CN101882558A - 一种陶瓷投影灯 - Google Patents

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高鞫
谢灿生
张万镇
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Chaozhou Sanyuan Electric Light Source Co., Ltd.
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高鞫
谢灿生
张万镇
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Abstract

本发明公开了一种陶瓷投影灯，其包括放电腔及设于放电腔两端的电极管及通过电极管伸入放电腔内的电极组件，该放电腔及电极管由透明陶瓷材料制得，该电极组件通过焊料与电极管实现气密密封，该放电腔内填充有汞；该电极管包括相连接的内管段及焊接槽，该内管段靠近放电腔，焊接槽位于端面处，且焊接槽的内径较内管段大，焊接槽通过填充焊料实现放电腔的气密密封。本发明的陶瓷投影灯发光效率高且密封效果好。

Description

一种陶瓷投影灯
技术领域
本发明属于陶瓷光源领域，尤其涉及一种陶瓷投影灯。
背景技术
投影机需要高强度，需接近“点光源”的光源。微芯片技术如DLP、LCD的发展推动了投影机数字化和小型化的发展，也推动了对高效投影灯的要求。
目前普遍采用的是超高压石英汞灯，汞在正常条件的发射谱线主要在紫外线部分，但是在100-300个大气压的超高气压条件下，汞原子发光谱线的由于展宽而产生更多的可见光，其光效可达60流明每瓦。
目前投影机的亮度还不够理想，比起LCD、PDP等平板显示器，投影机往往还需要在比较暗的背景光线下使用。其中原因主要是：目前的超高压汞灯的光效在60流明每瓦左右，还有待提高；目前的超高压汞灯的光谱偏蓝，红的成分相对小。由于投影效果需要达到一定的色指标要求，不平衡的光谱只有通过过滤掉蓝色来达到要求的色坐标，这样颜色利用率降低。
目前投影灯寿命都比较短，大约2-3千小时，短寿命影响的投影机的使用和普及。短寿命的原因主要包括：使用的石英电弧管在高温下变软然后在高气压下发生形变或炸裂。
石英在高温下经由杂质的诱导会发生析晶，即微晶化过程，而导致电弧管局部或整体变得不透明。
由于投影灯电极极距比较短，因此工作电流比较高，致使电极头工作温度较高使电极材料蒸发导致电弧管发黑，并且改变电极之间的距离，导致光源的电和光性质发生变化。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种发光效率高、密封效果好的陶瓷投影灯。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种陶瓷投影灯，包括放电腔及设于放电腔两端的电极管及通过电极管伸入放电腔内的电极组件，该放电腔及电极管由透明陶瓷材料制得，该电极组件通过焊料与电极管实现气密密封，该放电腔内填充有汞，进一步地，其还可以填充少量金属或稀土卤化物。
本发明相比石英投影灯具有更高的机械强度，更高的耐温性，可以提高光源的工作温度和气压，以致于提高光源的光效，颜色和寿命。
整体陶瓷投影灯的应力可以在成型和烧结过程中排除。在封接时的温度对于陶瓷基本无影响，而且封接部位是工作温度最低的，这样应力问题可以降到很低。而石英投影灯封接部位在内管和腔体的交接处，恰恰与热应力最大处吻合，这便是石英投影灯报废的一大原因。
本发明汞气压较高，导致电压较高，在同样的功率下，电流较小，使电极发热减小。另外，高汞气压也可以直接抑制钨的蒸发，本发明不会导致电弧管发黑。
该电极管包括相连接的内管段及焊接槽，该内管段靠近放电腔，焊接槽位于端面处，且焊接槽的内径较内管段大，焊接槽通过填充焊料实现放电腔的气密密封。
本方案在端面焊接比起在电极管内焊接的优点是使焊料最大限度的远离高温电弧，有利提高焊料的使用性能和寿命。同时，焊料槽可以更可靠地保证焊料的数量和质量，以确保投影灯在高压条件下的气密性。焊料可以在焊料槽原地融化焊接，而不要焊料在毛细管里流动，到达一定深度，然后再完成焊接。焊料在焊料槽里原地焊接简化了封接过程和减少了封接时间。
另外，焊料比起在现有现有技术焊接的工艺更远离电弧高温区，电极管的长度可以相应减小，有助于一些对电弧管尺度要求短小一点的应用。此方案的冷端位置能有效控制靠前，由于更接近热源部分，提高了冷端温度，保证光源的工作压力。
进一步地，该电极组件包括依次相连接的钨芯棒、金属陶瓷杆及引线，该钨芯棒伸入放电腔内，该金属陶瓷杆位于内管段，且金属陶瓷杆的外径与内管段的内径相当，引线与金属陶瓷杆末端连接并穿过焊接槽中的焊料伸出电极管外。
