專利名稱：低壓汞蒸汽放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓汞蒸汽放電燈，包括放電容器，該放電燈容器以氣密方式密封含有汞和惰性氣體填充物的放電空間；設(shè)置在放電空間中的電極，用于維持所述放電空間中的放電；和圍繞至少一個電極的電極屏蔽件。
現(xiàn)有技術(shù)在汞蒸汽放電燈中，汞是用于(有效地)產(chǎn)生紫外(UV)光的初始成分。放電容器的內(nèi)表面用發(fā)光層涂敷，發(fā)光層含有用于將UV轉(zhuǎn)換成其它波長的發(fā)光材料(例如熒光粉粉末)，例如轉(zhuǎn)換成用于曬黑目的(日光燈)的UV-B和UV-A或轉(zhuǎn)換成用于一般照明目的的可見輻射。因此這種放電燈還被稱為熒光燈。低壓汞蒸汽放電燈包括一般管形的放電容器，該放電容器截面為圓形，并包括與緊湊實例一樣的伸長形狀。一般情況下，所謂緊湊型熒光燈的管形放電容器包括相對短的收集部分和具有相對小直徑的直管部分，直管部分借助橋接部分或借助例如弓形部分互相連接。緊湊型熒光燈一般提供有燈座頭(集成電子部件)。
開篇提到類型的低壓汞蒸汽放電燈可從DE-A 1060991中知道。在所述公知的燈中，圍繞電極的電極屏蔽件由薄鈦板制成。利用稱為陽極屏蔽件或陰極屏蔽件的電極屏蔽件，可抑制放電容器的內(nèi)表面變黑。在這一點，鈦用做用于化學(xué)粘接氧、氮和/或碳的吸氣劑。
使用這種電極屏蔽件的缺點是電極屏蔽件中的鈦可與燈中的汞形成汞齊，因此吸收汞。結(jié)果，公知燈需要相對高的汞劑量以獲得足夠長的使用壽命。使用壽命之后的公知燈的不當(dāng)處理造成了對環(huán)境的有害影響。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的是提供開篇提到類型的低壓汞蒸汽放電燈，它消耗相對少的汞。
根據(jù)本發(fā)明，該目的是如下實現(xiàn)的電極屏蔽件在工作期間載有電流，并且在標(biāo)稱工作期間電極屏蔽件的溫度250℃以上。
在本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書中，使用術(shù)語“標(biāo)稱工作”表示汞蒸汽壓使得燈的發(fā)光效力至少是最佳工作期間的80％的工作條件，即汞蒸汽壓最佳化的工作條件。
為了低壓汞蒸汽放電燈的合適工作，這種放電燈的電極包括具有所謂低功函數(shù)(功函數(shù)電壓減小)的(發(fā)射體)材料，用于給放電(陰極功能)供應(yīng)電子。具有低功函數(shù)的公知材料是例如鋇(Ba)、鍶(Sr)、和鈣(Ca)。已經(jīng)觀察到，在低壓汞蒸汽放電燈工作期間，電極的材料(鋇和鍶)蒸發(fā)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一般情況下，發(fā)射體材料淀積在放電容器內(nèi)表面上。還發(fā)現(xiàn)淀積在放電容器的其它位置的Ba(和Sr)不再參與電子發(fā)射過程。淀積的(發(fā)射體)材料還在內(nèi)表面上形成含汞的化合物，例如汞齊，結(jié)果是可用于放電的汞的量減少(逐漸地)，這將有害地影響燈的使用壽命。為了補償在燈的使用壽命期間汞的損失，需要相對高劑量的汞，從環(huán)境保護方面考慮，不希望這樣。
提供的圍繞電極的電極屏蔽件，在工作期間載有電流，并在標(biāo)稱工作期間，其溫度處于250℃以上，引起電極屏蔽件的材料相對于處于放電容器中的汞的反應(yīng)性，導(dǎo)致減少汞齊(Hg-Ba，Hg-Sr)的形成。
根據(jù)本發(fā)明，低壓汞蒸汽放電燈的優(yōu)選實施例的特征在于，在標(biāo)稱工作期間電極屏蔽件的溫度超過450℃。
在450℃以上的溫度，被汞齊化吸收的汞由于放電再次釋放出來。特別是，HgO和含汞的Ba和Sr化合物在450°或以上的溫度分解。利用被加熱到450℃或更高溫度的電極屏蔽件，汞從汞的化合物和發(fā)射體材料的氧化物中釋放出來。電極屏蔽件的特別合適的溫度為約500℃，所述化合物在該溫度相對快速地分解。
