CN100481312C - 具有包括气体填充腔的密封的高压放电灯 - Google Patents

Abstract

一种高压放电灯(1)，其具有石英玻璃放电容器(2)，所述放电容器包围带有可电离填充物的放电空间(3)，其中存在第一电极(4)和第二电极(40)，在灯的工作过程中，在所述第一和第二电极之间保持放电，其中第一密封(5)结合有第一内部电导体(6)，所述第一内部电导体连接第一电极(4)和第一外部电导体(7)，所述第一外部电导体从所述密封(5)延伸到外部，其中所述第一密封(5)还结合有气体填充腔(10)，其中内部电导体(6)是箔，其延伸穿过所述腔(10)，其中所述箔(6)设置有至少一个孔(11)。

Description

具有包括气体填充腔的密封的高压放电灯

本发明涉及一种高压放电灯，其具有石英玻璃放电容器，所述放电容器包围带有可电离填充物的放电空间，其中存在第一电极和第二电极，在灯的工作过程中，在所述第一和第二电极之间保持放电，其中第一密封结合有第一内部电导体，所述第一内部电导体连接第一电极和第一外部电导体，所述第一外部电导体从所述密封延伸到外部，其中所述第一密封还结合有气体填充腔，所述腔优选地至少部分被外部电容体包围，其中所述第一内部电导体是箔，其延伸穿过所述腔。

所述的这种灯已公开于WO 00/77826。这种已知的灯适合在空气中工作，也就是不需要外壳。对于设想通过光学系统获得光束的精确成形的灯，这是重要的有利的方面。特别对于诸如投影机和机动车前灯的应用，避免由外壳引起的光学扰动起到重要作用。重要的是电导体的温度在其暴露在空气中的区域处具有相对低的值，以便防止导体的快速氧化。在已知的灯中，这通过延长密封实现。在该说明书和权利要求书中，石英玻璃被理解为表示具有至少95％SiO₂含量的玻璃。

在高压放电灯中，当点亮灯时点亮延迟实际上经常发生。当灯处于黑暗中一段时间，点亮延迟的风险就强烈增加。点亮延迟的发生是大的缺陷，在某些情况下，可能导致危险的情形，例如，当使用高压灯作为机动车前灯时。

已知灯具有如下优势：当施加电压穿过腔时，可得到的腔和金属电容体构成作为UV辐射源的启动促进装置。UV辐射源也被称作UV增强器。所述金属电容体可以需要，也可以不需要连接相对的密封中的电极，依赖于灯被操作的频率。在超高频率下完全不需要所述电容体。

箔优选地由易延展的钼(Mo)制成，延伸穿过腔，其具有重要的优势：只要电压被施加到导体上，在箔的边缘处就产生电场的强烈集中。这增强了UV增强器中的击穿。为了进一步提高电场，当制造箔时，这些箔的边缘通常被加工得更锋利。

经常发生的第一个问题是，当箔被熔化到灯的密封中时，所述箔的锋利边缘被损坏，或者因为箔本身的处理，或者因为它们接触到其延伸穿过的腔的壁。因而所述UV增强器中的击穿并非总是如期望的那样低。所述箔的另一个问题是它们能将腔分成两个分隔室。尽管腔被设计，以致箔的边缘和腔的壁之间存在间隙，在一些情况下密封没有和具有适当尺寸的腔一起形成，箔沿着其两侧接触所述壁。因而因为缺乏锋利的边缘，不仅UV增强器的击穿属性大幅降低，而且分隔室经常具有不相等的尺寸，由此两个分隔室中的击穿电压最小值也不相等。

本发明的目的是提供一种精确的可靠的灯，其易于制造，生产效率高，其特征在于减轻前述缺陷。

根据本发明，在开始段落中描述的那种高压放电灯，其特征在于所述箔设置有至少一个孔。通过设置一个或多个孔，或者在所述箔的中心部分，或者在所述箔的边缘附近，能保证腔中的箔上存在锋利的边缘，也防止在腔中形成两个分隔室。孔的图案也可在箔中形成。

箔中的孔可以是任何形式，例如延长的槽，但是简单地用针戳箔已经证明是足够的。因而类似弹坑的孔形成在箔中，该弹坑的壁延伸到腔的一半。使用该方法，不需要单独地使它们锋利，孔的边缘也会很锋利。

优选地，腔中填充物的气体成份包括汞蒸气。这具有如下优势：通过UV增强器产生相对更多的UV辐射，其特别有助于快速和可靠的热点亮。根据本发明的灯的另一个优势在于不需要单独的汞用量。通过在放电容器设置有其填充物后制造第一密封，这很容易实现。为了实现第二电极的电连接的目的，所述灯设置有第二密封，用于电导体到第二电极的馈通。为了根据本发明的灯的有效率的生产，该第二密封优选地具有与第一密封相同的结构。

