CN102365706A - 氘灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氘灯，其具有灯体底座(1)，该灯体底座具有电极引线(2、3、4)，氘灯还具有由玻璃制成的灯泡(10)以及壳体结构(11)，壳体结构包括阳极(12)、阴极(14)和光圈(15)，其中，至少一部分灯泡形成辐射发出面，并且其中，灯体底座和灯泡围绕成一个气体空间(9)，以及本发明氘灯的特征在于，灯泡在其面向气体空间的表面上至少在辐射发出面上具有气体扩散阻碍层(13)。

Description

氘灯

技术领域

本发明涉及一种氘灯，其具有灯体底座，该灯体底座具有电极引线，氘灯还具有由玻璃制成的灯泡以及壳体结构，该壳体结构包括阳极、阴极和光圈，其中，至少一部分灯泡形成辐射发出面，并且其中，灯体底座和灯泡围绕成一个气体空间。 

背景技术

目前，所有的氘灯都会经历所谓的气体耗尽。因此，在灯体运行中，填充气体另外扩散到石英玻璃灯泡中，优选分布在中间晶格位置上，并且由此间质地在该结构中化合。由于氘具有较小的原子半径，因此氘的扩散率明显高于明显较大的惰性气体、例如氖或氙。通过采用强UV辐射对石英玻璃进行表面激活而使扩散过程加速，强UV辐射通过氘等离子产生。因此，在辐射发出区域上于石英玻璃表面上的扩散特别显著。在此所述的扩散过程导致：灯体的充气压力在运行过程中持续降低。对于灯体运行特别重要的电弧放电仅维持到一定的最小压力。如果压力由于气体耗尽而过低，那么灯体迅速失去强度而且失效。因此气体的耗尽确定了灯体的使用寿命。 

在目前所使用的氘灯中，石英玻璃灯泡的内侧或者没有保护，或者涂覆有氧化硼涂层。氧化硼扩散到石英玻璃表面中，并相关地产生与石英玻璃的靠近表面的层的化学反应。氧化硼涂层会造成石英玻璃表面的化学抵抗。由此较好地防止了石英玻璃表面与阴极的粘合材料的化学反应，该粘合材料在灯体运行中会沉淀到灯泡内表面上。阴极的粘合材料含有Ba、Sr和/或Ca。这些元素根据氘灯的实际情况与石英玻璃表面产生反应，并且由于反应产物对光的吸收而导致持续的强度损耗。强度损耗可以追溯到化学反应。灯体的气体损耗几乎不受氧化硼涂层的影响。(DE3713704A1，EP0287706B1) 

水银低压灯或汞合金灯公知具有铝磷氧化物涂层，该涂层防止辐射体的石英玻璃表面受到水银侵袭。水银与石英玻璃反应生成氧化汞，氧化汞具有强烈的吸收性能并且使辐射体的强度降低(DE102004038556A1)。由EP0290669B1、EP0407548B1、EP1043755B1、EP1282153A1公开了薄涂层。 

卤化氙受激准分子灯公知具有氧化铝涂层，该涂层防止辐射体的石英玻璃表面受到卤化物侵袭。用于UV发射的卤化物与石英玻璃表面发生强烈反应，因此在几分钟之后卤化物就会化学结合到石英玻璃中。在此也利用了氧化铝的化学抵抗性能(DE10137015A1，与CH672380A5类似)。 

发明内容

因此，本发明的目的在于，使气体耗尽减轻，并且改善氘灯的使用寿命。 

上述目的通过权利要求1的技术特征来实现。具有优势的设计方案在从属权利要求中给出。通过灯泡在其面向气体空间的表面上至少在辐射发出面上具有气体扩散阻碍层，使气体扩散减少，并因此使气体耗尽相对于现有技术明显减轻。优选气体扩散阻碍层由氧化铝构成，优选由非结晶的氧化铝构成，这是因为结晶的氧化铝比石英玻璃的结构明显更紧密。 

适地，气体扩散阻碍层的厚度为10nm至10μm，优选为20nm至200nm。涂层厚度或者可以通过一次涂层，或者可以通过多次涂层过程来实现。优选气体扩散阻碍层对于160nm至1100nm的波长范围是透光的。 

气体扩散阻碍层可以设置在灯泡的面向气体空间的整个表面上。氘灯的灯泡优选由石英玻璃或硅酸硼玻璃制成，在此特别清楚显示出气体扩散阻碍层的优势。 

氧化铝可以通过PVD、CVD或溶胶凝胶法进行涂覆。在溶胶凝胶法中，可以对溶胶凝胶进行喷涂或浸泡而实现涂覆，或者通过对核体的牵拉来实现涂覆，该核体用作为圆形刮刀。优选采用溶胶凝胶法进 行涂层，从而能够实现均匀的涂层质量。然后使涂层在30℃200℃之间的温度、1至24小时的条件下进行干燥处理。接下来，使气体扩散阻碍层在400℃至1400℃之间、优选在600℃至1200℃之间的温度，在1和24小时之间进行焙烤处理，从而实现良好的阻碍作用。 