公知的燈包括薄鈦片的電極屏蔽件，該材料很容易與汞形成汞齊。通過基本上減少圍繞電極的電極屏蔽件的材料與汞反應(yīng)和/或與汞鍵合的程度限制放電燈的汞消耗。
在工作時，電極屏蔽件通常被電極輻射的熱量加熱。本發(fā)明人認(rèn)識到，可適當(dāng)將電極屏蔽件加熱到預(yù)定溫度。為此，低壓汞蒸汽放電燈的優(yōu)選實施例的特征在于，電極屏蔽件經(jīng)過電流導(dǎo)體與電極電接觸。
通常，低壓汞蒸汽放電燈的放電容器提供有第一和第二電流饋送導(dǎo)體，它們從放電容器(10)延伸到外部。優(yōu)選利用與電極屏蔽件電接觸的第一電流饋送導(dǎo)體和與電極電接觸的第二電流饋送導(dǎo)體加熱電極屏蔽件。借此，經(jīng)過電流饋送導(dǎo)體流入電極的電流也流過電極屏蔽件。
為了獲得在放電燈的標(biāo)稱工作期間能被加熱到如此高的溫度和在工作期間能在整個放電燈的使用壽命期間維持所述高溫的電極屏蔽件，該電極屏蔽件優(yōu)選由能耐承受450℃或更高溫度的金屬或金屬合金制造。在本發(fā)明的說明書中使用的“能承受高溫的電極屏蔽件”指的是在放電燈的使用壽命期間和在所述溫度，制成電極屏蔽件的材料不呈現(xiàn)將有害影響放電燈工作的脫氣和/或蒸發(fā)的信號，并且在如此高的溫度下不發(fā)生電極屏蔽件形狀的明顯改變。
為了在放電燈的標(biāo)稱工作期間達到電極屏蔽件的預(yù)定溫度，在工作期間，流過電極屏蔽件(的載流部分)的電流使能量以熱量的形式耗散在電極屏蔽件上。在根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸汽放電燈的優(yōu)選實施例中，電極屏蔽件的載流部分的導(dǎo)電性使得在標(biāo)稱工作期間功耗在0.1-10瓦的范圍內(nèi)。電極屏蔽件的載流部分的電阻由用于電極屏蔽件的載流部分的材料的電阻率和載流部分的尺寸(長度、寬度、和長寬比)確定。希望通過電極的電流通路確定電極屏蔽件可獲得的電流強度。在低壓汞蒸汽放電燈中，通過電極的電流強度、還稱為燈電流，通常在約200mA-約1A范圍內(nèi)。功耗優(yōu)選在0.5-5瓦范圍內(nèi)。
在特別有利的低壓汞蒸汽放電燈中，電極屏蔽件由陶瓷材料或碳制成。陶瓷材料和碳耐高溫的。與公知材料相比，這種材料具有高的耐腐蝕性、相對低的導(dǎo)熱系數(shù)和相對差的熱發(fā)射率。借此，可以制造不銹鋼板電極屏蔽件，通過暴露于電極產(chǎn)生的熱，能相對容易達到450℃以上的溫度。
特別適合制造電極屏蔽件的陶瓷材料是氧化鋁。特別合適的電極屏蔽件由所謂致密燒結(jié)Al2O3制造，該致密燒結(jié)Al2O3還稱為DGA。為獲得預(yù)定導(dǎo)電性，可使用同樣適合的摻雜陶瓷材料制成，該摻雜的陶瓷材料如所謂的陶瓷合金(摻雜了鉬和/或鎢的DGA)。
在另一實施例中，電極屏蔽件的載流部分包括施加于電極屏蔽件上的導(dǎo)電涂層。對于這種導(dǎo)電涂層，可用金屬制成，例如金、銀或鋁，或由碳制成。對于該涂層，同樣適合用ITO(氧化銦錫)、ATO(氧化銻錫)、二硅化物和碳化物制成。導(dǎo)電涂層的厚度和材料的電阻率確定材料的導(dǎo)電性。
在根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸汽放電燈的特別有利的實施例中，在面對遠(yuǎn)離電極的一側(cè)提供電極屏蔽件，并具有用于減少電極屏蔽件的輻射損失的低發(fā)射率涂層。通過給電極屏蔽件的外表面施加這種層，可以更容易地達到電極屏蔽件的預(yù)定相對高的溫度。低發(fā)射率涂層優(yōu)選包括鉻或貴金屬，例如金。可適用于電極屏蔽件外表面上的低發(fā)射率涂層的其它材料是氮化鈦、碳化鉻、氮化鋁、和碳化硅。
在低壓汞蒸汽放電燈的另一實施例中，電極屏蔽件在面對放電的一側(cè)被拋光。同樣，電極屏蔽件外表面的拋光處理使電極屏蔽件產(chǎn)生的熱輻射減少。
