CN101142652B - 无电极白炽灯泡 - Google Patents

Abstract

一种制造无电极白炽灯的方法，该方法包括步骤：提供由石英玻璃制成的灯泡管，封闭灯泡管的一端，形成带有孔的颈部，该孔的尺寸小于灯泡管的内径，通过该邻接颈部将敏感材料的颗粒嵌入到灯泡管，并通过该颈部抽空灯泡管，密封灯泡。

Description

无电极白炽灯泡

本发明涉及一种无电极白炽灯泡。

电灯通常包括电阻白炽灯泡及其适宜的配件，或者包括放电灯泡，这种放电灯泡带有用于激励放电的电极。其所产生的辐射并不总是可见的，在这种情况下，灯泡需要沿着磷光材料排列以形成可见光。已知还具有一种无电极灯泡，需要通过施加外部辐射，特别是施加微波能来对其进行激励。

在发明人为FM Espiau等人的美国专利US6737809中披露了一种使用微波源的无电极灯泡，其摘要如下所述：

集成了介质波导的等离子灯具有一主体，该主体基本由至少一种介质材料组成，这种介质材料具有大于2的介电常数，其所具有的形状和尺寸使得当适当频率的微波源接入到主体中时，所述主体以至少一种谐振模式共振。当从共鸣箱接收到的能量形成光发射等离子体时，在所述主体内，定位在箱体中的灯泡充满了气体。

尽管提及到“灯泡”，但本说明书没有描述与灯体分离的灯泡。

在我们早期的国际专利申请WO02/471202中，描述了：

一种灯，其带有由烧结氧化铝陶瓷材料形成的主体和人造篮宝石窗口。该主体最初被模制成生坯状态(green state)，窗口被压制成前凹陷状。在大约1500℃的温度下将它们烧结联合到一起，从而在粘合密闭的状态下使主体与窗口熔合在一起。在局部冷却到大约600℃之后，通过后部的加料孔添加易敏感材料制成的粒状物。然后将带有玻璃料的陶瓷盘放置到加料孔上。利用激光照射所述陶瓷盘，使玻璃料和陶瓷盘熔合于主体，如此将易敏感材料密封到灯中。

本发明的目的是提供一种制造无电极白炽灯泡的改进方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种制造无电极白炽灯泡的方法，该方法包括以下步骤：

·提供由石英玻璃制成的灯泡壳体；

·形成带有尺寸小于灯泡壳体的横向内部尺寸的孔的、与灯泡壳体形成一个整体的邻接颈部，并且在从与灯泡壳体形成一个整体的邻接颈部整体延伸的管中形成远离邻接颈部的另一颈部，或者

在朝着灯泡壳体开口的支管中形成带有尺寸小于灯泡壳体的横向内部尺寸的孔的邻接颈部，并且在所述支管中形成远离邻接颈部的另一颈部；

·通过该邻接颈部将至少一种敏感材料的颗粒嵌入到灯泡壳体中；

·通过该邻接颈部抽空所述灯泡壳体；

·在所述另一颈部处预先密封灯泡；以及

·在邻接颈部处对灯泡进行最终密封。

根据本发明，提供了一种制造无电极白炽灯泡的方法，该方法包括步骤：

·提供由石英制成的灯泡壳体

·形成带有孔的邻接颈部，该孔的尺寸小于灯泡壳体的横向内部尺寸：其中所述颈部

·与灯泡壳体形成一个整体或者

·形成在灯泡壳体中的支管开口内，

·通过该邻接颈部将至少一种敏感材料的颗粒嵌入到灯泡壳体中，

·通过该邻接颈部抽空所述灯泡壳体以及

·密封灯泡。

我们已经发现通过使用敏感元件的混合物能够获得上述具有优势的效果。因此，嵌入颗粒的步骤包括嵌入一种以上的颗粒。

同时也可以设计成其它形状，如球形的壳体，此外该方法包括封闭灯泡管至少一端的步骤，其中形成邻接颈部的步骤包括：

·在邻接颈部与灯泡一体成形的情形下，在远离密封端处形成所述颈部或者

·在支管内形成邻接颈部的情形下，密封灯泡壳体的另一端。

优选地，相对于灯泡管的中心轴成形和设置所述邻接颈部，从而对于灯泡管或其它形状的管而言，水平放置的颗粒能够向上滚动以进入到邻接颈部的孔中。将灯泡管布置成使颗粒能够穿过颈部，并且能够通过颈部抑制颗粒沿着灯泡管的滚动，并且在密封过程中使其远离灯泡管的另一端。

