CN102570066A - 高功率脉冲氙灯电缆引出结构及其制备安装方法 - Google Patents

Abstract

一种高功率脉冲氙灯电缆引出结构及其制备安装方法，该电缆引出结构包括灯头的铜帽、焊帽、电缆和锡料，其特点是完整的电缆芯线束用锡料焊接在所述的焊帽的中心通孔内，所述的焊帽再通过螺纹与所述的铜帽连接。本发明高功率脉冲氙灯电缆引出结构经试用表明，该电缆引出结构的安装具有良好的操作性，氙灯成品在大功率放电的测试中，其灯头电缆无松动及脱落迹象，高功率脉冲氙灯成品的实际使用寿命显著提高。

Description

高功率脉冲氙灯电缆引出结构及其制备安装方法

技术领域

本发明涉及脉冲氙灯，特别是一种高功率脉冲氙灯电缆引出结构及其制备安装方法。

背景技术

脉冲氙灯是一种以氙气为填充气体、以脉冲放电方式工作的高强度气体放电光源。它是一种在瞬间将电能转化成辐射能的电能—辐射能转换器件，供激光泵浦或其他需要强脉冲辐射的场合使用。如在现阶段，高功率脉冲氙灯被用作高功率激光驱动器的抽运光源。

与中、小型脉冲氙灯相比，高功率脉冲氙灯的放电体积大，负载强度高，电流峰值高，这些特点决定了氙灯的引出电缆应有较高的机械强度和较强的电流传导以及耐高压能力，其关键在于电缆的引出结构，即灯头连接件与电缆的连接结构应是安全可靠的。

目前所用高功率脉冲氙灯的电缆引出结构为外部焊接形式，其纵向剖面结构如图1所示：截去一段电缆绝缘包层42，露出电缆芯线41，将电缆芯线41分开呈放射状，并使其均匀地包围氙灯灯头的铜帽1的外表面，将镍丝2径向紧绕在电缆芯线41的外侧，以使铜帽1和电缆芯线41固定在一起，然后将锡料3熔融后使其均匀流布于铜帽1的外表面，并覆盖电缆芯线41和镍丝2，从而将铜帽1、电缆芯线41和镍丝2焊接成为一体。这种外部焊接的电缆引出结构利用传统的锡焊原理，连接具有可焊性的部件，初步解决了灯头电缆的安装及导电问题，结构简单，易于实现。但在实际应用中，外部焊接的电缆引出结构存在以下3方面不足：

1、电缆焊接端的机械强度不够。在通常的使用条件下，高功率脉冲氙灯的放电时间（电流波形底宽）约为400～500μS，电流峰值大于20000A，在放电期间电缆将受到很大的安培力而大幅度摆动。使用外部焊接的电缆引出结构，电缆芯线41被分开后与铜帽1焊接，分散的芯线机械强度较弱，非常容易在大幅摆动的过程中被扯断，经过多次放电，扯断的芯线不断增多，轻则严重影响灯头电缆的导电能力，重则将使电缆从铜帽1上脱落下来并甩离灯头，而造成氙灯非预期失效及使用现场其它器件的损坏，甚至会造成高压对氙灯安装架短路放电等事故。

2、焊接部位的接触电阻大，导电能力差。铜帽1和电缆芯线41均为氙灯灯头的电流传导部件，在成品氙灯的灯头结构中，此二者间的焊接部位受到灯头绝缘介质的包围，以增强灯头的耐高压能力。从图1可见，电缆芯线41的弯曲展开部分并未与铜帽1焊接，在大电流通过时，此处将形成较大的接触电阻并显著发热，而灯头绝缘介质不利于散热。当灯头流经万安培级的大电流时，严重的发热将会使分散的电缆芯线41被熔蚀甚至熔断，熔断处、以及上述芯线被扯断处，更增加了焊接部位的接触电阻及放电时的发热程度。随着氙灯闪光次数的增加，电缆芯线41的熔蚀、熔断情况加剧，最终也将导致氙灯因电缆脱落而提前失效。

