CN1054466C - 高压放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压放电灯(2)，该放电灯设有带陶瓷壁(3a)的放电管(3)，还设有一个双金属片(11)在灯处于冷状态下时靠在放电管的壁上，且在灯上工作期间偏离放电管壁。所述放电管封装在一个外灯泡(30)中，外灯泡与放电管之间形成一个空间，在该空间中设有固态消气剂(15)。按照本发明，所述固态消气剂设在双金属元件上。

Description

高压放电灯

本发明涉及一种高压放电灯，该放电灯设有带陶瓷壁的放电管，还设有一个双金属片在灯的冷态下靠在放电管的壁上，且在灯工作的过程中远离放电管壁，所述放电管封装在一个外灯泡中，外灯泡与放电管之间形成一个空间，在该空间中靠近放电管处设有固态消气剂。

从欧洲专利EP-A-0453652可以了解到上面开端所述的那种灯。

在本说明书和权利要求书中，“陶瓷壁”一词是指不透气的半透明晶体金属氧化物，例如象蓝宝石之类的单晶体或象不透气的烧结Al₂O₃和钇铝石榴之类的多晶体以及象例如AlN之类的不透气半透明晶体金属氧化物制成的壁。在上述专利的灯中，固态消气剂借助于一个独立灯柱固定到外灯泡的一个引线柱上，在电气上不相连接。该灯构成两引线柱灯的形式。两引线柱式灯特别适宜用作泛光灯。但在其它用途中，例如公共照明和室内照明，最好给这种灯配备灯头。制造本身配备有附加灯柱的引线柱会提高制造成本。在配备有灯头的灯的情况下，消气剂引线采用独立的灯柱导致所谓的三线装配。然而，采用三线装配在实用中对灯的制造效率极其不利，使制造成本大大提高。此外，灯底座密封入外灯泡处的部位其可利用的空间是相当有限的，这给各独立元件在附加灯柱上的定位和装配带来不便。

本发明的目的是为了克服上述缺点，即为了在配备有灯头的灯的情况下，避免采用固体消气剂的独立灯柱和三线装配。

本发明提供了一种高压放电灯，该放电灯设有带陶瓷壁的放电管，还设有一个双金属元件，该双金属元件在灯的冷态下抵靠在放电管的管壁上，且在灯工作的过程中远离放电管壁，所述放电管封装在一个外灯泡中，外灯泡与放电管之间形成一个空间，在该空间中靠近放电管处设有固态消气剂，所述固态消气剂设在双金属元件上。

按照本发明，上述目的之所以能在本说明书开端所述的那种灯上加以实现在于这种灯具有这样的特点：所述固态消气剂设在双金属元件上。固态消气剂设在双金属片上有很大的好处，一方面，消气剂无需独立的安装构架，另一方面，消气剂靠近放电管安置受到了防护作用。虽然消气剂以这种方式配置，在电气上是没有连接的，但这对消气剂能否很好起作用无关大局。

采用固态消气剂之所以有利是因为在灯的制造过程中无需一个单独的工序来进行局部加热以粉碎消气剂，而这一工序对各种不同的消气剂却是需要的。此外，固态消气剂安置得充分靠近放电管的一端还可以使放电过程产生的热也使消气剂起作用，从而无需进行为此目的而进行的加热工序。在灯工作的过程中，也就是说在灯发光的状态下，令双金属片脱离开放电管壁，这一点很重要，因为这避免了在陶瓷壁两端电压差影响下放电管上损失填充成分。在灯具有灯头、长灯柱作为硬质供流导体沿放电管侧面延伸到一个电极的情况下，双金属元件最好固定到该长灯柱上。

在本发明放电灯的另一个有益的实施例中，双金属元件同时是个双金属开关，在灯工作期间用以断开一个电路，并使该电路保持断开。该电路可以是内点火电路，在双金属元件的冷状态下(即双金属开关的闭合状态下)在电气上短接放电管，从而产生点火脉冲。

另一个可能方案是给所述灯配备一个外点火触须，该触须在灯的冷状态或非激活状态下基本上靠在放电管的壁上，在电气上与延伸到主电极的供流导体相连接。双金属元件可以使点火触须与供流导体之间的接触断开。为防止填充成分在放电管壁两端电压差的影响下损失掉，实用中最好把双金属元件与点火触须固定连接，并使该触须在灯工作期间基本上脱离放电管。

在另一个实施例中，双金属元件既用以中断点火电路也用以使点火触须基本上脱离放电管壁。

灯内装有点火电路，点火电路中有一个或若干个诸如与电压有关的电容器或半导体开关元件之类的热敏元件，我们的这种发明特别重要。应用本发明，这种灯在制造过程中就无需局部强力加热来粉碎和/或活化消气剂。

