CN101826441B - 陶瓷金属卤化物灯电弧管及其一体化制作工艺 - Google Patents

陶瓷金属卤化物灯电弧管及其一体化制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷金属卤化物灯电弧管及其一体化制作工艺，是针对现有同类产品结构设计欠佳，生产工艺较为复杂的技术问题而设计的。其设计要点是所述陶瓷放电腔内径的粗管部与对称式毛细管之间设有放电腔凸部，放电腔凸部呈锥形过渡；陶瓷放电腔的粗管部与对称式毛细管连为一体。其一体化制作工艺要点是所述陶瓷放电腔内放置可移动核心元件，陶瓷放电腔的粗管部、对称式毛细管、放电腔凸部通过喷模方法交叉成型；成型后陶瓷放电腔内的可移动核心元件先经化学处理，将可移动核心元件在化学熔剂中分解，再经1300℃空气中熔烧坯料，得到一个整体的陶瓷电弧管素坯。该电弧管适用于金属卤化物灯，以及陶瓷金属卤化物灯电弧管及其制作工艺的改进。

Description

陶瓷金属卤化物灯电弧管及其一体化制作工艺
技术领域
本发明涉及金属卤化物灯的电弧管，是一种陶瓷金属卤化物灯电弧管及其一体化制作工艺。
背景技术
目前，在金属卤化物灯电弧管生产领域，为克服石英壳体的金属卤化物灯所存在的缺点，一些金属卤化物灯的电弧管采用多晶体半透明氧化铝陶瓷替代石英管。这些金属卤化物灯实现了高负荷运行，显色指数上升为90以上，发光效率与石英壳体的金属卤化物相比提高20％，寿命提高一倍以上，被誉为“人造太阳光”之称，是照明光源中照明效果最好，节能效率最佳和应用前景最好的高强度气体放电光源。对陶瓷金属卤化物灯的研发和产业化，对“节能减排”建立节约型社会具有十分重要意义。
如中国专利文献刊载专利号ZL03131897.5，授权公告日2007年5月16日，发明名称“金属卤化物灯电弧管”；其具有半透明氧化铝陶瓷的外壳，外壳两端各设置有一根导电引线，在导电引线上靠近外壳的腔体的一端设置有电极，中间腔体内填充有一定量的惰性气体、汞和Sc、Na、Tl、In、Dy、Ho、Tm等金属卤化物，外壳由两件、三件、五件套。再如中国专利文献刊载专利号ZL200510110257.3，授权公告日2008年10月1日，发明名称“陶瓷金属卤化物灯电弧管”；其放电腔由直管型多晶氧化铝陶瓷管和两端的陶瓷塞整体烧结而成，陶瓷塞伸入放电腔的顶端内侧部份呈锥状或圆锥状，陶瓷塞的后端部分通过圆锥过渡筒连接有一个中间有小孔的细管，伸入细管中的一对电极通过玻璃焊料的方式实现和陶瓷腔体的气密封接；放电腔内填充有启动气体、汞和根据不同光谱要求的若干种金属卤化物。以及如中国专利文献刊载专利号ZL200820166891.8，授权公告日2009年6月17日，实用新型名称“一体化陶瓷金属卤化物灯电弧管”；其由半透明氧化铝放电腔及一对电极组成，该放电腔内充有启动气体、汞和金属卤化物，半透明氧化铝放电腔包括圆柱筒放电腔和两端的细长型尾管，圆柱筒放电腔与两端的尾管之间采用圆弧过渡衔接，整个放电腔为一体化结构，一对电极分别伸入两端的尾管至圆柱筒放电腔内，并气密封接。但上述金属卤化物灯电弧管的空腔内径结构设计欠佳，导致冷端温度、光效、显色指数欠佳。
