專利名稱：單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管的制作方法
技術領域：
(一)本實用新型涉及照明電燈管，具體為單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管。
背景技術：
現(xiàn)有單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其包括真空密封的單晶氧化鋁瓷電弧燈管，燈管內充填有發(fā)光劑及汞氬或汞氙混合氣，燈管的兩端部用單晶氧化鋁瓷塞封蓋，該塞的中心有孔，鈮鋯管分別穿過該塞的中心孔與電極焊接連接，該塞與鈮鋯管以及單晶氧化鋁瓷電弧燈管之間分別用玻璃焊料焊接連接。將電弧燈管兩端的鈮鋯管連接電源，通以3000伏到5000伏脈沖電壓，電極放電，電弧燈管內溫度變高，發(fā)光劑汽化并電離形成等離子氣體，等離子氣體放電，電極導通發(fā)光。該燈的缺點就是封蓋塞與鈮鋯管以及單晶氧化鋁瓷電弧燈管之間的封接部位直接受到高溫發(fā)光區(qū)的熱輻射，等離子氣體在高溫狀態(tài)下對封接部位所用的玻璃焊料產生熱化學腐蝕，發(fā)生腐蝕反應，致使密封性降低，燈管內的等離子氣體易于泄漏，影響燈管的使用壽命。又由于鈮鋯管與單晶氧化鋁瓷塞及電弧燈管的膨脹系數(shù)不一樣，在高溫條件下不同介質引起的熱應力容易使封接部位產生微裂紋，導致燈管內的等離子氣體泄漏，也影響到燈管的使用壽命。
(三)實用新型內容針對現(xiàn)有單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其單晶氧化鋁瓷塞與鈮鋯管以及單晶氧化鋁瓷電弧燈管之間的封接部位直接受到高溫發(fā)光區(qū)的熱輻射，電弧燈管內的等離子氣體易與封接部位所用玻璃焊料發(fā)生腐蝕反應，封接部位易產生微裂紋，其使用壽命短的缺點。本實用新型提供了另外一種單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其封接部位與高溫發(fā)光區(qū)相隔離，封接部位的溫度降低，可以避免封接部位的玻璃焊料發(fā)生腐蝕反應以及高溫應力而致的微裂紋，燈管內的等離子氣體不易泄漏，燈管的使用壽命較長。
本實用新型的技術方案是這樣的其包括真空密封的單晶氧化鋁瓷電弧燈管，燈管內充填有發(fā)光劑及汞氬或汞氙混合氣，燈管的兩個端部封蓋有單晶氧化鋁瓷塞，所述單晶氧化鋁瓷塞的中心分別有孔，鈮鋯管分別穿過所述單晶氧化鋁瓷塞的中心孔與電極連接，所述單晶氧化鋁瓷塞與鈮鋯管以及單晶氧化鋁瓷電弧燈管之間分別用玻璃焊料焊接連接，其特征在于，在電極的外部套裝連接有陶瓷管。
其進一步特征在于所述陶瓷管為導電陶瓷管；所述陶瓷管也可為普通陶瓷管；所述單晶氧化鋁瓷至少摻有氧化鈰、氧化鈦及氧化鎂中的一種；所述電極由鉬棒與鎢棒焊接連接構成，鉬棒的另一端與鈮鋯管焊接連接，鎢棒另一端的端部纏繞釷鎢絲；所述電極由鉬棒與鎢棒焊接連接構成，鉬棒的另一端與鈮鋯管焊接連接，鎢棒另一端的端部纏繞鎢絲；所述電極由鉬棒與釷鎢棒焊接連接構成，鉬棒的另一端與鈮鋯管焊接連接，釷鎢棒另一端的端部纏繞釷鎢絲；所述電極由鎢棒構成，鎢棒另一端的端部纏繞釷鎢絲；所述電極由釷鎢棒構成，釷鎢棒另一端的端部纏繞鎢絲；所述電極由釷鎢棒構成，釷鎢棒另一端的端部纏繞釷鎢絲。
