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)明涉及一種由放電室以及其第一端部和第二端部構(gòu)成的低壓汞蒸氣放電燈，在其中，放電室圍成以氣密方式填充了汞和惰性氣體的放電空間，在其中，兩個端部每一個支撐著一個被安裝在放電空間中、用于在放電空間中產(chǎn)生并維持放電的電極，在其中，電極的電源導體延伸穿過端部以便于從放電室伸出，并且在其中，一個電極保護罩至少大體上圍繞著至少一個電極。
在汞蒸氣放電燈中，汞是用于(有效地)產(chǎn)生紫外(UV)光的主要成分。放電室的內(nèi)表面可以涂有含有發(fā)光材料(例如熒光粉)的發(fā)光層，用以將UV轉(zhuǎn)化為其他的波長，例如用于曬黑的(日光浴燈)的UV-B和UV-A或用于一般照明的可見光。因此，還將這樣一些放電燈稱為熒光燈。低壓汞蒸氣放電燈的放電室的形狀一般為具有圓形橫斷面的圓筒形，包括兩種長形的、緊湊的實施例。通常，所謂的緊湊型熒光燈的管狀放電室包括一組直徑相當小的相當短的、直的部分，這些直的部分借助于連接(橋)件和/或彎曲件相互連接。緊湊的熒光燈通常帶有一個(一體的)燈頭。
DE-A1060991已公開了開頭段落中所描述的那種類型的低壓汞蒸氣放電燈。在所述已知的燈中，圍繞電極的電極保護罩是由鈦金屬薄片制造的，并由固定到端部上的支撐線材支撐著。電極保護罩也可以稱為陽極罩或陰極罩，由于使用了這種罩，放電室的內(nèi)表面上的黑化現(xiàn)象被抑制。就這方面來講，鈦用做化學除氧、氮和/或碳的消氣劑。所述支撐線材用于將電極保護罩保持在一定的位置上。
還存在電極保護罩的支撐相當復雜這樣的缺陷。
本發(fā)明的任務是提供一種開頭段落中所描述的那種類型的低壓汞蒸氣放電燈，這種燈的制造更為容易并且更為經(jīng)濟。本發(fā)明的另一個任務是提供一種具有相對低的汞耗的低壓汞蒸氣放電燈。
為了實現(xiàn)這些任務，根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的特征在于電極保護罩被安裝在電源導體上。
由于電極保護罩是由電源導體支撐著，所以用于將電極保護罩保持在一定的位置上的支撐線材就不必要了。通常，不僅使用被固定在放電燈端部的支撐線材，而且還使用包括電極保護罩(的一部分的)一個支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)與支撐線材相連接。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)使得能夠省去支撐結(jié)構(gòu)和支撐線材，從而在制造放電燈的過程中不再需要在端部提供支撐線材。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈制造起來可以更容易、更經(jīng)濟。
根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的一個優(yōu)選的實施例的特征在于電極保護罩被夾持在電源導體上。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于電極保護罩被設置在電源導體上的一個預定的位置上，結(jié)果使得電極保護罩可以按照所要求的方式圍繞著電極。將電極保護罩夾持在電源導體上有助于在放電燈的使用期限內(nèi)將電極保護罩保持在一定的位置上，而不必考慮放電燈的位置。例如如果電極保護罩是管狀的，那么這對于將電極保護罩至少基本上相對于電極對稱來定位來說是理想的。在放電燈的制造過程中，電極保護罩被沿著電源導體滑動，直到它處在預定位置為止。
根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的另一個優(yōu)選的實施例的特征在于電源導體在被固定的電極保護罩的位置上并在一個平行于電極的平面中被壓制成扁平。通過在被固定的電極保護罩的位置上將電源導體的一部分壓制成扁平，這使得可以將電極保護罩固定在預定的位置上，而不必施加夾持力。所述的電源導體的扁平部分有助于在放電燈使用過程中將電極保護罩保持在一定的位置上，而不必考慮放電燈的位置。
