專利名稱：用于制造高強(qiáng)度放電燈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造高強(qiáng)度放電燈的方法，該放電燈包括拉長(zhǎng) 形陶資放電管，該放電管由外封套包閨并且具有封閉放電空間的壁，該 放電空間內(nèi)包含例如氙氣的惰性氣體以及可電離填充物，其中在所述放 電空間的兩端設(shè)置電極，在這兩個(gè)電極之間，能夠沿放電路徑保持放電 孤。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)該方法制造而成的高強(qiáng)度放電燈。
背景技術(shù)：
這種方法和這種高強(qiáng)度放電燈是人們熟知的。
公知的高強(qiáng)度放電燈具有陶先放電管，也就是由半透明多晶Ah03 (PCA)作為透光材料制成的放電管，這種放電管是一種復(fù)雜形狀的產(chǎn) 品，其通常通過(guò)傳統(tǒng)成形技術(shù)制成，例如粉漿澆鑄、凝膠澆鑄或者壓力 澆鑄。所有這些澆鑄技術(shù)的缺點(diǎn)在于，放電管的壁部在該放電管脫離鑄 模時(shí)變得相當(dāng)粗糙。這種粗糙壁會(huì)導(dǎo)致光線在壁表面散射。表面上的光 散射將幾乎不影響放電管的光線的總體傳輸(TT)。然而，總體前向傳 輸(TFT)會(huì)大大降低，同時(shí)放電管的實(shí)際直線傳輸(RIT)會(huì)受這種表 面散射影響而極大惡化。放電管的壁表面被拋光，從而盡可能的最小化 上述光散射效應(yīng)。
光散射還會(huì)在晶界、氣孔、以及出現(xiàn)在放電管壁部的所謂次相內(nèi)含 物上發(fā)生，如本發(fā)明的本發(fā)明人所著的、標(biāo)題為"Transparent alumina: a 1 ight-scattering model" (J. Am. Cera邁.Soc. ， 86 (3) 480—486 (2003)) 的文章中所述的那樣，其中該文章在此包^^作為參考。如所述文章中描 述的那樣，測(cè)量TFT、 TT以及RIT的參數(shù)值，特別是，利用單色光的波 長(zhǎng)，在最大O. 5。的孔徑張角上測(cè)量實(shí)際直線傳輸(RIT).為了獲得透明 而不是半透明PCA，平均粒度應(yīng)當(dāng)足夠小，應(yīng)當(dāng)盡量避免氣孔或者使得氣 孔足夠小，并且消除次相內(nèi)含物或者使得次相內(nèi)含物足夠小，如所引用 的J. Am. Ceram. Soc. ，86 (3)480-486 (2003)以及WO 04/007398、 WO 04/007397以及EP 1053983 A2中所述，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是，通過(guò)消除上述光散射現(xiàn)象而不利用費(fèi)勁的拋光步驟，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷.
為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明，在說(shuō)明書的開頭部分所述的方法的 特征在于，為了改進(jìn)放電管的光傳輸特性，所述方法包括使得放電管接 觸到無(wú)機(jī)顆粒的懸浮物以及使得該懸浮物進(jìn)入所述壁中的氣孔從而涂覆 所述壁的表面的步驟.特別是，在浸清或者噴涂操作中將該懸浮物施加 到放電管的表面。在浸漬操作中，預(yù)燒結(jié)且仍具多孔性的放電管浸漬在 細(xì)分布的無(wú)機(jī)顆粒的稀釋^t體中，以使得優(yōu)選為水的、懸浮物的液體 介質(zhì)被吸入放電管的壁中的氣孔中，從而導(dǎo)致壁表面上無(wú)機(jī)顆粒的累積 量增大。這樣形成的涂層使得原先粗糙的表面變得光滑。上述過(guò)程可以 應(yīng)用到由半透明或者透明多晶材料制成的陶瓷放電管，該半透明或者透
明多晶材料例如是Ah03、 YAG (Y3A1 s0,2) 、 Y晶、A10N、 PLZT， s (Pb-La-Zr-Ti 氧化物)等等。無(wú)機(jī)顆粒優(yōu)選為Ah03顆粒、YAG(Y3A15012)顆粒、Y晶顆 粒、A10N顆粒、PLZT，s (Pb-La-Zr-Ti氧化物)顆粒之一。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，被涂層的放電管隨后褲
燒結(jié)，從而使得該涂層變成放電管的陶瓷壁的整體熔合部分.優(yōu)選的， 在1150至1500攝氏度之間的燒結(jié)溫度下進(jìn)行燒結(jié).如果燒結(jié)溫度更高 則會(huì)導(dǎo)致所謂的熱蝕刻，從而因材料會(huì)從放電管的外部和內(nèi)部的晶界發(fā) 生脫落而導(dǎo)致表面變得粗糙。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，無(wú)機(jī)顆粒是Al203顆 粒，其中燒結(jié)材料中的AL03晶粒具有0. 3至10微米之間的平均粒度. 則氣孔率實(shí)際上為0 (<0. 0154)。這對(duì)應(yīng)于假如管的壁厚等于0. 3毫 米而波長(zhǎng)等于640納米，則平均粒度為0. 3微米時(shí)，實(shí)際直線傳輸值為 理論計(jì)算出的80%的值，而如果平均粒度為IO微米時(shí)，則實(shí)際直線傳輸 值下降到理論計(jì)算出的6 %的值.如果假設(shè)表面足夠光滑以致于不會(huì)發(fā)生 額外的表面散射，則在所有情況下的總體前向傳輸將為86%.
