專利名稱：高緩沖氣體壓力陶瓷電弧管及其制造方法和制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有高緩沖氣體壓力的陶瓷電弧管和用玻璃料密封所述電弧管的方法。本發(fā)明還涉及射頻(RF)感應(yīng)加熱方法和設(shè)備。
發(fā)明的背景用于高亮度放電(HID)燈的陶瓷電弧管是公知的。這些電弧管的更通用的一種結(jié)構(gòu)包括軸向?qū)ΨQ的放電容器，該放電容器具有彼此向外延伸的相對的毛細(xì)管。這些毛細(xì)管具有密封在其中的電極組件，以便提供擊穿放電容器內(nèi)的電弧放電所需要的電能。毛細(xì)管的端部利用玻璃料與電極組件氣密密封。放電容器含有可電離填料，該填料通常包括金屬鹵化物鹽和/或汞的一些混合成分。還添加緩沖氣體以促進(jìn)電弧點(diǎn)燃和影響燈的光學(xué)特性和耐久性。典型的緩沖氣體是惰性氣體，例如氬、氙、氪或其混合氣體。通常，陶瓷電弧管中的緩沖氣體壓力小于約1.5巴。這種電弧管的例子在美國專利US5973453和5424609以及歐洲專利EP0971043A2和0954007中有說明，在這里引證供參考。
用于陶瓷電弧管的常規(guī)玻璃料密封工藝在低壓室中進(jìn)行，即小于1巴，并采用由鎢或石墨構(gòu)成的耐熱元件。耐熱元件的使用需要用于容納高電流的笨重引線、復(fù)雜的屏蔽件和強(qiáng)制水冷卻。結(jié)果是，常規(guī)的制造設(shè)備通常很大、速度慢、價(jià)格昂貴和效率低。大密封室還需要大體積的緩沖氣體，這增加了制造成本。此外，大部分熱能被設(shè)備本身消耗，這就延長了達(dá)到密封溫度所需要的時(shí)間。在用高緩沖氣體壓力密封時(shí)，由于氣體對流和增加的熱傳遞造成的額外的熱損失，使熱損失問題進(jìn)一步惡化。因此，為了獲得具有高緩沖氣體壓力即大于1巴的陶瓷電弧管必須克服大量的困難。
與陶瓷電弧管相比，已經(jīng)采用了熔凝硅石(石英)電弧管，其中的緩沖氣體壓力高達(dá)8巴。為了滿足高壓需求，通常采用凍結(jié)技術(shù)，其中石英電弧管的一端浸在液氮中以便使放電容積中的緩沖氣體液化或固化，同時(shí)將另一端加熱到高溫，使石英軟化并允許利用壓力密封或倒出(tipping-off)方法密封該端。通過加熱到室溫，緩沖氣體蒸發(fā)成小體積，以便提供所希望的壓力。然而，由于用于密封石英電弧管的端部的壓力密封或倒出方法不能用于陶瓷材料，因此凍結(jié)技術(shù)不能用于陶瓷電弧管。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
本發(fā)明的另一目的是提供具有至少為約2巴的緩沖氣體壓力的玻璃料密封陶瓷電弧管。
本發(fā)明的再一目的是提供以高緩沖氣體壓力氣密密封陶瓷電弧管的的設(shè)備和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的，提供一種陶瓷電弧管，包括具有至少一個(gè)毛細(xì)管的放電容器，所述毛細(xì)管具有電極組件并從放電容器向外延伸到毛細(xì)管末端，電極組件利用玻璃料氣密密封到毛細(xì)管末端，電極組件穿過毛細(xì)管到達(dá)放電室并可連接到電源，放電容器包含放電室，放電室含有緩沖氣體和可電離填料，緩沖氣體的壓力為2巴到8巴。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提供一種制造陶瓷電弧管的設(shè)備。該設(shè)備包括具有壓力室的壓力套，壓力室含有RF感受器，該感受器具有用于接收電弧管的毛細(xì)管的開口；位于壓力套外部并圍繞RF感受器的RF感應(yīng)線圈，該RF感應(yīng)線圈連接到RF電源；壓力室連接到加壓緩沖氣體源和真空源上，加壓緩沖氣體源通過連接到壓力控制器的閥門調(diào)整，壓力控制器具有壓力傳感器，用于測量壓力室中的壓力；具有用于電弧管的支架的固定器，選擇支架的高度，以便在固定器密封到該設(shè)備上時(shí)，使電弧管的未密封端放置在RF感受器內(nèi)；和該設(shè)備在密封時(shí)能交替對壓力室抽真空并用緩沖氣體填充壓力室。
