CN101699614A - 一种高寿命的陶瓷金卤灯及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高寿命的陶瓷金卤灯及其制造方法，具体为，陶瓷金卤灯的电极密封于电弧管两端的袖管，并且袖管的尾段有一短节具有氮化铝(AlN)，氮化铝(AlN)占袖管的10％-30％，具有氮化铝(AlN)的短节密封于袖管，其中，电弧管主体和袖管除去具有氮化铝(AlN)部分的主要成分都是氧化铝(Al₂O₃)，氧化铝(Al₂O₃)占袖管的70％-90％。最后将陶瓷金卤灯管放入加热炉内进行高温烧结。氮化铝(AlN)较高的热导率使陶瓷金卤灯使用时袖管的温度会降低50℃或以上，使得卤化物与密封剂之间的化学反应减慢了几倍，从而减慢了陶瓷金卤灯的故障模式，进而实现了增加陶瓷金卤灯的使用寿命的目的，同时，这也有利于减少灯管袖管长度，从而可以减小灯胆尺寸，利于小型化。

Description

一种高寿命的陶瓷金卤灯及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种新型的陶瓷金卤灯，尤其是一种高寿命的陶瓷金卤灯及其制造方法。

背景技术

陶瓷金卤灯是在石英金卤灯和高压钠灯制造技术的基础上发展起来的，既有高压钠灯的高光效，克服了高压钠灯色温低，显色性差的缺点，又有比石英金卤灯显色性更好，光色更稳定光衰更小，寿命更长的优点，因此具有更卓越的性能。而随着全球绿色照明的推广，对照明质量需求的提高，陶瓷金卤灯制造技术的发展和制造成本的不断降低，陶瓷金卤灯在照明光源行业中取得长足的进展，使其在能源效率和显色性要求高的领域成为首选的照明技术，如高端的专卖、零售业。

虽然现有技术的陶瓷金属卤化物性能远远高于传统石英金属卤化物，但是，面对快速成长的竞争性技术，如LED照明等，使得陶瓷金卤灯依然要不断的改进以便满足用户的需求。这其中，提高陶瓷金卤灯的灯泡寿命是提高其竞争力非常重要的一个方面。而影响陶瓷金卤灯寿命的一个主要故障模式便是密封失效，其主要原因是由于高温造成用于密封电极与袖管的密封剂受灯管内的卤化物的快速腐蚀。而为了防止卤化物和密封剂之间的快速化学反应，最有效的方法是令这个区域的温度保持在一定的数值范围内，不至于过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低袖管的工作温度，减缓陶瓷金卤灯故障模式的一种高寿命的陶瓷金卤灯及其制造方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明所指的一种高寿命的陶瓷金卤灯，主要由电弧管、电极和玻璃灯外壳组成，其中，电极密封于电弧管两端的袖管，并且袖管的尾段有一短节具有氮化铝(AlN)，氮化铝(AlN)占袖管的10％-30％，具有氮化铝(AlN)的短节密封于袖管，进一步，电弧管主体和袖管除去具有氮化铝(AlN)短节的主要组成成分都是氧化铝(Al₂O₃)，氧化铝(Al₂O₃)占袖管的70％-90％。

另外，所述电弧管主体可以是圆柱形、圆球型或椭圆形，电弧管灯管内有100hPa到十几个大气压的惰性气体(氩气，氙气或其他惰性气体)、金属卤化物和毫克量的汞。惰性气体防止电弧高温将电极和其它成分氧化和挥发，金属卤化物为电弧提供发光所需的原子/离子，其它添加剂(如汞)为电弧提供导电阻以稳定电弧运作。同时，电弧管主体和袖管之间可以是整体式或高温接合。电弧管的主体形状的不同和电弧管与袖管之间的衔接方式的不同不会对本发明作用的实现造成影响。

本发明中，所述袖管的氮化铝(AlN)是一个与袖管的氧化铝(Al₂O₃)有同样内外径的塞型短管，袖管的氮化铝(AlN)为梯型结构，与袖管的氧化铝(Al₂O₃)梯型结构相吻合，两部分之间除了封节剂之外，还涂有少量的密封剂，并且，所述的电极分为钼(Mo)和铌(Nb)，电极和袖管之间填充有密封剂。

本发明的目的还通过另一项技术方案进行实现：

一种高寿命的陶瓷金卤灯的制造方法，其实现方法在于包括以下步骤：

(1)在封接电极前，在氮化铝(AlN)袖管的梯型接口处，放置一个圈形的封节剂；

(2)将氧化铝(Al₂O₃)袖管套到氮化铝(AlN)袖管梯型接口处；

(3)袖管整体(将氧化铝(Al2O3)袖管套到氮化铝(AlN)袖管上)放置一个加热炉内，将加热炉升温至1500℃并维持到封节剂完全熔化，氧化铝(Al₂O₃)袖管随重力下移，封节剂熔体封闭氧化铝(Al₂O₃)袖管和氮化铝(AlN)袖管之间的缝隙，此过程也可通过灯管两边加压来达到；

(4)停止加热炉的热源，等温度降低到200℃后，取出陶瓷金卤灯管。

在上述步骤当中，用于封接袖管两部分的封节剂的主要成分为Al₂O₃，所述的加热炉内有惰性气体或惰性气体加少于5％的氢气。本发明所述的陶瓷金卤灯的特点是在袖管的尾端设计了具有更高导热系数的氮化铝(AlN)短节，使袖管的温度大幅降低，减缓了故障模式，此外，密封剂和封节剂的使用方式加强了灯管和电极的密封性，有助于提高陶瓷金卤灯的使用性能。同时，这也有利于减少灯管袖管长度，从而可以减小灯胆尺寸，利于小型化。