在根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的另一個極為可取的實施例中，電極保護罩在電源導體的位置上帶有一個切口。在放電燈的制造過程中，電源導體被向外彎曲，例如，以便于為電極提供發(fā)射電子物質(zhì)。在電源導體被彎曲返回到所要求位置之前，提供電極保護罩，并且將電源導體定位在電極保護罩中的切口內(nèi)。電極保護罩中的切口的寬度可以設置得能夠固定電極保護罩以便于在電源導體上成為一種壓配合。
電極保護罩在面對放電空間的一側(cè)最好帶有一個狹縫。電極保護罩中在放電方向上的狹縫造成了低壓汞蒸氣放電燈的電極之間的相當短的放電路徑。這對于獲得高效的放電燈是非常有益的。該狹縫最好是在平行于電極保護罩的對稱軸線的方向上延伸(所謂的電極保護罩中的側(cè)狹縫)。在已有的放電燈中，電極保護罩中的開口或狹縫的朝向是背離放電空間。
根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的一個優(yōu)選的實施例的特征在于電極保護罩是用陶瓷材料制造的。
為了獲得功能適合的低壓汞蒸氣放電燈，這樣的放電燈的電極應該包括一種具有低的所謂逸出功(逸出功電壓的降低)的發(fā)射器材料， 以便為放電提供電子(陰極功能)，以及由放電(陽極功能)接受電子。具有低逸出功的材料例如有鋇(Ba)、鍶(Sr)和鈣(Ca)。業(yè)已觀測到在低壓汞蒸氣放電燈的運行過程中，材料(鋇和鍶)從電極蒸發(fā)。一般說來，發(fā)射器材料是沉積在放電室的內(nèi)壁上。人們還進一步發(fā)現(xiàn)，沉積在放電室其他部位的上述Ba(和Sr)不再參加發(fā)光過程。該沉積的(發(fā)射器)材料進一步在內(nèi)壁上形成含汞的汞齊，以引起可供放電用的汞量的(逐漸)減少，這可能對燈的使用壽命有不利的影響。為了補償燈在有效使用期中這種汞損失，在燈中必須保持相當高的汞量，從環(huán)境保護的角度來看這是不可取的。提供圍繞電極并由陶瓷材料制成的電極保護罩可以降低電極保護罩中的材料相對于放電室中的汞的活性，導致形成汞齊(Hg-Ba，Hg-Sr)。此外，使用電絕緣材料阻止了電極的極性線材(pole wires)和大量電極繞組的短路。已知的燈具有由導電材料制成的電極保護罩，此外，還相當容易與汞形成汞齊。放電燈的汞消耗量是通過實質(zhì)上降低圍繞電極的電極保護罩的材料與汞的反應度來加以限制的。
電極保護罩本身應該對汞沒有明顯的吸收。為了實現(xiàn)這一目的，電極保護罩的材料應該包括包括鎂、鋁、鈦、鋯、釔和稀土在內(nèi)的一組元素中的至少一種元素的至少一種氧化物。電極保護罩最好是由含有氧化鋁的陶瓷材料制成的。特別適合的電極保護罩是由所謂的致密燒結(jié)氧化鋁，也叫做DGA，制造的。使用氧化鋁的額外的優(yōu)點是由這樣的材料制成的電極保護罩可以耐相當高的溫度。在這樣的相當高的溫度下，電極保護罩的(機械)強度降低的危險增長，因此，對電極保護罩的形狀具有不利的影響。如果將金屬或金屬的合金用做電極保護罩，如同在已知的放電燈中那樣，電極保護罩的溫度必須不是太高，以便防止金屬或金屬合金的那些金屬之一開始變形或者蒸發(fā)，從而增大了不希望有的放電室內(nèi)表面變黑的趨勢。起源于電極保護罩并沉積在處于更高溫度下的氧化鋁電極保護罩上的(發(fā)射器)材料由于高溫的結(jié)果不能或者難以同放電過程中的汞反應，結(jié)果使得至少基本上排除了含汞的汞齊的形成。按照這種方式，使用根據(jù)本發(fā)明的電極保護罩具有雙重目的。一方面，有效地排除了源于電極的材料沉積在放電燈的內(nèi)表面上，而另一方面，還排除了沉積在電極保護罩上的(發(fā)射器)材料與存在于放電燈中的汞形成汞齊。此外，Ba、Sr和Ca可以同氧化鋁反應形成不再結(jié)合汞的鋁酸鹽。在運行過程中，電極保護罩的溫度最好不超過250℃。這樣的相對來說比較高的溫度的優(yōu)點具體說在于在初始階段電極保護罩變得比在已有技術(shù)的燈中更熱，結(jié)果結(jié)合在電極保護罩上的汞可以更迅速更容易地釋放出來。
本發(fā)明的這些方面以及其他一些方面的優(yōu)點從下述那些實施例來看是明顯的， 可以借助這些實施例對那些優(yōu)點加以說明。
