CN1273691A - 高压气体放电灯 - Google Patents
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Abstract
一种高压气体放电灯,包括密封的灯室(1),该灯室具有封闭放电空间(3)的石英玻璃壁(2)。金属箔(4)嵌入该壁中,并与从壁突入放电空间中的电极棒(6)连接。电极棒(6)具有第一部分(7a)和第二部分(7b),第二部分具有在250μm至350μm之间的直径并且至少具有由铼构成的覆盖层(7c)。设置于壁(2)内的第二部分可防止因漏气所引起的灯的永久性失效。
Description
本发明涉及高压气体放电灯，该灯包括：
灯室，以真空气密方式密封，并且具有封闭放电空间的石英玻璃壁；
金属箔，嵌入灯室的壁中，分别与各自的外电流导体连接；
钨电极棒，分别与所述金属箔的相应一个连接，并从灯室的壁突入放电空间中；
在放电空间中的可电离填充物；
该灯满足下列关系，
finw＞＝40％
其中：finw＝封入灯室壁中的电极棒长度部分，
EP 0581354 A1披露了这种类型的高压气体放电灯。该公知的灯适用于作为车辆照明灯，并且该灯有厚度为250μm的电极棒，在棒的自由端可以有覆盖层或可以没有覆盖层，可由例如含钍的钨制备电极棒。
对灯在点火之后提供稳定工作期间的大部分光通量的速度提出了严格的要求。还要求在因前一工作周期灯还是热的情况下就可点燃灯。为了满足这些要求，在几kV的电压和几kHz的频率下点燃该灯。
在已知灯的制造中，进行将一个或几个所述金属箔封闭在壁中的密封操作。在该操作期间，软化在有金属箔、外电流导体和电极棒的进行该密封的区域处的石英玻璃。接着，冷却该灯或将要形成的灯。由于电极棒有较高的线性热膨胀系数(约45*10-7K-1)，因而电极棒的收缩比在其中嵌入该棒的石英玻璃的收缩更强。石英玻璃是至少含有98wt％的SiO2的玻璃，其膨胀系数约为6*10-7K-1。为了通过对电极棒钨附加例如氧化钍获得棒与石英玻璃之间良好的粘结，围绕该棒涂敷石英玻璃，该棒与壁的石英玻璃未机械连接。如果电极棒与石英玻璃彼此不能牢固地粘结，那么因围绕该棒的收缩，产生毛细管空间。由于箔的这种形状，因而在通常为钼箔的金属箔的周围不产生这种毛细管空间。
在已知的灯中，通常在棒与石英玻璃之间有良好的粘结，并因此有围绕该棒的石英玻璃涂层。在已知灯中电极棒的石英玻璃涂层增加其热容量(升高相同温度所需要的能量)，还增加其导热率(每单位时间消耗的热量)。另一方面，它们的导电率并不受影响。较高的热容量延迟在灯点火期间棒温度的升高，从而与嵌入的金属箔的永久性接触使周围壁的石英玻璃呈现较高的温度和膨胀，也是由于电流流过箔而在该箔中生热。
已经发现，一种类型的灯的涂层有变化的长度。这可能是由于进行密封时石英玻璃小的温度变化。其缺点是，在灯制备期间，没有涂层或没有足够的涂层会导致废品，当没有或没有足够的石英玻璃涂层时和该灯在短操作周期之后经常进行接通和开闭时，已知的灯仅有短的寿命。
当点火这种没有涂层的灯时，电极棒的温度因流过其的高电流和因放电传递的热而迅速升高。石英玻璃并不立即跟随该温度的升高。由于它们的较高温度和较高膨胀系数，因而棒将与石英玻璃接触并对其施加压力。已发现在石英玻璃中产生例如微裂纹之类的损伤，该微裂纹的数量和大小一般会在随后的点火期间增加。这导致因漏气，引起填充物成分逃逸以致灯不再点火，或灯室破裂的灯寿命的(早期)终结。
除非创造特定的条件，例如围绕电极棒的石英玻璃涂层，否则满足关系finw＞＝40％的灯有产生上述有害现象的较大风险。
另一个缺陷是，涂层导致不希望和麻烦的在放电中产生的光的反射。
US 5510675A披露了一对由铼制备且其厚度为400μm的电极。可是，由铼制备的该部件不能太远地突入放电空间内，并且仅在其非常远的端部配置例如1mm的厚度的头部(head)，或覆盖钨的覆盖层。可是，该较大的头部导致令人不快的灯闪烁效应，即放电电弧的接触点突然出现在头部上。