本发明灯中外灯泡所封闭的空间可以抽成真空，在此情况下，固态消气剂以Zr-Al消气剂为宜。还有另一种可能是将外灯泡所封闭的空间充以气体，例如，稀有气体、N2、SF6或它们的混合气体，在此情况下，固体消气剂可采用Zr-Ni消气剂。

下面参看附图更详细地说明和介绍本发明的上述和其它方面，附图中：

图1是本发明放电灯的正视图；

图2是由图1的灯与稳定镇流器结合起来构成的电路图；

图3是图1的灯经修改后的电路图；

图4示出了本发明放电灯的另一个修改方案；

图5是图4所示灯的电路图；

图6是接线如图3所示的灯修改后的电路图；

图7示出了带点火触须的灯的另一个修改方案；

图8是灯配备有辉光启动器的修改方案。

图中各相应的部件用相应的编号表示。

图1示出了本发明的灯2，该灯配备有带陶瓷壁3a的放电管3，放电管3封装在外灯泡30中，外灯泡30与放电管3之间形成一个抽了真空的空间6，外灯泡30上装有灯头31，该灯还配备有一个点火电路，点火电路中的与电压有关的电容器8和熔丝7装在外灯泡30所封闭的抽真空的空间6中。放电管3配备电极4和5，放电过程即在灯的工作状态下在电极4和5之间展开。各电极4、5接有关的硬质供流导体40、50。供流导体40接灯头31的灯连接点C。同样，供流流导体50接灯头31的灯连接点D。与电压有关的电容器8和熔丝7装设在供流导体40与50之间，直接与供流导体40和50接触。

灯2配备有双金属元件11，在灯的冷态下金属元件11的一端11b靠在放电管3的管壁3a上，金属元件11的另一端11a接形成长灯柱的硬质供流导体50。双金属元件11上设有固态消气剂15。灯处于发光状态时，即灯工作期间，放电过程产生的热量促使双金属元件11分离，远离放电管的管壁3a。这一来抵消了填充成分陶瓷壁两端电压差的影响下从放电管上损失掉的情况。该产生的热量还使消气剂15起作用。双金属元件11靠近电极4安置还有这样的好处，即当双金属元件靠在放电管壁上时，在灯点火的过程中，双金属元件还促进点火过程。

图2中，A和B是供连接交流电压源的端子。端子A经稳定镇流器1接灯连接点C。端子B接灯连接点D。点火电路10由熔丝7和与电压有关的电容器8连同稳定镇流器1组成的回路形成，它在灯连接点火C与D之间，因而在灯的电极4与5之间，以本来就周知的方式产生点火电压脉冲。

作为本发明放电灯实用的一个实施例，可以采用额定功率为110瓦、外灯泡抽了真空的钠高压放电灯。这种灯可以通过菲利浦斯出品的BHL125L型稳定镇流器在220伏50赫电源电压下工作。放电管最好配备以外辅助电极。

熔丝7以采用0.5安的熔断电流值最为合适。点火电路中与电压有关的电容器以采用TDK出品的电容器为宜。电容器8可以与熔丝7结合在一起形成例如单一元件，借薄膜技术将熔丝设在该集成元件一侧的下绝缘层上。所述TDK出品的电容器在90℃极限温度以上的电容值恒定，约为2纳法。板形电容器的尺寸为17毫米×19毫米×0.7毫米。

接上220伏50赫电源时，如此构成的点火电路在电源电压每次经过零值之后大约1毫秒的时刻产生大约1000伏的点火电压脉冲。在此情况下，放电灯就能快速可靠地引燃起来。

与电压有关的电容器在灯处于工作状态下的温度会在150℃与200℃之间，因而高于极限温度。电容值在2纳法的情况下与电压无关，因而有效地抑制了脉冲的产生。

在图3所示的修改方案中，灯2有个内部点火电路10，双金属元件11在灯处于工作状态时也起双金属开关的作用，供断开电路11、7、8并使其保持断开之用。于是双金属开关处于断路状态。灯处于冷态或非激活状态下因而双金属元件处于冷态时，双金属开关闭合，于是内部点火电路11、7、8在电气上将放电管2短接。为使图示清楚起见，将灯处于冷态时靠在放电管管壁上的双金属元件画成与放电管分开。双金属元件11还与点火触须20固定连接，点火触须20则在机构上经连接点20b与硬质的供流导体50相连接，但在电气上与导体50绝缘。灯处于冷态时，点火触须基本上靠在放电管管壁上。在灯工作期间，双金属元件在放电过程所产生的热量的影响下保持点火触须基本上偏离放电管。