在這些附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸氣放電燈的一個實施例的縱向剖視圖；圖2是圖1中的放電燈的細節(jié)結(jié)構(gòu)的透視圖；圖3示出包括根據(jù)本發(fā)明一電極保護罩的低壓汞蒸氣放電燈的另一個實施例；以及圖4示出包括根據(jù)本發(fā)明一電極保護罩的低壓汞蒸氣放電燈的再一個實施例。
這些附圖純粹是說明性的，沒有按實際比例繪制。尤其是為清晰起見某些尺寸被強烈夸張。在這些附圖中，在任何可能的情況下相同的參考數(shù)字指的是相同的部分。
圖1示出一個包括一個具有圍繞縱軸2的圓筒狀部分11的玻璃放電室10的低壓汞蒸氣放電燈，該放電室傳輸在放電室10中產(chǎn)生的輻射(光)，并分別具有第一和第二端部12a；12b。在這個例子中，圓筒狀部分11長度為115cm，外徑為16mm。放電室10以氣密方式圍起一個充有不超過3mg的汞和惰性氣體，例如氬，的放電空間13。筒狀部分的壁通常涂有熒光層(在圖1中未示出)，該熒光層含有可以將由激發(fā)態(tài)汞的回降產(chǎn)生的紫外(UV)光(通常)轉(zhuǎn)化為可見光的熒光材料。端部12a；12b每一個分別支撐著一個設置在放電空間13中的電極20a；20b。電極20a；20b的電源導體30a，30a′；30b，30b′分別通過端部12a；12b，并且從放電空間10伸出。電源導體30a，30a′；30b，30b′與被固定在燈頭32a，32b上的接觸銷31a，30a′；31b，31b′相連接。通常， 圍繞著每一個電極20a；20b設置一個其上夾持有一個用于按比例調(diào)節(jié)汞量的玻璃密封囊的電極環(huán)。在另一個可供選擇的實施例中，在與放電室連通的排放管(在圖2中未示出)中設置了由汞和PbBiSn的合金構(gòu)成的汞齊。
在圖1所示的例子中，電極20a；20b被根據(jù)本發(fā)明由30a，30a′，30b，30b′電源導體支撐著的電極保護罩22a，22b環(huán)繞。圖2以局部透視的方式示出圖1的細節(jié)結(jié)構(gòu)，在其中，筒狀電極保護罩22a帶有一個切口25a。這一切口25a的位置在電極保護罩22a的背離放電空間13方向的那一側(cè)。為了在其有效期內(nèi)將電極保護罩22a保持在一定的位置上，它被壓配合在電源導體30a，30a′上。
在圖2中，在第一端部12a處電源導體30a，30a′設有第一段31a，31a′的鐵線材，粗度0.6mm；第二段32a，32a′的NiFeCuMn線材，粗度0.35mm；第三段33a，33a′的CuSn線材，粗度0.35mm；各段主要是分別地在放電室10、固定臺(set)21的隔離壁22和放電室10的外側(cè)之中延伸(見圖2，在其中第二段32a，32a′用虛線表示)。所述的燈相應地構(gòu)成在端部12b上(圖中未示出)。
電極20a；20b是用發(fā)射電子的物質(zhì)包敷的鎢線圈，在這種情況下，所述的發(fā)射電子的物質(zhì)指的是氧化鋇、氧化鈣和氧化鍶的混合物。
電極20a；20b由一個線圈構(gòu)成，該線圈被夾持在相應的電源導體30a，30b的彎曲部分36a、36b中的任意端部21a、21b上。
在制造圖2所示的燈的過程中，首先將電極20a；20b固定在電源導體30a，30a′；30b，30b′上。接下去使筒狀電極保護罩22a；22a在電源導體30a，30a′；30b，30b′之上滑動，結(jié)果最好使得切口25a夾緊電源導體30a，30a′；30b，30b′。另外可以在固定前加熱電極保護罩22a；22a′，從而使得切口25a的尺寸稍微增大，使電極保護罩22a；22a′容易安裝。冷卻后，切口的邊緣輕壓在電源導體30a，30a′；30b，30b′上，結(jié)果使得電極保護罩22a；22a′和電源導體30a，30a′；30b，30b′通過一種夾緊連接的方式相互連接起來。
圖3示出具有本發(fā)明的電極保護罩的低壓汞蒸氣放電燈的另一個實施例，(筒狀)電極保護罩122a在電源導體30a，30a′的配裝位置處帶有切口135a和135a′。在圖3所示的例子中，電極保護罩122a在面對放電空間13的一側(cè)帶有狹縫125a。