根據(jù)本發(fā)明的又一目的，提供一種密封陶瓷電弧管的方法，包括(a)在壓力室內(nèi)密封電弧管，電弧管包括放電容器和至少一個(gè)毛細(xì)管，毛細(xì)管從放電容器向外延伸到具有玻璃料的毛細(xì)管末端，壓力室含有圍繞毛細(xì)管末端的RF感受器；(b)用緩沖氣體填充壓力室，達(dá)到預(yù)定壓力；(d)通過給RF感應(yīng)線圈施加RF電源而加熱RF感受器，RF感應(yīng)線圈位于壓力室的外部并圍繞RF感受器，由RF感受器層上的熱量使玻璃料熔化并流入毛細(xì)管末端；和(e)冷卻玻璃料，以便形成氣密密封。
附圖的簡要說明圖1是本發(fā)明的密封陶瓷電弧管的截面圖。
圖2是本發(fā)明的射頻(RF)密封設(shè)備的截面圖。
圖3是本發(fā)明的密封設(shè)備使用的RF電壓的示意圖。
圖4是表示RF感應(yīng)加熱器和要密封的電弧管的毛細(xì)端之間的關(guān)系的截面透視圖。
圖5是在密封周期期間陶瓷電弧管中的內(nèi)部壓力升高的曲線圖。
圖6是在密封期間RF感受器的溫度曲線圖。
圖7是在最后密封操作期間施加的過壓力差的曲線圖。
本發(fā)明的詳細(xì)說明為了更好地理解本發(fā)明，與其它和另外的目的、優(yōu)點(diǎn)及其能力一起，下面結(jié)合上述


本發(fā)明和所附權(quán)利要求書。
本發(fā)明已經(jīng)公開了可以利用射頻(RF)感應(yīng)密封方法和設(shè)備制造一種具有高緩沖氣體壓力的陶瓷電弧管。雖然本發(fā)明的方法可用于密封各種陶瓷電弧管結(jié)構(gòu)，但是最佳電弧管結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)延伸的毛細(xì)管，其含有電極組件，其中毛細(xì)管利用玻璃料氣密密封。RF密封設(shè)備包括可再密封的壓力室，其具有安裝在一端的RF感應(yīng)加熱器。該RF感應(yīng)加熱器由RF電源、位于壓力室外部的RF感應(yīng)線圈和位于壓力室內(nèi)部的RF感受器構(gòu)成。為了密封毛細(xì)管端部，電弧管定位在壓力室內(nèi)，以使要密封的毛細(xì)管端部被包含在RF感受器中。對密封的壓力室抽真空，然后用緩沖氣體填充到預(yù)定壓力。施加RF電源，RF感受器吸收由RF感應(yīng)線圈層上的能量，使感受器熱起來。由熱感受器發(fā)射的熱輻射使位于毛細(xì)管開口端附近的玻璃料熔化，并沿著電極組件向下流，由此密封毛細(xì)管端部。
具有高內(nèi)部緩沖氣體壓力的最佳玻璃料密封陶瓷電弧管的截面圖示于圖1中。軸向?qū)ΨQ電弧管1由放電容器3、放電室5、對置端帽9和電子組件11構(gòu)成。放電容器3由藍(lán)寶石管構(gòu)成。雖然藍(lán)寶石是最佳的，但是放電容器也可以由特別包括多晶氧化鋁和釔鋁石榴石的其它陶瓷材料構(gòu)成。端帽9具有環(huán)形輪緣16，其設(shè)計(jì)成配合到放電容器的開口端2上。優(yōu)選，端帽由多晶氧化鋁構(gòu)成并利用常規(guī)燒結(jié)方法氣密密封到放電容器上。利用端帽9與放電容器3組合在一起封閉含有可電離填料(未示出)的放電室5。
每個(gè)端帽9具有從放電室3向外延伸到末端12的毛細(xì)管13。每個(gè)毛細(xì)管13含有利用玻璃料氣密密封在毛細(xì)管中的電極組件11。用于密封陶瓷電弧管的這種玻璃料是公知的。用于RF密封法的最佳玻璃料由重量百分比為65％的Dy2O3、25％的SiO2、和10％Al2O3組成。然而，本發(fā)明不限于任何特殊玻璃料成分。
