專利名稱：用于高強(qiáng)度放電燈的起動輔助裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度放電(high-intensity discharge, HID)燈，更 確切地涉及帶起動輔助裝置(starting aid )的HID燈。
背景技術(shù)：
在存在雪崩啟動電子(avalanche-initiating electron)的情況下, HID燈以高于該燈的工作電壓的電壓起動，其提供足以引起擊穿 (breakdown)的電場。 一些起動輔助裝置使用紫外線(UV )增強(qiáng)器 來確保雪崩啟動電子的存在。
例如，Morris的美國專利5,323,091描述了用于金屬卣化物電弧 放電燈的UV起動輔助裝置，其包括在電弧管(arc tube)的沖壓密封 圏中的空腔，其中該空腔包括電極密封的箔部分。在沖壓密封圏的外 部上i殳置"l妾地面。通過相對于地對箔充負(fù)電而對燈供電(energize)。 電子/人箔的4兌邊泄漏并在空腔內(nèi)啟動介質(zhì)阻擋》文電(dielectric barrier discharge, DBD)。取決于填充氣體及其壓力，DBD產(chǎn)生UV和真空 紫外線(VUV)光子，為了便于點(diǎn)亮燈所述光子必須到達(dá)主容器中的 陰極。因?yàn)樵摴庾颖仨毚┻^沖壓密封圈材料，其作為起動輔助裝置的 效用由于傳輸損耗而減少。
Nortrup等人的美國專利6，201,348描述了用于金屬卣化物放電燈 的起動輔助裝置，其中電弧放電管位于密封的套筒(jacket)內(nèi)。該 套筒包含輔助起動管內(nèi)放電的氣體。外部導(dǎo)體在所述套筒的外側(cè)上延 伸并連接到管的一個引線上。當(dāng)對電極施加電壓時，外部電極的存在 使電場集中得接近相鄰的內(nèi)部電極。該效應(yīng)本身易引起管內(nèi)的擊穿， 但是也可能引起套筒中DBD的形成。如果是后一種情況，則這些光 子必須穿過電弧放電管的壁并到達(dá)電弧管中的陰極。由于缺乏對DBD 可能發(fā)生的位置和其相對于陰極的位置的控制，大大減少了它們的有 效性。另外，DBD光子的光譜非常依賴于套筒填充氣體，并且可能在 到達(dá)陰極之前被氣體強(qiáng)烈地吸收(典型地為N2，其DBD光譜與包含 強(qiáng)UV和VUV成分的Xe或Ar相比更向可見光偏移)。Butler等人(US專利7,083,383 )公開了包含嵌入在放電空間的 壁中的導(dǎo)電片的起動輔助裝置。其主要目的是使電場集中在陰極處以 提高電子發(fā)射。另外，可以將輔助裝置視為電容耦合型外部電極，并 且其同樣可以產(chǎn)生DBD。該參考文獻(xiàn)沒有公開光子的形成，也沒有認(rèn) 識到在產(chǎn)生光子時絕緣和幾何結(jié)構(gòu)的重要性。
Budinger的美國專利7，187，131公開了 一種具有圍繞每個電極頸 部的兩個線圏(loopofwire)的起動輔助裝置，其中該線圏4皮連4矣并 被饋有點(diǎn)火脈沖。該起動輔助裝置遍布燈的發(fā)光部，從而影響該燈的 光學(xué)性質(zhì)。
Hon (美國專利4,010,397 )公開了 一種觸發(fā)閃光燈的裝置，其中 導(dǎo)電貼片(conductive patch )接合到燈的外表面的一部分上并遍布高 電壓電極的 一部分。該專利也未認(rèn)識到形成光子時絕緣和幾何結(jié)構(gòu)的 重要性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種新穎的HID燈和用于起動該燈的 方法，其中用于該燈的UV起動輔助裝置避免了現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種新穎的高強(qiáng)度放電燈和方法，其 中，該燈包括由絕緣體制成的放電容器，以及陰極和陽極。在容器的 第 一 區(qū)域和陽極之間提供填充有氣體的V形間隙，該第 一 區(qū)域與陽極 和容器的內(nèi)表面分離之處直接相鄰。在第一區(qū)域處在容器的外表面上