如圖3中所示那樣，在制造放電燈的過程中，首先將電極20a安裝在電源導體30a，30a′上。接下去將電源導體30a，30a′。向外彎曲，使電極20a變得更長。接下去，習慣上通過將電極浸入適合的浴液中的方式使電極帶有一層發(fā)射材料。其次，通過使狹縫125a在電源導體30a，30a′上滑動的方式設置該電極保護罩122a。接下去，將電極保護罩122a圍繞電極20a旋轉(zhuǎn)180°，使得狹縫125a被定位得朝向面對放電空間13的那側(cè)。在最終階段，將電源導體30a，30a′彼此相向地再次彎曲，借此將電源導體30a，30a′導入切口135a和135a′中。為了獲得滿意的組件，最好使電源導體30a，30a′；30b，30b′分別緊緊地嵌入切口135a和135a′中。電極保護罩122a中的狹縫125a的尺寸需要不超過電源導體30a，30a′的粗度并因此通常可以遠遠地小于電極20a的外徑。
圖4示出具有本發(fā)明的電極保護罩122a′的低壓汞蒸氣放電燈的另一個實施例。在圖4所示的例子中，僅僅示出圖3的相應的電極保護罩122a的一部分。在圖4中，如圖3所示的例子，(筒狀)電極保護罩122a′在面對放電空間13的一側(cè)帶有狹縫125a。為了簡化電極保護罩122a′的安裝固定，電源導體30a在被安裝的電極保護罩122a′的位置上設有平坦部分131a。為此，使電源導體30a在平行于電極20a的平面上整為平扁。在其他的電源導體30a′；30b，30b′中設置相應的扁平部分(未示出)。例如，借助于機械變形可以在電源導體30a中設置扁平部分131a。可以進行這種機械變形，使得例如通過提供鋸齒形圖案的方式使平坦部分131a的表面具有增加平坦部分131a的機械粗糙度的結(jié)構(gòu)。這種措施使得可以獲得能夠容易且經(jīng)濟地生產(chǎn)低壓汞蒸氣放電燈。
電極保護罩122a中的狹縫125a′的尺寸需要不大于電源導體30a，30a′中的扁平部分131a的厚度并因此通?？梢赃h遠地小于電極20a的外徑，這將是很清楚的。由于電極保護罩122a′中的狹縫125a′非常窄，所以顯著地限制了低壓汞蒸氣放電燈的汞消耗量。
通常，電極保護罩中的狹縫不必大于在伸達螺旋形電極的放電空間中放電所必須的最小狹縫寬度。
具有相對說來非常窄的狹縫的筒狀電極保護罩減小了源于電極的(發(fā)射器)材料被沉積在放電室的內(nèi)表面上、引起不希望之黑化的危險。如果這樣的電極是用陶瓷材料，例如致密燒結(jié)的氧化鋁(DGA)制造的，那么在低壓汞蒸氣放電燈的運行過程中還會達到這樣的一種高溫，以至于使得該材料不能形成含汞的汞齊，結(jié)果實現(xiàn)了燈的汞耗量的進一步減少。
電極保護罩最好是用在運行過程中具有250℃以上、最好是300℃以上的溫度的陶瓷材料制成。在這樣的高溫下，幾乎不存在任何穩(wěn)定的汞化合物。為了避免電源導體之間的短路，電極保護罩最好是用不導電的材料，或者至少是導電性能非常差的材料制造。
在實驗中，使TLD/82/36W和F32/T8/83型低壓汞蒸氣放電燈在所謂的高頻調(diào)節(jié)減光鎮(zhèn)流條件下運行，測量電極區(qū)的汞耗量并且與具有已知的電極保護罩的參考燈的汞耗量比較。該放電燈在具有所謂的長開關(guān)周期的減光鎮(zhèn)流條件下運行，所謂的長開關(guān)周期指的是燈點亮165分鐘，而后關(guān)閉15分鐘。在點亮13,500小時后，包括具有用DGA制造的筒狀電極保護罩的電極的低壓汞蒸氣放電燈呈現(xiàn)一個面對放電空間的相當窄的狹縫(狹縫寬度小于1mm)，電極區(qū)中的汞耗量(針對每一電極測量)低于100μg，而已知燈電極區(qū)中的汞耗量則為200-300μg。在運行過程中，根據(jù)本發(fā)明的電極保護罩的溫度在350和450℃的范圍內(nèi)，而已知電極保護罩的溫度在200和300℃的范圍內(nèi)。這種比較顯示出已知的放電燈在其有效期之中其汞耗量比具有本發(fā)明的電極保護罩的放電燈要高的多。
對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有許多變化，這將是顯而易見的。例如，電極保護罩并非必須是筒狀的，它還可以取各種形狀，例如蝸管狀電極保護罩。電極保護罩還可以用玻璃和金屬的復合物，例如帶有Fe2O3膜的玻璃環(huán)狀體，來制造。
本發(fā)明的保護范圍不限于以上所述的這些例子。本發(fā)明可以按照每一個新穎的特征和特征的每一個組合來實施。在權(quán)利要求書中的參考編號，不對其保護范圍構(gòu)成限制。術(shù)語“包括(comprising)”的使用并不排除權(quán)利要求書中所述的組成元件以外的元件的存在。組成元件前的單詞“a”或“or”的使用并不排除存在多個這樣的組成元件。
