專利名稱：用于放電燈的陶瓷電弧管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于諸如陶瓷金屬鹵化物放電燈或高壓鈉放電燈的高強(qiáng)度放電(HID)燈的陶瓷放電電弧管以及制造用于這樣的燈的陶瓷放電電弧管的方法。
背景技術(shù)：
放電燈，例如陶瓷金屬鹵化物放電燈，通過電離諸如金屬鹵化物和汞的混合物的填料或者在無汞放電燈中作為緩沖劑/電壓升高材料(如含汞燈中的汞)的其備選材料而發(fā)光，電弧在兩個電極之間傳遞，由于填料的電離而形成放電等離子體。電極和填料密封在半透明或透明的放電室內(nèi)，放電室維持經(jīng)激勵的填充材料的壓力且允許所發(fā)出的光穿過它。也稱作“劑料”的填料響應(yīng)于被電弧激發(fā)而發(fā)出可見電磁輻射(也稱作“光”)的期望光譜能量分布。
高強(qiáng)度放電燈中的電弧管可由諸如熔融二氧化硅(也稱作“石英玻璃”)的材料形成，其在被加熱到軟化狀態(tài)后成形為期望的放電室?guī)缀涡螤?。然而，熔融二氧化硅具有某些缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)源于高操作溫度下的其反應(yīng)化學(xué)性質(zhì)以及其熱力學(xué)不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。例如，在大于約950°C至1000°C的溫度下，鹵化物填料與石英玻璃起反應(yīng)，該過程產(chǎn)生硅酸鹽和硅酸鹽鹵化物，從而減小了填充組分的有效量。升高的溫度還導(dǎo)致納滲透穿過石英壁。這些填料消耗現(xiàn)象隨時間推移而導(dǎo)致色移，這減少了燈的使用壽命。此外，在高溫下，還發(fā)生熔融二氧化硅從非晶相到結(jié)晶相的轉(zhuǎn)變(“再結(jié)晶”)，這減小了放電室壁的機(jī)械強(qiáng)度和透光性。開發(fā)了陶瓷放電電弧管以在相對較高的溫度下操作用于改進(jìn)色控制、現(xiàn)色性和發(fā)光性質(zhì)，同時顯著地減小放電室壁與填充材料的反應(yīng)。例如，已知采用半透明的多晶氧化鋁燒結(jié)體，其使得可見波長輻射能夠穿過該體且使該體可用作用于高壓鈉燈和陶瓷金屬鹵化物放電燈的電弧管。在陶瓷電弧管放電燈以水平設(shè)置采用的某些應(yīng)用中，例如在機(jī)動車前燈應(yīng)用中，形成用于發(fā)光的等離子體的電極之間的電弧被配置為向上弓形輪廓，這導(dǎo)致了電弧管的上壁表面上的過高溫度。這種極高的“熱點(diǎn)”溫度和在放電室壁內(nèi)產(chǎn)生的相關(guān)溫度梯度將在電弧管組件中引起過高的熱誘導(dǎo)機(jī)械應(yīng)力。暴露于這些過高的溫度和熱應(yīng)力迄今已導(dǎo)致降低的燈可靠性；并且，在諸如機(jī)動車的應(yīng)用中，導(dǎo)致了歸因于電弧管組件內(nèi)的裂縫產(chǎn)生和傳播的過早燈故障、高成本的替換和所伴隨的用戶不滿。因此，希望找到一種方式或手段來防止在電弧放電燈的陶瓷電弧管組件中過高的溫度和熱應(yīng)力，且特別是在這樣的燈以水平布置設(shè)置有電弧管的情況下，例如在機(jī)動車前燈應(yīng)用的情況下發(fā)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本公開描述了一種具有陶瓷電弧管的高強(qiáng)度放電燈，陶瓷電弧管在其中心部分有大致管狀的部件，其在該中心電弧管部件的相對端之間限定放電室，開口設(shè)于相對端中的每一個中用于接收電極。熱屏蔽件在放電室內(nèi)部從大致管狀陶瓷部件的相對端中的每一個延伸且與大致管狀陶瓷部件的壁限定徑向間隙。電極接收于相對端開口中的每一個中且延伸到放電室內(nèi)；并且，熱屏蔽件從大致管狀陶瓷部件的每個相對端向內(nèi)延伸，以便在它們之間限定軸向間隙。在本公開的放電燈的一個示例性型式中，限定放電室的大致管狀陶瓷部件具有端塞，端塞融合于每個相對端中，開口設(shè)于端塞中用于電極；并且，熱屏蔽件從每個端塞向內(nèi)延伸。端塞融合到大致管狀的部件；并且，熱屏蔽件可與端塞一體地形成為單件，或者可為融合至其的單獨(dú)部件。在另一示例性實(shí)施例中，可繞熱屏蔽件采用多個軸向間隔開的環(huán)以向大致管狀陶瓷部件提供徑向間隙，其中，環(huán)融合到熱屏蔽件和大致管狀陶瓷部件以形成多個軸向間隔開的環(huán)形室，這在熱屏蔽件與大致管狀陶瓷部件之間限定多個徑向間隔。