用于無隙cmh燈的質(zhì)量減少的端部插塞的制作方法
【專利說明】
[0001] 關(guān)于由聯(lián)邦政府贊助的研究的聲明
[0002] 本申請案要求2012年9月12日提交的第61/700, 006號美國臨時專利申請案的 權(quán)益，該申請案為所有目的以引用方式并入本說明書中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明的主題大體涉及無隙陶瓷金屬鹵化物燈。
【背景技術(shù)】
[0004] 陶瓷金屬鹵化物（CMH)燈（有時稱作陶瓷放電金屬鹵化物燈）大體包括由陶瓷材 料如燒結(jié)氧化鋁構(gòu)造的管或燈主體，所述管或燈主體形成一劑（例如）汞、氬和鹵化鹽被引 入其中的腔室。電極定位在管的端部，通電時，將引起燈發(fā)光。依靠鹵化鹽的混合物，發(fā)出的 光可非常類似自然日光。另外，在同等光輸出的情況下，CMH燈可比傳統(tǒng)的白熾燈泡用少得 多的能量。而且，與由熔凝石英構(gòu)造的燈不同，氧化鋁不易受到管內(nèi)部的金屬離子的侵蝕。
[0005] 已使用CMH燈的常規(guī)構(gòu)造，例如，管具有從管主體端部延伸的腿。對于每個腿，電 極從腿內(nèi)延伸到管內(nèi)部。盡管將電極放置成與腿接觸，但是電極所具有的直徑通常稍微小 于腿內(nèi)部。直徑上的此差異會產(chǎn)生空隙或縫隙，一種或多種給入的材料可通過空隙或縫隙 從管逸出。為了防止這種結(jié)果出現(xiàn)，對于每個腿，通常在腿的一端處將密封熔塊引入到電極 與腿之間的空隙的至少一部分中。
[0006] 然而，所述構(gòu)造存在挑戰(zhàn)。即使密封了每個腿，腿靠近燈腔室的一部分仍然可能具 有空隙，（例如）金屬鹵化鹽可移動到所述空隙中。給入到管中的金屬鹵化鹽具腐蝕性，特 別是在燈燈操作的高溫下。隨著這些鹽移動進出腿，它們最終可導致腿的腐蝕以及顏色不 穩(wěn)定問題。另外，鹽將侵蝕密封熔塊，特別是在密封熔塊的溫度達到例如像大約750°c的高 溫的情況下。一旦鹽滲透到密封熔塊中，給入到管主體中的鹽和其他材料將逸出，并且燈將 變得不能運作。
[0007] 因此，CMH燈的構(gòu)造沒有這些缺點是有用的。這種CMH燈可構(gòu)造成各種不同形狀 也將是有用的。CMH燈設(shè)有用于改善例如燈的光輸出和光度的特征也將是有用的。形成這 種CMH燈的方法也將是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供無隙CMH燈和制作這種燈的方法。CMH燈包括容納至少一個端部插塞 的電弧管主體。端部插塞由金屬陶瓷材料的核心和陶瓷材料例如像氧化鋁（A1203)的外層 構(gòu)造，核心容納在外層內(nèi)。電極放置在金屬陶瓷材料中。金屬陶瓷材料與外層陶瓷材料的 相對密度得到仔細控制。燒結(jié)過程用于消除金屬陶瓷核心與陶瓷材料的外層之間的空隙。 將插塞燒結(jié)到電弧管主體通過促進所有界面上的晶粒生長提供密閉密封件，使得可避免使 用密封熔塊。圍繞所述金屬陶瓷燒結(jié)陶瓷材料也可用于改善所述燈的光輸出和光度性能。 在端部插塞中形成一個或多個壓痕也可提供性能改善。以下說明將部分闡明本發(fā)明的另外 方面和優(yōu)點，或者，這些方面和優(yōu)點在說明書中可以是顯而易見的，或者可通過實踐本發(fā)明 習得。
[0009] 在一個示例性方面，本發(fā)明提供制造燈的方法。燈包括主體，所述主體具有容納在 主體中的端部插塞。所述方法包括以下步驟：提供模具，所述模具由第一模具部分構(gòu)造，第 一模具部分可連接到第二模具部分以便形成模具空腔，第二模具部分具有面對模具空腔的 第一孔口；將心軸定位到第二模具部分的第一孔口中，其中心軸延伸到模具空腔中；環(huán)繞 心軸將包含陶瓷材料的粉末引入到模具空腔中；在模具空腔中環(huán)繞心軸壓縮粉末，以形成 具有由陶瓷材料圍繞的開口的端部插塞中間體；用第三模具部分替換模具的第二模具部分 和心軸，第三模具部分限定面向模具空腔的第二孔口；穿過端部插塞中間體中的開口插入 電極，并且插入到由第三模具部分限定的第二孔口中；將金屬陶瓷材料放置到端部插塞中 間體中的開口中；以及壓縮端部插塞中間體，以進一步壓緊陶瓷材料和金屬陶瓷從而形成 端部插塞，所述端部插塞具有由陶瓷材料的外層圍繞的金屬陶瓷材料的核心。