本實用新型采用上述結構之后，封接部位由原先的受發(fā)光高溫區(qū)的直接熱輻射而改為之間用陶瓷管隔開，封接部位的溫度由原先的700℃到900℃，而降為現(xiàn)在的500℃以下，由于等離子氣體對封接部位的熱化學腐蝕速度與溫度呈指數(shù)遞增關系，在750℃到800℃的熱腐蝕速度比250℃到400℃要高3到4倍以上，顯然增加陶瓷管可以大幅度降低等離子氣體對封接部位的熱化學腐蝕。在700℃到900℃之間平行光軸取材而制成的單晶氧化鋁瓷電弧管及封蓋塞其膨脹系數(shù)為8.9×10-5/℃，而鈮鋯管的膨脹系數(shù)為7.8×10-4/℃；而在250℃到400℃之間，平行光軸取材而制成的電弧管、封蓋塞與鈮鋯管其膨脹系數(shù)分別為7×10-5/℃、2.74×10-4/℃，顯然可以看出，由于溫度的降低，后者的膨脹系數(shù)與前者的差異要小得多，由于鈮鋯管與單晶氧化鋁瓷塞或與電弧管之間產生的應力與兩種材質的膨脹系數(shù)的差值以及應力區(qū)的兩端的溫度差值之積成正比，這樣發(fā)光管的封接部位的溫度由700℃到900℃而降為500℃以下時，封接部位的焊接界面所承受的來自單晶氧化鋁瓷塞及電弧管與鈮鋯管的熱應力值大幅度地降低，焊接界面在反復熱沖擊作用下不易形成微裂紋，單晶氧化鋁瓷塞電弧管內的等離子氣體不易泄漏，燈管的使用壽命比現(xiàn)有的同種型號的燈要長1到2倍。
圖1為本實用新型的主視圖的剖視圖；圖2為本實用新型應用于汽車主前燈的剖視圖3為本實用新型應用于投影燈的剖視圖；圖4為本實用新型應用于高壓鈉燈的示意圖。
具體實施方式
見圖1本實用新型包括真空密封的單晶氧化鋁瓷電弧燈管3，燈管3內充填發(fā)光劑，燈管3的兩端部分別封裝有單晶氧化鋁瓷塞2，單晶氧化鋁瓷塞2的中心分別有孔，鈮鋯管1及8分別穿過單晶氧化鋁瓷塞2的中心孔與電極焊接連接，電極由鉬棒7與鎢棒5碰焊連接而成，鎢棒5的端部纏繞釷鎢絲，電極也可以單獨由一根鎢棒5構成，鎢棒5的端部纏繞釷鎢絲，根據(jù)不同燈的需要，電極的上述兩種結構中其鎢棒也可用釷鎢棒替代，鎢棒及釷鎢棒上均可以纏繞鎢絲或釷鎢絲，也可以不纏。單晶氧化鋁瓷塞2分別與單晶氧化鋁瓷電弧燈管3以及鈮鋯管1、8之間用玻璃焊料焊接連接，單晶氧化鋁瓷塞2及電弧燈管3所用的單晶氧化鋁瓷至少摻有氧化鈰、氧化鈦及氧化鎂中的一種；在電極的外部套有陶瓷管6，根據(jù)不同燈的需要，陶瓷管6可以是普通陶瓷管，也可以是導電陶瓷管。普通陶瓷管多數(shù)使用于高壓鈉燈，大中功率的金屬鹵化物燈，其制作工藝大體有以下三種第一，用單晶氧化鋁瓷之一種—藍寶石制作，其生產工藝屬已有技術，詳細內容見實用新型專利ZL971071578、ZL90105983.8。第二，采用半透明氧化鋁瓷即PCA制作，工藝相同于鈉燈中普遍使用的陶瓷塞的生產工藝。第三，采用純度99％氧化鋁瓷的通用制作工藝，即用專用模具將氧化鋁瓷粉熱壓成型，然后在陶瓷燒結高溫爐中燒結18到24小時，燒結溫度為1680℃到1800℃。以上三種方法中，第一及第三種成本較高，第二種最好。導電陶瓷管，主要使用于超高壓汞燈、中小功率的金屬鹵化物燈及汽車主前燈、投影燈，其材質成份為高純氧化鋁粉及純鉬粉，比例1∶1、1∶2、1∶3均可，粉粒度小于200目。制作導電陶瓷管時，可以用電極置于壓制專用模具中間，將高純氧化鋁粉和純鉬粉在攪拌器內混和均勻后，用專用模具在壓力機內以壓力2噸/平方厘米到6噸/平方厘米壓實成型，然后將坯料放入真空高溫爐內或通氫高溫爐內在1800℃到1900℃保溫8到12小時，即可燒成，然后按尺寸要求進行長度與外圓加工到規(guī)定尺寸。制作導電陶瓷時，也可以不用電極，直接在壓制專用模具上壓制、燒結，其工藝同上。