CN1176017A - 高压放电灯 - Google Patents
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Abstract
高压放电灯(1)有带有各自端部(3)的高熔点电极(2)和高熔点金属丝绕组(5),该绕组有匝(6),在远离端部(3)的区域(9)将绕组固定在电极(2)上。将绕组(5)的匝制成有一定扭矩。所以可相对于电极(2)的端部(3)精确地限定位置。扭矩方向与匝(6)的方向相反,使邻近的匝(6)靠压着另一匝。
Description
本发明涉及高压放电灯，包括：
以真空密闭方式密封并在其内填充可电离物的灯室；
其端部分别在灯室中的一对耐热电极，分别与从灯室伸向外部的相应电流导体连接；
耐热金属线匝的绕组绕在各电极的自由端周围，在远离电极端部的位置上固定该绕组，所述匝有一个绕制方向。
美国专利US-A-1,952,841披露了这种高压放电灯。
电极绕组可起到在工作期间实现期望的温度梯度的作用，或容纳发射体，以起到降低电极功函数的作用。
一定类型的绕组适合于一定类型的灯，亦即：单层或多层匝绕组，各层的预定匝数，选择金属丝的厚度，与电极端部的预定距离等等，美国专利US-A-4,929,863详细披露了这种绕组。
绕组可预先绕制在比电极粗的绕组芯棒上，绕组通过整个电极并固定在其上。为此目的，可使绕组的一匝或几匝变扁平，以使绕组绕电极卡紧，或焊接连接电极和绕组，比如进行电阻焊或激光焊。
此外，绕组可直接在电极上制成。可是，由于绕组应力导致匝变宽，所以在这种情况下通常也需要紧固绕组。
上述类型的电极适用于各种类型和额定功率的高压放电灯。
美国专利US-A-5,001,397和US-A-4,783,611披露了一种对绕组的捆扎方法，以防止绕组应力使匝变宽从而导致绕组移动。例如，在捆扎绕组的情况下，就不需要用焊接进行附加固定。可是，由于捆扎仅能在绕组至少有两层匝时使用，所以绕组不是普遍适用的。此外，绕组的制造需要复杂的设备。
尚未公开的专利申请WO-IB 95/00298(N1 4.838)描述了在导线已围绕电极的地方使电极有非圆形横截面变形的电极。由于这些非圆形横截面，绕组将其自身钩在电极周围匝就不可能变宽。可是，要以自动化的工艺制造用于高额定功率，大约为150W以上的电灯的电极仍然是困难的。
如开篇所述的使灯的电极绕组与电极端部有一定距离的缺点在于重复性差。不将绕组固定于电极上，在灯工作之后发现破裂时，可发现绕组与电极端部的距离发生了明显的变化。在用以预先精确设定好至电极端部距离，比如通过夹具，加工的一批绕组所制造的灯中，并且在远离端部的位置固定绕组的情况下，仍然出现上述现象。某些绕组已变得稍长些，另一些绕组几乎没变长。结果一些电极的端部略微伸出绕组，而另一些电极则伸出很多。
电极端部和绕组间的距离变化可认为是因绕组加工过程中在绕组中的应力引起的。在绕组装配过程中对每一种类型的灯要考虑这种变化。不可能发现这些变化上的波动，事实上它是不可预见的。然而，绕组与电极端部的距离对灯的特性有重要影响，也就是说，无论该距离为正，自由地伸出端部；还是为负：端部被绕组围绕；或是为零。该距离的影响特别表现在：(i)放电的稳定性，比如放电电弧是否从一头跃至另一头，它确定灯是否闪烁，(ii)灯室最冷点温度，该温度可改变发光的颜色或横跨在灯上的电压降，并因此改变光输出，(iii)灯寿命期间的流明保持。
本发明的目的在于提供如开篇所述的那种高压放电灯，即使在该灯工作之后，本绕组也位于电极的精确的预定位置上。
根据本发明，利用金属线中的扭矩(torsion)绕制匝来实现本发明的目的，扭矩有与匝绕组方向相反的方向，从而邻接的匝靠压在另一匝上。
由于匝中的扭矩，导线有要变形的趋势，以便使导线中扭矩应力变小。给定的扭矩方向与导线的绕制方向相反，这明显表现为使邻接匝间的距离最小和各匝相互靠压在一起，绕组有变短和变薄的趋势。当绕组在工作温度下自己松开时，会产生与电极端部设定好的距离保持不变的效果，匝不但横向相互压着，而且，事实上金属线被旋转绕制，把扭矩引入匝中，在导线拉伸模具中制造时从导线表面上出现的槽不是沿导线轴向方向延伸而是与轴成一定角度地旋转。
