專利名稱：低壓汞蒸氣放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低壓汞蒸氣放電燈。
本發(fā)明還涉及一種包含汞或汞合金的容器，可用于低壓汞蒸氣放電燈。
背景技術(shù)：
在汞蒸氣放電燈中，汞是(高效)產(chǎn)生紫外UV光線的主要元素。包含熒光材料的熒光層可位于放電管的內(nèi)壁，用于將UV轉(zhuǎn)換成其他波長，例如，用于曬黑的UV-B和UV-A(太陽板燈)，或普通照明用的可見輻射光。這樣的放電燈因此稱為熒光燈。或者，生成的紫外光線可用于制造殺菌燈(UV-C)。低壓汞蒸氣放電燈的放電管一般是圓形的，包括細長型和小型兩種。通常，小型熒光燈的管狀放電管的結(jié)構(gòu)包括相對短且直的部件，其具有相對較小的直徑，直部件通過橋接部件或彎曲部件連接在一起。小型熒光燈一般有(集成的)燈帽。通常，維持放電空間放電的機構(gòu)是放電空間中的電極。在其他實施例中，低壓汞蒸氣放電燈包括所謂的無電極低壓汞蒸氣放電燈。
在本發(fā)明的說明和權(quán)利要求中，用語“標稱操作”是指某種操作條件，其中汞-蒸汽壓力使燈的輻射輸出至少是光輸出最大，即處于汞蒸汽壓力為最理想的操作條件下，時的80％。而且，在說明和權(quán)利要求中，“初始輻射輸出”定義為放電燈開啟后1秒時的放電燈輻射輸出，“啟動時間”定義為放電燈達到最佳操作時的輻射輸出的80％所需的時間。
已知低壓汞蒸汽放電燈包含汞合金。這樣的放電燈在室溫時具有較低的汞蒸汽壓。結(jié)果是，含有汞合金的放電燈有以下缺點，當普通的電源用于操作所述燈時，初始輻射輸出相對較低。而且，由于汞蒸汽壓力在打開燈后慢慢增加，所以啟動時間也相對較長。除了含汞合金的放電燈，低壓汞-蒸汽放電燈也包含(主要)汞合金和所謂的輔助合金。如果輔助汞合金包含足夠的汞，則該燈具有相對較短的啟動時間。在燈開啟后，即刻，即電極預(yù)熱時，輔助汞合金由電極加熱，因此相對較快地分配其所含的大部分汞。這樣，在打開燈之前，燈需要空閑足夠長的時間，使得輔助汞合金吸收足夠的汞。如果空閑了相對較短的時間，啟動時間縮短很少。而且，在這種情況下，初始輻射輸出(甚至)比主要包含汞合金的燈還低，其原因是輔助汞合金要調(diào)整放電空間中較低的汞-蒸汽壓力。相對長的燈具有另外的問題，輔助汞合金釋放的汞需要相對較長時間才擴散到整個放電管，因此打開這樣的燈后，輔助汞合金附近出現(xiàn)相對較亮的區(qū)域，和在距離輔助汞合金很遠處出現(xiàn)相對暗的區(qū)域，在幾分鐘后這些區(qū)域消失。
此外，已知道低壓汞-蒸汽放電燈不含汞合金，只含自由汞。這樣的燈，也稱為汞放電燈，與含有汞合金的放電燈和與含有(主要)汞合金和輔助汞合金的放電燈比較，優(yōu)點是室溫下汞-蒸汽壓較高，從而初始輻射輸出也較高。而且，啟動時間相對較短。打開后，這種類型的較長燈可以在整個長度范圍有比較恒定的亮度，可歸于以下事實，即打開這些燈時其蒸汽壓力(在室溫下)足夠高。
EP-A 0 772 219公開了一種低壓汞放電燈，帶有輻射可透過的放電管，以氣密方式密封，并具有包含汞的可電離的填充物，帶有開口的玻璃壁容器放置在放電管內(nèi)，該燈還設(shè)置了機構(gòu)，用于維持放電管環(huán)繞的放電空間的電子放電。放電管外部的至少為100nm到5微米波長范圍內(nèi)的輻射可通過壁部分射入該容器，容器壁對此輻射的吸收系數(shù)最少10倍于放電管的壁部分。
已知的低壓汞蒸氣放電燈的一個缺點是，在制造低壓汞蒸氣放電燈時打開容器比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是全部或部分克服上述缺點。為此，根據(jù)本發(fā)明，在開頭段落提到的一種低壓汞蒸氣放電燈，包括輻射可透過的放電管，以氣密的方式密封填充有汞和稀有氣體的放電空間；放電管包括放電機構(gòu)，用于維持放電空間中的放電；包含汞或汞合金的容器放置在放電管中，該容器具有開口；該容器具有玻璃壁，在波長為0.8到1.5微米范圍內(nèi)，玻璃壁的透過率小于0.4。
在波長范圍為0.8-1.5微米時透過率小于0.4的玻璃壁對于波長范圍內(nèi)的輻射具有相對較高的吸收(高于0.6)。結(jié)果是，該容器在制造低壓汞蒸氣放電燈時，可以容易地進行局部熔化。通常，在制造低壓汞蒸氣放電燈時，NdYAG激光用于形成容器的開口。該激光的輻射波長大約為1.06微米。已知的低壓汞蒸氣放電燈的玻璃在波長為0.8到1.5微米的范圍的透過率大于0.6。