提供次級陰極(secondary cathode),其中該次級陰極被定位為使得V 形間隙和第 一 區(qū)域在次級陰極和陽極之間。在第 一 區(qū)域中足以電離氣 體或/人絕纟彖壁發(fā)射自由電子的電場產(chǎn)生DBD。由DBD生成的UV和 VUV光子對陰極進(jìn)行撞擊并啟動陰極和陽極之間的擊穿并且起動該 燈。
在考慮了下面的附圖和優(yōu)選實(shí)施例的描述后，本發(fā)明領(lǐng)域內(nèi)的技 術(shù)人員將明白本發(fā)明的這些和其他目的以及優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的燈的實(shí)施例的示意性橫截面圖表示。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考圖1,本發(fā)明的高強(qiáng)度放電(HID)燈10包括由固體絕 緣體制成的放電容器12，附接到該容器的一端的陰極14和附接到該 容器的相對端的陽極16。如在圖2中能更清楚地看到的，容器12在 將陽極保持在合適位置的沖壓密封圏(press seal) 20附近具有第一區(qū) 域18，其與陽極16和容器的內(nèi)表面分離之處直接相鄰。容器的第一 區(qū)域18和陽極16限定了在陽極和容器的內(nèi)表面之間的V形(三角形) 間隙22。該V形間隙朝容器的放電室24開口 ，并填充有氣體26(與 放電室中的氣體相同的氣體)。清楚地是，V形間隙22在陽極16周 圍延伸并圍繞陽極16旋轉(zhuǎn)地對稱。圖2中的虛線一般地標(biāo)出了間隙 頂部的界線，在此處容器12的內(nèi)表面急轉(zhuǎn)地遠(yuǎn)離陽極。第一區(qū)域18 具有對陰極14的無阻視線(unimpeded line-of-sight),從而從V形間 隙22中的DBD發(fā)射的光子將到達(dá)陰極。
燈IO進(jìn)一步包括在第一區(qū)域18處的容器的外表面上的次級陰極 30,從而具有氣體26的V形間隙22和固體絕緣體的第一區(qū)域18在 次級陰極30和陽極16之間。
次級陰極30經(jīng)由具有適于點(diǎn)火規(guī)格(ignition specification )的電 路(未示出)的電導(dǎo)體41連接到陰極14。陽極16經(jīng)由單獨(dú)的電導(dǎo)體 43連接到電路。V形間隙22中的電場形成于次級陰極和陽極之間的 第一區(qū)域18處并產(chǎn)生DBD。氣體26為氙或氬；在這兩種氣體中的 DBD經(jīng)由準(zhǔn)分子-分子衰變才幾制(excimer-molecule decay mechanism ) 產(chǎn)生UV和VUV光子。UV和VUV光子在陰才及14上撞擊以啟動陰招* 和陽極之間的擊穿，并且從而促使燈10的點(diǎn)亮。應(yīng)注意的是，電極 的極性不能反轉(zhuǎn)(reverse):由于近陰極電場不足以在合理的時間內(nèi) 提取電子，"次級陽極"將不能產(chǎn)生期望的DBD。
DB D的持續(xù)時間由離子的運(yùn)動限定---旦它們到達(dá)絕緣壁，它
們將使DBD消失。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是在向陰才及施加電壓之后50- 100ns 光子的脈沖起動，并且可能持續(xù)長達(dá)幾(例如1-5)微秒。VUV和 UV光子提供從陰極發(fā)射電子所需的必要能量并幫助它們電離氣體。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，次級陰極30是圍繞在容器的第一區(qū)域周圍 的環(huán)。次級陰極也可以是桿(如圖2中的虛線30，所示)。與桿相比，該環(huán)延伸過可從其取得用于DBD的啟動電子的區(qū)域。測試已經(jīng)示出 對于桿實(shí)施例30，而言可將用于典型的HID燈的起動電壓從18-25kV (在沒有起動輔助裝置的情況下)降低到9- 10kV，對于環(huán)實(shí)施 例而言可降低到約8kV。