在更優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，電極組件11由焊接到螺紋鉬棒8上的鈮引線6構(gòu)成，而鉬棒8又焊接到鎢電極10上。其它電極結(jié)構(gòu)如在本領(lǐng)域公知的電極結(jié)構(gòu)也可以利用玻璃料密封在毛細(xì)管中。玻璃料滲透到毛細(xì)管的末端的深度影響密封的質(zhì)量，并且必須根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為每個(gè)電弧管結(jié)構(gòu)確定該深度。當(dāng)采用鈮引線時(shí)，玻璃料應(yīng)該滲透到足夠深以便覆蓋和保護(hù)鈮，因?yàn)殁壨ǔＥc可電離填料中的腐蝕性化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)。然而，玻璃料必須不能太接近熱的電弧管本體，因?yàn)檫@將增加由于材料之間的熱失配造成的破裂的風(fēng)險(xiǎn)。
一旦電弧管兩端被密封，加壓緩沖氣體就被包含于電弧管的放電室5中。優(yōu)選，緩沖氣體由氬、氙、氪或其混合氣體構(gòu)成，并且放電室內(nèi)的緩沖氣體壓力在2-8巴范圍內(nèi)。(應(yīng)該理解，這里提到的緩沖氣體壓力是在室溫下(約25℃)測量的，而不是在正在工作的電弧管中的極高溫下測量的。)在某些應(yīng)用中，電弧管中的緩沖氣體可以高達(dá)10巴，并且可想而知將來的應(yīng)用可能需要10巴的過量的緩沖氣體壓力。這些應(yīng)用應(yīng)該落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
RF感應(yīng)密封設(shè)備的實(shí)施例示于圖2中的截面圖中。該設(shè)備包括管狀壓力套22，其在頂部密封并在底部開口，以便接收將要密封的電弧管。選擇熔融的二氧化硅(石英)作為壓力套的材料，因?yàn)檫@材料是能承受在密封方法中使用的高溫度和壓力的透明絕緣材料。然而，壓力套還可以由合適的非透明陶瓷材料構(gòu)成，其幾何形狀適于容納不同的電弧管形狀。
位于壓力套22的上部區(qū)域55中的是RF感受器61。感受器61是中空的以接收電弧管(未示出)的毛細(xì)管端部，并利用氧化鋁隔離件68固定在原位。在本例中，優(yōu)選的感受器是中空的石墨圓筒。選擇石墨是因?yàn)槠涓叩撵`敏性和發(fā)射率。然而，也可以采用其它合適的導(dǎo)電材料(如鉬和鎢)和感受器幾何形狀。壓力套和感受器的幾何形狀應(yīng)該調(diào)整到毛細(xì)管延伸的尺寸和形狀，以便阻止氣體對流。通過阻擋氣體對流，可以減少密封期間的熱損失。此外，可以在感受器61周圍設(shè)置由反射和絕緣材料構(gòu)成的外部熱屏蔽件69，以便通過減少由于輻射和傳導(dǎo)造成的熱損失來進(jìn)一步提高電源利用性。該屏蔽件還幫助防止熱輻射到達(dá)RF感應(yīng)線圈63和冷卻塊65，由此減少冷卻需求。熱屏蔽件可以由絕緣多層紅外反射材料或極薄的金屬膜構(gòu)成，并具有平行于放電室的軸的間隙，以便減少渦流。
外部RF感應(yīng)線圈63圍繞感受器61并連接到RF電源62的表面。當(dāng)感應(yīng)線圈被激勵時(shí)，感受器吸收由感應(yīng)線圈產(chǎn)生的RF能量并變熱。然后來自變熱的感受器的熱輻射使玻璃料熔化并將電極組件密封到毛細(xì)管上。線圈的直徑選擇得盡可能的小，以便相對于感受器使線圈內(nèi)的橫截面面積減少到最小值。因而，線圈的電磁通量的最大量與導(dǎo)電感受器和電極組件的橫截面積相交，由此減少浪費(fèi)的電磁通量。為實(shí)現(xiàn)最佳電感、線圈中的存儲能量和電磁通量而使感應(yīng)線圈幾何形狀(線圈直徑、線的直徑、匝數(shù)、總的線長度)的進(jìn)一步最佳化確保了用于給定輸入功率的線圈內(nèi)部的總負(fù)載的足夠的焦耳熱和加熱率。這將輸入功率和線圈電流減少到最小值。低線圈電流使線圈的焦耳熱減小到不需要線圈的冷卻水的低值。或者，感應(yīng)線圈63嵌入到由具有良好熱傳導(dǎo)的絕緣介質(zhì)材料構(gòu)成的冷卻塊65中。冷卻塊消耗少量的線圈中的電阻熱以及來自感受器的熱輻射和傳導(dǎo)熱。冷卻塊的最佳材料是氮化鋁/氮化硼組合物。冷卻塊保證了在密封操作期間線圈的溫度和電阻保持為低值。冷卻塊還給線圈提供附加的機(jī)械穩(wěn)定性，這有助于保持線圈在其預(yù)定形狀，以便提供可再生產(chǎn)的耦合條件。