同时，如中国专利文献刊载申请号200810162502.9，公开日2009年4月29日，发明名称“陶瓷金属卤化物灯电弧管”；该电弧管以高纯度a-Al2O3多晶半透明氧化铝(PCA)陶瓷为材料焙烧制成，电极组件通过尾管插入陶瓷放电腔内，由玻璃焊料将电极组件和尾管间隙密封，其设计要点是所述的过渡区的外径面与主管、尾管垂直，呈“-□-”型，过渡区内径面的陶瓷放电腔呈圆锥形，陶瓷放电腔内填充金属卤化物、汞、缓冲气体，内径面与尾管的连接处设有凹凸区。但该陶瓷金属卤化物灯电弧管结构较为复杂，较难一体化生产，生产成本较高，制作工序较为复杂。
发明内容
为克服上述存在的不足，本发明的目的是向本领域提供的一种一体化的陶瓷金属卤化物灯电弧管及其制作工艺，使其能解决现有同类产品结构设计欠佳，生产工艺较为复杂的技术问题，本发明是通过如下的技术方案实现的。
一种陶瓷金属卤化物灯电弧管，该电弧管中陶瓷放电腔的粗管部位于中央，细管部位于两端，细管部即为对称式毛细管，粗管部为放电腔体，放电腔体内充有填充物，填充物为缓冲气体、卤化物及其汞。其设计要点是所述陶瓷放电腔内径的粗管部与对称式毛细管之间设有放电腔凸部，放电腔凸部呈锥形过渡；放电腔凸部用于提高了冷端温度的作用，从而提高了光效和显色指数、改善启动性能，使该电弧管的整体温度梯度合理、金属卤化物灯的工作状态稳定。陶瓷放电腔的粗管部与对称式毛细管连为一体，陶瓷放电腔的粗管部和对称式毛细管通过可移动核心元件和喷模方法交叉成型技术将两者连为一体。
所述陶瓷放电腔的粗管部内径呈锥形或圆锥形。锥形或圆锥形设计方便了陶瓷放电腔的粗管部、对称式毛细管、放电腔凸部通过喷模方法交叉成型。所述陶瓷放电腔的对称式毛细管内径设有专用电极组件，专用电极组件通过稀土玻璃焊料气密封接于对称式毛细管内。通过稀土玻璃焊料的气密封接保证了陶瓷放电腔内电极组件与填充物充分反应，防止填充物排出该陶瓷金属卤化物灯电弧管。
其一体化制作工艺是该电弧管采用高纯a-Al2O3多晶体氧化铝陶瓷为原料；工艺特征是所述陶瓷放电腔内放置可移动核心元件，陶瓷放电腔的粗管部、对称式毛细管、放电腔凸部通过喷模方法交叉成型，成型后的陶瓷电弧管素坯连同可移动核心被锁定陶瓷管放电腔粗管内，可移动核心元件用于限定陶瓷放电腔的尺寸形状；成型后陶瓷放电腔内的可移动核心元件先经化学处理，将可移动核心元件在化学熔剂中分解，防止素烧时产生的膨胀使陶瓷电弧管素坯开裂，再经1300℃空气中将可移动核心元件熔烧坯料，可移动核心元件充分熔烧后被分解燃尽，得到一个整体的陶瓷电弧管素坯；陶瓷电弧管素坯经焙烧和高温烧结后成为最终陶瓷金属卤化物灯电弧管的陶瓷放电腔。制作完成后的陶瓷金属卤化物灯电弧管内外径尺寸精确，内壁光洁度高，整体机械强度高，晶体均匀抗热冲击性好，温度均一性优良，电弧管热损减小。
本发明提高了冷端温度、光效、显色指数，保证了封接区温度的均匀分布，确保了气密封接，减少了热辐射能量损失，整个灯的温度梯度合理，灯的工作状态稳定；同时，其一体化制作工艺简单，工艺方法提高了陶瓷金属卤化物灯陶瓷管的稳定性。其适用于金属卤化物灯，以及陶瓷金属卤化物灯电弧管及其制作工艺的改进。
附图说明：
图1是本发明的陶瓷放电腔结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