在另一型式中，可通過形成于端塞中的凹槽來形成環(huán)形間隔，從而排除對于要融合到端塞的單獨(dú)環(huán)的需要。 在另一示例性型式中，限定放電室的大致管狀陶瓷部件的區(qū)域可具有環(huán)形凸起以提供在等離子體區(qū)域中放電室直徑的擴(kuò)大，熱屏蔽件之間的軸向間隙位于此區(qū)域。在另一型式中，熱屏蔽件可包括從端塞軸向向內(nèi)延伸的多個單獨(dú)指狀物，端塞被布置成在它們之間限定弓形間隔，弓形間隔在熱屏蔽件與大致管狀陶瓷部件之間形成徑向間隙。在又一型式中，電弧管可形成于兩個縱向延伸的半段中，每個半段與相對閉合端一體地形成，并且熱屏蔽件與其一體形成并從其軸向延伸。開口一體地形成于相對端中的每一個中以在其中接收電極。兩個電弧管半段然后融合或燒結(jié)在一起以在電弧管組件內(nèi)形成閉合的放電室。在熱屏蔽件與限定放電室的大致管狀陶瓷部件之間的徑向間隙或間隔導(dǎo)致了從室中等離子體的中心部分朝向大致管狀部件的壁的減小的熱傳導(dǎo)，以及在軸向上到端塞的增加的熱傳導(dǎo)；并且，這兩種影響都降低了在大致管狀陶瓷部件的中心部分中的溫度和熱應(yīng)力且減小了部件中的軸向熱梯度，從而總體上減小了熱應(yīng)力且增加了燈壽命。


圖I示出具有陶瓷電弧管的放電燈；
圖2a為在示例性型式中形成電弧管的圖I的構(gòu)件的截面 圖2b為圖2a的放大部分，示出了其中的熱流；
圖3為在融合前處于組裝狀態(tài)的另一示例性型式的截面 圖4在操作中處于融合狀態(tài)的圖3的型式的截面圖，其中有放電電??；
圖5為在融合前處于組裝狀態(tài)的本公開的電弧管的再一型式的截面 圖6為在操作中處于融合狀態(tài)的圖5的電弧管的截面圖，其中有放電電?。?br> 圖7為采用凸起或回旋的管狀放電室的本公開的電弧管的另一型式的截面圖，其中構(gòu)件被示出在融合前處于組裝狀態(tài)；
圖8為處于融合狀態(tài)且在操作中的圖7的型式的截面圖，其中有放電電??；
圖9為本公開的電弧管的另一型式的截面圖，其中零件設(shè)置成在融合前處于組裝狀
態(tài)；圖10為本公開的電弧管的另一型式的截面圖，其中零件設(shè)置成在融合前處于組裝狀
態(tài)；
圖11為本公開的電弧管的另一型式的截面圖，其中零件設(shè)置成在融合前處于組裝狀
態(tài)；
圖12為本公開的電弧管的另一型式的截面圖，其具有由從端塞軸向向內(nèi)延伸的多個突起形成的熱屏蔽件；
圖13為沿著虛指示線13-13截取的圖12的型式的截面圖；和圖14為本公開的電弧管的另一型式的透視圖，其具有電弧管和限定放電室的其大致管狀陶瓷部件，放電室形成為兩個半部，這兩個半部預(yù)先組裝有從其相對端向內(nèi)延伸的熱屏蔽件且隨后兩個半部融合在一起；· 圖15a為沿著圖14的截面指示線15a截取的截面圖，帶有大致半球形或彎曲表面端塞幾何形狀的額外特征；以及
圖15b為沿著圖14中的截面指示線15b截取的截面圖。圖16為計算機(jī)建模程序的框圖和過程流程圖，計算機(jī)建模程序用于計算本公開的放電燈的不同示例性型式的溫度和機(jī)械應(yīng)力分布。
具體實(shí)施例方式參照圖1，大體以10表示的高強(qiáng)度放電燈包括由半透明或透明材料形成的外燈泡12和設(shè)置在其中的大體以50表示的陶瓷電弧管，陶瓷電弧管在其中心部分具有大致管狀的部件51，其包含大體以52、54表示的兩個電極以及在燈的操作條件下呈氣態(tài)或部分液態(tài)形式的填充材料(未示出)。電極52、54連接到電流導(dǎo)體56、58，其在連接到電源后跨過電極的兩端施加電勢差。在操作中，電極52、54生成電弧擊穿，其電離填充材料而在電弧管50的放電室60中產(chǎn)生等離子體。由等離子體產(chǎn)生的光的發(fā)射特性主要取決于填充材料的組分、跨過電極的電壓、放電室的溫度分布、室中的壓力以及放電室和整個電弧管組件的幾何形狀。對于陶瓷金屬鹵化物燈，填料通?？砂℉g、諸如氬氣(Ar)或氙氣(Xe)的稀有氣體以及諸如碘化鈉(NaI)、碘化鉈(TlI)和碘化鏑(DyI3)的金屬鹵化物的混合物。然而，存在從光源的(且特別是金屬鹵化物放電燈的)填料排除汞并用備選的緩沖/電壓升高材料替換它的明顯趨勢。對于高壓鈉燈，填充材料通常包括鈉、稀有氣體和Hg。本領(lǐng)域中還熟知的其他填充材料也可本公開的放電燈。