这里，“扭矩方向”的说法表示如下意思：该方向是指由观察者沿导线朝向绕组芯棒所看到的导线自由端在绕制期间相对其轴的旋转方向，即顺时针或逆时针方向。那种情况下，拉伸导线分别逆时针自转和顺时针转动，正如观察者所看到的一样。所谓“匝绕制方向”表示如下意思：该方向是指匝中的导线围绕电极在匝层中远离观察者移动的方向。
应该指出，美国专利US-A-4,847,534披露的高压放电灯中，电极中的某些匝的绕组利用金属线中的扭矩绕制的。可是，该扭矩方向与绕组方向相同。根据该文献，为了减小扭转应力，结果确实是使绕组有变得更长和更薄的趋势。仅仅为了将绕组通过较细的电极，在绕组芯棒上绕制的这种绕组从其上难以移开。当直接在电极上制造这种绕组时会发现因绕组变长的程度而产生的非确定性，而且它还部分依赖于扭矩量上的非有意的变化。总之，绕组与电极端部的距离不能精确地设定，而且对于发明的目的来说该扭矩是事与愿违的。
作为对比，在本发明的灯中，例如通过夹具组件绕组位置可高精度地确定，同时，在较大的扭矩情况下，因各匝确实更强地相互靠压着，所以扭矩量在给定电极中并不重要，但并不紧密地靠在一起。经少量实验，对各类电极来说可迅速确定获得可再生产电极所要设定的最小扭矩。
显然，对本发明，这种电极用于哪一类高压放电灯并不重要。因此，比如可用石英玻璃或陶瓷材料制造灯室，可电离填充物除惰性气体外还包括金属卤化物和/或汞。例如，电极可用钨制造，可掺入或不掺入发射材料，比如Y2O3、HfO2，而端部可用不同材料构成或附加不同的材料。特别地，可用钨丝制作绕组。这种绕组的优点在于它带有间隙地绕在电极周围，以便在灯需要使用发射材料时能够把相对较多的发射材料与电极密封在一起，绕组是通用的，一般来说它由一层，两层或多层匝构成，并且它可以使电极端部暴露出来或围绕在电极端部。
下面，用附图表示本发明的高压放电灯的实施例，其中：
图1表示灯的局部侧剖图；和
图2表示图1所示的局部侧剖图中的电极。
图1的高压放电灯有以真空密闭方式密封的灯室1，在图中它用陶瓷材料制成，并充填可电离气体比如惰性气体、汞和钠。图中，主要由钨制造并带有相应的端部3的一对耐热或高熔点电极2装在灯室中，并与从灯室中伸向外部的电流导体4连接。具有耐热或高熔点金属线、图中为钨丝制成的匝6的绕组5位于各电极2自由端周围。用远离端部的电极的位置上的电阻焊接点9固定绕组。匝有绕制方向。图1中，灯室1装在支承灯头11的密封外壳10中。
参见图2，借助金属线中的扭矩绕制匝6，扭矩方向与匝6的绕制方向相反。结果，邻接的匝6相互靠压着。
绕组5有匝上的第1层7，在端部3附近该层汇入匝6的第2层8。发射体14，比如钨化钡包含在绕组5中。
正如观察者A看到的那样，第2层8的匝6按逆时针方向绕制。正如观察者B看到的那样，绕制匝的导线有沿顺时针方向的扭矩，也就是与绕组方向相反。结果，拉伸线6与导线轴成一定角度的绕制，并按逆时针方向围绕导线旋转自身。把发射材料提供给电极的方式是使其全部浸入在悬浮液中，以便不但在匝之间的空间，而且在电极和绕组之间的空间都填满发射材料，并且在干燥之后通过刷扫弄净其表面。
0.6mm厚度的钨丝绕组绕在直径1.2mm的电极上，绕制期间逆着绕组方向，绕制导线的给定扭矩为0.040Nm。按距端部的预定距离将绕组固定。可以发现，在配有这种电极的灯点燃100小时之后，绕组与端部之间有相同的距离。可用自动化工艺制造电极，并可把该电极用于功率约为400W的灯中。
Claims (3)
1.一种高压放电灯，包括：
以真空密闭方式密封并包括可电离填充物的灯室(1)；
其端部(3)分别在灯室中的一对耐热电极(2)，分别连接在自灯室伸向外部的相应的电流导体(4)上；
耐热金属丝匝(6)的绕组(5)围绕在各电极(2)的自由端周围，在远离电极端部的位置上固定绕组，所述匝有一个绕制方向；
其特征在于：利用金属丝中的扭矩绕制匝(6)，而扭矩方向与匝(6)的绕制方向相反，以便邻接的匝(6)相互靠压着。
2.如权利要求1的高压放电灯，其特征在于：绕组(5)有匝(6)的第1层(7)，该层在邻近端部(3)处汇入匝的第2层(8)。
3.如权利要求1或2的高压放电灯，其特征在于：发射体(14)包含在绕组(5)中。
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