CN1658358A - 一种放电灯及其形成方法 - Google Patents

Abstract

一种弧光灯(100)，包括具有第一端(102)和第二端(104)的透光体(130)。第一导线组件(116)沿第一端设置，第二导线组件(128)沿第二端设置。第一旋转面(142)在第一端形成，与第一旋转面不同的第二旋转面(144)在第二端形成。第一旋转面和第二旋转面中至少一个通过在第一和第二端收缩透光体形成。本发明还包括形成弧光灯的方法(150)。

Description

一种放电灯及其形成方法

技术领域

本发明大体上涉及发光系统，具体地，涉及一种放电灯，其具有优化适合垂直位置的电弧放电管；和形成优化的电弧放电管的方法。

背景技术

本发明适用于制造具有金属卤化物电弧放电管，比如石英金属卤化物电弧放电管，的放电灯，并将参考这样的放电灯进行讨论。但是，应当非常清楚，本发明同样适用于其他放电灯，这些放电灯可用于任何适当的发光场合，比如室内和/或室外照明场合。此外，根据本发明的放电灯适用于广泛不同的功率，比如250瓦到大约600瓦。

所述领域的技术人员都已知道使用收缩或压力成形方法来成形电弧放电管的端部。一般地，各个端部包括密封部分和旋转面。为了实现更经济的制造，通过收缩或压力成形方法制造的电弧放电管一般具有相对的普通结构的端部。对于某些电弧放电管，其两端都具有锥形。对于另一些电弧放电管，两端都具有椭圆形。对于这两种情况，当电弧放电管用于垂直位置时，具有两个普通结构端部的结构存在缺点。这是因为，至少部分因为，电弧放电管或其内部的热中子激发的放射性，如所属领域的技术人员都已知道的。

对于电弧放电管，其上部一般在比下部高很多的温度下工作。由于上部的工作温度可达到不希望的损害寿命和/或电弧放电管性能的水平，这可能带来非常多的问题。通常，这样的电弧放电管的下端的工作温度位于适当的水平，可使电弧放电管具有希望的性能和操作。

对于放电灯，比如使用石英金属卤化物电弧放电管的放电灯，都知道当电弧放电管的工作温度增加时，其效率是增加的。对于某些灯，存在可能达到的温度上限，超过温度上限，电弧放电管的配制成分会与石英发生有害反应。这是个缺点，尤其是对于具有锥形端部的电弧放电管，因为在放电管的上端会形成热点。为了避免热点对寿命和性能的限制作用，通常将放电管的整体工作温度降低。但是，这样将不希望地减少电弧放电管的效率，因此这不是最优的方法。从而，在具竞争性的设计思路之间存在着折中协调。

对于具有两个椭圆形端部的电弧放电管，上端的温度同样比下端的温度高很多。在电弧放电管的上端使用椭圆形可减少或消除具有锥形端部的电弧放电管可出现的热点，因此可在比具有锥形端部的电弧放电管低很多的温度下工作。对于具有椭圆形端部的电弧放电管，上部的工作温度一般位于电弧放电管产生希望的输出和性能寿命的适当范围内。但是，因为下端具有比上端温度低很多的温度，下端的操作温度过低，以至使灯不具有希望的输出和性能。所以，一般沿电弧放电管的底端设置反射涂层，以增加下端的工作温度。但是，施加涂层会不希望地增加生产电弧放电管的成本。此外，施加过多的涂层可负面影响电弧放电管的性能，比如阻挡光线。

已经知道其他一些电弧放电管进行了优化以适合于垂直位置。但是，这些电弧放电管一般使用吹气模制或吹气鼓胀成型法或工艺进行制造。在这些方法中，需对小直径管进行加热，使其软化，然后从内侧吹到模具空腔中，模具空腔具有希望的物体形状和/或端部结构。这样的灯一般是梨形的，一般至少一个端部的膨胀比另一端部大得多，另一端通常是尖顶状。这种电弧放电管的缺点是，从过去的情况来说，因为已知制造工艺导致的固有低效率，放电管的制造成本很高。已经设计出没有端部涂层的低瓦数吹气模制的石英金属卤化物电弧放电管。但是这些电弧放电管一般具有对称的端部。

因此，需要一种新的放电灯，尤其是可在垂直位置工作的放电灯，其可通过容易和经济的制造方式克服上面提到的缺点。

发明内容

一种形成电弧放电管的方法，所述电弧放电管最适合于垂直位置，所述方法包括步骤：提供透光体，其具有第一开口端和第二开口端。其他步骤包括在第一端插入第一导线组件到所述透光体；在透光体的第一端收缩形成第一旋转面。另外的步骤包括在第二端插入第二导线组件到所述透光体；在透光体的第二端收缩形成与第一旋转面不同的第二旋转面。

