CN1090804C - 制造低压汞放电灯的方法及所制得的低压汞放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明方法中，将具有玻璃壁(21)并含汞的容器(20)设置于辐射穿透的放电室中，然后在放电室中填充稀有气体并密封，在放电室中或与其相邻地设置维持放电的装置，在密封放电室之后，用穿过放电室壁的平行辐射光束(42)加热容器，熔化容器使其开口。对于该辐射光束容器壁具有的吸收系数至少为放电室壁吸收系数的十倍。本发明方法使灯具有较简单的结构。

Description

制造低压汞放电灯的方法及所制得的低压汞放电灯

本发明涉及制造低压汞放电灯的方法，用该方法在辐射穿透的放电室中设置含汞的容器，然后在放电室中充入稀有气体并密封放电室，用该方法在放电室中或其附近设置维持放电的装置，密封放电室之后，利用穿透放电室壁的辐射使容器开口。

本发明还涉及低压汞放电灯，它包括辐射穿透的放电室，放电室含包括汞的离子填充物并以气密方式密封，同时在放电室中设置具有带开口的玻璃壁的容器，此外该灯还设置有在被放电室所包围的放电空间中维持放电的装置。

US4278908披露了在常规低压汞放电灯中配汞剂量的方法，这种低压汞放电灯设置管状放电室，放电室的两端设置电极，供电导体从各电极延伸至放电室外。按照该US专利，用带有打孔的金属壳的玻璃容器固定于放电室端部来投配汞。已知方法中，将灯置于高频磁场中而加热容器。然后在容器金属壳中出现涡流，产生热量，使玻璃容器在打孔处熔化，以便容器中的汞可在放电室中得以利用。

其缺点是容器的金属壳带来另外的负担，包括另外的制造、贮存、运输和装配成本。

按照已知的DE-OS2340885披露的制造荧光灯的方法，用穿过放电室壁的辐射使含铝、汞的容器开口。

按照该方法，辐射源用窄小辐射束对准容器，与光束的焦点相比，穿过放电室壁时的光束较宽，所述的焦点聚焦在容器壁上。该方法的缺点是容器壁部分上的辐射强度因至辐射源的距离来定。因此，其缺点是，如果光束焦点很接近放电室的壁，就可能损伤放电室。因此，辐射期间必须准确地使灯定位。

本发明的目的在于提供一种如上文中所述能较简便和可靠地制造的灯。

按照本发明，这种在上文中所述的低压汞放电灯的特征在于，容器容易获得从放电室外穿过放电室壁入射的、至少波长在100nm～5μm范围的辐射，并且对于所述辐射，容器壁具有较高的吸收系数，即，至少为放电容器壁的吸收系数的十倍。材料的吸收系数被理解为是吸收辐射部分1^-e(≈0.632)所必需的材料厚度的倒数值。由于与放电室壁相比，容器壁具有较高的吸收系数，因而可用平行辐射光束照射容器，如果按希望的实行，那么容器部分上的辐射强度基本上与至辐射源的距离无关。照射期间最好沿横贯容器纵向的方向移动制造中的灯，则可用较大的公差实现灯的定位。含有包括汞的填充物的玻璃容器比起陶瓷或金属材料的容器更易制造。当用玻璃容器时可较容易地避免杂质引入放电室中。玻璃的低熔点温度，即粘度为100dpa时的温度有利于容器。然后，可快速地用较低的辐射源功率使容器开口。

按照本发明，制造低压汞放电灯的方法的特征在于，由于容器玻璃壁具有的吸收系数至少为放电室壁的吸收系数的十倍量，因而利用平行辐射束使容器开口。可用辐射束加热容器壁，例如在准确限定的位置上，使壁在该处熔化，形成容器中的开口。另一方面，也可用辐射束切开容器。由于用激光器可容易地获得高强度的平行光束，因而这种辐射源特别适用于该方法中。最好，辐射源提供波长范围大约为100nm～5μm内的辐射。