如圖I所示，例如由鋁氧化物或氧化鋁制成的陶瓷電弧管50包括中心部件51，其具有大致管狀的配置且由陶瓷材料形成并嵌入放電室60，如也在圖2a、圖2b中所示；以及大致管狀部件的兩個端部部件61、63，其包括向外延伸的腿部62、64。電極52、54的端部通常位于形成放電室60的大致管狀中心部件51的相對端附近。電極52、54由電流導(dǎo)體56、58連接到電源(未不出)，電流導(dǎo)體56、58設(shè)置在腿部62、64中的每一個的中心孔內(nèi)。電極通常由鎢組成；并且，導(dǎo)體通常包括鑰和鈮，鈮具有接近氧化鋁的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)，以減小在氧化鋁腿部62、64上的熱誘導(dǎo)應(yīng)力。電弧管50用密封件66、68密封在腿部62、64的端部。密封件66、68通常包括氧化鏑-氧化鋁-二氧化硅玻璃，其可通過將玻璃熔塊放置在其中一個導(dǎo)體(例如56)周圍的環(huán)形形狀中、豎直排布電弧管50且使該熔塊熔化而形成。熔化的玻璃然后向下流入腿62內(nèi)，在導(dǎo)體56與腿62之間形成密封。然后倒置電弧管50,以在用填充材料填充放電室60之后密封另一腿64。腿部62、64遠(yuǎn)離電弧管50的中心在軸向上延伸。根據(jù)密封件66、68的溫度，以相對于電弧管50中心的期望量選擇腿部62、64的尺寸。電弧管50的放電室60嵌入大致管狀陶瓷部件51內(nèi)，陶瓷部件51通常為大致圓柱形。對于70瓦的陶瓷金屬鹵化物電弧放電燈，大致管狀的陶瓷部件51通常具有約7mm的內(nèi)徑和約8. 5mm的外徑。對于35瓦的燈，部件51通常具有約5mm的內(nèi)徑和約6. 5mm的外徑。對于150瓦的燈，陶瓷部件51通常具有約9. 5mm的內(nèi)徑和約11. 5mm的外徑。現(xiàn)在參照圖2，在本公開的放電室的示例性型式中，電弧管50以截面圖示出且具有從大致管狀或圓柱形陶瓷部件的相對端和放電室60的相對端向內(nèi)延伸的熱屏蔽件70、74，放電室60嵌入其中且止于中心，以便使熱屏蔽件70、74的向內(nèi)延伸的端部設(shè)置成間隔開的布置，從而限定由參考標(biāo)號X3標(biāo)記的軸向間隙。熱屏蔽件還定制尺寸及配置成以便與部件51的內(nèi)周邊在附近限定徑向間隙GK。熱屏蔽件70、74從端塞72、76向內(nèi)延伸；并且， 熱屏蔽件可分別與插塞72、76 —體地形成，或者可單獨(dú)形成且通過融合而附連到端塞72、W。在當(dāng)前的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)令人滿意的是用釔鋁石榴石(Y3Al5O12)材料形成熱屏蔽件70、74和限定放電室60的大致管狀陶瓷部件51，且還令人滿意的是用a)藍(lán)寶石和b)微晶氧化鋁(MCA)材料之一來形成這些后面的零件。還發(fā)現(xiàn)令人滿意的是用a)多晶氧化鋁(PCA)和b)氮化鋁材料來形成熱屏蔽件70、74。而且，發(fā)現(xiàn)特別令人滿意的是用選自適合于高強(qiáng)度放電(HID)燈的電弧管的a)單晶和b)多晶材料之一的a)半透明和b)透明材料之一來形成大致管狀部件51和熱屏蔽件70、74。然而，將了解，還可采用其他合適的陶瓷材料。將了解，電極、端塞和部件51被組裝及融合而形成容納放電室60，在此，填充材料設(shè)置在部件51的內(nèi)部。在操作中，在電勢連接到電極52、54后，電弧在電極的內(nèi)端之間放電而形成放電等離子體，其在圖2a中以虛線輪廓示出且由參考標(biāo)號78標(biāo)記。由Gk標(biāo)記且形成于熱屏蔽件70、74與部件51的內(nèi)部之間的徑向間隙的長度由圖2a中的尺寸X4標(biāo)記。軸向間隙X3允許穿過放電室60的中心部分發(fā)射最佳光量。軸向間隙X3的限定可由電弧管組裝過程步驟的準(zhǔn)確性或者借助于透明或半透明的間隔構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)并確保，間隔構(gòu)件可簡單地為形成于放電室壁上的突出部分或者附連到該壁的單獨(dú)間隔構(gòu)件。參照圖2b，圖2a的電弧管50的部分被放大示出，箭頭表示由等離子體78生成的熱到熱屏蔽件70、大致管狀陶瓷部件51和端塞72內(nèi)的流動方向。