CN103198999B - 一种采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯 - Google Patents
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Abstract
本发明属于特种光源领域，具体为一种采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯。本发明由石英管、玻璃焊料、玻珠、钨杆、阴极和阳极组成。两根钨杆分别与阴极和阳极相连，玻珠设置在钨杆上，钨杆与石英管端口内侧涂覆一层玻璃焊料，通过高温烧结将石英管、玻珠和钨杆封接。本发明能够在更长的时间内承受更大的电流，且灯的气密性更好，寿命更长。本发明只采用一道玻璃焊料就实现了过渡封接，封接工艺大大简化，封接部位的强度、稳定性及气密性也有较大提高。
Description
技术领域
本发明属于特种光源领域，具体涉及一种采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯。
背景技术
高气压气体放电光源目前在通用照明和特殊照明领域具有非常广泛的应用。此类光源多以石英材料作为泡壳，钨合金作为电极，泡壳内根据需要填充不同的放电物质。电极与石英泡壳的封接是气体放电光源生产中最为关键的环节，封接质量的好坏直接决定了光源的寿命。由于金属钨和石英的膨胀系数不同，直接封接会在封接部位产生极大应力，使封接部分破损发生漏气。目前常用的封接方式是采用钼箔或钼片卷筒与石英的非匹配封接。封接用的钼箔或钼片须两面抛光，边缘处处理成楔口。这样，在封接后，尽管钼和石英的膨胀系数不同，但由于钼具有良好的延展性，封接处的钼箔或钼片会在应力作用下延展，不会对封接部位造成破坏。
然而，钼箔是薄片结构，其横截面积较小，因此，能通过的电流密度有限。另外，钼箔和石英是非匹配封接，灯在燃点时或多或少都会有漏气，这也影响灯的效率和寿命。为了解决这一问题，科研人员尝试采用不同的方法来解决电极和石英管的封接问题。申请号200810020098.1的专利在电极上设置了可阀环，先利用可阀玻璃与可阀环进行匹配封接，再利用过渡玻璃将可阀玻璃和石英管封接起来。申请号201110023020.7的专利采用过渡密封组件实现钨杆与灯玻壳的封接。其过渡封接组件在沿电极方向上靠近灯玻壳一端为玻璃，其余部分为过渡玻璃。申请号98247368.0的专利采用多道钨玻璃与钨杆匹配封接，再利用多道过渡玻璃实现钨玻璃与石英管的气密封接。申请号96116637.1的专利设置了电极密封区、内密封区、过渡玻璃封接区和外密封区实现了灯的封接。
通过上述引述可以看出，目前采用非钼箔封接方式的氙灯一般都需采用多道过渡的方式才能够实现灯的气密封接，目前国内过渡封接一般不少于四道过渡。过渡封接每增加一道，封接部位的可靠性便会下降一些。因此，如果可以实现一道过渡封接，则灯的稳定性和寿命都会有所提高，而且生产的工艺也会大大简化。在本发明中，实现了一道过渡玻璃对钨杆和石英管的气密封接。封接部位能长时间承受大电流，可承受高达800℃的高温（国内同类产品普遍为500℃），可承受的瞬时高温更高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稳定性强、气密性高、寿命长的采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯。
本发明所提供的一道匹配封接工艺的脉冲氙灯，其主要由石英管1、玻璃焊料2、玻珠3、钨杆4、阴极5和阳极6组成；其中，
所述钨杆4为两根，两根钨杆4的一端分别与阴极5和阳极6连接；所述玻璃焊料2涂覆在钨杆4的表面和石英管1两端端口处的内表面；所述玻珠3分别烧结于两个钨杆4上且靠近电极处；所述阴极5和阳极6分别置于石英管1的两端内，且玻珠3同时位于石英管1的端口位置；如图1所示。
所述石英管1的端口、钨杆4、玻璃焊料2和玻珠3采用1200℃以上高温烧结封接，即一次性完成整体脉冲氙灯匹配封接。
所述的脉冲氙灯的阴极和阳极之间的极间距范围为50mm-1200mm。
所述的脉冲氙灯的石英管的外直径范围为3mm-48mm。
所述的脉冲氙灯的充气气压为5tor-760tor。
所述的石英管为截紫外石英管。
所述的阴极和阳极的材料为铈钨或钡钨或钍钨。
所述的阴极和阳极的端部形状可为圆柱体、圆锥体、圆台或半球体。
所述的阴极和阳极的尖端形状可以相同，也可以不同。
本发明的制备方法，具体步骤如下：
将两根钨杆磨光，并将其一端分别与阴极和阳极焊接，用氢氧火焰在钨杆上烧镀一层玻璃焊料膜，之后在玻璃焊料膜外再烧上一粒玻珠；
在石英管的两个端口内壁上用氢氧火焰烧镀上一圈玻璃焊料层（与烧镀在钨杆外面的玻璃焊料材料相同），玻璃焊料层的厚度与石英管壁的厚度相同；
将阴极和阳极分别插入石英管1的两端，且使钨杆的玻珠位于石英管端口位置，使用氢氧火焰，将钨杆上的玻珠和石英管端口烧结在一起。
