CN1013011B - 冲洗和充填低压气体放电灯的方法 - Google Patents

Abstract

这是一个冲洗和充填低压气体放电灯的方法。在该灯的两端都装有一个导管和一个放电电极。该灯并装有一个限制气体放电的放电玻管。在本方法的流程中，先将放电玻管通过导管连结到真空设备上，冲洗气体或充填气体通过一个导管连续地被输入到放电玻管中。与此同时，这些气体又经过另一个导管而被抽出去。气体吸出量如此选定，使得在放电玻管中产生一其数值与灯的最终加载压力完全一致的平衡压力。

Description

本发明涉及的是冲洗和充填一个低压气体放电灯的方法。在该灯的两端都各装有一个导管和一个放电电极，并用惰性气体充填该灯。该灯还装有一个限制放电的放电玻管，此放电玻管的内径与放电电弧长度之比最高为1∶10。在按照本发明的方法下的工艺过程中，先将放电玻管通过导管连结到一个真空泵上，然后抽真空，之后充填冲洗气体或充填气体;放电玻管的进气压力可以调节，阴极上的碳酸盐类物质分解为氧化物。在此之后，将导管封死。

在生产具有上述特性的灯的过程中，所采用的真空泵技术的生产率取决于放电玻管的容积以及由阴极上碳酸盐类物质的分解所要求的开泵时间的长短。

在目前被采用的众所周知的工艺方法中，是通过两端抽真空和降低气流阻力来达到优质而又迅速地抽空放电玻管。为了能够实现这一目的，在放电玻管的两端都装有长度尽可能短的导管，或者根本就不用导管，冲洗气体是分几个阶段地引入到放电玻管中，而且，在发光管两端同时进行抽真空。

这种方法的缺点是，要求的抽真空功率，需要相当大的空间和能量。由于两端进行抽真空，在拆下装有导管的共同真空-气体系统时，也产生了保持真空度的问题。

在DE-PS3003700中，描述了一个抽空放电玻管的方法。在此方法中，气体只从一个导管进入放电玻管，而从另一个导管被吸出。同时，在此过程中，在真空泵工作的第一阶段里，放电玻管 只被抽空到高于放电玻管的进气压力的真空泵压力值，然后，将冲洗气体通过在气体这一侧的导管导入到放电玻管的内室中。这一冲洗气体又在同时保持真空泵压力值不变的务件下被抽出去。冲洗是以一给定的气体流动速度在一已知的时间间隔内进行的。在此期间，阴极上的碳酸盐类物质分解为氧化物。在抽空的下一阶段，将放电玻管中的气体压力降低到与放电玻管类型适应的进气压力值，具体是这样的：先切断气体的进入，在达到进气压力之后，结束抽真空并将两端的导管封死。

这种方法的一个缺点是，在较高的压力值下进行的气体冲洗用掉了相当多的多余气体，这就进一步提高了这一过程的成本。同时，按所希望的精确度来调节进气压力也是相当复杂的，其原因可归结为位于靠抽空端导管的尺寸公差，这一公差会导致流动速度变化很大。

另一个缺点是，由于将压力调节到进气压力的调节量太大，需要花费很多真空泵工作时间。

本发明的目的在于，在避免上述已知方法缺欠的同时，获得一种生产效率高经济效益好的冲洗和冲填低压气体放电灯的方法，设计出能保证对于灯的质量并为重要的气体纯度和稳定的加载气体压力，以及使真空泵系统的结构安排尽可能简单。

本发明基于如下的认识，即，在真空泵循环结束时所达到的气体纯度和进气压力的稳定性还可以进一步由在进行冲洗和气体抽空时所调节的压力级加以影响。

根据这一认识，本发明提出了一种用惰性气体冲洗和充填一个作为光源的低压气体放电灯的方法。在该灯的两端都装有一个导管和一个放电电极。该灯还装备有一个限制放电的放电玻管。此放电玻管的 内径与放电电弧长度之比最高为1∶10。在本工艺方法过程中，先将放电导管通过导管连结到一个真空泵上，然后将放电玻管抽空，并充填冲洗气体或充填气体。在此，将压力调节到放电导管的最终进气压力，阴极上的碳酸盐类物质分解为氧化物，然后将导管封死。依照本发明其方法实现如下：将冲洗或充填气体通过一个导管连续地输入到连结在真空泵上的放电玻管中，与此同时，又通过另一导管抽出冲洗气体或充填气体。引吸量的大小如此选定，在放电玻管中实现一与最终放电玻管进气压力一致的平衡压力。

通过同时进行输入和抽出气体，这就可以做到充分而又有效的冲洗，因为，那些通过一个导管进入的连续的气体流其功能就象一个活塞一样，将污染物堆在自己的前面，并且相当快地将污染物通过放电玻管的另一个导管排出。在这种方式下，不仅加快了污染物的排出速度，还提高了污染物的排出效率，因为，在放电玻管中所出现的流动状况防止了污染物停留在由放电管和封闭塞所组成的角落区中。

在将本发明的工艺方法进行了进一步改进之后，将冲洗气体或充填气体通过一个导管输入到放电玻管中，引入的气体量如此选定，使得在放电玻管中流动的气体的速度保持常数。这一数值为常数的流动速度可以在一个与全部引吸持续时间相比是很短的时间间隔内（此时间间隔最长不超过全部引吸持续时间的10%）最多一次地脉冲式升高，如果在制灯工艺方面基于其他的，有务件要求的工序中需要有这样的流速提高的话。