US-P3684345描述了制造数字指示管的方法，其中利用平行光束的辐射使含汞的玻璃容器开口，与管壁相比，容器玻璃具有对红外辐射的较高的吸收系数。释放的汞沉积在数字指示管电极表面上。

本发明低压汞放电灯的放电室可包围在放电空间旁，也还可使放电空间与放电室互连。例如，放电室设置用作制造期间的排气管的突出部分。

在容器已完成供给汞的任务后可去掉容器，例如在制造灯之后。或者，容器仍保留在做成的灯中。最好在灯的放电室的突出部分中设置含汞的容器。容器中的汞齐可根据从容器至灯的其它部件的距离选择较低的的温度。或者，可将容器设置在放电室中更中心处，例如在放电空间中。这种实施例最好使用在容器仅作为供给汞或含汞齐的容器，用作控制较高温度下最佳灯工作所需的汞蒸汽压时。若放电室配置荧光层，为在灯制造期间使辐射从放电室外部至容器，荧光层上可开窗口。

保留在灯中的任何容器最好都固定在其中。活动的容器可产生灯不良的印象。改变与含汞齐的活动容器相连的燃烧位置可使汞齐温度变化，从而使汞蒸汽压变化。例如通过玻璃熔合可使容器固定在放电室中。

本发明低压汞放电灯的最佳实施例的特征在于在放电室的突出部分中用容器的凸圆部分使容器固定。汞齐的工作温度显示出仅随灯燃烧位置改变的较小变化。当汞齐也相对容器有固定位置时可更可靠地调节汞齐工作温度。用辐射充分加热汞齐，使其熔合在容器上就可固定汞齐，例如在使容器凸起的工艺过程中进行。在这期间可照射汞齐本身，或照射容器间接使汞齐加热。

用本发明方法可容易制造本发明灯的这种实施例，其特征在于在放电室的突出部分中设置含汞的容器，并在密封放电室之后和使容器开口之前，用穿过突出部分壁的辐射加热容器，使容器壁的玻璃软化，受在其中流通的汞蒸汽压影响而膨胀，由此使容器依在突出部分内表面而固定。例如可辐射在放电室中的容器，使装在放电室中的容器沿光束放置，在有光束的时间间隔中照射容器。另一方面，也可在辐射源激发时使带容器的放电室固定于光束中，也可以，例如绕容器设置几个辐射源，均匀地加热容器。或者，照射期间旋转放电室。

若放电室的突出部分较窄，由于容器开口期间与在此相熔化的容器颗粒撞击，突出部分上可出现热应力。最好基本上从一个方向照射容器。从一个方向加热容器使容器主要沿所述方向凸起，在放电室的突出部分中位于偏心位置上。保留的面对该方向的未凸起容器部分具有与突出部分内表面更大的距离。所述的该较大距离当用照射在所述未凸起部分中开口时能减小热应力的危险。

因此，本发明低压汞放电灯的最佳实施例的特征在于，容器有面对一个方向的开口，在所述开口附近沿所述方向使容器凸起。

最好，在容器开口前较短地进行使容器凸起的工艺。在容器中较高的汞蒸汽压促使开口生成。

最好使容器较强地吸收波长在0.9μm～1.5μm间隔中的辐射。热辐射器在该范围具有较高功率密度。可以得到这种玻璃容器，例如容器玻璃含重量为百分之几的FeO、CuO和/或V₂O₃。

最好，容器至少对部分可见光谱是透光的。这简化了容器成分的检测。

最好用填充压力在约1毫巴与约100毫巴之间的惰性气体，例如填充稀有气体保持封闭的容器。使容器通过高频磁场可容易检测容器的泄漏。合格的容器在通过该磁场时，相对于有漏的容器显示清晰的可见气体放电，因此，用自动检测装置可在制造过程中清除有漏的容器。