玻璃的吸收取決于玻璃的厚度。在本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈中，容器壁的厚度通常在0.2到0.7mm范圍內(nèi)。在此壁厚范圍內(nèi)，最好激光輻射能量的50％到80％被玻璃吸收。
容器的玻璃材料和放電管壁的玻璃材料的透過特性差異越大，在容器上越容易設(shè)置開口。為了在容器開口，激光通過放電管壁到達含有汞或汞合金的容器。為了減少或避免對放電管(壁)的損壞(或其上設(shè)置的任何層)，對于激光輻射放電管壁的玻璃材料透過率應(yīng)該相對要高，同時容器的玻璃材料的透過率在激光有效的波長范圍內(nèi)應(yīng)該相對低些。
根據(jù)本發(fā)明，在制造根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈時，在容器中形成開口變得相對容易。
在1.0到1.2微米的波長范圍內(nèi)，玻璃壁的透過率最好小于0.25。在根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的最佳實施例中，容器的玻璃壁的透過率，在制造低壓汞蒸氣放電燈時，已經(jīng)調(diào)整到在容器中形成開口的激光輻射。在0.8到1.5微米的波長范圍內(nèi)相對較高的吸收率(高于0.75)使容器的局部熔化變得容易，而由于相對高的放電管壁的玻璃材料透過率，放電管壁幾乎不受激光輻射的影響。
本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的一個最佳實施例，其特征在于，玻璃壁由含有氧化鐵的玻璃制造。在0.7到2微米波長范圍的輻射透過率受到容器玻璃壁包含的氧化鐵(Fe2O3)夾雜物的抑制。
玻璃壁最好包括至少2％重量的Fe2O3。
根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，玻璃壁包括60-75％重量的SiO2，0.1-3％重量的B2O3，0.1-7％重量的Al2O3，0.1-2.5％重量的LiO2，5-12％重量的Na2O，2-9％重量的K2O，0.1-3％重量的MgO，0.1-5％重量的CaO，5-15％重量的BaO，和2-7％重量的Fe2O3。
這樣的玻璃與一種稱為“Reed-glass”相似。對于IR輻射，Reed-玻璃具有較高的吸收率和較低的透過率。優(yōu)選的玻璃成分的吸收特性主要由玻璃中氧化鐵決定。選擇玻璃壁的優(yōu)選組成的成分，在輻射波長范圍為0.7到2微米時，使玻璃壁的透過率為最小，波長范圍最好在0.7到2微米。
容器最好具有基本不含鉛的玻璃壁。這樣的玻璃材料是環(huán)境保護的，并滿足禁止使用給環(huán)境增加負擔(dān)的材料的(立法)趨勢。對于如果放電燈在達到壽命后欠考慮地處理，這個要求非常有用。


通過參考下面的實施例進行的說明，本發(fā)明的這些方面和其他方面將會更清楚。附圖中圖1A是本發(fā)明的低壓汞-蒸汽放電燈的實施例的截面圖；圖1B顯示了包含汞或汞合金的容器；圖1C顯示了圖1A的細節(jié)；圖2顯示厚度0.5mm的玻璃的透過率，波長1.06微米的透過率小于0.2。
附圖是示意性的，并不是按比例繪出。注意，一些尺寸為了表達清楚的緣故，進行了放大。圖中類似的元件盡量用相同的參考數(shù)字表示。
具體實施例方式
圖1A顯示了低壓汞蒸汽放電燈，包括具有繞縱向軸線2的管狀部分11的玻璃放電管。放電管10傳送放電管10產(chǎn)生的輻射并分別設(shè)有第1和第2端部12a、12b。在此例中，管狀部分11的長度Ldv是120cm，內(nèi)徑Din大約是14mm。放電管10以氣密的方式，圍繞放電空間13，其包括填充的汞和惰性氣體混合物，惰性氣體包括氬。在圖1A的示例中，面向放電空間13的管狀部分11側(cè)面設(shè)有保護層17。在熒光放電燈中，面向放電空間13的管狀部分11側(cè)面還涂復(fù)了熒光層16，包括可將活化汞的回退產(chǎn)生的紫外(UV)光線轉(zhuǎn)換成(一般)可視光線的熒光材料(例如熒光粉)。
在圖1A的示例中，維持放電空間13放電的放電機構(gòu)是放電空間13的電極20a、20b，所述電極20a、20b由端部12a、12b支承。電極20a、20b是覆蓋了電子發(fā)射物質(zhì)的鎢絲繞組，在此例中是氧化鋇、氧化鈣和氧化鍶的混合物。支承電極20a、20b的電流供應(yīng)導(dǎo)體30a、30a’，30b、30b’分別穿過端部12a、12b，從放電管10延伸到外部。電流供應(yīng)導(dǎo)體30a、30a’，30b、30b’連接到固定于燈帽32a、32b的接觸銷31a、31a’，31b、31b’。