在由鉬棒7與鎢棒5碰焊連接構成的電極的外部套上陶瓷管6，在陶瓷管6的端部與電極的接觸部位用鈮絲4點焊，陶瓷管6與電弧管3之間存在0.02毫米到0.05毫米的間隙；鉬棒7的另一端分別伸入鈮鋯管1、8，兩者置于電子束焊接爐內，將鉬棒7分別與鈮鋯管1、8焊接，將單晶氧化鋁瓷塞2分別伸入單晶氧化鋁瓷電弧管3的兩端，鈮鋯管1、8分別伸入單晶氧化鋁瓷塞2的中心孔內，在單晶氧化鋁瓷塞2與鈮鋯管1、8以及電弧管3的之間分別用玻璃焊料焊接連接。由于陶瓷管與電弧管之間存在間隙，這樣部分汞氬或汞氙混合氣就會進入陶瓷管的弧形區(qū)，在單晶氧化鋁瓷電弧燈管的外部，對應其一端的陶瓷管6上面的弧形區(qū)部位噴刷導電涂料，其主要成份為碳、熏衣油、白金粉，導電涂料與電弧燈管另一端的電極引出線電連接，鈮鋯管1、8連接電源后，對應涂刷導電涂料的部位，電極與電弧燈管的外壁之間存在電壓，由于陶瓷管弧形區(qū)部位與電弧燈管外壁之間的距離短，在該電壓下汞氬或汞氙混合氣容易電離產生電子，電子進入發(fā)光區(qū)，電極導通開始發(fā)光，在這里導電涂料相當于一個輔助電極，便于燈管在電壓偏低的狀態(tài)下導通。涂刷導電涂料的燈管多數(shù)使用于投影燈。
見圖2，將本實用新型的鈮鋯管1通過連接線9與安裝在塑料件11上的引出線電極10連接，鈮鋯管8與穿過塑料件11的引出電極12連接。其中電弧燈管3采用內徑為3.5毫米到6毫米、長度為40毫米到60毫米，壁厚為0.8毫米到1.2毫米內外拋光的單晶氧化鋁瓷管制作，電極間距為1.5毫米到2.5毫米，電極的直徑為0.5毫米到1.2豪米，由于燈的尺寸小，所以鎢棒5上面不繞鎢絲，陶瓷管6采用導電陶瓷管，其材質為高純氧化鋁粉和純鉬粉，比例為1∶1、1∶2、1∶3均可，導電陶瓷管長度在19毫米到25毫米之間，其內徑比由鉬棒7與鎢棒5碰焊連接構成的電極大0.02毫米到0.03毫米，外經比電弧管小0.02毫米到0.05毫米，電弧燈管3內充填含有NaI、ScI、HgI、ALI3的發(fā)光劑及汞氬或汞氙混合氣。鈮鋯管1、8及鎢棒5、鉬棒7均采用市場已有產品，像西北有色金屬研究所的下屬工廠、上海冶煉二廠等單位均有銷售，此即為應用本實用新型的汽車主前燈。
見圖3，將本實用新型安裝于玻璃罩殼14中，其一端從罩殼14的中心孔伸出，鈮鋯管1的電極引出線與玻璃罩殼14上的接線架13連接。其中電弧燈管3、導電陶瓷管6的尺寸及導電陶瓷管6的裝配公差大體與汽車主前燈相當，只是電極間距為0.9毫米到1.3毫米，燈管的壁厚為1.8毫米到2.8毫米，電極上面纏繞釷鎢絲8到12圈，釷鎢絲的直徑為0.18毫米到0.35毫米，其電弧燈管3內充填汞發(fā)光劑及汞氬或汞氙混合氣。電弧燈管的外部，對應其一端的陶瓷管6的弧形區(qū)部位涂刷導電涂料，導電涂料與電弧燈管的另一端的電極引出線電連接，圖3中未畫出。此為應用本實用新型的投影燈。
見圖4，將本實用新型安裝于外管15內，鈮鋯管1、8分別連接電極引出線17、16，電極引出線17、16連接外部燈帽的外引線電極。其中電弧燈管3內采用長度為100毫米到160毫米、內直徑為8毫米到12毫米的單晶氧化鋁瓷管制作，電弧燈管3內充填Na-Hg發(fā)光劑及汞氬或者汞氙混合氣，陶瓷管6采用普通陶瓷管，其長度在4毫米到18毫米之間，其與電極以及電弧管之間的裝配公差與上面兩種燈相當，其制作工藝采用上述普通陶瓷管三種工藝中的任何一種，電弧負載80瓦/厘米到110瓦/厘米，鎢棒5的外部纏繞鎢絲8到12圈，鎢絲的直徑為0.18毫米到0.35毫米，。此為應用本實用新型的高壓鈉燈。