本發(fā)明還涉及一種高強(qiáng)度放電燈，包括拉長(zhǎng)形陶瓷放電管，該放電 管由外封套包圍并且具有封閉放電空間的壁，該放電空間內(nèi)包含例如氯
氣的惰性氣體以及可電離填充物，其中在所述放電空間的兩端設(shè)置電 極，在這兩個(gè)電極之間，能夠沿放電路徑保持放電孤。這種公知的高強(qiáng) 度放電燈根據(jù)本發(fā)明的特征在于，所述無(wú)機(jī)顆粒的涂層形成放電管的陶 資壁的整體熔合部分，該整體熔合部分具有氣孔填充效應(yīng)，以使得放電 管的最終陶乾壁的氣孔率至少基本低于0. 01%.在根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)度放電燈的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該整體熔合部
分具有表面水平和光滑效應(yīng)，以使得放電管的最終陶瓷壁具有大于98% 的總體傳輸率，總體前向傳輸率大于80%，以及實(shí)際直線傳輸率在6% 至80%之間(對(duì)于O. 3毫米的壁厚和640納米的波長(zhǎng)而言).
在根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)度放電燈的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述燈安裝在 用于投射目的的燈組件中。后一燈組件特別是汽車頭燈或者射束器。


現(xiàn)在將參照附困所示的優(yōu)選實(shí)施例來(lái)闡述根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)度放電 燈的上述和其他方面，其中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的燈的側(cè)視圖；以及
圖2a和2b分別示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)拋光的困1所示的燈的放電管的 壁表面的顯微頂視圖(圖2a)以及根據(jù)本發(fā)明浸漬涂覆的圖1所示的燈 的放電管的壁表面的顯微頂視困(圖2b).
具體實(shí)施例方式
在圖1中，放電燈具有多晶氣化鋁的管狀透光陶瓷放電管3以及第 一和笫二電流導(dǎo)體40、 50，這兩個(gè)電流導(dǎo)體相互相對(duì)的進(jìn)入放電管3。 每個(gè)導(dǎo)體40、 50支承管3中的電極4、 5。所述電極由鎢制成并且焊接 到電流導(dǎo)體40、 50。
陶瓷密封部件34、 35以氣密方式在電流導(dǎo)體40、 50周圍密封放電 管3。該放電管3具有可電離填充物，其包括作為稀有氣體的氙氣，還具 有金屬卣化物混合物，其包括鈉和稀土元素碘化物。放電管3由基本圃 柱形的透明外封套l包圍.
電流導(dǎo)體40、 50的外端連接到連接導(dǎo)線8、 9，該連接導(dǎo)線8、 9延 伸到密封部件34、 35的外部并且通過(guò)外封套1的端壁. 一個(gè)連接導(dǎo)線8 直接連接到安裝基座2中的笫一電極，另一個(gè)連接導(dǎo)線9連接到回線19， 該回線在外封套1的旁邊延伸并且連接到安裝基座2中的第二電極?；?線19由陶乾絕緣屏蔽IIO包圍。
包括150毫米大小的ct氧化鋁顆粒(Taimei, TM-DAR)的懸浮物 通過(guò)傳統(tǒng)技術(shù)而解凝聚，例如濕球研磨或者超聲處理，并且利用分散劑 (例如，硝酸)來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定化處理。懸浮物的體積分?jǐn)?shù)(j),取值為0. 025。 包括氣孔率p為0. 35的相同類型的顆粒的復(fù)雜形狀燈封套在氣環(huán)境中以 600攝氏度進(jìn)行煅燒，以及浸入體積分?jǐn)?shù)為cp5的懸浮物中。封套的壁厚/為1毫米。當(dāng)涂層的氣孔率為A時(shí)可實(shí)現(xiàn)的最大涂層厚度^通過(guò)以下
公式給定
對(duì)于當(dāng)前情況，其等于7微米.等式(1)中的因數(shù)1/2源自在外側(cè) 以及內(nèi)側(cè)上涂覆的封套，通過(guò)減少浸清時(shí)間，涂層厚度能夠調(diào)節(jié)為高達(dá) A的任意所需值。在厚涂層^和放電管的初始粗糙度A.,進(jìn)行比較的情況 下，通過(guò)球體的尺寸來(lái)確定粗糙度，其中該球體的尺寸在未燒結(jié)狀態(tài)中 至少為1/8D，其中D是球體的尺寸。粗槌度及a通過(guò)以下公式限定
其中Ri是到達(dá)涂層表面中的某些位置i上的中心虛線1的距離，如 下面的圖所示(圖3),
