專利名稱：雙玻殼的鹵鎢燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明設(shè)備中的一種電光源。
鹵鎢燈是一種具有廣泛用途的電光源。它宜用于照度要求高、顯色性較好或要求調(diào)光的場(chǎng)所，如體育館、大會(huì)堂、宴會(huì)廳等。其色溫尤其適用于彩色電視的演播室照明。它與白熾燈相比，效率高、體積小、功率集中，因而可使燈具尺寸縮小，便于光的控制。
鹵鎢燈是1959年人們發(fā)現(xiàn)鹵鎢循環(huán)的原理后制成的。其原理就是在燈泡中充入一定量的鹵素，在一定的溫度下，一般需250℃至700℃，鹵素與燈泡中鎢燈絲蒸發(fā)到玻璃殼上的鎢原子化合成鹵化鎢氣體。并在燈內(nèi)進(jìn)行氣體對(duì)流，鹵化鎢又?jǐn)U散到鎢燈絲附近。在鎢燈絲附近因溫度較高，鹵化鎢分解成鹵素與鎢原子，鎢原子便回到燈絲上，鹵素又回到泡殼處再與其處另外蒸發(fā)的鎢原子化合，往復(fù)循環(huán)不已。這就稱作鹵鎢循環(huán)。白熾燈無鹵鎢循環(huán)，燈開啟后蒸發(fā)了的鎢原子就附著在燈泡的內(nèi)壁上，使玻璃殼發(fā)黑，降低了泡殼處的光透過率，影響光照效果；同時(shí)燈絲較快熔斷，縮短了燃點(diǎn)壽命。
由于鹵鎢燈工作時(shí)必須要求鹵鎢循環(huán)能正常進(jìn)行，其條件之一就是確保燈泡殼或燈管壁的溫度能達(dá)到250℃～700℃，才能確保鹵鎢循環(huán)正常進(jìn)行，因此在鹵鎢燈的使用與維修說明中一般都指出，不允許采用任何人工冷卻措施，如電風(fēng)扇吹、水淋等。鹵鎢燈如用作中國專利ZL94213484.2的水下燈的光源時(shí)，由于該專利的結(jié)構(gòu)特征是燈具可進(jìn)水，利用水直接與光源接觸達(dá)到冷卻的目的。這時(shí)，由于鹵鎢燈管壁直接與水接觸，水溫通常較低，水又是導(dǎo)熱體，就會(huì)使燈管管壁處的溫度達(dá)不到鹵鎢循環(huán)所需的溫度(250℃～700℃)，從而破壞了鹵鎢循環(huán)，使沉積在燈管內(nèi)壁處的鎢不能再通過鹵鎢循環(huán)返回到燈絲上。這樣，鹵鎢燈的管壁處因鎢的沉積而發(fā)黑，鎢絲變細(xì)，既影響照度，又縮短了燈的壽命。
針對(duì)上述鹵鎢燈用作水下照明時(shí)出現(xiàn)的弊端，本發(fā)明的目的是，解決燈管在溫度較低、導(dǎo)熱性又好的環(huán)境下工作時(shí)，鹵鎢循環(huán)不會(huì)被破壞的問題，從而設(shè)計(jì)出一種可用于上述專利的新型水下照明用的鹵鎢光源。


圖1、2、3示出了三種通常照明使用的管形鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖1為夾式電極的。圖2為頂式電極的，圖中僅畫出其靠近電極處的結(jié)構(gòu)，其余同圖1中夾式電極的結(jié)構(gòu)。圖3為插腳式電極的。在此三個(gè)圖中，部件[1]為石英玻璃管，部件[2]為鎢絲，部件[3]為鉬片，部件[4]為電極，部件[5]為鉬絲，即導(dǎo)絲。這三種鹵鎢燈的工作原理是相同的，只是外觀形狀和(或)電極形式不同而已。
為了維持在溫度較低、熱傳導(dǎo)又好的環(huán)境下也能保持良好的鹵鎢循環(huán)，本發(fā)明把通常使用的鹵鎢燈封裝于另一石英玻璃殼內(nèi)，即外泡殼[6]，整個(gè)內(nèi)管[1]全部被封在外泡殼[6]內(nèi)，見圖4所示。從圖4可見，本發(fā)明把鹵鎢燈的從鉬片[3]處接出的導(dǎo)絲即鉬絲[5]與外泡殼[6]封接，把電極[4]做在外泡殼[6]的端部。這樣，內(nèi)管[1]與外泡殼[6]之間僅以鉬絲[5]作支撐性連接件[7]，內(nèi)管[1]與外泡殼[6]之間無直接以玻璃作材質(zhì)的連接部分。支撐性連接件[7]有一部分做成U形或S形，目的是使之成為溫差補(bǔ)償器[8]，以確保內(nèi)管[1]與外泡殼[6]不因熱膨漲系數(shù)不同或因溫差而引起擠裂。在外泡殼與內(nèi)管之間抽成真空，或是抽成真空并充入一定量的惰性氣體，以減少熱傳導(dǎo)損失保證鹵鎢循環(huán)的正常進(jìn)行。這就是本發(fā)明鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)特征。