本发明实现一道过渡封接，灯的稳定性和寿命都有很大提高，而且生产的工艺也大大简化，且封接部位能长时间承受大电流，可承受800℃稳定温度及1000℃的瞬时高温（国内同类产品普遍为500℃）。
附图说明
图1为采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯的结构示意图。
图2为采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯的实物图。
图中标号：1为石英管，2为玻璃焊料，3为玻珠，4为钨杆，5为阴极，6为阳极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明所涉及的脉冲氙灯的主要制作工序可分为三步：（1）钨杆镀膜、（2）石英管镀膜、（3）封接。在工序（1）中，首先将钨杆磨光，并与阴极和阳极焊接好；然后用氢氧火焰烧镀上一层玻璃焊料膜，之后在玻璃焊料膜外再烧上一颗玻璃珠。在烧镀玻璃焊料的时候，应确保加热的温度和均匀度，温度在800℃以上以便焊料分子和钨杆相互渗透，保证玻璃焊料膜均匀和牢固。在工序（2）中，在石英管的封接部位的内壁上用氢氧火焰烧镀上一圈玻璃焊料层（与烧镀在钨杆外面的玻璃焊料材料相同）。玻璃焊料层的厚度应与石英管壁的厚度应相同，厚度在0.3mm-2mm，以确保石英管上的应力降至最小。在工序（3）中，把钨杆上的玻璃珠处和石英管涂有玻璃焊料出用氢氧火焰在1200℃以上温度烧结在一起。烧结的时候，要确保烧结部位的厚度和石英管壁的厚度一致，且封接处底部的形状应较为均匀，否则会影响灯的可靠性。
Claims (8)
1.一种采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯，其特征在于主要由石英管（1）、玻璃焊料（2）、玻珠（3）、钨杆（4）、阴极（5）和阳极（6）组成；其中，
所述钨杆（4）为两根，两根钨杆（4）的一端分别与阴极（5）和阳极（6）连接；所述玻璃焊料（2）涂覆在钨杆（4）的表面和石英管（1）的两端端口处的内表面；所述玻珠（3）分别烧结于两个钨杆（4）上且靠近电极处；所述阴极（5）和阳极（6）分别置于石英管（1）的两端内，且玻珠（3）同时位于石英管（1）的端口位置；
所述石英管（1）的端口、钨杆（4）、玻璃焊料（2）和玻珠（3）采用1200℃以上高温烧结，一次性完成整体匹配封接；
所述匹配封接的操作如下：将两根钨杆磨光，将其一端分别与阴极和阳极焊接，用氢氧火焰在钨杆上烧镀一层焊料玻璃膜，之后在焊料玻璃膜外再烧上一颗玻珠；
在石英管的两个端口内壁上用氢氧火焰烧镀一圈焊料玻璃层，该玻璃层与烧镀在钨杆外面的焊料玻璃材料相同，焊料玻璃层的厚度应与石英管壁的厚度应相同；
将阴极和阳极分别插入石英管1的两端，且使钨杆的玻珠位于石英管端口位置，使用氢氧火焰，将钨杆上的玻珠和石英管端口烧结在一起。
2.根据权利要求1所述的采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯，其特征在于所述的阴极（5）和阳极（6）之间的距离为50mm-1200mm。
3.根据权利要求1所述的采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯，其特征在于所述石英管（1）的外直径为3mm-48mm。
4.根据权利要求1所述的采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯，其特征在于脉冲氙灯的充气压为5tor-760tor。
5.根据权利要求1所述的采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯，其特征在于所述石英管（1）为截紫外石英管。
6.根据权利要求1所述的采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯，其特征在于所述阴极（5）和阳极（6）的材料为铈钨、钡钨或钍钨。
7.根据权利要求1所述的采用一道匹配封接工艺的脉冲氙灯，其特征在于所述阴极（5）和阳极（6）的端部形状为圆柱体、圆锥体、圆台或半球体。
8.如权利要求1所述的脉冲氙灯的一步匹配封接方法，其特征在于步骤为：
将两根钨杆磨光，将其一端分别与阴极和阳极焊接，用氢氧火焰在钨杆上烧镀一层焊料玻璃膜，之后在焊料玻璃膜外再烧上一颗玻珠；
在石英管1的两个端口内壁上用氢氧火焰烧镀一圈焊料玻璃层，该玻璃层与烧镀在钨杆外面的焊料玻璃材料相同，焊料玻璃层的厚度应与石英管壁的厚度应相同；
将阴极和阳极分别插入石英管1的两端，且使钨杆的玻珠位于石英管端口位置，使用氢氧火焰，将钨杆上的玻珠和石英管端口烧结在一起。
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