此外，本发明提出一种弧光灯，包括透光体，其具有第一端和第二端。第一导线组件沿第一端设置，第二导线组件沿第二端设置。第一旋转面在第一端形成，与第一旋转面不同的第二旋转面在第二端形成。第一旋转面和第二旋转面中至少一个通过在第一和第二端收缩透光体形成。

此外，提供了一种适合用于垂直位置的弧光灯，包括透光体，其具有上端、下端和沿透光体的上端和下端之间的中心延伸的轴线。上导线组件沿上端设置，并具有上电极尖端。下导线组件沿下端设置，并具有下电极尖端。第一旋转面在上端收缩形成，与第一旋转面不同的第二旋转面在下端收缩形成。弧光灯具有沿从上电极尖端到下电极尖端的轴线测得的温度分布曲线。温度分布曲线具有最大热值，最小热值和平均热值。最小和最大热值在平均热值的大约35℃-50℃之间。

附图说明

图1是根据本发明的具有电弧放电管的放电灯的一个实施例的部分剖开的侧视图；

图2是图1的电弧放电管的放大的侧视图；

图3是根据本发明的一个方法各步骤的流程图；

图4是沿不同结构的电弧放电管的温度分布曲线的图表。

参考标记               元件

AGL                    角度

BSE                    基体

CMB1                   导体件1

CMB2                   导体件2

CMB3                   导体件3

CMB4                   导体件4

DCH                    放电灯

ENV                    外壳体

NB                     凸起

REL                    阻抗件

SM1                    支承件

SM2                    支承件

STP                    夹持件

100                    电弧放电管

102                    上端

104                    下端

106                    引线

108                    引线

110                    引线

112                    传导片

114                    电极

116                    导线组件

118                    传导片

120                    电极

122                    导线组件

124                    传导片

126                    电极

128                    导线组件

130                    主体

132                    密封区

134                    密封区

136                    放电腔

138                    抽真空管

140                    开口端

142                    旋转面

144                    旋转面

146                    截头圆锥部分

148                    球形部分

150                    形成电弧放电管的方法

152                    步骤

154                    步骤

156                    步骤

158                    步骤

160                    步骤

162                    步骤

164                    步骤

166                    步骤

168                    曲线

180                    曲线

180A                   上端热点

180B                   下端热点

182                    曲线

182A                   上端温度

182B                   下端温度

182C                   中部温度

184                    曲线

184A                   上端热点

184B                   下端热点

具体实施方式

位于垂直位置的放电灯一般具有基体在上或基体在下的结构。图1显示了支撑电弧放电管100的放电灯DCH，其位于垂直的基体在上的位置。放电灯DCH包括基体BSE和外壳ENV。基体BSE包括与电弧放电管100电连接的适当的电接触件，如所属领域的技术人员都知道的。外壳ENV最好用玻璃质的光线可透过的材料，如玻璃，制造，并通过传统的方式固定到基体BSE。支承件SM1和SM2以适当的方式固定到外壳ENV。电弧放电管100通过夹持件STP固定其间。支承件和夹持件用适当的材料形成，如镍涂复钢。电弧放电管100具有第一或上端102，和第二或下端104。引线106和108从上端102延伸。引线110从下端104延伸。放电灯DCH包括导体件CMB1、CMB2、CMB3和CMB4，通过所属领域的技术人员知道的方式电连接到基体BSE。导体件CMB1、CMB2和CMB3在基体BSE和引线106、108和110之间直接地或通过支承件电连接。如所属领域的技术人员已经知道的，导体件CMB2可形成或包括电阻件REL。此外，所属领域的技术人员还知道导体件CMB2和引线108不是必须的，可根据镇流器的类型进行选择。

从图2可清楚地看出，导体片112沿上端102连接到引线106和形成导线组件116的电极114之间。或者，导体片118可连接到引线108和形成导线组件122的电极120之间。导体片124在下端104连接到引线110和形成导线组件128的电极126之间。在一优选的结构中，电极用钨形成，引线和导体片用钼形成。

电弧放电管100由外壳或透光体130组成，透光体由耐高温的透光的玻璃质材料，如石英，制成。密封区132和134分别在电弧放电管100的端部102和104形成。密封区最好用沿各端部的流体密封体形成。在一优选实施例中，密封区与各端部的各个导线组件的导体片对齐，如所属领域的技术人员已经知道的。密封区132和134基本与沿透光体130在其间形成的放电腔136流体隔离。如图2显示，电极114、120和126的尖端设置在放电腔136中。