通常，所述邻接颈部的中心轴至少在交点处与所述灯泡管的中心轴一致。

优选地：

·在邻接颈部处密封灯泡管；

·所述灯泡管或其它形状的管在远离邻接颈部处形成另一颈部，并且在最终密封灯泡的邻接颈部之前，所述灯泡管或其它形状的管在其另一颈部处被预先密封。

在设置两个颈部的情况下，在外颈处形成第一密封，随后在内颈处形成第二密封，将两个颈部之间的管件切断并丢弃。

在某些实施方案中，通过利用其自身材料封闭灯泡管来密封灯泡管的一端。这一端部能够被磨削平或磨削成透镜状。同样，也能够利用管的自身材料来封闭另一端，并将其磨削平或磨削成透镜状。

在另一些实施方案中，通过将一附加的部件熔接到灯泡管端部来密封灯泡管的一端。该附加部件为平坦的圆形曲面(优选其两个表面都是这样)或透镜状。在设置有支管的情形下，类似的通过将另一平坦的或其它形状的附加部件熔接来密封另一端。

在另一些实施方案中，通过吹制以及在颈部处连接灯泡管来一体地形成灯泡。

通常这种方法包括：

·在抽空之后密封之前向灯泡管内填充惰性气体，优选填充稀有气体。

使邻接颈部和另一颈部之间的灯泡管长度适宜，以便使密封到灯泡中的气体含量达到预定；在气体(如氪)温度足够高达到沸点的情况下，通过向灯泡的远端施加液态氮，可以在灯泡管远离密封点(在邻接颈部处实现密封)的端部处冷凝气体。

该方法还包括：

·精镗灯泡管的预备步骤；以及

·精镗灯泡管的预备步骤。

不过，在一些实施方案中，也能够采用精拉拔石英管。

优选地：

·敏感材料为金属卤化物材料；

·敏感材料颗粒的尺寸被设定成当在灯泡中蒸发形成饱和的材料气体时，使所述敏感材料有所剩余；以及

·所述方法包括在没有可测量凹度的邻接颈部的密封内侧形成凸面，以避免形成易于过热的管接头或易于在远离等离子体处形成冷点的凹进，以便在使用过程中使灯泡中的敏感材料冷凝。