以上附图序号及名称：1、陶瓷放电腔，101、粗管部，102、对称式毛细管，103、放电腔凸部，2、专用电极组件，3、稀土玻璃焊料，4、填充物。
具体实施方式：
本发明以型号为CDM150W/942的实施方式为例作进一步地说明，实施方式根据该电弧管的结构特点，以及结合其制作工艺、参数和测试数据。
如图1所示，该陶瓷放电腔1包括粗管部101、对称式毛细管102、放电腔凸部103，陶瓷放电腔内径呈锥形或圆锥形；陶瓷放电腔采用高纯a-Al2O3多晶体氧化铝陶瓷制造技术和一体化制作工艺两个结合，通过陶瓷电弧管素坯经焙烧和高温烧结后成为最终陶瓷金属卤化物灯电弧管。其一体化制作工艺的特点是在陶瓷电弧管素坯经焙烧和高温烧结前，陶瓷电弧管素坯通过可移动核心元件制得陶瓷电弧管素坯，其具体工艺过程是：所述陶瓷放电腔内放置可移动核心元件，陶瓷放电腔的粗管部、对称式毛细管、放电腔凸部通过喷模方法交叉成型，成型后的陶瓷电弧管素坯连同可移动核心被锁定陶瓷管放电腔粗管内，可移动核心元件用于限定陶瓷放电腔的尺寸形状；成型后陶瓷放电腔内的可移动核心元件先经化学处理，将可移动核心元件在化学熔剂中分解，防止素烧时产生的膨胀使陶瓷电弧管素坯开裂，再经1300℃空气中将可移动核心元件熔烧，可移动核心元件充分熔烧后被分解燃尽，得到一个整体的陶瓷电弧管素坯。制得陶瓷放电腔的粗管部直径为9.0mm，对称式毛细管直径为2.6mm、孔径为0.9mm、长度为13.0mm、弧长为20.0mm，填充物4中稀土卤化物为8.0mg、缓冲气体为Kr85，汞为6mg，该陶瓷金属卤化物灯电弧管的压强为70Kpa。
如图2所示，制作完成后的陶瓷放电腔内充入缓冲气体、卤化物、汞的填充物，通过稀土玻璃焊料3将专用电极组件2气密封接于陶瓷放电腔的对称式毛细管。当电极导电后陶瓷放电腔经点火脉冲，使缓冲气体产生辉光放电后随温度上升转为弧光放电，形成稳定的电弧热辐射能量转化为光能提供照明。其参数具体如下：灯电压：95V；灯电流：1.82A；灯功率：146W；光通量：14000lm(流明)；光效：95lm/W；色温：4100K；显色指数：92.5。上述光电参数说明较之普通的陶瓷金属卤化物灯提高了冷端温度、光效、显色指数。保证了封接区温度的均匀分布，确保了气密封接，减少了热辐射能量损失，整个金属卤化物灯的温度梯度合理，金属卤化物灯的工作状态稳定。

Claims (1)

1.一种陶瓷金属卤化物灯电弧管的一体化制作工艺，该电弧管采用高纯a-Al2O3多晶体氧化铝陶瓷为原料；其一体化制作工艺特征在于：所述陶瓷放电腔(1)内放置可移动核心元件，陶瓷放电腔的粗管部(101)、对称式毛细管(102)、放电腔凸部(103)通过喷模方法交叉成型，成型后的陶瓷电弧管素坯连同可移动核心被锁定陶瓷管放电腔粗管内，可移动核心元件用于限定陶瓷放电腔的尺寸形状；成型后陶瓷放电腔内的可移动核心元件先经化学处理，将可移动核心元件在化学熔剂中分解，防止素烧时产生的膨胀使陶瓷电弧管素坯开裂，再经1300℃空气中将可移动核心元件熔烧，可移动核心元件充分熔烧后被分解燃尽，得到一个整体的陶瓷电弧管素坯；陶瓷电弧管素坯经焙烧和高温烧结后成为最终陶瓷金属卤化物灯电弧管的陶瓷放电腔。
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