在圖1A所示的示例中，電極20a、20b最好由陶瓷材料制成的電極罩22a、22b圍繞。電極罩22a、22b最好由包含氧化鋁的陶瓷材料制成。特別適合的電極罩是由所謂致密燒結(jié)的Al2O3制成，也叫DGA。另外一種低壓汞蒸氣放電燈包括所謂的無電極放電燈，用于維持電子放電的放電機構(gòu)位于放電管環(huán)繞的放電空間的外部。通常，放電機構(gòu)由設(shè)置了電導(dǎo)體繞組的線圈形成，且在操作時有高頻電壓，頻率大約3MHz，提供給所述線圈。所述線圈通常纏繞在軟磁材料磁芯上。在圖1A的例子中(細節(jié)請參考圖1B和1C)，參考數(shù)字為12a的端部帶有排氣管9，容納包含汞或汞合金4的容器3。
圖1B顯示包含汞或汞合金4的容器3，顯示出在制造低壓汞蒸氣放電燈時容器3仍然關(guān)閉時的情況。容器3保持關(guān)閉直到放電管10中產(chǎn)生所需的氣氛(在抽吸及倒凈排氣管9后)。容器3具有玻璃壁21。在圖1A的例子中，玻璃壁21的平均厚度大約是0.3mm。而且，容器3包括基本平面的部分25。當容器3在制造放電燈時打開，容器3中的開口24最好位于容器3的基本平面的部分25。
容器3的玻璃壁在0.8到1.5微米波長范圍內(nèi)的透過率小于0.4，玻璃壁的透過率最好在1.0到1.2微米波長范圍內(nèi)小于0.25。容器3的玻璃壁的材料和放電管10的玻璃壁的材料的透過特性差異越大，越容易在容器形成開口24(參考圖1C)。
原則上，只有容器3的(基本平面)部分25由根據(jù)本發(fā)明的玻璃制成。容器3的剩余部分可由標準玻璃制成。然而，通常使用本發(fā)明的玻璃制造整個容器更加方便。在圖1C的例子中，(基本平面)部分25設(shè)置在容器端部。在可選實施例中，(基本平面)部分25在容器的側(cè)壁。
圖1C顯示了圖1A的細節(jié)。圖1C示意性地顯示出容器3位于放電管10端部12a的排氣管9中。端部12a支承電極20a，其通過電流供應(yīng)導(dǎo)體30a、30a’延伸到放電空間13。在圖1C的情況下，汞合金4的汞在容器3中，容器3在容器3的(基本平面)部分25有開口24。而且，圖1C顯示出，當容器3有開口24時由Ilaser表示的激光束。激光束通過排氣管9的tipping off膜19(通過鏡片29)聚焦。最好，排氣管9中的tipping off膜19是凹狀的(參考圖1C)。通常，在制造低壓汞蒸氣放電燈時，使用NdYAG激光器來形成容器的開口。該激光的輻射波長是1.063微米。
為了匹配激光的輻射波長，容器3最好由含有氧化鐵的玻璃制成。玻璃最好包含至少2％重量的Fe2O3。對IR輻射具有相對較高吸收率的包含F(xiàn)e2O3的Reed-玻璃是非常合適的材料。選擇根據(jù)本發(fā)明的容器3的最佳玻璃成分，使玻璃的最小透過率在0.7到2微米的波長范圍內(nèi)獲得，最好波長范圍是0.7到2微米。
根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的一個非常合適的實施例，其特征在于，玻璃包括71％重量的SiO2，1.5％重量的B2O3，3.4％重量的Al2O3，1.1％重量的LiO2，11％重量的Na2O，2.8％重量的K2O，0.08％重量的MgO，0.03％重量的CaO，6.4％重量的BaO，＜0.001％重量的PbO，0.05％重量的MnO，3％重量的Fe2O3，＜0.1％重量的As2Oa，0.06％重量的Sb2Oa，0.1％重量的SrO。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例，玻璃是基本不含鉛的玻璃。圖2顯示了本發(fā)明最佳實施例中玻璃的透過率。玻璃厚度為0.5mm，并在波長為1.06微米時的透過率小于0.2。這樣的玻璃非常適合做為容器3壁的材料。
在放電燈制造過程中，玻璃容器3設(shè)置在排氣管9中，具有放電管10的管狀突起部分(參考圖1C)的形式。玻璃容器位于排氣管9任意一邊的第1收縮處39和第2收縮處39′之間。容器3包含汞合金4，包括60mg的Bi70In30(at％/at％)合金，3mg的汞和10mbar壓力下的氬。當放電管10通過排氣管9排空，并充填稀有氣體后，放電管10被封閉，通過將排氣管9在自由端熔融(圖1C中的tipping-off膜19)。下一步，容器20通過外部紅外輻射加熱。容器3的玻璃在輻射中變軟。下一步，帶排氣管9的放電燈沿著輻射光束Nd-YAG激光通過(參考圖1C)。