熱沿著熱屏蔽件的軸向流動降低了在水平操作條件下大致管狀部件51的上部的溫度，并且提高了端塞72或插塞72、76(參照圖2)的溫度，從而減小了沿著零件的熱梯度并由此減小了其中的熱應(yīng)力。在當(dāng)前的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)令人滿意的是在約O. Imm至約O. 3mm的范圍內(nèi)、且特別地在約O. 06mm至O. 24mm的范圍內(nèi)、且甚至更特別地在約O. 03mm至O. 12mm的范圍內(nèi)形成徑向間隙GK。在當(dāng)前實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)令人滿意的是形成帶有在約2. Omm至7. 5mm的范圍內(nèi)的軸向長度X4的徑向間隙GK，且特別地，發(fā)現(xiàn)令人滿意的是形成帶有在約I. Omm至4. Omm的范圍內(nèi)的長度X4的徑向間隙Gk ;并且更特別地，發(fā)現(xiàn)令人滿意的是形成帶有在約O. 7mm至2. 4mm的范圍內(nèi)的軸向長度X4的徑向間隙Gk。在當(dāng)前的實(shí)踐中，測試已示出，當(dāng)電弧管50以水平布置設(shè)置時，例如為機(jī)動車前燈應(yīng)用中的情況，在電極之間形成的電弧具有向上弓形配置(參見圖4)，導(dǎo)致部件51的壁的上部經(jīng)歷比下部更高的溫度。參照圖2a和圖2b，將注意到，熱屏蔽件70、74具有向內(nèi)延伸的端部，或者其電弧放電端被倒角或漸縮或者成形為其他最佳幾何形狀，以提供用于放電室60內(nèi)的電弧放電和等離子體形成的恰當(dāng)表面配置，以及避免使熱屏蔽件70、74的放電端過熱或甚至熔化。再次參照圖2b，取得或計算在電弧等離子體區(qū)域中由T3標(biāo)記的大致管狀部件51的上壁內(nèi)部的溫度以及部件51的壁外部的溫度(T4)的測量和計算機(jī)輔助建模結(jié)果，以比較等離子體區(qū)域底部的部件51的內(nèi)壁處的溫度T2與外表面處的1\。如在圖2b中標(biāo)記的，還在Ττ。的上側(cè)和TB。的下側(cè)，在熱屏蔽件與端塞的接合部取得溫度讀數(shù)和執(zhí)行有限元模型計算預(yù)測。在相同源電壓下且針對相同燈瓦數(shù)，取得和執(zhí)行無熱屏蔽件的現(xiàn)有技術(shù)燈和圖2b中帶有熱屏蔽件70、74及徑向間隙Gk的申請人構(gòu)造的這兩種典型配置的測量和模型計笪
ο對申請人構(gòu)造的若干不同電弧管構(gòu)造備選方案執(zhí)行模型計算。參照圖16，詳細(xì)地示出該計算機(jī)建模程序的框圖和過程流程圖。作為第一步驟，將不同電弧管備選方案的構(gòu)造幾何形狀(圖16框“l(fā)a)燈幾何形狀”)加載到“I) CAD軟件”內(nèi)，并且用FEM(有限元方法)網(wǎng)格化(mesh)來生成參數(shù)電弧管模型幾何形狀。(注意到，帶有自動網(wǎng)格化特征的任何商業(yè)CAD軟件適合于執(zhí)行該任務(wù))。作為另一組輸入數(shù)據(jù)，提供電弧室填料組成的構(gòu)造細(xì)節(jié)和液體劑料填料的溫度范圍的邊界條件以及電弧心(圖16框“2a)劑料組成，……”)。固態(tài)電弧管組件構(gòu)件的材料性質(zhì)以及放電室中的液體、蒸氣和氣相填充材料的高溫?zé)峄瘜W(xué)數(shù)據(jù)通?？蓮墓矡崃W(xué)數(shù)據(jù)庫得到。例如，在本申請人的案例中，這些數(shù)據(jù)的主要源為MTDATA熱力學(xué)計算的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫和吉布斯自由能最小化軟件。缺少的熱力學(xué)數(shù)據(jù)通過基于可從MTDATA數(shù)據(jù)庫本身獲得的數(shù)據(jù)使用內(nèi)插和外推技術(shù)在內(nèi)部生成，或者來自其他市場上可得到的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫。該熱化學(xué)數(shù)據(jù)集(圖16框“2b)熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫”)用作通過使用MTDATA軟件(在一般情況下，“2)熱力學(xué)軟件”)進(jìn)行溫度和填料組成決定的等離子體組成計算的基礎(chǔ)，假定LTE (局部熱力學(xué)平衡條件)奏效。