在低壓汞蒸汽放電燈的再一實施例中，在面對電極的一側(cè)提供電極屏蔽件，并具有用于吸收輻射的吸收層。通過施加具有在紅外范圍內(nèi)的相對高的發(fā)射率的層，提高了電極屏蔽件的吸熱能力。借此，更容易達到電極屏蔽件的所需的相對高溫。吸收層優(yōu)選包括碳。
低壓汞蒸汽放電燈中的電極一般是伸長的和圓柱對稱的，例如圍繞縱軸纏繞的線圈。管形電極屏蔽件與這種電極形狀協(xié)調(diào)得非常好。優(yōu)選，電極屏蔽件的對稱軸基本上平行于電極的縱軸延伸，或者基本上與電極的縱軸重合。在后種情況下，從電極屏蔽件內(nèi)部到電極外部尺寸的平均距離至少基本上恒定。
優(yōu)選，電極屏蔽件還提供有狹縫。在放電方向上在電極屏蔽件中的狹縫提高了屏蔽件的可行性和/或安裝性。該狹縫優(yōu)選平行于電極屏蔽件的對稱軸延伸(電極屏蔽件中的所謂橫向狹縫)。優(yōu)選，該狹縫朝向放電空間并在低壓汞蒸汽放電燈的電極之間形成相對短的放電路徑。這有利于燈的高效率。在公知燈中，電極屏蔽件中的孔或狹縫面對遠(yuǎn)離放電空間。
電極屏蔽件通常借助支撐導(dǎo)線保持在電極周圍的預(yù)定位置，該支撐導(dǎo)線可按各種方式安裝在放電容器內(nèi)。在低壓汞蒸汽放電燈的又一實施例中，支撐導(dǎo)線載有電極屏蔽件。
參照后面所述的實施例使本發(fā)明的這些和其它方案更明顯和更明白。
附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的低壓汞蒸汽放電燈的縱向剖面圖；圖2表示圖1的細(xì)節(jié)，圖1的部分以分解圖示出。
優(yōu)選實施例說明附圖只是示意性的，不是按比例示出的。特別地為清楚起見，放大了一些尺寸。在附圖中，相同參考標(biāo)記盡可能表示相同的部件。
圖1表示低壓汞蒸汽放電燈，其包括具有圍繞縱軸2的管形部分11的玻璃放電容器10，該放電容器傳遞放電容器10中產(chǎn)生的輻射并分別設(shè)置有第一和第二端部12a、12b。在本例中，管形部分11的長度為120cm，內(nèi)徑為24mm。放電容器10以氣密方式密封放電空間13，放電空間13中含有少于3mg的汞和惰性氣體如氬的填充物。管形部分的壁一般涂有包括發(fā)光材料(例如熒光粉粉末)的熒光層16，該發(fā)光材料將通過被激發(fā)的汞的馳豫產(chǎn)生的紫外(UV)光轉(zhuǎn)換成(一般)可見光。端部12a、12b各支撐設(shè)置在放電空間13中的電極20a、20b。電極20a、20b是覆蓋了電子發(fā)射物質(zhì)的鎢線圈，在這種情況下是氧化鋇、氧化鈣與氧化鍶的混合物。在圖1所示的例子中，放電容器提供有第一電流饋送導(dǎo)體30a、30a’和第二電流饋送導(dǎo)體30b、30b’，它們穿過端部12a、12b并從放電容器10延伸到外部。電流饋送導(dǎo)體30a、30a’、30b、30b’與固定到燈頭32a、32b上的接觸管腳31a、31a’、31b、31b’連接。一般情況下，在每個電極20a、20b周圍設(shè)置電極環(huán)(圖1中未示出)，在電極環(huán)上夾持用于配置汞的玻璃容器。在另一實施例中，包括汞和PbBiSn合金的汞齊設(shè)置在與放電容器10連通的排氣管(圖1中未示出)中。
在圖1中所示的低壓汞蒸汽放電燈的例子中，電極20a、20b被電極屏蔽件22a、22b圍繞，電極屏蔽件22a、22b經(jīng)過電流導(dǎo)體31a、31b與電極20a、20b電接觸。如圖1所示，第一電流饋送導(dǎo)體30a、30b與電極20a、20b電接觸，第二電流饋送導(dǎo)體30a’、30b’與電極屏蔽件22a、22b電接觸。利用該方式，在工作期間流過電極20a、20b的電流還流過電極屏蔽件22a、22b，因此電極屏蔽件22a、22b被加熱到所需的溫度。在工作中，電極屏蔽件22a、22b載有電流，結(jié)果，在低壓汞蒸汽放電燈的標(biāo)稱工作期間，電極屏蔽件22a、22b的溫度超過250℃。更適宜的是，電極屏蔽件22a、22b中的能量消耗如此大，以至于在標(biāo)稱工作期間，電極屏蔽件22a、22b的溫度超過450℃。在所述溫度，沒有汞粘接到電極屏蔽件22a、22b的表面上，因此有效地維持放電空間中的放電。電極屏蔽件的特別合適的溫度是約500℃。