輻射光束的功率大概是30W，焦點的直徑大概是0.6mm。激光的輻射光束的波長是1063nm。通過容器3的壁部分25(參考圖1B)吸收輻射產(chǎn)生的熱使玻璃熔化，因此開口24(參考圖1C)在容器3的玻璃壁21形成。連續(xù)的激光用于上述的實施例?；蛘?，可用脈沖操作激光。可以在燈的放電管10封閉后從容器提供稀有氣體填充物，而不是在封閉前向放電管提供稀有氣體填充物。
應(yīng)該注意，上述的實施例是說明性的而不是用于限定本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)可設(shè)計其他實施例。在權(quán)利要求書中，任何括號中的標記不應(yīng)該理解為限制權(quán)利要求。動詞″包括″及其動詞變格并不是表示排除權(quán)利要求所述元件或步驟之外的元件或步驟。在元件前的冠詞“a”或“an”并不是排除存在多個該元件。本發(fā)明可以通過包含不同器件的硬件來實現(xiàn)，也可以通過合適的編程計算機實現(xiàn)。在裝置的權(quán)利要求中列舉了多個機構(gòu)，多個這樣的機構(gòu)可以通過一個和相同的硬件實現(xiàn)。在不同的附屬權(quán)利要求中所述的一些措施不是表示不能利用這些措施的組合。
權(quán)利要求
1.一種低壓汞蒸氣放電燈，包括輻射可透過的放電管(10)，以氣密方式密封充有汞和稀有氣體的放電空間(13)；所述放電管(10)包括放電機構(gòu)，用于維持放電空間(13)的放電；包含汞或汞合金(4)的容器(3)，設(shè)置在所述放電管(10)中，所述容器(3)有開口(24)；所述容器(3)具有玻璃壁(21)；在波長范圍為0.8到1.5微米時，所述玻璃壁的透過率小于0.4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，在波長范圍為1.0到1.2微米時，所述玻璃壁的透過率小于0.25。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，所述玻璃壁由含有氧化鐵的玻璃制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，所述玻璃壁包含至少2％重量的Fe2O3。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，所述玻璃壁包含60-75％重量的SiO2，0.1-3％重量的B2O3，0.1-7％重量的Al2O3，0.1-2.5％重量的LiO2，5-12％重量的Na2O，2-9％重量的K2O，0.1-3％重量的MgO，0.1-5％重量的CaO，5-15％重量的BaO，和2-7％重量的Fe2O3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，所述玻璃壁基本不含鉛。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，所述容器(3)的開口(24)位于所述容器(3)的基本為平面的部分(25)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于，所述容器(3)位于放電管(10)端部(12a)的排氣管(9)中。
9.一種用于權(quán)利要求1或2所述低壓汞蒸氣放電燈的包含汞或汞合金(4)的容器(4)。
全文摘要
一種低壓汞蒸氣放電燈，具有輻射可透過的放電管(10)，以氣密方式包圍充有汞和稀有氣體的放電空間(13)。所述放電管(10)具有放電機構(gòu)(20a)，用于維持放電空間(13)的放電。包含汞或汞合金(4)的容器(3)放置在放電管(10)。所述容器(3)有開口(24)。所述容器(3)由波長范圍為0.8到1.5微米時透過率小于0.4的玻璃制造。在波長的范圍為1.0到1.2微米時玻璃的透過率小于0.25。玻璃最好包含至少2％重量的Fe
文檔編號H01J61/28GK1894765SQ200480019204
公開日2007年1月10日 申請日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月8日
發(fā)明者M·C·M·尼倫, F·J·特拉克塞 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司