通過稱作HIDProp (圖16框“3)材料性質(zhì)代碼”)的內(nèi)部編寫計算機(jī)代碼來生成等離子體傳輸性質(zhì)(導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，氣體粘度，……)。然而，在全世界，類似的計算機(jī)代碼存在于研究等離子體科學(xué)(特別是光源開發(fā))的不同研究機(jī)構(gòu)和公司(參見關(guān)于等離子體物理和光源技術(shù)的ICPIG、IC0PS、LS等會議的會議論文集)。輻射傳輸數(shù)據(jù)從高分辨率光譜測量獲得(圖16框“4c)輻射傳輸性質(zhì))。由市場上可得到的“4)計算流體動力學(xué)(CFD)軟件”執(zhí)行氣體流、傳熱、等離子體和固態(tài)溫度分布以及電磁場的計算。假定局部熱力學(xué)平衡(LTE)等離子體條件在所有計算機(jī)過程中有效。自制的FORTRAN計算機(jī)代碼(圖16框“5)迭代過程和接口控制軟件”)用作通過執(zhí)行不同軟件模塊之間的接口任務(wù)(經(jīng)由保存的文本文件的數(shù)據(jù)傳送)以及通過以迭代方式控制解的收斂來進(jìn)行模型計算的核心。經(jīng)由“5a)溫度分布測量數(shù)據(jù)”來執(zhí)行模型校準(zhǔn)。如果模型預(yù)測可接受地很好地配合至在實(shí)際燈構(gòu)造備選方案上獲得的這些測量結(jié)果，或者如果實(shí)現(xiàn)了期望的收斂，則停止迭代循環(huán)。最后，通過“6)有限元多物理軟件”(例如，公共可用的有限元代碼)來單獨(dú)預(yù)測在電弧管備選方案的固態(tài)結(jié)構(gòu)中的熱誘導(dǎo)應(yīng)力。針對現(xiàn)有技術(shù)和針對兩個不同的新電弧管構(gòu)造備選方案，在表I中示出了在電弧管的各個位置處的溫度建模結(jié)果中的一些和它們之間的溫差。從表I看出，通過降低溫度特別是T3和T4且/或通過降低T3-T4內(nèi)部至壁梯度和T4-T1頂部至底部溫差，有可能用本公開的熱屏蔽件得到顯著的改進(jìn)。還確認(rèn)了進(jìn)一步的優(yōu)化是可能的，使得所有的溫度約束得以滿足。
表I
權(quán)利要求
1.一種具有放電電弧管的高強(qiáng)度放電燈，包括 (a)大致管狀的陶瓷部件，限定在其相對端中間的放電室； (b)端塞，在其中具有開口用于接收電極/引線，其中，端塞設(shè)置在所述大致管狀陶瓷部件的每個相對端中； (C)熱屏蔽件，在所述放電室內(nèi)部從每個端塞延伸且與所述大致管狀陶瓷部件限定徑向間隙；以及 (d)電極/引線，接收于每個端塞中且延伸到所述放電室內(nèi)，其中，從每個端塞向內(nèi)延伸的所述熱屏蔽件在它們之間限定軸向間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述熱屏蔽件與所述端塞一體地形成為單件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述熱屏蔽件具有配置為在軸向上漸縮和成形之一的其向內(nèi)延伸的端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，從一個端塞延伸的熱屏蔽件與從相對端塞延伸的熱屏蔽件限定軸向間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，還包括在所述端塞與所述熱屏蔽件之間和在所述熱屏蔽件與所述大致管狀陶瓷部件之間的密封件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述徑向間隙在約O.Imm至O. 3mm的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述徑向間隙在約O.06mm至O. 24mm的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述徑向間隙在約O.03mm至O. 12mm的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述徑向間隙具有在約2.Omm至7. 5mm的范圍內(nèi)的軸向長度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述徑向間隙具有在約I.Omm至4. Omm的范圍內(nèi)的軸向長度。