本发明的目的在于提供一种在开篇的段中所述的那种类型的高压气体放电灯，该灯具有简单的结构并可克服所述缺点。
按照本发明，这样实现该目的，即电极棒具有突入放电空间的第一部分和至少局部封入壁中的第二部分，该第一部分至少大体由钨制备，第二部分的厚度在250μm与350μm之间的范围内且至少有铼的覆盖层，所述第一部分和第二部分接触并且通过相面对的端部彼此连接。
由于电极由第一和第二部分构成，因而可使电极适合该环境。使第一部分与已知灯的突入放电空间的电极端部一致，因而在灯寿命期间，该电极可抵抗因高起动电流和放电产生的热。由钨制备电极的第一部分，可防止电极材料的强蒸发，如果用铼构成第一部分，那么将发生这种强蒸发。以这种方式设计第二部分，以便至少基本上不再发生因灯点火(再点火)，产生膨胀并因此通过电极棒对石英玻璃施加压力而使灯漏气或破裂的问题。可用常规的技术例如激光焊接法将电极的第一和第二部分相互固定在一起。
在具有较厚厚度的铼覆盖层或整个由铼制备的第二部分中，例如与由具有较薄的铼覆盖层的钨制备的该第二部分时的情况相比，由于与钨相比，铼的导热率较小，SRC～0.3*SW，因而，要求第二部分有较大的厚度。实验证明，对于大体由铼制备的第二部分来说，需要最低限度为250μm的厚度，以便确保足够的热耗。
已发现，满足关系finw＞＝40％的灯，在具有封入壁中的电极棒第二部分的较小厚度时至少基本上不产生漏气问题。如果选择第二部分的厚度低于350μm，那么可明显减少灯漏气或破裂的危险。在具有至少为铼的覆盖层的第二部分中成功地使用较大的厚度是基于铼的延展性。当因膨胀由电极对石英玻璃施加压力时，由于相对于使用例如较低延展性的钨制备的电极来说的较大延展性的铼的变形，因而该压力被更均匀地分布。如果使用具有至少为铼的覆盖层的电极，那么在石英玻璃中将产生较少的集中应力，因而相对于类似的钨电极来说，可以使用较大的厚度。
按照本发明措施的一个重要优点是，提供了使用无钍材料的电极棒的可能性，而这不会不利地影响灯的寿命。
在将电极棒嵌入石英玻璃期间形成的毛细管空间在厚度小于350μm的第二部分中相对较小。因此，在这些毛细管空间中不会大量累积盐(salts)，否则将从放电中抽取该盐。在该相对较小的毛细管空间中，电极棒的第二部分局部与灯室的壁永久性地接触，从而获得令人满意的热耗。
由于在主要或整个由铼制备的第二部分中的较小导热率，因而最接近于到第二部分的过渡区域的第一部分与灯室的壁永久性地接触也是有利的，例如在例如0.1-1.0mm的长度上局部封入壁中。由此进一步提高复合电极的热耗。
由于灯点火时的高启动电流和因放电产生的热，不仅在第二部分中，而且也在电极的第一部分中产生较高的温度。在厚度低于250μm的第一部分中，存在较大的熔化的危险。具有厚度高于250μm的第一部分的电极具有足够的导热率，从而可非常显著地降低熔化的风险。并且，第一部分的厚度最好低于400μm。这样几乎没有任何发生灯闪烁的令人不快的效果。
也可以由整个电极的总长度确定第一和第二部分的长度。在最佳实施例中，整个电极的长度在4.5和7.5mm之间，最好是6mm。这样选择分离部分的长度，以便第一部分至第二部分的连接至少大体位于壁与放电空间的边界表面，在电极突进放电空间的位置之处。
按照本发明的高压气体放电灯可用作例如车辆照明灯，或用于不同种类的光学系统中。为此，该灯配置有灯头，可用或者不用外壳来包围。灯头可以与反射器成为一体或者不与反射器成为一体。
金属箔可以相互邻近地嵌入壁的一个区域中，或在相互相距一定距离例如相互相对的区域中。电极棒的第一部分可以有或者没有在放电空间中覆盖其自由端的覆盖层。电极棒的第一部分可以由未掺杂的钨，例如钨-ZG，或掺杂的钨，例如有1.5wt％的Th的W制备。