在将本发明的工艺方法作了合理的安排之后，则在结束冲洗过程之前，可改变输入到放电玻管中的充填气体或冲洗气体的成分，当用于充填灯的气体很贵时，例如使用氦气作为充填气体时，这样的成分 改变就大有好处。在这种场合，首先送入冲洗气体，只有在阴极上的碳酸盐类物质的分解反应结束之后再转换到充填气体。然后在一个与冲洗持续时间相对应的时间延迟之后，将放电玻管的两个导管封死。

如果在阴极上的碳酸盐类物质的分解在时间上是彼此独立无关地进行，首先处理靠近气体输入导管的阴极，然后，在与冲洗时间相一致的时间间隔之后，再处理靠近气体排出导管的阴极，这样做是大有好处的。因为，在这种方式下，在碳酸盐类物质分解中所产生的大量气体-CO₂及CO-，以及其它一些对阴极起污染作用的物质，就不会污染已经处理过的阴极的表面。

从精确地维持气体消耗量，保持气体纯度和进气压力稳定性的角度出发，本发明中的真空泵压力分级调节的方法是特别有益的。因为，所要达到的气体纯度是与新输入气体的纯度完全一致。一个分离的气体输入系统已属多余，从而在低加载压力下进行气体冲洗时，可节省大量的气体。与此同时，在整个过程中，还可以将进气压力保持在常值。

借助于附图可对本发明作进一步说明。

图1示出，在真空泵循环中，放电玻管中的压力值和气流速度随时间的变化。

图2示出，为实现本发明的方法的一个真空泵系统的结构安排图例。

依照本发明的精神，将低压气体放电灯的放电玻管通过装在其两端的导管中的一个导管连结到一个已有的真空泵上，而通过另一个吸管将冲洗气体输入或充光填到放电玻管中，与此同时，处于放电玻管内部的气体和污染物（如果有后者存在的话）以及新输入的冲洗气体一 起通过第一个导管而被抽出去。

由图1中的特性曲线1显然可见，在光源的整个真空泵循环过程中，冲洗气体的流动是连续的并且基本上为常数。

抽真空是按如下程度进行的，即，如特性曲线2所示，放电玻管中所控制的压力一开始是连续不间断地降低，然后被调节到与放电灯的最终进气压力值Pt相一致的平衡压力值，这一所调节的压力与数值为常数的流动速度及在放电玻管抽气端的导管的流动阻力有关。

在图1中，无论是特性曲线1还是特性曲线2中的虚线，都表示本发明的方法中的另一情况，即，在真空泵循环过程中，流动着的冲洗气体的压力和速度可以在一个与循环持续时间相比为极短的时间间隔内（最长不超过循环的持续时间的10%）一次性地（如图所示）或者甚至是多次性地脉冲式地升高。

本方法的步骤可以（例如）有效地用于将附加料输入到放电玻管中。

在图2中以简图形式示出为实现本发明的方法所用的真空泵。放电玻管3通过导管4和4′被连结到一个已有的真空泵回路中，通过与气口5相连结的导管4及装在抽气口6上的导管4′分别将冲洗气体或充填气体输入及抽出。

如果放电灯的冲洗气体和充填气体不是同一种气体，则应在气口5中装设一个交换阀门，借助于冲洗气体转换到充填气体这一帮助包含有高于环境压力的冲洗气体室能以同样的压力转换到充填气体室。

以上述的简单的真空泵装置结构图可知，污染物绝不会进入到气口5中。因为，纯净气体不断地流过气口5，这就阻碍了污染物进入这一系统。

Claims (6)

1、一种冲洗和充填低压气体放电灯的方法，该放电灯包括一个放电玻管，玻管两端分别装有一个用于输入充填气体或冲洗气体及用于抽吸气体的导管和分别装有放电电极，玻管的内径与放电电弧长度之比为1∶10，其特征在于：

将玻管一端的导管与充气设备相连结，玻管另一端的导管则与真空泵相连结；由充气设备向玻管的所述一端的导管连续输入冲洗气体或充填气体，同时由真空设备经放电玻管的另一端的导管抽吸输入玻管的气体；调节抽吸量，使放电玻管中实现一与最终放电玻管进气压力一致的平衡压力，而在放电灯阴极上的碳酸盐类物质分解为氧化物，最后将所述导管封死。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于：以一数值为常数的流动速度将冲洗气体或充填气体输入。

3、根据权利要求2的方法，其特征还在于：冲洗气体或充填气体的这个常值的流动速度，可在最长不超过真空泵循环的整个持续时间的十分之一的时间内，脉冲式地增大。

4、根据权利要求3的方法，其特征在于：在次冲洗的持续时间内，可以改变引入到放电玻管中的气体的成分。

5、根据权利要求4的方法，其特征在于：在真空泵循环过程行将结束之前，可以在一次冲洗的持续时间内，引入到放电玻管中的冲洗气体转换为充填气体。

6、根据权利要求1-5中任一权利要求中的方法，其特征在于：放电灯阴极上的碳酸盐类物质的分解，可在彼此不同的时间内进行，其方式是：首先是在位于引入气体的导管一侧的阴极上发生，然后在一个冲洗持续时间间隔之后，再在位于吸出气体的导管一侧的阴极上发生。