由于电极管内壁没有焊接的功能，电极管和电极组件可以尽可能的减小间隙，以阻拦汞和卤化物进入电极管间隙而带来的流失。由于金属陶瓷杆部分主要在内管段内，其功能为输送电流并且有效地阻拦热量的传导。外加一条引线，用于与外电路相接。该金属陶瓷杆的膨胀系数与电极管很接近，能有效避免由于电极管或金属陶瓷杆的膨胀系数不一致，而导致的电极管破裂或存在间隙。较小的间隙有效地防止了发光物质如卤化物和汞进入间隙而带来的发光物质的流失和由此引起的光效减低和光的颜色的变化。
该金属陶瓷杆末端设有与焊接槽配合定位的凸台结构。封接时，将电极组件插进电极管中，由于凸台结构的作用，电极组件能很好地定位在预设位置，插装后，再将填料填充到焊料槽上，此方案中，由于焊料不是填充在电极组件与电极管的间隙中，能有效减少密封工艺的复杂性。
该凸台结构顶部形成有若干锥面，使焊料更容易润湿焊接槽和电极。
进一步地，为防止焊料老化后由焊料槽脱落，该焊接槽呈一向外缩口结构，缩口结构给焊料的整体结构施加一轴向的压力，能有效防止其脱落。
进一步地，该焊接槽可呈圆台结构或圆锥台或球形结构。
同样地，该焊接槽侧面上也可设有若干凹/凸槽结构，凹槽/凸槽结构对焊料整体具有抓紧力，能有效防止焊料老化后由焊料槽脱落。
该焊接槽的内径尺寸为2-5毫米范围内，深度在2-5毫米；内管段内径在0.4-1.5毫米范围内，长度在10-40毫米范围内。
该放电腔的外曲面与电极管的连接处为光滑过渡结构，避免锐角曲率，以减小陶瓷投影灯的应力。
附图说明
图1为本发明陶瓷投影灯的剖面图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明公开了一种陶瓷投影灯，其包括放电腔1及设于放电腔1两端的电极管2及通过电极管2伸入放电腔1内的电极组件3，该放电腔1及电极管2由透明陶瓷材料制得，该电极组件3通过焊料4与电极管2实现气密密封，该放电腔1内填充有汞与少量金属或稀土卤化物。该放电腔1充入适当比例的金属卤化物作为发光物质以增加光效和进一步改善光的颜色。金属卤化物包括Na(钠)，K(钾)，Cs，Ce，In的卤化物，或一些稀土卤化物，或者他们的组合。陶瓷投影灯的汞气压一般在300个大气压以上。
该电极管2包括相连接的内管段21及焊接槽22，该内管段21靠近放电腔1，焊接槽22位于端面处，且焊接槽22的内径较内管段21大，焊接槽22通过填充焊料4实现放电腔1的气密密封。
此发明的焊接不同于石英电弧管的封接。石英电弧管封接是通过高温融化石英在压力差的条件下收缩而与电极组件结合封接而成。石英投影灯的电极组件包括金属电极和钼片，金属电极与钼片焊接而成。由于焊接处与电弧高温区很接近，而且焊接点很小，此焊接点也是导致石英投影灯报废或寿命减小的原因之一。此发明可以根据需要将焊料部分设于远离电弧高温区的安全位置，即为该焊接槽中。
该电极组件3包括依次相连接的钨芯棒31、金属陶瓷杆32及引线33，该钨芯棒31伸入放电腔1内，该金属陶瓷杆32位于内管段21，且金属陶瓷杆32的外径与内管段21的内径相当，引线与金属陶瓷杆32末端连接并穿过焊接槽22中的焊料4伸出电极管2外。
电极管2内表面经抛光达到高精度，并配合电极组件3的高精度外表面抛光，以达到电极管2内表面和电极组件3外表面之间间隙小于30微米，经过高精度的加工甚至可以达到5微米之下。这样特有的超微小间隙减小了汞气压密封焊料的压力和汞物质进入电极管间隙内。
钨芯棒31间距的精度要求较高，钨芯棒31间距在0.5到2毫米之间，精度可以达到0.05毫米以下。间距精度通过在电极组件上精确定位而保证，而电极组件的精确定位由上述的密封结构及电极管内表面与电极组件外表面的抛光结构来综合实现。
陶瓷投影灯的电极组件的同轴度精度要求较高，同轴度精度做到离轴角度小于0.5°，甚至做到小于0.05°。同轴度精度由电极管内壁和电极组件表面加工精度实现。
由于高气压，陶瓷投影灯的气密要求更高，其焊接槽较深，为1.5毫米以上。电弧管内壁和电极组件表面精加工要求较高，一般在5微米以下，有些灯在2微米以下。
另外，钨芯棒31的放电端加工成锥形头或圆形头，保证放电端充分加热，增加钨芯棒的电子发射能力和发射位置的准确性。
该金属陶瓷杆32末端设有与焊接槽22配合定位的凸台结构；该凸台结构顶部形成有若干锥面。
该焊接槽22呈一向外缩口结构，如呈圆台结构或圆锥台或球形结构。当然，该焊接槽22侧面上还可以设有若干凹/凸槽结构。
该焊接槽22的内径尺寸为2到5毫米范围内，深度在2-5毫米；内管段21内径在0.4-1.5毫米范围内，长度在10-40毫米范围内。
为了避免锐角曲率，以减小陶瓷投影灯的应力，该放电腔1的外曲面与电极管2的连接处为光滑过渡结构。