利用彈性墊圈25將壓力套22密封到基座26上?；?6具有在一側(cè)開向壓力套22的壓力室29的鏜孔32，并允許電弧管通過該鏜孔從相反側(cè)插入基座。開口端31帶有螺紋以允許帽27旋入基座。通過將壓力套穿過開口端31插入基座26，直到凸緣28接觸輪緣35為止，由此將壓力套22密封在基座中。然后墊圈25放置在壓力套上，接著壓緊隔離件37。然后具有足以接收壓力套的孔的帽27向下旋到基座26上，使隔離件37壓緊墊圈25，由此形成基座和壓力套之間的緊密密封。由于壓力套可松開地密封到基座上，因此通過簡單改變壓力套就可以很容易將該密封設(shè)備用于各種不同的電弧管結(jié)構(gòu)。
基座26安裝到導(dǎo)管24上并利用O形圈40密封到其上。導(dǎo)管24具有鏜孔41，通過鏜孔41和基座26的鏜孔32可使導(dǎo)管24與壓力室29流體連通。鏜孔41通過出口45連接到真空源(未示出)并通過出口46連接到加壓緩沖氣體源(未示出)。這就允許壓力室29交替被抽真空和加壓，以便利用緩沖氣體填充電弧管。加壓緩沖氣體源備有壓力控制器(未示出)，監(jiān)視和調(diào)整壓力室29中的壓力。壓力控制器連接到測量壓力室內(nèi)的壓力的壓力傳感器和微處理器控制可變閥，允許壓力室中的壓力以預(yù)定速度增加。
電弧管固定器20由基座47和支架49構(gòu)成。支架49具有空腔43，該空腔43具有對應(yīng)電弧管的端部的形狀。通過在支架空腔43中密封電弧管，然后升高固定器20，直到它壓緊和密封導(dǎo)管24和O形圈為止，由此給該密封設(shè)備加載。錐形導(dǎo)管可以放置在壓力套的下部區(qū)域內(nèi)部，以便中心對準(zhǔn)和穩(wěn)定電弧管，象其插入時(shí)那樣。支架49的高度應(yīng)該如此設(shè)定，以便當(dāng)固定器20配合到導(dǎo)管24上時(shí)，電弧管的相對端適當(dāng)?shù)匚挥赗F感受器61中。
一旦電弧管放置到固定器中和密封該設(shè)備，壓力室和電弧管的放電室被抽真空，然后周緩沖氣體填充到預(yù)定壓力。接通RF電源，使感受器熱起來。一旦玻璃料溫度達(dá)到其熔點(diǎn)，玻璃料使陶瓷毛細(xì)管和電極組件液化和濕潤。一旦玻璃料達(dá)到毛細(xì)管內(nèi)的預(yù)定滲透深度，關(guān)斷RF電源，玻璃料固化，在毛細(xì)管和電極組件的引線之間形成氣密密封。然后壓力室的壓力減小到大氣壓力，并且該設(shè)備打開和再加載。當(dāng)進(jìn)行電弧管中的最后密封時(shí)，隨著電弧管的內(nèi)部容積變得遠(yuǎn)離壓力室的溶劑，在電弧管中存在與溫度相關(guān)的壓力升高。為避免在兩個(gè)容積分開時(shí)的大壓力差，壓力室內(nèi)的壓力升高必須與電弧管內(nèi)部的壓力升高匹配。
最好是采用壓力室內(nèi)的稍大的壓力升高以保證玻璃料向下流到預(yù)定滲透深度。
通常，RF頻率的選擇由EMI/RFI發(fā)射需求、要加熱的部件的幾何形狀、和預(yù)定加熱速度確定。更具體地說，該頻率應(yīng)該占有在感受器中足以感應(yīng)電流的其磁場中的改變率，能升高感受器的溫度并在預(yù)定時(shí)間內(nèi)熔化玻璃料。優(yōu)選，RF頻率為27.12MHz，這是只需要最小EMI/RFI屏蔽的ISM帶。RF電源的示意圖示于圖3中。在本例中，以單端模式驅(qū)動電感線圈。合適的RF匹配網(wǎng)絡(luò)57設(shè)計(jì)成允許利用最小的反射功率將感應(yīng)線圈L1連接到RF功率放大器上。按如下方式設(shè)計(jì)和最小化感受器的導(dǎo)電率和功耗、線圈11的電感、和電容器C1和C2的值，以便實(shí)現(xiàn)在10安培數(shù)量級的線圈電流和少于約300瓦的RF電源輸出。低瓦數(shù)和最佳耦合調(diào)整不再需要大RF放大器，低線圈電流減少了冷卻的需求。這些特征的組合產(chǎn)生了能高速加熱和縮短加熱時(shí)間的節(jié)能系統(tǒng)。