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述徑向間隙具有在約O.7mm至2. 4mm的范圍內(nèi)的軸向長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述熱屏蔽件具有相對薄壁的大致管狀配置。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，限定所述放電室的所述大致管狀部件和所述熱屏蔽件由(a)透明和(b)半透明陶瓷材料之一形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，至少限定所述放電室的所述大致管狀部件和所述熱屏蔽件由釔鋁石榴石(Y3Al5O12)材料形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，至少限定所述放電室的所述大致管狀部件和所述熱屏蔽件由(a)藍(lán)寶石、(b)多晶氧化鋁(PCA)以及(c)微晶氧化鋁(MCA)材料中的一種形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，至少所述大致管狀部件和所述熱屏蔽件由氮化鋁(AlN)材料形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，至少所述大致管狀部件和所述熱屏蔽件由選自適合于高強(qiáng)度放電(HID)燈的放電電弧管的(a)單晶和(b)多晶材料之一的(a)半透明和(b)透明材料之一形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述端塞具有形成于其中的多個軸向間隔開的周向凹槽。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述熱屏蔽件包括多個周向間隔開的軸向延伸的部件。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述熱屏蔽件具有非圓形截面。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈，其特征在于，所述熱屏蔽件具有圓形截面。
22.—種制造高強(qiáng)度放電燈的方法，包括 (a)提供大致管狀的陶瓷部件，其用于限定放電室； (b)提供端塞，其帶有開口用于接收電極； (c)提供熱屏蔽件，其從所述端塞延伸且與所述大致管狀陶瓷部件限定徑向間隙； (d)將端塞和熱屏蔽件設(shè)置在所述陶瓷管狀部件的每個相對端中； (e)在所述放電室內(nèi)部從每個端塞延伸的所述熱屏蔽件之間提供軸向間隙；以及 (f)將電極設(shè)置在每個端塞中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述提供熱屏蔽件的步驟包括將所述熱屏蔽件與所述端塞一體地形成為一件部件。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述提供熱屏蔽件的步驟包括將大致管狀配置的相對薄壁的部件設(shè)置在所述端塞上。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述提供熱屏蔽件的步驟包括將多個周向間隔開的軸向延伸的部件設(shè)置在所述端塞周圍。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述形成徑向間隙的步驟包括形成在約O. Imm至O. 3mm的范圍內(nèi)的間隙。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述形成徑向間隙的步驟包括形成在約O. 06mm至O. 24mm的范圍內(nèi)的間隙。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述形成徑向間隙的步驟包括形成在約O. 03mm至O. 12mm的范圍內(nèi)的間隙。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述徑向間隙具有在約2.Omm至7. 5mm的范圍內(nèi)的軸向長度。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述徑向間隙具有在約I.Omm至4. Omm的范圍內(nèi)的軸向長度。