图3修改方案中与电压有关的电容器8配备有分流电阻器9，该电阻器起泄流电阻的作用，使残留电荷在双金属开关打开时从电容器8流开。

图4示出了另一个修改方案，该方案中与电压有关的电容器8和电阻器9结合成单一的元件28。虚线20表示该灯可配备以触须，该触须在工作状态下在双金属元件11的影响下基本上偏离放电管。在图示的修改方案中，点火触须经连接点固定到连接元件51上直接电接触。

与电压有关的电容器8和电阻器9结合成单一元件28可以按这样的方式进行；用薄膜技术在板式或盘式电容器的绝缘层上形成薄膜电阻器。

实用中，放电灯是个额定功率为110瓦、外灯泡抽真空了的钠高压放电灯时，电阻器9的阻值为1兆欧。

如此阻值的电阻器，在灯处于工作状态时能承受200℃以上的温度，用薄膜技术作为陶瓷电阻器在绝缘基片上形成最为合适。该有关电阻器最好与TDK出品的与电压有关的电容器(例如NLB1250型)结合一起。

上述点火电路能产生大约100伏的点火电压脉冲，足以快速可靠地点燃钠高压放电灯。

图5示出了图4灯没有点火触须情况下的接线图。

图示灯中点火电路的一个或若干元件可以装入例如玻璃制成的不透气的充气小盒中。这样做，特别是对与电压有关的电容器8来说，在防止电气击穿(电晕放电)和承受高温方面有好处。

为确保熔丝7可靠作用，最好是将熔丝通过例如不透气的小盒安置在氧化气氛中，尤其是当灯与没有短路保护的稳定镇流器1配用时更需要这样做。

图6示出了图3所示灯一个修改方案的电路图，灯的内部点火电路除包括与电压有关的电容器8、熔丝7和电阻器9之外，还包括呈所谓双向二极管可控硅SIDAC 16形式的半导体击穿元件和另一个电阻器12。在该情况下，SIDAC 16、与电压有关的电容器8和电阻器9都装在一个不透气的充气玻璃小盒18中。与电压有关的电容和电阻器9最好结合成单一的元件。在冷态下靠在放电管3的管壁上的双金属元件11，为清楚起见，在图中也画地与放电管分开。在本实施例中，双金属元件11也配备有固态消气剂15。

在图6所示灯的一个实用实施例中，该灯为额定功率150瓦的不饱和高压钠放电灯。除钠和汞外，放电管中还充有氙气，在300k的温度下，压力为27千帕斯卡。该灯通过先进变压器公司出品的71A3002型汞CWA175瓦的稳定镇流器在120伏、60赫的电压源下工作。放电管配备有外辅助电极。

点火电路由Shindengen公司出品的K1-V-18I型SIDAC构成，连同TDK公司出品的与电压有关的电容器一起装在密封的充气玻璃小盒中。盘形电容器距毗邻的放电管的一端约20毫米，且基本上与放电管的纵轴线在同一平面上。填充气由SF6组成，在室温下压力为0.5。

接上120伏60赫电源时，点火电路在电源电压每次通过零之后大约1毫秒的时刻产生约1.6千伏的点火电压脉冲。在此情况下，灯快速而可靠地点燃起来。因此这种灯适宜在高压水银灯普通的安装条件下工作，因而可以代替175瓦的高压水银灯。

图7示出了本发明灯2的一个修改方案，只在灯中的点火触须在灯处于冷态时基本上抵靠在放电管3的管壁3a上，在灯处于工作状态时借助于备有固态消气剂15的双金属元件11基本上偏离管壁3a。

在图7中所示的灯中，硬质的供流导体50的一端形成部分58a，该部分基本上处在通过放电管的纵轴线与该轴线成一个角度的平面上，且处在空间6在通引线元件52与外灯泡30处在放电管1延伸部分的部分之间的部分。硬质供流导体50的部分58a配备有片条58b支撑在外灯泡30上。

这样，片条58b就成了与硬质供流导体50形成一个整体的支撑构件，各个在外灯泡30上具有不同的支撑点。外点火触须的一端20a固定到部分58a上。该端20a就这样固定下来。引燃触须20的另一端固定到双金属元件11上，双金属元件11的一端11a又固定到硬质供流导体50上。触须20是个卷成圈的细金属丝，基本上与放电管1并排。灯处于冷态时，双金属元件11的一端11b靠在放电管3上，从而使外点火触须靠在放电管上。

实用中的放电灯系制成如图中所画出的那一种。这是一些额定功率为400瓦的“舒适”型高压钠灯。灯的平均电压为100伏。外点火触须采用直径0.1毫米、卷圈直径0.6毫米的钨丝。在不预先拉伸的情况下，外触须的长度为76毫米。安装时将钨丝预拉伸，使其长度变为113毫米。这个长度有80毫米与放电管并排延伸。