根据本发明的另一方面，提供一种按照第一方面所述的方法制造而成的无电极白炽灯泡。

为了有助于理解本发明，现在将参照附图通过实施例描述特定实施方案，其中：

图1是根据本发明的灯泡管的透视图；

图2是一段石英管的示意性侧视图，所述石英管的一端被密封以用来生产图1所示的灯泡管；

图3是类似的石英管视图，其带有一在密封前形成的第一颈部；

图4是类似的石英管视图，其带有两个在密封前形成的颈部；

图5是石英管的又一视图，其带有与开口端相连的抽真空的配件；

图6示出了第一次密封后石英管的视图；

图7是类似的第二次密封后石英管的视图；

图8是类似的成品灯泡管的视图；

图9是图8所示灯泡管变型体的放大视图；

图10是与图9所示同一比例的视图，示出了本发明的带有侧分支的局部成形的灯泡管；

图11是与图10所示灯泡管类似的视图，示出了完全成形的灯泡管；

图12是类似的本发明第三种灯泡管的视图；

图13是按照本发明用玻璃车床密封的灯泡管的示意性示图；以及

图14是按照本发明形成的另一种灯泡管的视图。

参照附图，图1所示的灯泡管包括石英壁1，其内填充有金属卤化物材料2——最初为颗粒形状——以及惰性气体3，所述惰性气体3通常是氖气、氩气、氙气或氪气。石英壁沿其长度4方向为圆柱形，并且具有横向端部5。这样就形成了平坦的内表面6和平坦的外表面7。所述内表面是通过在玻璃车床上采用已知的方式对材料进行加热和处理而形成的，而后表面则是利用已知的方式通过磨削和抛光来形成的。灯泡管沿其长度方向由可精镗出孔的和无心磨削抛光材料制成，借此灯泡管利用其外部尺寸预先确定出体积。通常所述孔为12mm长，直径为6mm。

参照图2至6，灯泡管由具有一定长度的10石英管形成，这一长度大约为成品长度的10倍。通常，外径为6mm的管其内径为4mm。这种灯泡管的制造步骤如下：

1.如图2所示，在未示出的玻璃车床上使一端11封闭并形成平面12。

2.如图3所示，在管中靠近封闭端处形成第一颈部13。该颈部被设置和成形为便于将灯泡管加工成预定长度。

3.如图4所示，在管中靠近开口端处形成第二颈部14，此时第一颈部仍然形成在靠近封闭端处。将石英管从车床上取下。

4.把现有尺寸的颗粒状金属卤化物15投入到石英管中，使所述颗粒状物滚动并敲打着经过两个颈部13，14。然后将石英管再次安装到车床上。在所述颗粒状物15位于带有封闭端的一段石英管16中的情况下，所述石英管被排空。利用装配在管的精密磨削的外表面上的O形环17起作用。该O形环17被限定(captivated)在带有阀19的配件18中，如图5所示，通过所述阀，石英管能够被排真空，并且立刻被再次填充惰性气体。所述配件则被支承在车床的尾架中。适宜的是，在一台车床上形成颈部，在另一台车床上进行填充和密封。

5.在把配件18拆除之前，在第二颈部14处密封石英管。一旦将石英管密封，金属卤化物和惰性气体就被捕获在管内。拆除配件18，管的平衡就被消除。其结果是利用第一颈部13的第一封闭端上的颗粒状物15，在第二颈部处实现密封20，而不会有金属卤化物蒸发的危险，并且所填充的大部分惰性气体不会受热。因此，石英管内的含量被很好地限定。

6.在位置21处密封第一颈部13，此时金属卤化物颗粒依然位于这段石英管16中。加工石英管形成如图7所示形状的密封。灯泡管最终的尺寸将导致在这一操作过程中金属卤化物材料蒸发，它可以包含在已知尺寸的石英管内，借此可以得知这段石英管16中所限定的金属卤化物的数量。无论金属卤化物是否蒸发——作为优选——在最终密封的条件下，最初数量的金属卤化物依然留在这段石英管16内。

7.最终步骤——没有单独示出——是密封并切断端部19，将其打磨成光滑的端部22。

参照图9，灯泡管右端一侧形成有如图所示的端部，但其左端则与右端完全不同。右端具有一较小的内部凸面23，其形成于对玻璃向内处理的过程中，用以确保良好的密封，所述右端还具有一外部长钉24，它是通过远离所形成的灯泡拉拔石英管的多余部分而形成的。将所述外部长钉磨掉形成平坦的端部22。内部凸面用以确保不出现凹陷，这样在使用当中就能够使敏感材料冷凝而在一定程度上远离等离子体以便仅有少量的材料蒸发(材料蒸发会导致光输出匮乏)。不过，在外部长钉24用作散热件的情况下，它能够使内部凸面23作为用于这种冷凝的冷点，从而在灯泡管端部，热量被传递给位于灯泡管中心的金属卤化物/惰性气体。实际上，金属卤化物颗粒的尺寸被设定成使灯泡管内的材料有剩余，即超过操作过程中灯泡管内所需要的材料的饱和蒸汽量。在材料从灯泡管内的热点处蒸发的情况下，在冷点23上累积形成平衡。