3、安装过程比较复杂，安装质量过分依赖人为因素。外部焊接的电缆引出结构，其在安装时，要求操作人员将分开的电缆芯线41均匀包围铜帽1，以保证各方位芯线的受力均匀；将镍丝2径向紧绕在包围着电缆芯线41的铜帽1的外侧，保证电缆芯线41被均匀地固定在铜帽1的外表面；将锡料3熔融后均匀地流布于铜帽1的外表面，覆盖电缆芯线41和镍丝2，保证电缆芯线41和铜帽1均匀、牢固地焊接为一体,操作时必须注意控制焊接温度和时间，不可使铜帽1变形而导致氙灯漏气。上述安装过程较费时，且对人员的操作要求较高，灯头部件的导电能力、机械强度及气密性的保持均依赖于操作人员的安装质量，在批量生产中不利于保证产品质量的一致性和稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于有效改进上述现有技术的不足，提供一种高功率脉冲氙灯电缆引出结构及其制备安装方法，该结构能有效提高高功率脉冲氙灯电缆引出结构的导电能力和机械强度，提高氙灯的生产效率及产品质量可靠性，有效避免氙灯在预期使用寿命内因电缆脱落而引起的失效。

本发明的技术解决方案如下：

一种高功率脉冲氙灯电缆引出结构，包括灯头的铜帽、锡料、焊帽和具有电缆芯线束和电缆绝缘包层的电缆，其特点在于所述的铜帽具有中心螺孔，所述的焊帽是具有中心通孔的大径圆柱和小径圆柱的一体的T形结构，该焊帽的小径圆柱上具有外螺纹；该中心通孔的直径大于所述的电缆芯线束的外径，所述的中心螺孔的内螺纹及深度与焊帽的小径圆柱上的外螺纹及长度相配合，所述的电缆芯线束置于所述的焊帽的中心通孔中通过锡焊连接，所述的焊帽与所述的铜帽通过螺纹连接。

所述的铜帽和焊帽由无氧铜、紫铜或黄铜加工而成。

所述的高功率脉冲氙灯电缆引出结构的制备安装方法，包括下列步骤：

①采用机械加工方法制备所述的铜帽和焊帽，所述的铜帽具有中心螺孔，所述的焊帽是具有中心通孔的大径圆柱和小径圆柱的一体的T形结构，该焊帽的小径圆柱上具有外螺纹，该中心通孔的内径大于所述电缆芯线束的外径；所述的中心螺孔的内螺纹及深度与所述的焊帽小径圆柱上的外螺纹及长度相配合；

②将待连接的电缆截去一段电缆绝缘包层，露出电缆芯线束，该电缆芯线束的裸露长度小于所述焊帽的总长度，将焊帽套在所述的电缆芯线束之外，使所述的焊帽的大径圆柱尾部横截面紧靠电缆绝缘包层的横截面；

③将套有焊帽的电缆垂直固定，使焊帽位于电缆上方，将所述锡料熔融后填入所述的焊帽的中心通孔内，将焊帽与所述的电缆芯线束焊接为一体；

将所述的焊帽的小径圆柱的外螺纹拧入所述的铜帽的中心螺孔内，直至铜帽的尾部横截面与焊帽之大径圆柱的前端面相互紧靠为止。

本发明的技术效果如下：

经试用表明本发明高功率脉冲氙灯电缆引出结构的安装具有良好的可操作性，氙灯成品在大功率放电的测试中，其灯头电缆牢固，不松动，高功率脉冲氙灯成品的实际使用寿命显著提高。

附图说明

图1是现有高功率脉冲氙灯电缆引出结构的纵剖面结构图。

图2是本发明高功率脉冲氙灯电缆引出结构的纵剖面结构图。

具体实施方式

请参阅图2，图2是本发明高功率脉冲氙灯电缆引出结构的纵剖面结构图，由图可见，本发明高功率脉冲氙灯电缆引出结构，包括灯头的铜帽1、锡料3、焊帽5和具有电缆芯线束41和电缆绝缘包层42的电缆，所述的焊帽5与所述的电缆芯线束41连接，所述的焊帽5再与所述的铜帽1连接。

所述的焊帽5和所述的电缆芯线束41以锡焊方式连接，所述的铜帽1和焊帽5之间以螺纹结构相连。

所述的铜帽1和焊帽5是由无氧铜、紫铜或黄铜加工而成的导电部件。

所述的高功率脉冲氙灯电缆引出结构的制备安装方法，包括下列步骤：

①采用机械加工方法制备所述的铜帽1和焊帽5，所述的铜帽1具有中心螺孔，所述的焊帽5由大径圆柱和小径圆柱构成T形并具有中心通孔，该中心通孔的内径大于所述电缆芯线束41的外径，焊帽5的小径圆柱上具有外螺纹；所述的铜帽1具有中心螺孔的深度略大于焊帽5的小径圆柱上外螺纹的长度，二者满足配套安装的要求；