[0010] 在另一個示例性方面，本發(fā)明提供制造燈的方法。所述燈包括主體，所述主體具有 容納在主體中的端部插塞。所述方法包括以下步驟：制備包含陶瓷材料的粉末；將粉末壓 縮成具有開口的端部插塞中間體；形成包含金屬陶瓷材料的混合物；將金屬陶瓷材料放置 到端部插塞中間體的開口中；以及壓縮端部插塞中間體以形成端部插塞，所述端部插塞具 有由陶瓷材料圍繞的包含金屬陶瓷材料的核心。
[0011] 參考以下說明和所附權(quán)利要求書可更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和 優(yōu)點。附圖并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了本發(fā)明的各個實施例，并與具 體實施方式一起解釋本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0012] 本說明書參考附圖，針對所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，完整且可實現(xiàn)地公開了本發(fā) 明，包括其最佳模式，其中：
[0013] 圖1提供本發(fā)明的燈的示例性實施例的透視圖。
[0014]圖2提供圖1的示例性實施例的橫截面圖。
[0015] 圖3示出本發(fā)明的示例性插塞的透視圖。
[0016] 圖4示出圖1中的燈的主體或燈泡的示例性實施例的橫截面圖，其中示出示例性 給料管。
[0017] 圖5提供本發(fā)明的燈的另一個示例性實施例的透視圖。
[0018] 圖6是本發(fā)明的端部插塞的另一個示例性實施例的透視圖。
[0019] 圖7提供本發(fā)明的燈的另一個示例性實施例的透視圖。
[0020] 圖8-12是本發(fā)明的端部插塞的另外的示例性實施例的透視圖。
[0021] 圖13是本發(fā)明的插塞的示例性實施例的橫截面圖。
[0022] 圖14和圖15是用于示出本發(fā)明的示例性方法的示例性模具的橫截面圖。
[0023] 圖16是示出本發(fā)明的另一種示例性方法的透視圖。
[0024]圖17和圖18提供示出具有沙漏形狀的在燒結(jié)狀態(tài)中的示例性金屬陶瓷的外觀的 透視圖。
[0025] 圖19、圖20和圖21是示出本發(fā)明的示例性插塞中的示例性壓痕的透視圖。
[0026] 圖22和圖23是示出示例性"盲孔"實施例的透視圖。
[0027] 圖24和圖25是示例性插塞限位器的透視圖。
[0028] 圖26-37是示出本發(fā)明的示例性端部插塞的橫截面圖。
【具體實施方式】
[0029] 現(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明的各項實施例，附圖中圖示了本發(fā)明實施例的一個或多個 實例。每個實例均以解釋本發(fā)明而非限制本發(fā)明的方式提供。事實上，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人 員容易了解，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的前提下，可以對本發(fā)明做出不同修改和變化。 例如，作為一個實施例的一部分進行說明或描述的特征可用于其他實施例中，從而得到另 一個實施例。因此，本發(fā)明意圖涵蓋所附權(quán)利要求書及其等效物的范圍內(nèi)的此類修改和變 化。