由于本發(fā)明采用了雙玻殼的鹵鎢光源結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)把這種光源作水下照明使用時(shí)，光源直接與水接觸也會(huì)正常工作。因有外泡殼、外泡殼與內(nèi)管間又抽成了一定的真空度，或是抽成真空并充入一定量的惰性氣體，減少了熱傳導(dǎo)的損失，保證了光源開啟后內(nèi)管壁處溫度可使鹵鎢循環(huán)正常進(jìn)行。
雖然圖4示出的是以夾式電極管形鹵鎢燈為例時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的雙玻殼的鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)，但其余形式的鹵鎢燈也只是再加一個(gè)外泡殼[6]而已。而外泡殼[6]以鉬絲為材質(zhì)由S形或U形結(jié)構(gòu)的溫差補(bǔ)償器[8]的支撐性連接件[7]使之與內(nèi)管[1]相接。頂式電極、插腳式電極的雙玻殼鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)與圖4所示的結(jié)構(gòu)雷同，只是電極形式不同而已。對(duì)于普通插腳式電極的鹵鎢燈(見圖3)，加外泡殼[6]時(shí)，其支撐性連接件[7]及其溫差補(bǔ)償器[8]，必須做成相同形狀與尺寸的兩個(gè)，以真正達(dá)到既是支撐件又是溫差補(bǔ)償器，否則會(huì)造成因膨脹或收縮不一致而出現(xiàn)內(nèi)管[1]位置的斜歪。而對(duì)于管形的鹵鎢燈(見圖1，2)，外泡殼[6]與內(nèi)管[1]之間的支撐性連接件[7]只需一端有一個(gè)U形或S形的溫差補(bǔ)償器[8]即可，另一端只需做成直線狀(見圖4)，以簡(jiǎn)化加工工藝。由于鹵鎢燈的泡殼要能夠承受較高的溫度和開關(guān)時(shí)強(qiáng)烈的熱沖擊，故它們多數(shù)采用石英玻璃或二氧化硅含量在96％以上的高硅氧(拜科-Vycor)玻璃制作。也有部分鹵鎢燈用硬質(zhì)玻璃做成的。外泡殼[6]與內(nèi)管[1]之間抽成真空度的高、低和加入惰性氣體的量取決于外環(huán)境的壓力和導(dǎo)熱的好壞。原則是既要保證光源鹵鎢循環(huán)的正常進(jìn)行，又要保證外泡殼[6]不會(huì)被外環(huán)境壓力壓碎。對(duì)一般有生產(chǎn)鹵鎢燈能力的燈泡廠來說，加工這種結(jié)構(gòu)的鹵鎢燈是易實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，采用此種雙玻殼燈做燈源，再結(jié)合中國專利ZL94213484.4就可較好地解決當(dāng)前核電站水下照明裝置的問題。而且，由于本發(fā)明內(nèi)外管之間的連接不是玻璃間的直接熔接，而是采用帶有U形或S形補(bǔ)償器[8]的支撐性連接件[7]進(jìn)行連接的，簡(jiǎn)化了加工工藝。因?yàn)閮?nèi)外管直接熔接的操作難以掌握在高溫下熔接，操作速度過慢，會(huì)使鉬片氧化而造成鉬片碎裂；操作速度過快，往往造成熔接不完全，從而造成這種雙玻殼的鹵鎢燈放入水中照明時(shí)，容易在不完全熔接處炸裂。
1995年10月，經(jīng)常熟市輻射技術(shù)開發(fā)應(yīng)用研究所試驗(yàn)(1)如利用中國專利ZL94213484.4的燈具結(jié)構(gòu)，采用單玻殼的管狀鹵鎢燈作燈源，在水中開啟不到12小時(shí)，燈管內(nèi)壁就出現(xiàn)大量鎢的沉積；(2)但若利用雙玻殼的鹵鎢燈，在上述條件下試驗(yàn)，未出現(xiàn)燈管內(nèi)壁鎢的任何沉積；(3)試驗(yàn)完全表明，由于采用本發(fā)明提出的方法，使內(nèi)管(發(fā)光體)[1]完全靠導(dǎo)絲(鉬絲[5])懸置于外泡殼(保溫套)[6]之內(nèi)，避免了內(nèi)管[1]與外泡殼[6]直接采用玻璃封接易造成熔接不完全致使熔接處炸裂的弊端。
1995年10月18日至1995年底為止，三種規(guī)格6盞利用前述實(shí)施方法實(shí)施本發(fā)明的雙玻殼鹵鎢燈(2盞1000瓦碘鎢燈、2盞2000瓦碘鎢燈、2盞1000瓦溴鎢燈)，利用燈管與水直接接觸的燈具(中國專利ZL94213484.4)，放入中國首座自行設(shè)計(jì)建造的秦山核電站中作水下照明使用。使用結(jié)果表明亮度好，用此燈清楚地看出了已經(jīng)燃燒發(fā)黑的燃料組件的變形和編號(hào)，對(duì)核燃料的換料起了重要作用，對(duì)提前完成裝料起了促進(jìn)作用。