②将待连接的电缆截去一段电缆绝缘包层42，露出电缆芯线束41，该电缆芯线束41的裸露长度小于所述焊帽5的总长度，将焊帽5套在所述的电缆芯线束41之外，使所述的焊帽5的大径圆柱尾部横截面紧靠电缆绝缘包层42的横截面；

③将套有焊帽5的电缆垂直固定，使焊帽5位于电缆上方，将所述锡料3熔融后填入所述的焊帽5的中心通孔内，将焊帽5与所述的电缆芯线束41焊接为一体。

将所述的焊帽5的小径圆柱的外螺纹拧入所述的铜帽1的中心螺孔内，直至铜帽1的尾部横截面与焊帽5之大径圆柱的前端面相互紧靠为止。

焊帽5的中心通孔的直径应略大于电缆芯线束41的外径，以便使整个电缆芯线束41中的全部芯线都能进入通孔，且在焊接时锡料3能流淌贯穿通孔并在通孔内保留住必要量的锡料3，以保证焊接的牢固性。为达到美观效果及便于后序生产，可将铜帽1的外径和焊帽5的大径圆柱之外径均加工成与电缆绝缘包层42的外径相同。铜帽1之中心螺孔的螺纹规格应与焊帽5小径圆柱之外螺纹规格相配套，以便实现二者的配套安装，从而达到尽可能减小接触电阻的目的。

下面是一个具体实施例

本实施例是利用本发明灯头电缆引出结构制成的高功率脉冲氙灯，氙灯灯头的铜帽1是紫铜帽，其外径为12mm，中心螺孔规格为M8、深度为10mm。焊帽5是黄铜帽，其中心通孔的直径为4.2mm,其小径圆柱的外螺纹规格为M8、长度为9mm，其大径圆柱的外径为12mm,焊帽5的总长为13mm。电缆芯线束41的外径为4mm，其外露长度为11～12mm，电缆绝缘包层的外径为12mm。 

本实施例已成功用于大型激光器泵浦光源，在实际的生产过程和成品光电测试中获得满意结果：产品生产中灯头电缆的安装简便可靠，不影响灯头的气密性；成品测试过程中，基本杜绝了氙灯灯头电缆松动及脱落等现象。氙灯成品的实际使用寿命显著提高。

Claims (3)

1.一种高功率脉冲氙灯电缆引出结构，包括灯头的铜帽（1）、锡料（3）、焊帽（5）和具有电缆芯线束（41）和电缆绝缘包层（42）的电缆，其特征在于所述的铜帽（1）具有中心螺孔，所述的焊帽（5）是具有中心通孔的大径圆柱和小径圆柱的一体的T形结构，该焊帽（5）的小径圆柱上具有外螺纹；该中心通孔的直径大于所述的电缆芯线束（41）的外径，所述的中心螺孔的内螺纹及深度与焊帽（5）的小径圆柱上的外螺纹及长度相配合，所述的电缆芯线束（41）通过锡料（3）焊接在所述的焊帽（5）的中心通孔中，所述的焊帽（5）与所述的铜帽（1）通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的高功率脉冲氙灯电缆引出结构，其特征在于所述的铜帽（1）和焊帽（5）由无氧铜、紫铜或黄铜加工而成。

3.权利要求1或2 所述的高功率脉冲氙灯电缆引出结构的制备方法，特征在于包括下列步骤：

①采用机械加工方法制备所述的铜帽（1）和焊帽（5），所述的铜帽（1）具有中心螺孔，所述的焊帽（5）是具有中心通孔的大径圆柱和小径圆柱的一体的T形结构，该焊帽（5）的小径圆柱上具有外螺纹，该中心通孔的内径大于所述电缆芯线束（41）的外径；所述的中心螺孔的内螺纹及深度与所述的焊帽（5）小径圆柱上的外螺纹及长度相配合；

②将待连接的电缆截去一段电缆绝缘包层（42），露出电缆芯线束（41），该电缆芯线束（41）的裸露长度小于所述焊帽（5）的总长度，将焊帽（5）套在所述的电缆芯线束（41）之外，使所述的焊帽（5）的大径圆柱尾部横截面紧靠电缆绝缘包层（42）的横截面；

③将套有焊帽（5）的电缆垂直固定，使焊帽（5）位于电缆上方，将所述锡料（3）熔融后填入所述的焊帽（5）的中心通孔内，将焊帽（5）与所述的电缆芯线束（41）焊接为一体；

④将所述的焊帽（5）的小径圆柱的外螺纹拧入所述的铜帽（1）的中心螺孔内，直至铜帽（1）的尾部横截面与焊帽（5）之大径圆柱的前端面相互紧靠为止。

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