31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述徑向間隙具有在約O.7mm至2. 4mm的范圍內(nèi)的軸向長度。
32.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述提供端塞的步驟包括在所述端塞上形成多個軸向間隔開的環(huán)。
33.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述提供大致管狀陶瓷部件的步驟和所述提供熱屏蔽件的步驟中的至少一個包括用(a)透明和(b)半透明陶瓷材料中的一種材料來形成部件。
34.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，還包括用釔鋁石榴石(Y3Al5O12)材料來形成所述大致管狀陶瓷部件和所述熱屏蔽件中的至少一個。
35.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，還包括用(a)藍(lán)寶石、(b)多晶氧化鋁(PCA)以及(c)微晶氧化鋁(MCA)材料中的一種來形成所述大致管狀陶瓷部件和所述熱屏蔽件中的至少一個。
36.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，還包括用氮化鋁(AIN)材料來形成所述大致管狀陶瓷部件和所述熱屏蔽件中的至少一個。
37.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，還包括用選自適合于高強(qiáng)度放電(HID)燈的放電電弧管的(a)單晶和(b)多晶材料之一的(a)半透明和(b)透明材料之一來形成所述大致管狀陶瓷部件和所述熱屏蔽件中的至少一個。
38.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置端塞和熱屏蔽件的步驟包括在它們之間形成密封。
39.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述提供熱屏蔽件的步驟包括提供具有非圓形截面的熱屏蔽件。
40.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述提供熱屏蔽件的步驟包括提供具有圓形截面的熱屏蔽件。
41.一種具有放電管的高強(qiáng)度放電燈，包括 (a)大致管狀的陶瓷部件，限定在其相對端中間的放電室； (b)所述大致管狀陶瓷部件的每個相對端在其中具有開口用于接收電極/引線； (C)熱屏蔽件，在所述放電室內(nèi)部從所述大致管狀陶瓷部件的每個相對端延伸，并且與所述大致管狀陶瓷部件限定徑向間隙；以及 (d)電極/引線，接收于所述相對端開口中的每一個中且延伸到所述放電室內(nèi)，其中，從所述大致管狀陶瓷部件的每個相對端延伸的所述熱屏蔽件在它們之間限定軸向間隙。
42.一種制造高強(qiáng)度放電燈的方法，包括 (a)提供大致管狀的陶瓷部件，其用于限定放電室； (b)在所述大致管狀陶瓷部件的相對端中提供開口； (c)設(shè)置熱屏蔽件，其在所述放電室內(nèi)部從所述大致管狀陶瓷部件的相對端中的每一個延伸，且與所述大致管狀陶瓷部件限定徑向間隙； (d)在從所述大致管狀陶瓷部件的相對端中的每一個延伸的所述熱屏蔽件之間形成軸向間隙；以及 (e)將電極設(shè)置在所述大致管狀陶瓷部件的相對端開口中的每一個中。
全文摘要
一種高強(qiáng)度放電燈及其制造方法具有限定放電室的陶瓷電弧管(50)，該管的相對端各自接收延伸到放電室內(nèi)的電極(52,54)。熱屏蔽件(70,74)從電弧管的每個相對端延伸且與該管限定徑向間隙(GR)。熱屏蔽件在它們之間限定軸向間隙(X3)且在一些實(shí)施例中從電弧管中的端塞(72,76)延伸；并且在另一實(shí)施例中，一體地形成于電弧管半段內(nèi)，電弧管半段接合且融合在一起。
文檔編號H01J61/33GK102959676SQ201180031292
公開日2013年3月6日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者A.博羅茨基, I.燦伊, C.E.奧馬利, A.阿戈德, V.S.陳納姆舍蒂, S.V.拉維, G.H.特納 申請人:通用電氣公司