電涂層。
6.按權(quán)利要求5的燈，其中，所述第一環(huán)(54、55)、所述第二環(huán)(52、53)和所述天線(50)是電浮置的。
7.按權(quán)利要求1的燈，其中，所述第一環(huán)(54、55)和所述天線(50)是電浮置的。
全文摘要
放電燈包括陶瓷金屬鹵化物燈,它有包圍內(nèi)裝填充氣體的放電空間的中心筒和在其中接納引線的相對(duì)端塞。每個(gè)端塞周圍設(shè)有導(dǎo)電環(huán),端塞最好用多晶氧化鋁(PCA)構(gòu)成。這些環(huán)由中心筒上的天線連接并且由此電容耦合到引線。這些環(huán)和天線最好為燒結(jié)的鎢,它在燒結(jié)前以漿料形式涂敷在弧光管上。當(dāng)電極上加電壓時(shí),產(chǎn)生的電場(chǎng)使PCA發(fā)射UV輻射,它促進(jìn)光電子引發(fā)填充氣體中的放電。
文檔編號(hào)H01J61/54GK1337060SQ00802810
公開日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2000年10月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月15日
發(fā)明者R·G·吉布森, S·A·卡爾頓, A·D·杰克遜 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司