附图说明

接下来，结合附图对本发明的实施例进行详细说明。 

附图中： 

图1为具有本发明涂层的氘灯的示意图； 

图2为涂层的灯体灯泡的截面图； 

图3为充气压力的时间曲线图；以及 

图4为时间强度曲线图。 

具体实施方式

图1所示的氘灯设置在由石英玻璃制成的底座1上，该底座具有阴极引线2、地线引线3和阳极引线4。在引线2、3、4中设有钼箔5，钼箔用于实现气密密封。氘灯的壳体结构11额外地受到前置的固定销6和后置的固定销7的支撑，从而提高机械稳定性。壳体结构11包括阴极14、阳极12和光圈15，这些组成部分在壳体结构11中彼此间隔设置。阴极14通过阴极绝缘件8与壳体结构11绝缘。壳体结构11包含气体空间9。气体优选指的是氢和氘。壳体结构11和气体空间9通过由石英玻璃制成的灯泡10以及底座1而气密密封。 

由于具有较小的原子半径，所以氘能够扩散进入到石英玻璃结构中。在此，氘首选扩散到中间晶格位置上，并且间质地在该结构中化合。还可能在形成SiD的条件下实现化学结合，具有一定量但可以忽略不计。如果采用明显较大的惰性气体(例如氖、氙)，扩散率则明显降低。通过采用强UV辐射对石英玻璃进行表面激活而使扩散过程加速，强UV辐射通过氘等离子产生。因此，在辐射发出区域上于石英玻璃表面上的扩散特别显著。在此所述的扩散过程导致：灯体的充气压力在运行过程中持续降低。对于灯体运行特别重要的电弧放电 仅维持到一定的最小压力。如果压力由于气体耗尽而过低，那么不再有电弧放电，而且灯体失效。因此气体的耗尽确定了灯体的使用寿命。 

因此，在灯泡10的内侧设有气体扩散阻碍层13，其由非结晶的氧化铝构成。然而同样可以考虑采用结晶的氧化铝。气体扩散阻碍层13在图2中示出，并且涂覆在灯泡10的整个内表面上。 

气体扩散阻碍层13通过双重涂层采用溶胶凝胶法进行涂覆。每次单独涂层之后，经12小时在100℃条件下进行烘干，以及经12小时在900℃件下进行焙烤。所形成的气体扩散阻碍层13的厚度总共为100nm。该气体扩散阻碍层在160nm和1100nm之间的范围内是透光的。 

非结晶的氧化铝比石英玻璃的结构明显紧凑，并因此使氘的扩散显著减弱。图3中示出了气体耗尽的减少过程。曲线A示出了在没有气体扩散阻碍层的条件下灯体的情况，曲线B示出了在具有本发明气体扩散阻碍层的条件下灯体的情况。减少的气体损耗实现了氘灯的直至到达临界充气压力的显著延长的运行寿命。 

通过减少的气体损耗，使氘灯的强度曲线得到改善，这是因为氘灯的UV(紫外)强度取决于充气玻璃的颗粒密度以及由此还取决于充气压力。颗粒密度与电离的氘分子的数量相关，电离的氘分子又直接决定所产生的光子数量，以及由此还决定UV强度。在此提供了优化的充气压力，在该充气压力作用下，在UV强度上放出最大值。如果低于该优化的充气压力，那么UV强度就持续降低，直至使电弧放电消失。氘灯的优化充气压力根据几何形状大约为5mbar。应该不会再低于约1mbar的临界压力。 

图4示出了在没有气体扩散阻碍层的条件下(曲线A)和具有本发明气体扩散阻碍层的条件下(曲线B)氘灯的强度曲线图。 

Claims (6)

1.一种氘灯，其具有灯体底座，所述灯体底座具有电极引线，所述氘灯还具有由玻璃制成的灯泡以及壳体结构，所述壳体结构包括阳极、阴极和光圈，其中，至少一部分灯泡形成辐射发出面，并且其中，所述灯体底座和灯泡围绕成一个气体空间，其特征在于，所述灯泡在其面向所述气体空间的表面上至少在所述辐射发出面上具有气体扩散阻碍层。

2.根据权利要求1所述的氘灯，其特征在于，所述气体扩散阻碍层由氧化铝形成，优选由非结晶的氧化铝形成。

3.根据权利要求1或2所述的氘灯，其特征在于，所述气体扩散阻碍层的厚度为10nm至10μm，优选为20nm至200nm。

4.根据权利要求1至3中至少一项所述的氘灯，其特征在于，所述气体扩散阻碍层设置在所述灯泡的面向所述气体空间的整个表面上。

5.根据权利要求1至4中至少一项所述的氘灯，其特征在于，所述气体扩散阻碍层对于波长范围在160nm至1100nm内的辐射是透射的。

6.根据权利要求1至5中至少一项所述的氘灯，其特征在于，所述灯泡由石英玻璃或硅酸硼玻璃制成。

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