CN1337060A - 带有一体uv增强器的陶瓷金属卤化物灯 - Google Patents

带有一体uv增强器的陶瓷金属卤化物灯 Download PDF

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Abstract

放电灯包括陶瓷金属卤化物灯,它有包围内装填充气体的放电空间的中心筒和在其中接纳引线的相对端塞。每个端塞周围设有导电环,端塞最好用多晶氧化铝(PCA)构成。这些环由中心筒上的天线连接并且由此电容耦合到引线。这些环和天线最好为烧结的钨,它在烧结前以浆料形式涂敷在弧光管上。当电极上加电压时,产生的电场使PCA发射UV辐射,它促进光电子引发填充气体中的放电。

Description

带有一体的UV增强器的陶瓷金属卤化物灯
技术领域
本发明涉及高压放电灯，这种放电灯具有陶瓷金属卤化物弧光管，弧光管包围带有一对电极的放电空间，还具有用于产生UV(紫外线)辐射的装置，UV辐射在放电空间内产生电子。
背景技术
美国专利4818915公开了一种陶瓷金属卤化物放电灯，它有所谓的辉光瓶(glow bottle)形式的UV增强器，UV增强器在透射UV的硼硅酸盐玻璃或石英的外壳中有电极。电极连接到弧光管电极之一的引线，外壳电容耦合到另一弧光管引线。给弧光管电极上加点火电压脉冲，建立穿过辉光瓶的填充气体(最好是惰性气体和汞)的电场。这又产生UV辐射，UV辐射促使放电空间中的至少一个电极利用光电效应发射电子。这些光电子增强了气体击穿和弧光管电极之间的放电，由此缩短了灯的起动时间。但是，要产生UV辐射，需要加5kV量级的点火电压脉冲。
美国专利5811933公开了一种辉光瓶形式的UV增强器，它有例如多晶氧化铝(PCA)的陶瓷材料外壳和惰性气体填充物。使用陶瓷把可靠点火所需的最低点火脉冲电压减小到3kV以下，同时不需要明显地加长点火时间。陶瓷还有极好的耐热性，使得可以把UV增强器放在很靠近弧光管的位置。因而它不用任何附加的导体而直接电容耦合到弧光管电极。
美国专利5541480公开了一种有陶瓷金属卤化物弧光管的高压放电灯，弧光管的外表面有金属涂层。涂层沿电极之间的弧光管长度延伸，并用作所谓的点火条或起动天线。来自于一个电极的高压脉冲经填充气体和陶瓷电容耦合到天线，并最终耦合到另一电极。这就减小了电极之间的表观距离，因而增大了所加的用于加速原电子电场，并引发所谓的Townsend雪崩。当填充气体中对应每个原电子发射至少一个二次电子时会出这种Townsend雪崩，并且放电电流变成自持。
美国专利5661367公开了一种灯，它有串联连接的并排设置的陶瓷金属卤化物弧光管，一个金属条电容耦合各弧光管的电极。每个弧光管有一个中心筒，中心筒带有相对的端塞和穿过端塞的电极，金属条的端部环绕在电性相反的端塞周围靠近各个筒。电极与端塞的内表面之间有间隙。根据其发明书，电场引起该间隙中的填充气体的电离。这就产生了辐射，辐射反过来又保证了从电极发射电子。一旦气体放电受到支持，弧光管的阻抗就下降，并且另一弧光管接受后续的起动脉冲的总能量。
发明内容
按本发明，导电环直接涂敷在陶瓷金属卤化物弧光管的每个端塞上。这些环用涂敷的天线连接，并且在加点火脉冲时电容耦合到端塞中的电极引线。该电容耦合在陶瓷中产生引起发射UV辐射的电场。
环与陶瓷之间紧密接触很重要，这就是为什么要涂敷导电环的原因。陶瓷最好是多晶氧化铝(PCA)，PCA能产生比其它陶瓷更强的UV。涂层最好是钨，它以浆料涂敷在预先烘烤的模压件上并干燥，之后烧结模压件，使其变成半透明状态。该工艺已由美国专利5541480公开，用于在陶瓷弧光管的表面上制造天线。烧结也会使钨渗进氧化铝的晶体结构中，形成能促进PCA产生UV的紧密结合。
本发明发现，当陶瓷特别是PCA处在此通过的电场中时，它能发射紫外线(UV)辐射。因此，在端塞周围设电容耦合的导电环，提供了能促进原电子发射的手段，而且，不用辉光瓶就能可靠地缩短起动时间。在弧光管上直接涂导电环和连接天线，不仅在PCA中提供了强电场，而且还不需用分离的部件，从而降低了生产成本。
附图说明
图1是放电灯的正视图；
图2是陶瓷金属卤化物弧光管的剖面图；
图3是按本发明的弧光管的透视图。
优选实施例说明
参见图1，陶瓷金属卤化物放电灯包括：玻璃外壳10；内嵌一对导电支撑杆12、13的玻璃心柱11；金属底座14；以及与底座14绝缘的中心接点16。支撑杆12、13分别连接到底座14和中心接点16，并且不仅支撑弧光管20，还通过丝状支撑部件17、18向电极30、40供给电流。
图2是弧光管20的剖面图。中心筒22形成为陶瓷管，它具有盘形端壁24、25，端壁有接纳端塞26、27的中心孔。端塞也形成为陶瓷管，并接纳由此穿过的电极30、40。电极30、40各自具有：铌制成的用玻璃料33、43密封的引线32、42；钼或金属陶瓷制成的中心部分34、44；以及有钨绕组37的末端36。筒22和端壁24、25包围一个放电空间21，放电空间21包含惰性气体、金属卤化物和汞组成的可电离填充物。
这里用的“陶瓷”是指难熔材料，诸如单晶金属氧化物(例如兰宝石)、多晶金属氧化物(例如多晶致密烧结的氧化铝和氧化钇)和多晶非氧化物材料(例如氮化铝)。这些材料容许壁温到1500-1600K，并且耐卤化物和钠(Na)的化学侵蚀。为达到本发明目的，发现多晶氧化铝(PCA)最适用。
图3示出的陶瓷金属卤化物弧光管具有沿筒22的长度延伸的导电天线条50和环绕电极末端的连接环52、53，正如从美国专利5541480中可得知的。连接环52、53是天线的部分。根据本发明，天线条50在筒22的端壁上径向延伸并电连接端塞26、27的所谓UV增强环54、55。天线50不仅降低了填充气体电离的击穿电压，而且电连接增强环54、55，使得当电极上加电压时，在每个环与相邻端塞中的引线之间存在电容耦合。由此在端塞的PCA中引生电场。这又促进PCA中的UV发射，UV发射促进电极发射原电子。这些原电子的存在促进了填充气体点火放电。
为了使PCA中有足够强的电场来产生UV光，增强环要与PCA紧密接触。因此，增强环直接涂敷在PCA上。涂层最好是钨或其它金属，它以浆料形式涂敷并烘烤，而且它延伸到PCA端塞中。虽然对于要紧密接触的连接天线不是关键问题，但为了便于制造全部环52至55，天线条50在弧光管上作为连续的层来涂敷。涂敷材料也可以是石墨。
申请人对端塞周围有增强环和没有增强环的PCA弧光管作了测试。两种情况使用了相同的PCA弧光管，其内径为6.8mm，内部长度为26mm，氙填充压强为100乇。增强环是在端塞上画有石墨，并且用2号铅笔画在筒上的天线连接增强环。只有天线的情况利用了靠近筒沿其长度设置的钼丝，但钼丝不延伸到端塞。钼丝用双金属条连接到邻近的载流支撑丝，点火之后双金属条使天线离开。用石墨增强环时击穿和点火时间为0.02秒，但没有增强环(只有丝状天线)时击穿和点火时间是300秒。用内径为4.0mm和内部长度为36mm的PCA弧光管进行了类似的测试。有石墨增强环时点火时间是0.04秒，没有石墨增强环(只有丝状天线)时点火时间是156秒。大批量制造时，钨烧结技术更合适。
前面所述的是一种不范例，并不限本发明的范围。