雖然已經(jīng)在上述說明書和附圖中描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但可以 理解的是當(dāng)按照說明書和附圖閱讀時，本發(fā)明是由后面的權(quán)利要求所 限定的。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度放電燈，包括由絕緣體制成的放電容器；附接到容器一端的陰極和附接到容器相對端的陽極，所述容器具有與陽極和容器的內(nèi)表面分離之處直接相鄰的第一區(qū)域，所述第一區(qū)域和陽極限定陽極和容器的內(nèi)表面之間的V形間隙，所述間隙填充有氣體并向容器的放電室開口，所述第一區(qū)域具有對陰極的無阻視線；以及次級陰極，位于第一區(qū)域處容器的外表面上以便所述間隙和第一區(qū)域在次級陰極和陽極之間，所述次級陰極連接到陰極并在第一區(qū)域處生成在間隙中產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電的電場，該介質(zhì)阻擋放電生成對陰極進(jìn)行撞擊并啟動陰極和陽極之間的擊穿的UV和VUV光子。
2. 如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述次級陰極是所述容器的第一 區(qū)域周圍的環(huán)。
3. 如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述次級陰極是桿。
4. 如權(quán)利要求1所述的燈，其中所述氣體包括氙或氬。
5. —種點(diǎn)亮高強(qiáng)度放電燈的方法，該燈包括由絕緣體制成的放電 容器，以及附接到容器一端的陰極和附接到容器相對端的陽極，所述 方法包括如下步驟在陽極和容器的第一 區(qū)域之間提供V形間隙，所述第 一 區(qū)域與陽 極和容器的內(nèi)表面分離之處直接相鄰，所述間隙填充有氣體并向容器 的放電室開口，所述第一區(qū)域具有對陰極的無阻視線；以及在第一區(qū)域處在容器的外表面上提供次級陰極，所述次級陰極被 定位為使得所述間隙和第 一 區(qū)域在次級陰極和陽極之間，所述次級陰 極連接到陰極；在陽極和次級陰極之間施加電場以在間隙中形成介質(zhì)阻擋放電， 所述介質(zhì)阻擋力文電生成對陰極進(jìn)4亍撞擊以啟動陰才及和陽才及之間的擊 穿的UV和VUV光子脈沖。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中在對陰才及施加電壓之后50-100ns光子脈沖起動并持續(xù)達(dá)幾微秒。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述光子具有紫外線(UV)或真空紫外線(VUV)內(nèi)的波長。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述次級陰極被提供為圍繞 容器的第一區(qū)域的環(huán)。
9. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述次級陰極被提供為桿。
10. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述氣體包括氙或氬。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于高強(qiáng)度放電燈的起動輔助裝置。高強(qiáng)度放電燈包括由絕緣體制成的放電容器，以及陰極和陽極。在容器的第一區(qū)域和陽極之間提供V形間隙，該第一區(qū)域與陽極和容器的內(nèi)表面分離之處直接相鄰。在第一區(qū)域處在容器的外表面上提供次級陰極，其中該次級陰極被定位為使得V形間隙和第一區(qū)域在次級陰極和陽極之間。在第一區(qū)域處的電場產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電(DBD)，該介質(zhì)阻擋放電生成對陰極進(jìn)行撞擊并啟動陰極和陽極之間的擊穿的紫外線(UV)和真空紫外線VUV光子。
文檔編號H01J61/30GK101615558SQ200910146280
公開日2009年12月30日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者H·阿德勒, M·科斯特倫 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司