上述RF密封設(shè)備可用于填充和密封緩沖氣體壓力至少為約1巴的電弧管。在約1巴以下時(shí)，在不擊穿室內(nèi)的RF等離子體的情況下，可能難以使用該密封設(shè)備。然而，通過進(jìn)行某種等離子體抑制測量，可以在低于1巴的壓力下實(shí)現(xiàn)RF密封。這種方法包括通過以充分模式代替單端模式驅(qū)動感應(yīng)線圈，相對于電路地減少最大線圈電壓，使感受器的邊緣變鈍以最小化沿著該邊緣的電場增強(qiáng)；和/或通過采用高溫絕緣材料以屏蔽或遮擋所有或部分感受器，由此增加沿著感受器的絕緣蠕變距離。
圖4是壓力套22的上部區(qū)域55的截面透視圖，表示準(zhǔn)備密封的電弧管毛細(xì)管13。玻璃料環(huán)70已經(jīng)放置在引線6周圍并鄰近毛細(xì)管的末端12設(shè)置。毛細(xì)管的末端12、玻璃料環(huán)70和引線6定位在被氧化鋁隔離件68支撐的感受器61中。由于壓力室29的橫截面面積和體積很小，因此惰性氣體消耗保持最小，并且在氣體壓力高達(dá)10巴時(shí)也可以施加相對低的力。
如上所述，當(dāng)RF電源輸送給感應(yīng)線圈63時(shí)，感受器61吸收RF能量，使其熱起來。然后由感受器發(fā)射的熱輻射使玻璃料環(huán)70熔化。毛細(xì)作用力和重力使玻璃料沿著引線6向下流到毛細(xì)管13中。當(dāng)玻璃料到達(dá)其預(yù)定滲透深度時(shí)，停止加熱。通過冷卻，在玻璃料、毛細(xì)管和引線之間形成氣密密封。從密封裝置中取出電弧管，倒置、再裝載到被設(shè)備中，以便密封其相反端。最后密封比首次密封難以進(jìn)行，因?yàn)殡S著玻璃料向下流到毛細(xì)管中，氣體被限制在放電室5中，電弧管的內(nèi)部壓力開始升高。
通過采用關(guān)閉閥和附著于電弧管相反端上的薄金屬毛細(xì)管，在測試裝置中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定最后密封操作期間的電弧管內(nèi)的壓力升高。關(guān)閉閥開始將放電室通過金屬毛細(xì)管連接到壓力室，允許用緩沖氣體將兩個(gè)容積填充到相同壓力。然后通過閉合關(guān)閉閥使兩個(gè)容積分開。然后采用連接到金屬毛細(xì)管的最小壓力傳感器監(jiān)視放電室內(nèi)的壓力升高，同時(shí)用感受器加熱電弧管的玻璃料密封端。如圖5所示，給感應(yīng)線圈供電約3秒鐘之后，電弧管的內(nèi)部壓力開始線性升高。給感應(yīng)線圈供電約15秒鐘之后，隨著密封端的玻璃料液化，壓力急劇下降。此時(shí)，電弧管的內(nèi)部壓力足夠克服由壓力室內(nèi)的氣體施加的外部壓力，使玻璃料密封失敗。采用這種信息，可以推測在整個(gè)密封周期期間電弧管內(nèi)的壓力升高。然后這個(gè)功能可用于驅(qū)動可變閥，以便以與電弧管內(nèi)的壓力升高相同的速度增加壓力室內(nèi)的壓力。而且，在壓力室內(nèi)可以保持稍微的過壓差，以助于強(qiáng)制熔化的玻璃料流進(jìn)毛細(xì)管中。
圖6和7表示典型的密封周期。在密封期間感受器的溫度示于圖6中。電弧管的一端已經(jīng)采用相同溫度周期密封，最后密封的形成只是保持電弧管內(nèi)的壓力和壓力室內(nèi)的壓力之間的壓力平衡的問題。圖7中的曲線71表示密封設(shè)備的壓力室內(nèi)的壓力，而曲線73表示電弧管內(nèi)的推測壓力。區(qū)域A表示加熱處理的開始，接著在區(qū)域B中的延遲壓力升高。玻璃料熔化和滲透到毛細(xì)管中發(fā)生在區(qū)域C和D中。在區(qū)域D中結(jié)束加熱周期。當(dāng)玻璃料固化并能承受大壓力差時(shí)，在區(qū)域E結(jié)束壓力室內(nèi)的受控壓力升高。在密封期間施加的稍微過壓差可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)所希望的玻璃料滲透深度。