此外，电弧放电管100可包括排气管138，其从透光体130突出。排气管最好是中空的，并带有开口端140，放电腔136可通过排气管与环境大气流体连通。作为适当结构的示例，排气管138可具有大约3毫米的内径和大约5毫米的外径。可以理解，形成排气管的工艺，有时称为装管，已为所属领域的技术人员熟知。排气管可用于抽真空和配料或填充放电腔。其后，将排气管138的尖端去掉或修整并进行密封，形成图1中的凸起NB。

放电腔136的上端壁或旋转面142在靠近密封区132的上端102形成。放电腔136的下端壁或旋转面144在靠近密封区134的下端104形成。如图1和图2清楚地显示，旋转面142与旋转面144的结构和形状有相当大的不同。旋转面142最好是椭圆的，在一定范围内，可近似半球形端盖。旋转面144最好是带有截头部分146和一定球形部分148的锥形。截头部分146具有适当值的倾角AGL，比如从大约20度到大约100度，最好是从大约30度到大约90度。角度AGL在图2中显示出为大约60度。即使在放电管100上形成锥形的旋转面144，在某些情况下，仍希望包括沿下端104的适当的反射端涂层。这些涂层材料可以是很宽组合的材料，最好是白色氧化物材料。其在放电管的操作温度下稳定并与形成透光体的材料，如石英，无反应。适当的可选氧化物材料包括，如氧化铝和二氧化锆。

图3显示了形成放电管，比如上面介绍的放电管100，的方法150。首先，提供作为薄壁中空管或圆柱体的透光体，如透光体130，如步骤152所显示的。这种初始的石英圆柱体可从一段低成本的石英管切割出。在另一步骤154，将一个或多个导线组件插入圆柱体一端，比如插入导线组件116和122到端部102。在下一步骤156，通过加热圆柱体的端部在透光体的端部形成密封区，比如密封区132，然后收缩或加压圆柱体的加热端部的一部分，同时至少部分封装一个或多个设置在其中的导线组件。此外，在步骤156，第一旋转面，比如旋转面142，在透光体的端部形成。应当清楚要将透光体的端部加热到足够高的温度，使材料转变成塑性或其他可变形的状态，这种加热操作是所属领域的技术人员都知道和常规使用的。

在另一个步骤158，一个或多个导线组件插入圆柱体的相对端，比如插入导线组件128到端部104。在另一步骤160，第二/和或透光体的相对端，如端部104，通过加热圆柱体端部然后收缩或加压形成密封区，如区域134。该步骤基本完成放电腔，比如放电腔136，的形成。此外，在步骤160，第二个不同的旋转面，如旋转面144在透光体的端部形成。因此，基本流体密封的放电管136在相对端部具有不同旋转面的两个端部102和104之间形成。在放电管形成的两个不同旋转面最好进行优化以适用于垂直位置。

在下一步骤162，空腔(如，放电腔136)基本上抽成真空，然后充入适当的配制成分，如步骤164所示。这些配制成分一般包括惰性气体，比如氩；金属卤化物和/或水银。但是，应当理解，可以使用任何适当的配制成分组合，这未脱离本发明的范围和目的。步骤162和164可通过任何适当的方式进行，如通过抽真空管138。抽真空管138可在前面的步骤形成，如所属领域的技术人员所知道的。在步骤166，将抽真空管的端部去掉，密封其中的通道，去掉了管子的相当大的部分，如所属领域的技术人员所知道的。

所属领域的技术人员应当理解，尽管图3的流程图代表了形成放电管的优选方法，步骤的具体次序、附加工艺步骤或选定的步骤组合可以变化，这未脱离本发明的范围和目的。例如，可在插入导线组件后施加希望的端部涂层。以改进灯的效率。

图4显示了具有不同端部结构的放电管的图表。曲线180代表沿两端是锥形的放电管的轴线的温度曲线。曲线182是沿根据本发明的放电管的一个实施例的轴线的温度曲线，其中放电管具有椭圆上旋转面和锥形下旋转面。曲线184是沿具有椭圆端部的放电管的轴线的温度曲线。

图4中给出的数据对应于示例性的大约360瓦的放电管。相信对于更大功率，如大约400瓦和大约600瓦，的已知放电灯，其工作在问题更大的温度曲线下。即，预计更大功率的放电灯将具有工作在比图4所示更高温度的高温度区或热点。差别在于，图4所示的曲线要比更高功率的放电灯的温度曲线好。重要的一点是，形成大约250瓦到600瓦的放电灯一般是用相同的石英材料制成。这样，热点的温度越高，放电灯的寿命越低。都清楚知道，这里给出的瓦特值是名义功率值，而实际功率各个灯是不同的。例如，360瓦的放电灯可在大约350瓦到370瓦的范围工作，400瓦的放电灯可在大约390瓦到410瓦的范围工作，600瓦的放电灯可在580瓦到620瓦之间变化。