下面，参照附图详细说明本发明的这些和其它方面，其中：

图1是本发明低压汞放电灯第一实施例的透视图；

图2图1所示的灯中II部分的细节侧剖视图；

图3A～3C示出本发明方法实施例的步骤；

图3D示出本发明另一方法实施例的步骤；

图4示出本发明低压汞放电灯的第二实施例。

图1所示低压汞放电灯以气密方式设置辐射穿透的石灰玻璃放电室10。管状放电室在这里被弯成勾状。放电室10设置汞和氩的电离填充物。在放电室10内表面上设置荧光层19。本实施例中，在放电室10的管状突出部12中设置容器20，容器20具有含重量比为4.0％(记为4.0wt％)的FeO的石灰玻璃的壁21(同时参见图2)。容器20的壁21中熔化了开口24。容器20长13mm、内径1.8mm、壁厚0.3mm，含有铋、铟和汞的合金(汞齐)23。容器玻璃的熔化温度是1490℃。灯还设置被放电室10所包围、保持放电空间13中放电用的装置。所示实施例中，由设置于放电空间13中的一对电极31A、31B形成该装置。供电导体32A、32A’、32B、32B’从各电极31A、31B延伸至放电室10外部。

低压汞放电灯有这样的特性：容器20容易吸收至少波长在100nm～5μm范围、从放电室10外部经过放电室10的壁部11来的光线，与放电室壁部11相比，容器20的壁21具有较高的对这种辐射的吸收系数。所示灯的容器的玻璃的吸收系数对从0.9～1.5μm的波长范围至少为2.69mm^-1。放电室壁部在该波长范围的吸收系数最多为0.0074mm^-1。除5％的轻微反射外，因而在所述波长范围中的辐射能基本上无损地到达容器20的壁21，在厚0.3mm的容器20的壁21中吸收50％的辐射。

容器20有凸圆部22，由于该凸圆部分使容器20夹持在突出部分12(参见图3C)。

在灯的制造过程中，将玻璃容器20设置于放电容器10的管状突出部分12中(参见图3A)，保持在突出部分12两侧的第一缩颈14和第二缩颈14’(如虚线所示)之间。容器20包含具有3mg汞和60mg Bi₇₀In₃₀合金的汞齐和压力10毫巴的氩。通过突出部分12对放电室10抽真空并填充稀有气体之后，封闭第二缩颈区域处的自由端12A，使放电室密封在突出部分12中。

用红外线40从外部加热容器20(图3B)。为此，所用的热红外线源(来示出)的功率为2KW，红外线被聚焦成长175mm、宽2.5mm的聚焦线41。在两个相互对置的这种红外线源之间设置放电室，使红外线源的聚焦线重合，放电室的突出部分12通过红外线源的共同聚焦线41横向延伸。容器20的玻璃在照射期间软化，于是在容器内存在的汞蒸汽压影响下它在该处膨胀隆起，容器20自身被粘附在突出部分12的内表面15上。结果，容量20相对于放电室10占据了固定位置。从而避免了游离成分的声响。此外，容器20的固定位置能够可靠地调整汞齐23的工作温度。在使容器20凸起的工艺过程中，容器20可依靠在缩颈14或自由端12A上。在使容器20凸起的工艺过程中，借助通过导体转送给汞齐的辐射容器的热量，熔合固定容器中的汞齐23，使其定位。结果，汞齐23位于容器20中的固定位置，这有助于可靠地调节汞齐的工作温度。照射期间，这种情况下的放电室占有固定的位置，但是也可以移动放电室，例如沿聚焦线移动。照射期间可旋转灯，使容器均匀地加热。

接着，用速度8mm/S的Nd-YAG激光光束42(参见图3C)照射灯的管状突出部分12。激光束42的功率30W、直径0.5mm。激光束42的波长为1064nm。由于容器20的壁21吸收激光辐照而产生热量，使玻璃熔化，在容器20的壁21中产生开口24。容器20中存在的还更高的汞蒸汽压使绕容器20的开口24形成向外的凸缘25。所述实施例中使用连续激光器。当然，也可使用脉冲型工作的激光器。在封闭灯的放电室10之后可以从容器供应填充的稀有气体，代替封闭灯之前对放电室填充的稀有气体。