權利要求1.單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其包括真空密封的單晶氧化鋁瓷電弧燈管，電弧燈管內充填有發(fā)光劑及汞氬或汞氙混合氣，電弧燈管的兩個端部有單晶氧化鋁瓷封蓋塞，所述單晶氧化鋁瓷塞的中心有孔，鈮鋯管分別穿過所述單晶氧化鋁瓷塞的中心孔與電極連接，所述單晶氧化鋁瓷塞與鈮鋯管以及單晶氧化鋁瓷電弧燈管之間分別用玻璃焊料焊接連接，其特征在于，在電極的外部套裝連接有陶瓷管。
2.根據(jù)權利要求1所述單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其特征在于所述陶瓷管為導電陶瓷管。
3.根據(jù)權利要求1所述單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其特征在于所述陶瓷管為普通陶瓷管。
4.根據(jù)權利要求1所述單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其特征在于所述電弧燈管及封蓋塞所使用的單晶氧化鋁瓷至少摻有氧化鈦、氧化鍶及氧化鎂中的一種。
5.根據(jù)權利要求1所述單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其特征在于所述電極由鉬棒與鎢棒焊接連接構成，鉬棒的另一端與鈮鋯管焊接連接，鎢棒另一端的端部纏繞釷鎢絲。
6.根據(jù)權利要求1所述單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其特征在于所述電極由鉬棒與鎢棒焊接連接構成，鉬棒的另一端與鈮鋯管焊接連接，鎢棒另一端的端部纏繞鎢絲。
7.根據(jù)權利要求1所述單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其特征在于所述電極由鉬棒與釷鎢棒焊接連接構成，鋁棒的另一端與鈮鋯管焊接連接，釷鎢棒另一端的端部纏繞釷鎢絲。
8.根據(jù)權利要求1所述單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其特征在于所述電極由鎢棒構成，鎢棒另一端的端部纏繞釷鎢絲。
9.根據(jù)權利要求1所述單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其特征在于所述電極由釷鎢棒構成，釷鎢棒另一端的端部纏繞鎢絲。
10.根據(jù)權利要求1所述單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管，其特征在于所述電極由釷鎢棒構成，釷鎢棒另一端的端部纏繞釷鎢絲。
專利摘要本實用新型為單晶氧化鋁瓷高強度氣體放電燈管。該燈在使用狀態(tài)下，單晶氧化鋁瓷塞與鈮鋯管以及單晶氧化鋁瓷電弧管的封接部位不會直接受到高溫發(fā)光區(qū)的熱輻射，燈管的使用壽命較長。其包括單晶氧化鋁瓷電弧燈管，燈管兩端部封裝有單晶氧化鋁瓷塞，該塞的中心有孔，鈮鋯管分別穿過該塞的中心孔與電極連接，單晶氧化鋁瓷塞與鈮鋯管以及單晶氧化鋁瓷電弧管之間分別用玻璃焊料焊接連接，其特征在于在電極的外部套裝連接有陶瓷管。
文檔編號H01J61/04GK2687833SQ03278528
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月11日 優(yōu)先權日2003年9月11日
發(fā)明者俞鶴慶, 俞瑾 申請人:俞鶴慶