回到图4，曲线180表示热点180A位于放电管的上端，180B位于下端。上热点是不希望的，可限制寿命或性能，因为高温可使相关放电管产生不希望的反应，比如造成石英放电管中钠损失的有害反应。在这个示例中，曲线180具有上热点温度180A，其靠近温度为大约900℃的上电极尖端；和下热点温度180B，靠近大约750℃的下电极尖端。

曲线184，具有大约730℃的上热点温度184A和大约650℃的下热点温度184B。不幸的是，放电管下端部这样的温度通常过低，难以支撑放电管中卤化物成分所要求的蒸气压来得到最大效率。在一些情况下，可沿这种放电管的下端设置反射涂层来提高工作温度。但是，施加这些涂层增加了放电管的生产成本，在某些情况下，可负面影响到光输出。

从曲线182可看出，具有椭圆上旋转面和锥形下旋转面的放电管可减少不希望的热点，如热点180A。此外，该放电管可在下端保持较高的温度，因此消除或减少了设置反射涂层的必要。如曲线182所示，放电管的上端在大约750℃的最大温度182A工作，放电管的下端也在大约750℃的温度182B工作。放电管的中间部分的最大工作温度，如曲线182所示，显示出具有大约750℃的基本恒定和线性部分182C。放电管的温度曲线具有平均的温度值，上端附近的温度和下端附近的温度的偏差不超过大约35℃。对于功率大约为400瓦到大约600瓦的放电管，相信放电管的温度曲线将具有平均温度值，靠近上端的温度和靠近下端的温度的偏差不会超过大约50℃。

总之，本发明具有吹气模制形状的石英透光体的优点，生产工艺成本非常低。圆柱体形石英主体的两端收缩密封。对于设计用于垂直放置点燃的放电管，上端收缩成的碗状最好是椭圆形或半球形。下部收缩成的碗状是锥形的。锥形下部的优点是可聚热。这样就意味着，与椭圆或半球形下端部的要求相比，下端部可施加较少的端部涂层。下端部施加较少的端部涂层可提供更高的效率。

椭圆形或半球形上端部的优点是可帮助散发热量。上部碗状的垂直点燃金属卤化物放电管用圆柱体形石英体制造，具有相同形状的收缩端部，由于对流，其在比下端部温度高的温度下工作。由于最高的石英温度限制了放电管的寿命，顶部和底部不对称可提供更长的寿命。此外，与通过吹气模制来制造不对称的放电管相比，通过已知的收缩技术(在各端使用不同的模具)用圆柱体形石英件制造不对称的放电管比较容易和便宜。

尽管已经通过参考前面的实施例对本发明进行了介绍，并将主要重点放在结构和所介绍实施例的零件之间的结构关系，很明显，本发明可具有其他实施例，不脱离本发明的原理的情况下，对于图示和介绍的实施例可以进行改进。在阅读和理解前面进行的详细介绍后可进行各种变化和改进。因此，前面介绍性的示例只是用于说明本发明，而不是用于限制本发明。希望本发明包括所有这些改进和变化，所附权利要求和等同体的范围包括这些改进和变化。

Claims (10)

1.一种形成弧光灯的方法(150)，所述弧光灯优化适合于垂直位置，所述方法包括步骤：

a)提供透光体(152)，其具有第一开口端和第二开口端；

b)在所述第一端插入第一导线组件到所述透光体(154)；

c)在所述透光体的第一端收缩形成第一旋转面(156)；

d)在所述第二端插入第二导线组件到所述透光体(158)；

e)在所述透光体的第二端收缩形成与所述第一旋转面不同的第二旋转面(160)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤，形成所述第一导线组件与所述透光体的所述第一端的密封(156)，形成所述第二导线组件与所述透光体的所述第二端的密封(160)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，形成所述第一导线组件密封的步骤(156)与所述步骤c)同时进行，形成所述第二导线组件密封的所述步骤(160)与所述步骤c)同时进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)的所述第一旋转面是椭圆形或锥形。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤g)的所述第二旋转面是椭圆或锥体中的另一个。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：在所述透光体的所述锥形端施加反射端涂层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：对所述石英圆柱部分抽真空(162)，并在步骤e)后加入一定数量的填充气体到所述基本为真空的圆柱部分(164)。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤e)前插入第三导线组件的步骤。

9.一种弧光灯(100)，包括：

透光体(130)，具有第一端(102)和第二端(104)；

沿第一端(102)设置的第一导线组件(116)，沿第二端(104)设置的第二导线组件(128)；

第一端(102)形成的第一旋转面(142)，与第一旋转面不同的第二旋转面(144)在第二端(104)形成；

所述第一旋转面(142)和第二旋转面(144)中至少一个通过在第一和第二端收缩透光体(130)形成。

10.根据权利要求9所述的弧光灯，其特征在于，所述第一旋转面(142)是椭圆形或锥形。

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