管的左端由熔接在石英管上的平坦的圆盘状石英玻璃31形成。在操作过程中，这种平坦的圆盘状石英玻璃能够使光线以直线的方式从形成在灯泡管中心的等离子体处离开灯泡管。

图10和11示出了第二种灯泡管，其由主灯泡管101和一直径稍小的支管151构成。主灯泡管被切割成一定长度，其具有熔接的平坦圆盘状端部131，132。支管具有第一颈部113，并且在图10未示出的管延伸部具有类似于颈部14的第二颈部。颈部113作为主灯泡管和支管的连接点。孔152被设置在主灯泡管的壁上，用于引入金属卤化物颗粒以及排空和引入惰性气体。如同串列式灯泡管和该灯泡管的余管一样，支管的轴线153径向于主灯泡管的轴线154，只要通过支管和孔152将颗粒引入到主灯泡管中，在主灯泡管被定位的情况下，颗粒就不会滚出灯泡管，从而能够在支管处于水平的状态下处理灯泡管，而不会有金属卤化物颗粒损失的危险。

如图11所示，灯泡管颈部113处的密封形成了能够被磨掉的内部凸面123和外部长钉124。

图12示出了第三种灯泡管，这种灯泡管具有球形管201和一段残留的支管251。灯泡管的端部231，232为透镜形，它们在被熔接到管端之前就已经成形。其优点在于在图10所示灯泡管的平坦端部上，可以使来自于灯泡管的光聚焦；而灯泡管的平坦端部正是平行光所需要的。

灯泡管201具有类似于凸面123的凸面223。所述残留的支管形成于密封支管的过程中。这段支管与凸面对准并与其邻接。在使用过程中，支管被容纳在陶瓷的波导管中，其运行起来要比灯泡管的温度低。正如所指出的那样，支管形成了从灯泡管开始的热传导路径，并保持使凸面的温度低于灯泡管其余部分的温度，从而使凸面用作冷凝点。

为了形成图1-9所示的灯泡管，如图13所示，玻璃车床或至少用于密封灯泡管的玻璃车床可以被设置成与头架/尾架轴线A对准，其中该轴线A倾斜成使尾架位于头架之上。如图13所示，这一布置促使敏感材料颗粒靠在已经封闭的灯泡管端部上。另一种可能性是应当采用液态氮来冷却被密封的灯泡管，以便在密封灯泡管的过程中将填充在灯泡管和管延伸部中的惰性气体冷凝到将要成形的灯泡管中。通过将喷嘴301设置到卡盘302后，将一股液态氮从喷嘴喷射到灯泡管端部来实现如上所述。

现在参照图14，图中示出了具有一延伸部451的灯泡管401，它是通过去掉(work down)灯泡管的剩余部分，在距离密封点453所期望距离452的位置处折断而形成的。在使用过程中，延伸段能够适宜地形成用于固定灯泡管的装置。或者可以去掉灯泡管的剩余部分，将一段杆件熔接在密封点。这种灯泡管还具有一半球形端部411，以允许光线正常地穿过灯泡管壁。在白炽的等离子体具有类似形状的端部的情况下，这是非常有优势的。这种端部可以利用玻璃车床加工熔接在最初单独的部件上成形，或者通过吹制来成形。

本发明并不限定于上述实施方案所描述的细节。例如，可选的是所采用的白炽放电材料可以是硫磺，汞、钠和钾的卤化物。此外，这里描述了管状灯泡，但优选提供带有凹陷和支管的灯泡；也可以设想带有三个支管和热点的球形灯泡。

Claims (24)

1.一种制造无电极白炽灯泡的方法，该方法包括以下步骤：

·提供由石英玻璃制成的灯泡壳体；

·形成带有尺寸小于灯泡壳体的横向内部尺寸的孔的、与灯泡壳体形成一个整体的邻接颈部，并且在从与灯泡壳体形成一个整体的邻接颈部整体延伸的管中形成远离邻接颈部的另一颈部，或者