權(quán)利要求
1.一種低壓汞蒸氣放電燈，該放電燈包括放電室(10)以及第一和第二端部(12a，12b)，在其中，放電室(10)圍成以氣密方式填充了汞和惰性氣體的放電空間(13)，在其中，每一個端部(12a、12b)支撐著一個安裝在放電空間(13)中的電極(20a、20b)，電極用于產(chǎn)生和保持放電空間(13)中的放電，在其中，電極(20a、20b)的電源導體30a，30a′；30b，30b′從電極20a延伸穿過端部12a以便于從放電室(10)伸出，并且在其中，電極保護罩(22a、22b)至少基本上環(huán)繞著電極(20a、20b)中的至少一個，其特征在于，電極保護罩(22a、22b)被固定在電源導體(30a，30a′；30b，30b′)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于電極保護罩(22a、22b)被夾持在電源導體(30a，30a′；30b，30b′)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于電源導體(30a，30a′；30b，30b′)在被安裝的電極保護罩(22a、22b)的位置上，并在一個平行于電極(20a、20b)的平面上被整為扁平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于電極保護罩(22a、22b)在背離放電空間(13)方向的那一側(cè)設有一個切口(25a)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于電極保護罩(122a；122a′)在電源導體(30a，30a′)的安裝位置處設有切口(135a和135a)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于電極保護罩(122a；122a′)在面對放電空間(13)方向的那一側(cè)設有一個狹縫(125a；125a′)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于電極保護罩(22a；22b；122a)呈圓筒形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于電極保護罩(22a；22b)是用陶瓷材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于陶瓷材料包括氧化鋁。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低壓汞蒸氣放電燈，其特征在于在運行過程中，電極保護罩(22a；22b)的溫度超過250℃。
全文摘要
一種低壓汞蒸氣放電燈由放電室(10)以及第一端部和第二端部(12a、12b)構(gòu)成。放電室(10)圍成以氣密方式填充了汞和惰性氣體的放電空間(13)。每一個端部(12a、12b)支撐著一個安裝在放電空間(13)中的電極(20a、20b)。電源導體(30a、30a’)從電極20a延伸穿過端部12a以便于從放電室(10)伸出。電極保護罩(22a、22b)環(huán)繞著電極(20a、20b)中的至少一個。根據(jù)本發(fā)明,電極保護罩(22a)被固定在電源導體(30a、30a’)上。電極保護罩(22a)最好是被夾持在電源導體(30a、30a’)上。電極保護罩(22a)最好設有切口135a、135a’以便于容納電源導體(30a、30a’)。電源導體(30a、30a’)在電極保護罩(22a)被固定在電源導體(30a、30a’)上的位置上最好被壓為扁平。電極保護罩(22a)最好是用陶瓷材料制成。根據(jù)本發(fā)明的燈容易制造,并且顯示出汞的消耗量相當?shù)牡汀?br> 文檔編號H01J61/10GK1336005SQ00802393
公開日2002年2月13日 申請日期2000年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月26日
發(fā)明者E·C·P·沃森, P·A·塞寧, J·P·巴爾姆 申請人:皇家菲利浦電子有限公司