具有涂層的燈封套在1200攝氏度下燒結(jié)到99%的密度，而沒(méi)有涂 層的斷裂或者脫層.最終的致密化通過(guò)在200Mpa氬氣中、1200攝氏度 下高溫等靜壓處理達(dá)12小時(shí)來(lái)完成.在1200攝氏度的燒結(jié)溫度下，晶 界的熱蝕刻不會(huì)導(dǎo)致表面粗糙到導(dǎo)致擴(kuò)散光散射的這種程度。在HIP之 后主體已經(jīng)變成透明，因?yàn)榻Y(jié)合高表面光滑度的小平均粒度(~0.5微 米)大大抑制了光散射。
圖2a和2b示出借助于原子顯微鏡得到的視圖，其中圖2a是燒結(jié)放 電管的壁的拋光表面的頂視圖(現(xiàn)有技術(shù))，而圖2b是如上所述根據(jù)本 發(fā)明獲得的放電管的壁的浸漬涂層燒結(jié)表面的頂視圖，拋光表面的R,大 約為7納米，然而浸清涂層的表面的特征在于R,為9納米。
權(quán)利要求
1. 一種用于制造高強(qiáng)度放電燈的方法，該放電燈包括拉長(zhǎng)形陶瓷放電管，該放電管由外封套包圍并且具有封閉放電空間的壁，該放電空間內(nèi)包含例如氙氣的惰性氣體以及可電離填充物，其中在所述放電空間的兩端設(shè)置電極，在這兩個(gè)電極之間能夠沿放電路徑保持放電弧，其特征在于，為了改善放電管的光傳輸，所述方法包括使得放電管接觸到無(wú)機(jī)顆粒的懸浮物以及使得該懸浮物進(jìn)入所述壁中的氣孔從而涂覆所述壁的表面的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中在浸漬或者噴涂操作中將該懸 浮物施加到放電管的表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中被涂覆的放電管隨后被燒 結(jié)，從而使得該涂層變成放電管的陶瓷壁的整體熔合部分，
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中被涂層的放電管在1150至1500攝氏度之間的燒結(jié)溫度下進(jìn)行燒結(jié)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中無(wú)機(jī)顆粒是A1^晶粒，其中 燒結(jié)材料中的Ah(h晶粒具有0. 3至IO微米之間的平均粒度。
6. —種高強(qiáng)度放電燈，包括拉長(zhǎng)形陶瓷放電管，該放電管由外封套 包閨并且具有封閉放電空間的壁，該放電空間內(nèi)包含例如氙氣的惰性氣 體以及可電離填充物，其中在所述放電空間的兩端設(shè)置電極，在這兩個(gè) 電極之間能夠沿放電路徑保持放電孤，其特征在于，無(wú)機(jī)顆粒的涂層形 成放電管的陶瓷壁的整體熔合部分，該整體熔合部分具有氣孔填充效 應(yīng)，以使得放電管的最終陶瓷壁的氣孔率至少基本低于0. 01%.
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高強(qiáng)度放電燈，其中該整體熔合部分具有 表面水平和光滑效應(yīng)，以使得放電管的最終陶瓷壁具有大于98%的總體 傳輸率，總體前向傳輸率大于80%，以及實(shí)際直線傳輸率在6%至80% 之間(對(duì)于0. 3毫米的壁厚和640納米的波長(zhǎng)而言).
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的高強(qiáng)度放電燈，其中所述燈安裝在用于投射目的的燈組件中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高強(qiáng)度放電燈，其中所述燈安裝在汽車頭 燈中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高強(qiáng)度放電燈，其中所述燈安裝在射束 器中。
全文摘要
一種用于制造高強(qiáng)度放電燈的方法，該放電燈包括拉長(zhǎng)形陶瓷放電管，該放電管由外封套包圍并且具有封閉放電空間的壁，該放電空間內(nèi)包含例如氙氣的惰性氣體以及可電離填充物，其中在所述放電空間的兩端設(shè)置電極，在這兩個(gè)電極之間能夠沿放電路徑保持放電弧，其特征在于，為了改善放電管的光傳輸，所述方法包括使得放電管接觸到無(wú)機(jī)顆粒的懸浮物以及使得該懸浮物液體進(jìn)入所述壁中的氣孔從而涂覆所述壁的表面的步驟。
文檔編號(hào)H01K9/00GK101421820SQ200580006736
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者L·J·A·M·貝克斯, M·P·B·范布魯根, S·布蘭卡特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司