本发明此外还涉及一种用于制造高压放电灯的方法，其中包围放电空间的石英玻璃放电容器充满可电离填充物，其中放置有第一电极和第二电极，因而在灯的工作过程中能保持放电，其中第一密封设置有第一内部电导体，所述第一内部电导体是箔，其连接第一电极和第一外部电导体，所述第一外部电导体从所述密封延伸到外部，其中所述第一密封还设置有气体填充腔，所述箔延伸穿过所述腔，其中所述箔设置有至少一个孔。

优选地，所述孔通过用针戳箔而被提供在所述箔中。

参考此后描述的实施例本发明的这些和其他方面将变得显而易见，将会被详细阐述。

图中：

图1显示灯，其包括折叠密封；

图2详细显示图1的折叠密封；

图3显示灯的一个实施例；

图4显示设置有弹性夹具体的密封；以及

图5显示弹性夹具体的侧视图。

图1(非比例绘制)显示高压放电灯1，其设置有玻璃放电容器2，所述放电容器包围具有可电离填充物的放电空间3，第一电极4和第二电极40出现在所述放电空间3中，在灯的工作过程中放电在所述第一电极和第二电极之间延伸，所述高压放电灯具有第一密封5，所述第一密封结合有箔形式的电导体6，所述电导体连接第一电极4和金属导线7，所述金属导线从第一密封伸出到外部，所述第一密封具有第一不透气部分5a和第二不透气部分5b，气体填充腔10出现在所述第一不透气部分和第二不透气部分之间。所述腔包括至少气体成份的填充物。例如，所述腔包括汞蒸气。

在所述腔的区域处，第一密封具有第一外部电容体45。第一密封在颈部8的区域处与放电容器连接。第二外部电容体42出现在所述颈部的区域处，其通过导体43与第一外部电容体电连接。

第一密封5构成折叠密封。箔6是Mo片，其具有刃形边缘和孔11。所述孔因装配灯的金属部件时用针戳箔而产生。金属导线7被固定到所述片的一端6a，例如通过焊接，金属导线从所述密封和所述放电容器伸出到外部。第一电极4的电极杆4a被固定到所述片6的另一端6b。在面对第一电极4的一侧，放电容器的第二电极40和具有腔100和颈部80的第二密封50具有类似的结构。第二电极与导线70连接。在灯的工作状态下，放电在电极之间延伸。在所述实施例中，第一和第二外部电容体45、42通过导体46与第二电极40电连接。因而实现无源串联电容体。

图2(非比例绘制)详细显示图1所述灯的第一折叠密封，其中图2A显示具有穿孔片6的第一密封的俯视图，图2B显示其具有片6的侧视图。图2中，为了清晰，电容体45、43均未显示。

根据本发明的灯的第一实施例显示在图3中，第一电容体45是位于所述腔10的区域处的电绝缘导线48的电绝缘第一线圈，其绕着第一密封5缠绕若干圈直到颈部8处，其在颈部8处形成电容体42。该实施例具有优势，因为电容体45、42可能具有简单的结构，其由单根导线形成。因为灯在电极之间例如150KHz的频率下工作，所以电容体45、42和电极40之间的连接导体46是必须的，以便施加穿过腔10的必需电压。

在灯的具有优势的实施例中，电容体形成为弹性夹具体。图4显示(非真实比例)第一密封怎么设置这种电容体。在所示实施例中，第一密封具有大致圆形的外围，被4个弹性夹具体夹住。位于腔处的第一弹性夹具体45’形成第一电容体，位于颈部8处的第二弹性夹具体42’形成第二电容体。第三弹性夹具体44位于靠近第一密封的第二不透气部分5a处。第四弹性夹具体47设置在弹性夹具体45’和42’之间。弹性夹具体44、42’、45’、47通过连接体401、402、403互相连接。因为腔10的存在，第一密封的外围在腔处稍微大于其另一侧。优选地第四弹性夹具体位于紧靠较大外围的旁边处。显示的结构具有以下优势：由于外围的差别，第一电容体45’的位置以该方式大致固定。另一个优势是电容体可作为单独的灯部件制造，能以后述的简单方式安装到灯上。优选地，弹性夹具体和连接体被制成一个整体。图5显示制成一个整体的弹性夹具体44、42’、45’、47和连接体401、402、403的侧视图。

根据所示实施例的灯的实践实现中，灯是高压汞放电灯，其额定功率为120W，可被扩展到至少250W。用于投影目的的该灯具有内径为4mm、电极距离为1mm的放电容器。该放电容器具有可电离填充物，除了汞和稀有气体，例如填充压力为100mbar的氩，其还包括溴。在灯的工作过程中，在放电容器中160bar或者更高的压力占多数。放电容器由最大厚度为2.5mm的石英玻璃制成。边缘为刃形、被穿孔的片是Mo片，金属导线被固定在其一端。第一电极的电极杆与所述片的另一端固定。所述灯在每一侧都设置有折叠密封，每个折叠密封长度为28mm。长度为5mm的折叠密封用于与外界隔绝地密封放电容器已经足够。剩余长度的折叠密封用于给电导体的温度在其暴露在空气中的区域处提供足够低的值。每个折叠密封具有腔。每个折叠密封在放电空间和相关腔之间的长度为7mm。每个腔长度为5mm。