通常解決核電站用水下燈具高溫密封采用如下三種方法(1)采用多個(gè)低瓦數(shù)光源以緩解高溫密封的問題，如日本采用低瓦數(shù)(500瓦以下)的白熾燈，缺點(diǎn)是，發(fā)光不集中，照度降低；(2)采用大體積燈腔，降低燈具外殼密封面處的溫度，如瑞士Sulzer公司的燈，缺點(diǎn)是燈具笨重，加大了昂貴的核電站水池的無效空間；(3)采用予熱水下燈裝置的方法，緩解水下燈開啟時(shí)密封面處強(qiáng)烈的熱沖擊，如法國技術(shù)的中國大亞灣核電站用水下燈，就用此法緩解高溫密封，缺點(diǎn)是因需予熱4小時(shí)，燈不能隨開隨關(guān)，對(duì)使用極為不便。目前世界上正在運(yùn)行的核電反應(yīng)堆共有500余座。如果每座核電站均使用本發(fā)明的雙玻殼的鹵鎢燈作光源，再結(jié)合中國專利ZL94213484.4的燈具結(jié)構(gòu)，就可較好地解決當(dāng)前核電站水下照明裝置其燈具高溫密封的難題。
由于鹵鎢燈體積遠(yuǎn)比同瓦數(shù)的白熾燈小，一般不到后者的百分之十。因此采用鹵鎢燈作水下照明光源時(shí)，燈具體積很小，這有利于加工和使用。綜上所述，本發(fā)明僅在核工業(yè)領(lǐng)域使用就具有十分廣闊的前景。
本發(fā)明提供的鹵鎢燈，既可直接放入水中工作，也可用于環(huán)境溫度低、導(dǎo)熱條件好的場(chǎng)所中使用，如冷庫或寒冷的地方使用，也可在空調(diào)場(chǎng)所為了減少冷負(fù)荷而使用局部排風(fēng)冷卻燈具的地方使用，尤其適用于作可攜式的直接與水接觸的水下大功率照明燈用。
權(quán)利要求
1.一種雙玻殼的鹵鎢燈由石英玻璃或高硅氧玻璃或硬質(zhì)玻璃制的燈管、鎢絲[2]與鎢質(zhì)支架、鉬片[3]與導(dǎo)絲(即鉬絲[5])及電極[4]所組成。其特征是上述玻璃制的燈管是雙層的，即內(nèi)管[1]和外泡殼[6]；整個(gè)內(nèi)管[1]全部被封接在外泡殼[6]內(nèi)，內(nèi)管[1]和外泡殼[6]之間不是玻璃間的直接熔融性連接的，而是靠帶有U形或S形的溫差補(bǔ)償器[8]的支撐性連接件[7]進(jìn)行連接的，此支撐件[7]也就是導(dǎo)絲使內(nèi)管[1]完全懸置于外泡殼[6]之內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1所述的雙玻殼的鹵鎢燈，如管形的鹵鎢燈，其特征在于外泡殼[6]與內(nèi)管[1]之間的支撐性連接件[7]只需一端有一個(gè)U形或S形的溫差補(bǔ)償器[8]即可，另一端只需做成直線狀的；如普通插腳式電極的鹵鎢燈，其特征在于外泡殼[6]與內(nèi)管[1]之間的支撐性連接件[7]及其溫差補(bǔ)償器[8]必須做成形狀與尺寸相同的兩個(gè)。
3.按權(quán)利要求1所述的雙玻殼的鹵鎢燈，其特征在于內(nèi)管[1]與外泡殼[6]之間抽成一定的真空度，或是抽成一定的真空度后再充入一定量的惰性氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及照明設(shè)備中的一種電光源。因普通鹵鎢燈要求管壁溫度達(dá)到250～700℃才能保證其鹵鎢循環(huán)正常進(jìn)行，此類燈管不能直接用于與水接觸的水下照明，或是環(huán)境溫度低、導(dǎo)熱條件好的場(chǎng)所以及為了減少冷負(fù)荷而使用局部排風(fēng)或水冷卻燈管的空調(diào)場(chǎng)所。本發(fā)明采用雙玻殼結(jié)構(gòu)，但此雙玻殼是非直接熔融性連接的。因此這種結(jié)構(gòu)不但減少了內(nèi)管管壁的熱傳導(dǎo)損失，保證了在上述條件下使用鹵鎢燈時(shí)光源內(nèi)管管壁處的溫度達(dá)到鹵鎢循環(huán)所需的溫度，使光源能在正常條件下工作，而且加工工藝簡(jiǎn)單，成本低，便于推廣。
文檔編號(hào)H01K1/36GK1136706SQ96100028
公開日1996年11月27日 申請(qǐng)日期1996年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月8日
發(fā)明者顧俊仁 申請(qǐng)人:顧俊仁