当使用掺杂的钨时，可添加少量的晶体生长调节成分，例如总重量为0.01wt％的K、Al和Si，以影响钨晶粒尺寸。第二部分可以由未掺杂的铼或掺杂的铼制备，例如掺杂Mo和/或W，一般掺杂浓度总重量低于10wt％。
可电离的填充物特别是包括稀有气体、汞和金属卤化物的混合物，金属卤化物例如可以是作为镧系元素、钪和钇的卤化物的稀土卤化物。
参照下述实施例，通过非限制性的实例，可说明和理解本发明的这些和其它方案。
附图中：
图1是灯的侧视图；
图2放大表示图1的细节；
图3表示带有灯头的图1的灯的侧视图。
图1中，高压气体放电灯有以真空气密方式密封的灯室1和封闭放电空间3的石英玻璃壁2。金属箔4嵌入灯室的壁中，在附图中为掺有0.5wt％的Y2O3的Mo金属箔的金属箔4分别连接到在本实施例中为Mo的相应外电流导体5上。分别连接到所述金属箔4的相应一个上的钨电极棒6从灯室壁突入放电空间中。
在放电空间3中包含可电离的填充物。
由于连接到其上固定有外导体5的金属箔4上，因而电极棒6局部封闭于灯室的壁中，在这些导体的区域处利用导体使壁熔化，或使该壁变平以便实现夹封。
该图中，用外壳9包围灯室，并且该外壳耦接在灯室上。在金属夹紧套筒10处可用灯头夹持该灯。
所述的灯有汞、碘化钠和碘化钪和氙的填充物，例如，在室温下有压力为7巴的氙，在按额定电压的工作期间该灯的功率消耗为35W。
图2表示电极棒6的约75％的长度finw部分被封闭在灯室1的壁2中，以便灯满足关系finw＞＝40％。各电极棒6的长度分别为约6mm，并且分别具有其长度约为1.5mm和4.5mm的第一部分7a和第二部分7b，这两部分通过第一和第二部分的端部7d相邻并且在界面7相互连接在一起。界面7位于灯室1的壁2附近。但是，第一部分7a与灯室1的壁2在接触区域6b永久性地接触，而没有灯漏气或破裂的风险。电极棒6分别具有在壁2中的有涂层7c的第二部分7b，该部分至少接近有关的金属箔4，该第二部分与壁的玻璃不机械连接。
在图2所示的实施例中，电极棒6的第一部分7a具有300μm的厚度并且用钨制备，电极棒6的第二部分7b具有300μm的厚度并且用铼制备。该图表明，第二部分7b和围绕它的毛细管6a终接于箔上棒的熔接部分4a。密封部分2a在外电流导体5和电极棒6之间的区域中是真空气密的。
图3中，用不同的外壳9a封闭灯室1，并且该外壳耦接于其上。灯室固定于卡口型灯头8中，该灯头配置有分别与各自的电极棒6连接的中心管脚触点11和环形触点12，其中该环形触点是通过连接导体13与相应的电极棒6连接的。配备这种灯头8的灯室1显然适于作为车辆照明灯。
Claims (5)
1.一种高压气体放电灯，包括：
灯室(1)，以真空气密方式密封，并且具有封闭放电空间(3)的石英玻璃壁(2)；
金属箔(4)，嵌入灯室的壁中，分别与各自的外电流导体(5)连接；
钨电极棒(6)，分别与所述金属箔的相应一个连接，并从灯室的壁突入放电空间中；
在放电空间中的可电离填充物；
该灯满足下列关系，
finw＞＝40％
其中：finw＝封入灯室壁中的电极棒长度部分，
其特征在于，电极棒(6)具有突入放电空间的第一部分(7a)和至少局部封入壁中的第二部分(7b)，该第一部分至少大体由钨构成，第二部分的厚度在250μm与350μm之间的范围内且至少有铼的覆盖层(7c)，所述第一部分和第二部分接触并且通过相面对的端部(7d)彼此连接。
2.如权利要求1所述的高压气体放电灯，其特征在于，在接触区域(6b)电极棒(6)的第一部分(7a)与灯室(1)的壁(2)永久性地接触。
3.如权利要求1或2所述的高压气体放电灯，其特征在于，电极棒(6)的第一部分(7a)的厚度为250μm到400μm。
4.如权利要求1、2或3所述的高压气体放电灯，其特征在于，电极棒(6)的长度在4.5mm与7.5mm之间。
5.如上述权利要求中的任一项所述的高压气体放电灯，其特征在于，该灯配有灯头(8)。
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