[0030] 圖1示出本發(fā)明的燈100的示例性實施例的透視圖，而圖2提供燈100的橫截面 圖。燈100包括限定腔室120的主體102,各種材料例如像汞、金屬鹵鹽和惰性氣體已加入 到腔室120中。主體102還限定一對開口 122和124,所述一對開口 122和124沿軸向方 向A彼此間隔開并且定位在腔室120的相反側(cè)上，如在圖4中提供的主體102的橫截面圖 中最方便看到。主體102可由陶瓷材料例如氧化鋁構(gòu)造，陶瓷材料一經(jīng)燒結(jié)便會變得半透 明或透明，使得光可從腔室120發(fā)出。
[0031] 一對插塞112和114分別插入到主體102的開口 122和124中。對于燈100的這 個示例性實施例，開口 122和124由腿104和106提供，腿104和106連接到主體102并且 延伸遠離腔室120。插塞112包括定位在環(huán)形外層126內(nèi)的核心130。更具體地，對于這個 示例性實施例，環(huán)形外層126定位在核心130的徑向外側(cè)（由箭頭R表示的徑向方向）。舉 例來說，環(huán)形外層126可由例如氧化鋁或其他陶瓷材料構(gòu)造。盡管示出為圓形或環(huán)形，但是 外層126也可構(gòu)造成其他形狀。
[0032] 核心130可由例如金屬陶瓷（即陶瓷材料和導電材料的混合物）構(gòu)造。例如，核 心130可由氧化鋁和鉬的混合物構(gòu)造，也可以使用其他組合物。插塞114、包括核心132和 環(huán)形外層128以類似方式來構(gòu)造。
[0033] 一對電極108和110定位在核心130和132中。電極108和110各自分別包括延 伸到腔室120中的尖端116和118。各種材料和構(gòu)造可用于電極。例如，每個電極108和 110可以是如圖所示的單個引線，或者可包裹在由另一引線形成的線圈內(nèi)。電極108和110 可由以下材料構(gòu)造，例如像鎢、與鉬段焊接在一起的鎢、鉬，或具有金屬陶瓷段的鎢。
[0034] 每個電極108和110沿徑向方向R具有電極直徑。每個核心130和132沿徑向方 向R也具有核心直徑。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，核心直徑小于大約10倍電極直徑。 也可使用其他比例。
[0035] 如前所述，在構(gòu)造期間，將插塞112和114插入到開口 122和124中。插塞112和 114各自可設(shè)有特征來準確控制插塞112和114分別延伸到腿104和106中以封閉開口 122 和124的量。參考圖3、圖24和圖25并使用例如插塞112,插塞112包括定位在遠端174 處的多個限位器134。限位器134從插塞徑向向外延伸并且超出外壁156。限位器134沿 圓周方向C還是不連續(xù)的（圖24)，意味著它們不完全環(huán)繞插塞112的圓周延伸。每個限 位器134還包括有角度的表面136,即不平行于軸向方向A的表面。當將插塞112插入到 開口 122中時，限位器134最終接觸外邊緣142,從而防止插塞112沿軸向方向A進一步移 動。插塞114設(shè)有類似的用于接觸外邊緣144的限位器134。
[0036] 圖24和圖25識別插塞112和114所使用的限位器134的另外的獨特特征或參數(shù)。 這些參數(shù)也可用于進一步限定本發(fā)明的示例性插塞。實驗確定，在使用這些參數(shù)制造本說 明書中所描述的插塞和限位器時，這些參數(shù)允許燈正常運作。
[0037]方程 1 IL = Ah - Sh
[0038]方程2 IL彡1. 2mm
[0039]方程 3 0>SI<l/2*(Ad)
[0040]方程 4 0<Sw<Ad
[0041]方程5 0<Sa<180