前面已經(jīng)示出和說明了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很顯然在不脫離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以做出各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷電弧管，包括具有至少一個(gè)毛細(xì)管的放電容器，該毛細(xì)管具有電極組件并從放電容器向外延伸到毛細(xì)管末端，該電極組件利用玻璃料氣密密封到毛細(xì)管末端，該電極組件穿過毛細(xì)管到達(dá)放電室并連接到外部電源，放電容器封閉含有緩沖氣體和可電離填料的放電室，緩沖氣體的壓力在2-8巴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的陶瓷電弧管，其中緩沖氣體壓力為2-10巴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的陶瓷電弧管，其中緩沖氣體壓力超過10巴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的陶瓷電弧管，其中放電容器由藍(lán)寶石管構(gòu)成，毛細(xì)管由多晶氧化鋁構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的陶瓷電弧管，其中毛細(xì)管是已經(jīng)氣密密封到藍(lán)寶石管上的端帽的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的陶瓷電弧管，其中端帽具有配合在藍(lán)寶石管的開口端上的環(huán)狀輪緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的陶瓷電弧管，其中緩沖氣體為氬、氪、氙或其混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的陶瓷電弧管，其中緩沖氣體包括氙。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的陶瓷電弧管，其中緩沖氣體壓力為2-10巴。
10.一種用于制造陶瓷電弧管的設(shè)備，包括具有包含RF感受器的壓力室的壓力套和RF感應(yīng)線圈，感受器具有用于接收電弧管的毛細(xì)管的開口，RF感應(yīng)線圈位于壓力套外部并包圍RF感受器，RF感應(yīng)線圈連接到RF電源；壓力室連接到加壓緩沖氣體源和真空源，加壓緩沖氣體源由連接到壓力控制器的閥調(diào)整，壓力控制器具有壓力傳感器，用于測量壓力室內(nèi)的壓力；固定器，具有用于電弧管的支架，支架的高度如此選擇，以便在固定器密封到該設(shè)備上時(shí)，電弧管的未密封端位于RF感受器內(nèi)部；和當(dāng)密封時(shí)，該設(shè)備能交替對壓力室抽真空和用緩沖氣體填充壓力室。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中感受器是中空的石墨圓筒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中感受器利用氧化鋁隔離件固定在壓力室內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中感應(yīng)線圈嵌入冷卻塊中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中冷卻塊是氮化鋁/氮化硼組合材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中熱屏蔽件設(shè)置在RF感受器和RF感應(yīng)線圈之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中感受器的邊緣被弄鈍，以便減少電場增強(qiáng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中感應(yīng)線圈以單端模式操作。