图3D示出对图3B所示工艺步骤的改进。相应于图3B和3C的哪些部分都在该图中用大于100的参考数字表示。图3D所示的工艺步骤中，容器120沿基本上从R方向来的照射方向膨胀。对容器120的单侧加热使其大体沿所述R方向隆起，从而偏心地位于放电室110的突出部分112。然后还使容器120的非凸圆部分120T面对R方向，用来自基本上相同的R方向的激光束142来设置开口124。由于120T与放电室突出部分112的内表面115之间的距离较大，因而在突出部分中的热应力的危险较小。

图4中，相应于图1中的部分有高于200的参考数字。图4所示本发明灯的实施例中的放电室210有梨形外壳216，它具有通过凸缘218与它相连的管状凹部217。容器220装在放电室210的凸缘218的突出部分212中。容器220通过突出部分212形成的壁211容易接收至少波长为100nm～5μm的辐射。与放电室210的壁211相比，容器220的壁221具有对于这种辐射的较高吸收系数。用参照图3A～3C所述的方式将容器固定于突出部分212中和设置开口。用导电体绕组234来构成线圈233，形成维持放电空间213中放电的装置，线圈233设置在被放电室210包围的放电空间213之外的凹部217中。工作期间，通过供电导体232、232’供给线圈233高频电压，即频率高于约20KHZ的高频电压，例如约3MHZ的频率。线圈233绕软磁材料(如虚线所示)磁芯235。另一方面也可不用磁芯。在另一实施例中，例如将线圈置于放电空间中。

Claims (9)

1.一种制造低压汞放电灯的方法，包括：在辐射穿透的放电室中设置含汞的容器(20)，然后将稀有气体填充在放电室中并密封；在放电室(10)包围的放电空间(13)中设置维持放电装置，在密封放电室之后使容器打口，利用穿过放电室的壁(11)的激光(42)照射使容器打开，其特征在于：容器(20)有玻璃壁(21)，用平行辐射光束使容器打开，对于该辐射光束容器壁具有的吸收系数至少为放电室壁的吸收系数的十倍。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于含汞的容器(20)被设置于放电室的突出部分(12)中，并在密封放电室之后和对容器开口之前，用通过突出部分壁的红外线(40)加热容器，使容器壁的玻璃软化，在其内流通的汞蒸汽压影响下膨胀，从而顶住突出部分内表面(15)上固定。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于在熔化使容器打开之前容器还含有稀有气体。

4.一种低压汞放电灯，包括辐射穿透的放电室(10)，它含有包括汞的离子填充物并以气密方式密封；具有开口(24)的容器(20)设置于放电室中；灯还设置有在被放电室包围的放电空间(13)中维持放电的装置(31A，31B)；其特征在于：在红外线(40)加热容器(20)期间，容器(20)受到从放电室(10)外部穿过放电室壁(11)入射的、至少波长为100nm～5μm的辐射，容器(20)具有相对所述辐射其吸收系数至少为放电室壁(11)的吸收系数的十倍的玻璃壁(21)。

5.如权利要求4所述的低压汞放电灯，其特征在于容器(20)的壁(21)吸收波长位于0.9μm～1.5μm范围内的辐射。

6.如权利要求5所述的低压汞放电灯，其特征在于容器(20)的壁(21)透射部分可见光谱。

7.如权利要求4、5和6中任一项所述的低压汞放电灯，其特征在于容器(20)位于放电室(10)的突出部分(12)中。

8.如权利要求7所述的低压汞放电灯，其特征在于容器(20)用凸圆部(22)将其夹持固定于突出部分(12)中。

9.如权利要求8所述的低压汞放电灯，其特征在于容器(120)有面对与容器纵向横切的方向的开口(124)，并使容器(120)相邻于开口(124)沿与容器纵向横切方向凸起。

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