实用中，这种灯要经过1000小时的持久试验。经过1000小时的点燃时间之后，外点火触须没有出现任何弯曲现象。此外，触须仍然处于这种预拉伸状态，因而当灯受冲击时，外引燃触须不会产生任何振动。这以后，要将外触须卸下，测定其因塑性变形产生的伸长。伸长度为18毫米。

图8示出了本发明放电灯的另一个修改方案，其中灯2配备有辉光启动器117和点火触须20。灯处于冷状态下时，辉光启动器117按本来就周知的形式在电极4与5之间产生点火电压脉冲。

电导体119作为夹持构件以夹持配合的形式围绕着放电管3。导体119由例如弹性钼丝以大约360度角围绕着放电管1组成。该弯制的钼丝是在围绕放电管装管设之前形成的。将弯制的钼丝各交叉的自由端彼此相向压住就可以使钼丝的内径增大，从而不难将钼丝套到放电管上。放开各自由端以后，它们回弹，从而使内径减小，同时使钼丝夹持构件本身围绕放电管。

电导体119形成双金属开关11端部11b的接触点。由于电导体119围绕放电管3将放电管3夹持住而且是耐热的，因而在灯的使用寿命中它会保持相对于双金属开关11正确就位，从而保持两元件之间电接触机构良好作用。

辉光启动器117的灯柱118经软导体116与电导体119的自由端相连接。夹持构件119与辉光启动器117之间的间隙因例如热膨胀而产生的任何变化因软导体116的存在而得到调节。辉光启动器117的另一个灯柱118’通过导体120与供流导体40相连接。

灯处于非激活或冷状态下时，双金属元件11的端部11b靠在接触点119上。灯处于工作或点燃状态时，双金属元件远离放电管，断开与接触点119的接触，从而在电气上将辉光启动器117断开。

灯还配备有外部点火触须20，该点火触须20与连接元件51与双金属元件11的一端11a之间的电触点相连接。

在本发明放电灯的实施例中，放电管的填充料由大约15毫克，含3毫克钠和12毫克汞的汞剂和在300k下压力为3.3×103帕斯卡(25乇)的氙组成。这种灯适宜通过0.5H的稳定镇流器在220伏50赫的电源下工作，在该情况下的消耗功率约为70瓦。放电管的长度约为70毫米，主电极之间的间距约为35毫米。放电管的壁厚为0.6毫米，外径为5.0毫米。

电导体119由弯成大约640角度的金属丝组成，这相当于大约1.8圈。在一个实用的实施例中，金属丝导线由钼制成，导线的直径是500微米，圈的内径是4.5毫米。这种夹持构件适用于上述大约70瓦的灯的实施例中，这时放电管的外径为5.0毫米。弯制成的金属丝以夹持配合的方式围绕放电管敷设，即首先将各自由端压在一起，由此使内径增大，然后将金属丝套到放电管上直到正确就位为止，这时再放开各自由端。

过去，实践发现，若将金属丝弯曲到超过900度(大约2.5圈)，则通过将各自由端压在一起来增大内径(这是为将金属丝套到放电管上而需要这样做的)就成问题。

显然，夹持构件还可以采用另一些实施方案，例如，采用夹持套管或夹持环。

在图8所示的灯的另一个实施例中，没有配备点火触须20。

Claims (9)

1.一种高压放电灯，该放电灯设有带陶瓷壁的放电管，还设有一个双金属元件，该双金属元件在灯的冷态下抵靠在放电管的管壁上，且在灯工作的过程中远离放电管壁，所述放电管封装在一个外灯泡中，外灯泡与放电管之间形成一个空间，在该空间中靠近放电管处设有固态消气剂，其特征在于，所述固态消气剂设在双金属元件上。

2.如权利要求1所述的放电灯，其特征在于，所述放电灯配备有一个灯头，同时有一个长灯柱作为硬质供流导体与放电管并排地延伸到一个电极处，且双金属元件固定到所述长灯柱上。

3.如权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于，双金属元件同时是个双金属开关，在灯工作期间供断开一个电路之用。

4.如权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于，所述放电灯配备有一个由热敏元件组成的内部点火电路。

5.如权利要求4所述的放电灯，其特征在于，所述内部点火电路有一个与电压有关的电容器。

6.如权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于，所述灯配备有一个外部点火触须，该触须在灯处于冷状态下时靠在放电管上。

7.如权利要求6所述的放电灯，其特征在于，所述双金属元件与点火触须固定连接，且在灯工作期间使该触须远离放电管管壁。

8.如权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于，外灯泡所封闭的空间是经过抽真空了的，且固态消气剂是Zr-Al消气剂。

9.如权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于，外灯泡所封闭的空间充有气体，且固态消气剂是Zr-Ni消气剂。

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