圖2是圖1中所示細(xì)節(jié)的部分分解示意圖，其中端部12a經(jīng)過電流饋送導(dǎo)體30a、30a’支撐電極20a和電極屏蔽件22a。在本例中，電極20a設(shè)置成平行于縱軸2延伸。在另一實施例中，電極設(shè)置成橫向于縱軸延伸。電極屏蔽件是管形的(圓柱對稱的)并包括由兩個分流器23a、23a’支撐的殼體24a。電流饋送導(dǎo)體30a與分流器23a連接，分流器23a經(jīng)過殼體24a連接到分流器23a’上。同樣，分流器23a’經(jīng)過電流導(dǎo)體31a連接到電極20a的端部。電極20a的相反端部連接到電流饋送導(dǎo)體30a’。通過這種方式，限制了在工作期間流過殼體24a和電極20a的電流。流過殼體24a的電流使殼體24a被加熱。
在圖2所示的例子中，電極屏蔽件22a的殼體24a由DGA制成。在上面提到的高溫下，這種殼體是不變形的和耐腐蝕的，并且其發(fā)熱率較低。在再一實施例中，電極屏蔽件由摻雜陶瓷材料制成，如所謂的陶瓷合金(摻雜鉬和/或鎢的DGA)。
另外，在圖2所示的例子中，電極屏蔽件22a提供有導(dǎo)電涂層28a，例如借助物理蒸汽淀積法獲得的厚度為約30nm的金層。這種涂層的電阻在約0.5Ω和約3Ω范圍之間，優(yōu)選電阻值約為1Ω。在0.3-0.4A的燈電流時，電極屏蔽件達到500℃或更高的溫度。
可以使用鋁、銀或碳代替金制成導(dǎo)電涂層的材料。對于導(dǎo)電涂層，還可適當(dāng)?shù)赜肐TO、ATO、二硅化物如二硅化鉬、和碳化物如碳化鉭制成。導(dǎo)電涂層的厚度和材料的電阻率確定材料的導(dǎo)電性。
如果需要的話，電極屏蔽件可由支撐導(dǎo)線(圖2中未示出)支撐。優(yōu)選，這種支撐導(dǎo)線完全、或部分地由不銹鋼板制成。例如，與作為支撐導(dǎo)線的公知材料(例如鐵)相比，不銹鋼板具有非常低的導(dǎo)熱系數(shù)。
優(yōu)選，電極屏蔽件提供有橫向狹縫(圖2中未示出)。電極屏蔽件不必是管形的，它可以是角形的，例如三角形、四邊形或多邊形。根據(jù)另一代替形狀，電極屏蔽件具體體現(xiàn)為類似螺旋形。
為了在工作期間使電極屏蔽件22a達到450℃以上的溫度，最好為約500℃，電極屏蔽件22a的殼體24a的外表面可提供有低發(fā)射率涂層(圖2中未示出)以便減少電極屏蔽件22a的輻射損失。所述低發(fā)射率涂層優(yōu)選包括鉻膜。在替換實施例中，低發(fā)射率涂層包括貴金屬，例如金膜。在優(yōu)選實施例中，導(dǎo)電涂層28a也包括低發(fā)射率涂層。電極屏蔽件22a可另外提供有在內(nèi)表面上的吸收涂層29a，該吸收涂層用于吸收(熱)輻射(圖2中未示出)。吸熱涂層29a優(yōu)選包括碳。
顯然，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說在本發(fā)明的范圍內(nèi)可做出各種改變。放電容器不必是長形和管形的；它可以采用不同形狀。特別是，放電容器可以是彎曲形狀，例如用在所謂緊湊型熒光燈中的類似于曲線或彎曲形狀。
本發(fā)明的保護范圍不限于上述例子。本發(fā)明具體體現(xiàn)在每個新的特征和特征的每個組合上。權(quán)利要求書中的參考標(biāo)記不限制其保護范圍。動詞“包括”的使用及其動詞變化不排除存在權(quán)利要求書中提到的元件以外的元件。在元件前面使用冠詞“一個”不排除存在多個這種元件。
權(quán)利要求