Claims (7)

1、一种包括弧光管(20)的放电灯，所述弧光管包括：
圆柱形筒(22)，它有中心轴和一对相对的端壁(24、25)；
一对陶瓷端塞(26、27)，它们从相应端壁(24、25)沿所述轴延伸；
一对引线(32、42)，它们穿过相应端塞，所述引线连接到在所述中心筒中相互隔开的相应电极(36、46)。
一对第一环(54、55)，它们围绕相应端塞(26、27)，每个第一环包括在所述端塞上的导电涂层，和
连接所述第一环的导电天线(50)。
2、按权利要求1的灯，其中，所述天线(50)是在陶瓷弧光管(20)上的导电涂层。
3、按权利要求1或2的灯，其中，所述第一环(54、55)和所述天线(50)由钨构成。
4、按权利要求1或2的灯，其中，所述第一环(54、55)和所述天线(50)由石墨构成。
5、按权利要求1或2的灯，还包括一对导电的第二环(52、53)，它们由所述天线连接并在所述筒上隔开邻近相应的所述电极(36、37)，每个所述第二环(52、53)是导电涂层。
6、按权利要求5的灯，其中，所述第一环(54、55)、所述第二环(52、53)和所述天线(50)是电浮置的。
7、按权利要求1的灯，其中，所述第一环(54、55)和所述天线(50)是电浮置的。
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