附图说明

图1所示是本发明的结构示意图；

图2所示是本发明的制造工艺示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明的结构图如图1所示，包括氧化铝(Al₂O₃)袖管1、氮化铝(AlN)袖管2、两袖管之间的封节剂3、电极的钼(Mo)4、电极的铌(Nb)5、电极的钨6、用来密封电极与袖管的密封剂7及适量添加剂8组成。

可以看出，氮化铝(AlN)袖管2的设计是一个与氧化铝(Al₂O₃)袖管1有同样内外径的塞型短管，在与氧化铝(Al₂O₃)袖管1的接口处，氮化铝(AlN)袖管2的梯型结构与氧化铝(Al₂O₃)袖管1的梯型结构相吻合。同时为了达到密封效果，在袖管1和氮化铝(AlN)袖管2的接口处，使用了高温熔化的封节剂。

此外，电极与袖管之间的密封剂填充范围是整个的氮化铝(ALN)袖管2，以及超出氧化铝(Al₂O₃)袖管1和氮化铝(ALN)袖管2的接口处的一小部分。

有实际情况可以推断，由于氮化铝(ALN)较高的热导率(表1)使得该袖管的温度降低50℃或以上，这使卤化物与密封剂之间的化学反应减慢了几倍，从而减慢了陶瓷金卤灯的故障模式一密封失效，从而起到了增加陶瓷金卤灯使用寿命的作用。

表1：氮化铝和氧化铝的热导率比较

	Al2O3	AlN
			热导率(W/m*K)	18	140-180

如图2所示，为本发明陶瓷金卤灯的制作方法实例图，在封接电极前，在氮化铝(AlN)袖管2的梯型接口处，放置一个圈形的封节剂3，并将氧化铝(Al₂O₃)袖管1套到氮化铝(AlN)袖管2的梯型接口处，然后以氧化铝(Al₂O₃)袖管1和氮化铝(AlN)袖管2整体垂直放置一个加热炉内，最后将加热炉升温至1500℃并维持到封节剂3完全熔化，此时氧化铝(Al₂O₃)袖管1会随重力下移，封节剂3熔体封闭氧化铝(Al₂O₃)袖管1和氮化铝(AlN)袖管2之间的缝隙，在这时候即停止加热炉的热源，等温度降低到200℃后，取出陶瓷金卤灯管。此过程也可通过灯管两边加压，在水平放置的条件下达到。

在上述步骤当中，用于封接袖管两部分的封节剂的主要成分为Al₂O₃，同时的加热炉内有惰性气体或惰性气体加少于5％的氢气。

Claims (7)

1.一种高寿命的陶瓷金卤灯主要包括电弧管，电极和玻璃灯外壳，其特征在于电极密封于电弧管两端的袖管，并且袖管的尾端有一短节具有氮化铝(AlN)，氮化铝(AlN)占袖管的10％-30％，具有氮化铝(AlN)的短节密封于袖管，同时，电弧管主体的主要成分是氧化铝(Al₂O₃)，袖管除去具有氮化铝(AlN)短节的部分其主要成分也是氧化铝(Al₂O₃)，氧化铝(Al₂O₃)占袖管的70％-90％。

2.根据权利要求1所述的一种高寿命的陶瓷金卤灯，其特征在于所述的电弧管主体可以是圆柱形、圆球型或椭圆形，电弧管主体和袖管之间可以是整体式或高温接合，电弧管灯管内有100hPa到十几个大气压的惰性气体(氩气，氙气或其他惰性气体)、金属卤化物和毫克量的汞。

3.根据权利要求1所述的一种高寿命的陶瓷金卤灯，其特征在于所述的袖管的氮化铝(AlN)部分是一个与袖管的氧化铝(Al₂O₃)部分有同样内外径的塞型短管，氮化铝(AlN)袖管为梯型结构，与氧化铝(Al₂O₃)袖管的梯型结构相吻合。

4.根据权利要求3所述的一种高寿命的陶瓷金卤灯，其特征在于所述的袖管的氮化铝(AlN)部分和氧化铝(Al2O3)部分之间使用了封节剂(以Al2O3为主要成分)以密封接口。

5.一种高寿命的陶瓷金卤灯的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在封接电极前，在氮化铝(AlN)袖管的梯型接口处，放置一个圈形的封节剂；

(2)将氧化铝(Al₂O₃)袖管套到氮化铝(AlN)袖管梯型接口处；

(3)袖管整体(将氧化铝(Al2O3)袖管套到氮化铝(AlN)袖管上)放置一个加热炉内，将加热炉升温至1500℃并维持到封节剂完全熔化，氧化铝(Al₂O₃)袖管随重力下移，封节剂熔体封闭氧化铝(Al₂O₃)袖管和氮化铝(AlN)袖管之间的缝隙，此过程也可通过灯管两边加压来达到；

(4)停止加热炉的热源，等温度降低到200℃后，取出陶瓷金卤灯管。

6.根据权利要求5所述的一种高寿命的陶瓷金卤灯的制造方法，其特征在于步骤(1)所述的封节剂的主要成分为氧化铝(Al₂O₃)。

7.根据权利要求5所述的一种高寿命的陶瓷金卤灯的制造方法，其特征在于步骤(4)所述的加热炉内有惰性气体或惰性气体加少于5％的氢气。