Claims (10)

1.一种陶瓷投影灯，其特征在于，包括放电腔及设于放电腔两端的电极管及通过电极管伸入放电腔内的电极组件，该放电腔及电极管由透明陶瓷材料制得，该电极组件通过焊料与电极管实现气密密封，该放电腔内填充有汞。
2.根据权利要求1所述的陶瓷投影灯，其特征在于，该放电腔还填充有少量金属或稀土卤化物。
3.根据权利要求1所述的陶瓷投影灯，其特征在于，该电极管包括相连接的内管段及焊接槽，该内管段靠近放电腔，焊接槽位于端面处，且焊接槽的内径较内管段大，焊接槽通过填充焊料实现放电腔的气密密封。
4.根据权利要求3所述的陶瓷投影灯，其特征在于，该电极组件包括依次相连接的钨芯棒、金属陶瓷杆及引线，该钨芯棒伸入放电腔内，该金属陶瓷杆位于内管段，且金属陶瓷杆的外径与内管段的内径相当，引线与金属陶瓷杆末端连接并穿过焊接槽中的焊料伸出电极管外。
5.根据权利要求4所述的陶瓷投影灯，其特征在于，该金属陶瓷杆末端设有与焊接槽配合定位的凸台结构。
6.根据权利要求5所述的陶瓷投影灯，其特征在于，该凸台结构顶部形成有若干锥面。
7.根据权利要求1所述的陶瓷投影灯，其特征在于，该焊接槽呈一向外缩口结构。
8.根据权利要求7所述的陶瓷投影灯，其特征在于，该焊接槽呈圆台结构或圆锥台或球形结构，或侧面上设有若干凹/凸槽结构。
9.根据权利要求2所述的陶瓷投影灯，其特征在于，该焊接槽的内径尺寸为2-5毫米范围内，深度在2-5毫米；内管段内径在0.4-1.5毫米范围内，长度在10-40毫米范围内。
10.根据权利要求1至9任一项所述的陶瓷投影灯，其特征在于，该放电腔的外曲面与电极管的连接处为光滑过渡结构。
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