1.一種低壓汞蒸汽放電燈，包括放電容器(10)，該放電容器(10)以氣密方式密封含有汞和惰性氣體填充物的放電空間(13)；設(shè)置在放電空間(13)中的電極(20a、20b)，用于維持所述放電空間(13)中的放電；和圍繞至少一個電極(20a、20b)的電極屏蔽件(22a、22b)，其特征在于電極屏蔽件(22a、22b)在工作期間載有電流，和在標(biāo)稱工作期間電極屏蔽件(22a、22b)的溫度在250℃以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于在標(biāo)稱工作期間電極屏蔽件(22a、22b)的溫度超過450℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于電極屏蔽件(22a、22b)經(jīng)過電流導(dǎo)體(31a、31b)與電極(20a、20b)電接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于放電容器提供有從放電容器(10)伸出到外部的第一和第二電流饋送導(dǎo)體(30a、30a’、30b、30b’)，第一電流饋送導(dǎo)體(30a、30b)與電極屏蔽件(22a、22b)電接觸，第二電流饋送導(dǎo)體(30a’、30b’)與電極(20a、20b)電接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于電極屏蔽件(22a、22b)的載流部分的導(dǎo)電性使標(biāo)稱工作期間的功耗在0.1-10瓦范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于標(biāo)稱工作期間的功耗在0.5-5瓦范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于電極屏蔽件(22a、22b)由陶瓷材料或碳制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于電極屏蔽件(22a、22b)的載流部分包括施加于該電極屏蔽件的導(dǎo)電涂層(28a)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于導(dǎo)電涂層(28a)包括選自金、銀、鋁、碳、氧化銦錫(ITO)、氧化銻錫(ATO)、二硅化物和碳化物的一種材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2的低壓汞蒸汽放電燈，其特征在于電極屏蔽件(22a、22b)在面對遠(yuǎn)離電極(20a、20b)的一側(cè)提供有用于減少電極屏蔽件(22a、22b)的輻射損失的低發(fā)射率涂層。
全文摘要
一種低壓汞蒸汽放電燈提供有放電容器和第一和第二端部(12a)。放電容器以氣密方式密封提供有汞和惰性氣體填充物的放電空間。每個端部(12a)支撐設(shè)置在放電空間內(nèi)的電極(20a)。根據(jù)本發(fā)明,電極屏蔽件(22a)圍繞電極(20a),并且在工作期間載有電流,在放電燈的標(biāo)稱工作期間,電極屏蔽件(22a)處于250℃的溫度,優(yōu)選450℃。優(yōu)選,第一電流饋送導(dǎo)體(30a)與第一分流器(23a)電接觸,第一分流器(23a)經(jīng)過殼體(24a)與第二分流器(23a’)電連接。所述第二分流器(23a’)與電極(20a)電接觸,電極(20a)與第二電流饋送導(dǎo)體(30a’)電連接。電極屏蔽件(22a)由不銹鋼板制成,特別是鉻鎳不銹鋼。優(yōu)選,在標(biāo)稱工作期間電極屏蔽件(22a)的耗熱在0.1－10瓦范圍內(nèi)。優(yōu)選,電極屏蔽件(22a)由陶瓷材料或碳制成。該放電燈呈現(xiàn)相對低的汞消耗。
文檔編號H01J61/72GK1364306SQ01800460
公開日2002年8月14日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月9日
發(fā)明者A·J·H·P·范德波爾, P·A·塞寧 申請人:皇家菲利浦電子有限公司