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中感應(yīng)線圈以差分模式操作。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中熱屏蔽件包括多層陶瓷紅外反射材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中熱屏蔽件包括具有平行于壓力室的軸的間隙的薄金屬膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中壓力套可拆卸地密封到基座上，基座安裝在導(dǎo)管上，導(dǎo)管具有用于連接到加壓緩沖氣體源和真空源的出口，基座和導(dǎo)管各具有鏜孔，通過該鏜孔可允許電弧管插入到壓力室內(nèi)，導(dǎo)管可拆卸地密封到固定器上。
22.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中壓力套由熔融二氧化硅構(gòu)成。
23.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中RF電源的頻率為27.12MHz。
24.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中RF電源具有使反射功率最小化的RF匹配網(wǎng)絡(luò)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的設(shè)備，其中RF電源具有少于300瓦的功率輸出。
26.一種密封陶瓷電弧管的方法，包括(a)在壓力室內(nèi)密封電弧管，該電弧管包括放電室和至少一個(gè)毛細(xì)管，該毛細(xì)管從放電室向外延伸到具有玻璃料的毛細(xì)管末端，放電室含有圍繞毛細(xì)管末端的RF感受器。(b)用緩沖氣體填充放電室到預(yù)定壓力；和(d)通過用RF電壓給RF感應(yīng)線圈供電，加熱RF感受器，RF感應(yīng)線圈位于放電室的外部并圍繞RF感受器，由RF感受器產(chǎn)生的熱量使玻璃料熔化并流進(jìn)毛細(xì)管末端；和(e)冷卻玻璃料以形成氣密密封。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中緩沖氣體的壓力以等于或稍大于放電室內(nèi)的緩沖氣體壓力的速度增加。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中采用過壓差實(shí)現(xiàn)玻璃料滲透深度。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中緩沖氣體壓力為2-8巴。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中緩沖氣體壓力為2-10巴。
31.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中緩沖氣體壓力超過10巴。
全文摘要
提供一種高亮度放電燈(HID)照明應(yīng)用的陶瓷電弧管，其中電弧管含有高緩沖氣體壓力。還提供用于制造電弧管的方法和設(shè)備，其中RF感應(yīng)加熱(62，63)用于熔化玻璃料以形成氣密密封。
文檔編號H01J9/40GK1461492SQ02801218
公開日2003年12月10日 申請日期2002年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月23日
發(fā)明者S·科特, G·扎斯拉維斯基, F·懷特奈伊 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司