在朝着灯泡壳体开口的支管中形成带有尺寸小于灯泡壳体的横向内部尺寸的孔的邻接颈部，并且在所述支管中形成远离邻接颈部的另一颈部；

·通过该邻接颈部将至少一种敏感材料的颗粒嵌入到灯泡壳体中；

·通过该邻接颈部抽空所述灯泡壳体；

·在所述另一颈部处预先密封灯泡；以及

·在邻接颈部处对灯泡进行最终密封。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述灯泡壳体为管。

3.如权利要求2所述的方法，所述提供由石英玻璃制成的灯泡壳体的步骤包括吹制带有灯泡管封闭端的所述灯泡壳体的步骤，该封闭端为平坦的或者半球形，其中所述形成邻接颈部的步骤包括：

·在邻接颈部与灯泡一体成形的情形下，在远离封闭端处形成所述邻接颈部，或者

·在支管内形成邻接颈部的情形下，密封灯泡壳体端的另一端。

4.如权利要求2所述的方法，

其中所述形成邻接颈部的步骤包括：在邻接颈部与灯泡一体成形的情形下，在远离封闭端处形成所述邻接颈部，或者在支管内形成邻接颈部的情形下，密封灯泡壳体端的另一端；

其中所述在所述另一颈部处预先密封灯泡的步骤包括在预先密封灯泡之前封闭灯泡管的至少一个开口的步骤。

5.如权利要求3所述的方法，其中所述灯泡管还设置有一个开口端，利用制成所述灯泡管的材料来密封所述封闭端。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述灯泡管的封闭端被磨削平。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述灯泡管的封闭端被磨削形成透镜形。

8.如权利要求3所述的方法，其中通过将一附加的部件熔接到灯泡管的封闭端来形成密封。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述附加的部件为平坦状、透镜状或半球形。

10.如权利要求5所述的方法，其中通过利用制成所述灯泡管的材料封闭灯泡管来密封灯泡管的开口端。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述灯泡管的密封后的开口端被磨削平。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述灯泡管的密封后的开口端被磨削形成透镜形。

13.如权利要求5所述的方法，其中在所述支管中形成邻接颈部，并且通过将一附加的部件熔接到所述灯泡管的开口端来密封灯泡管的开口端。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述附加的部件为平坦状、透镜状或半球形。

15.如权利要求3所述的方法，还包括在抽真空之后和在所述另一颈部处预先密封灯泡之前向灯泡管内填充惰性气体的附加步骤。

16.如权利要求3所述的方法，所述提供由石英玻璃制成的灯泡壳体的步骤包括精镗灯泡管的预备步骤。

17.如权利要求3所述的方法，所述提供由石英玻璃制成的灯泡壳体的步骤还包括无心磨削和抛光灯泡管的预备步骤。

18.如权利要求1所述的方法，其中所述敏感材料为金属卤化物材料。

19.如权利要求1所述的方法，所述在邻接颈部处对灯泡进行最终密封的步骤包括在灯泡的右端形成一小的内部凸面的步骤。

20.如权利要求19所述的方法，还包括在灯泡上形成外部延伸部的步骤，该外部延伸部与形成在灯泡的右端的所述内部凸面对准。

21.如权利要求20所述的方法，其中当所述外部延伸部用作散热件的情况下，所述内部凸面作为用于冷凝的冷点。

22.如权利要求1所述的方法，其中敏感材料颗粒的尺寸被设定成，当敏感材料颗粒在灯泡中蒸发形成饱和的敏感材料气体时，使所述敏感材料有所剩余。

23.如权利要求3所述的方法，其中所述在邻接颈部处对灯泡进行最终密封的步骤在玻璃车床上执行，该玻璃车床的轴线倾斜，用以使敏感材料靠在所述灯泡管的封闭端上。

24.如权利要求15所述的方法，包括在所述最终密封过程中冷却所述壳体以保持灯泡的敏感材料和惰性气体的步骤。

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