第一密封在所述腔的区域处设置有第一电容体，其采用绕组的形式，延伸2至3圈直到密封和放电容器之间的颈部，在颈部处其形成闭合绕组中的第二电容体。第二电容体与放电空间留出距离为1mm到3mm之间的间隔。导线直径为0.5mm。

在进一步的实践实现中，第一密封设置有4个弹性夹具体，其由导电、耐热的材料制成，在所述的情况下为不锈钢RVS310。位于腔处的弹性夹具体宽度为3mm。其余的弹性夹具体每个宽度为1mm。弹性夹具体通过宽度为2mm的连接体互相连接。弹性夹具体和连接体由单件材料制成。

灯的制造从石英玻璃管开始，容器在其中形成，其在两个直径相对的位置设置有管状部分，管状部分用于密封的制造。首先，密封在灯容器上制成，例如折叠密封，在提供以已知的方式与其固定的边缘锋利并被穿孔的片、导体和电极之后，折叠密封通过以如下方式加热相关的管状部分实现：在占优势的低于大气压的压力影响下其软化并流出。这优选地由相对管状部分旋转的激光束完成，旋转的光束从导体朝着电极杆移动。通过在所述片的位置处中断激光束一段时间，实现不透气的腔。因此形成的腔包括气体，在折叠密封的制造过程中所述气体出现在管状部分和放电空间。这通常是稀有气体，在密封的制造过程中石英玻璃管被该稀有气体冲洗。

为了有效率的制造，将形成放电容器填充物一部分的稀有气体优选地用于该目的。接着，放电容器设置有填充物要求的成份，其后，边缘锋利的片设置有固定的电极，同前的导体设置在另一个管状部分的区域处。

接着，在另一个管状部分的折叠密封也以相应的方式制成，即通过管状部分的加热和由此引起的流动。因此形成的腔也自动充满出现在放电容器中的填充物的蒸气，特别是汞蒸气。对于令人满意的启动增强运行这是很大的优势。已经发现因此形成的折叠密封质量上构成与折叠密封不具有不透气腔的情况下同样好的密封。

以上所述的这种类型的实用灯要求1kV电压的冷点亮，例如采用1到3ms期间高频信号的电压，例如50kHz，用于产生腔中的击穿，其后大致同时在放电容器的电极之间产生放电，其随后发展成稳定的放电弧，因此灯以稳定的方式工作。在不超过1分钟后灯到达其稳定工作状态。在同样的实用灯中，在灯熄灭之后触发延迟的最大值发生在灯的热的再触发(hot restrike)，通过至多60s的5kV高频信号，在热的再触发(hot restrike)过程中供给灯的功率保持限于120W。

在一个密封中不具有腔的类似灯的情况下，在其它等同条件下，要求的点亮电压为20kV。

Claims (5)

1、一种高压放电灯(1)，其具有石英玻璃放电容器(2)，所述放电容器(2)包围带有可电离填充物的放电空间(3)，其中存在第一电极(4)和第二电极(40)，在灯的工作过程中，在所述第一和第二电极之间保持放电，其中第一密封(5)结合有第一内部电导体(6)，所述第一内部电导体(6)连接第一电极(4)和第一外部电导体(7)，所述第一外部电导体(7)从所述密封(5)延伸到外部，其中所述第一密封(5)还结合有气体填充腔(10)，其中内部电导体(6)是箔，该箔延伸穿过所述腔(10)，其特征在于，所述箔(6)设置有至少一个孔(11)，所述至少一个孔(11)在所述箔的中心部分或者在所述箔的边缘附近。

2、如权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，所述腔(10)至少部分被外部电容体(42，42’，43，44，45，45’，46，48)包围.

3、如权利要求1或2所述的高压放电灯，其特征在于，所述箔(6)由钼制成。

4、一种用于制造高压放电灯(1)的方法，其中包围放电空间(3)的石英玻璃放电容器(2)充满可电离填充物，其中放置有第一电极(4)和第二电极(40)，因而在灯的工作过程中能保持放电，其中第一密封(5)设置有第一内部电导体，所述第一内部电导体是箔(6)，其连接第一电极(4)和第一外部电导体(7)，所述第一外部电导体(7)从所述密封(5)延伸到外部，其中所述第一密封(5)还设置有气体填充腔，所述箔(6)延伸穿过所述腔(10)，其中所述箔(6)设置有至少一个孔(11)，所述至少一个孔(11)在所述箔的中心部分或者在所述箔的边缘附近。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述孔(11)通过用针戳所述箔(6)而被提供。

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