CN86105820A - 高压气体放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明给出的高压气体放电灯包含电极，电极包括均以钨为主要材料的电极杆(44)及位于伸入到灯壳内的电极尖端附近的绕组(46)。绕组(46)有一第一层线匝(47)直接绕在杆(44)周围，这一线匝的局部能在处有一大匝距的匝。围绕第一层线匝(47)绕组(46)有另一层线匝(48)，围绕第一层线匝的大匝距的一匝该线匝(48)至少夹紧两次并与杆(44)在由此相反的直径方向上坚密接合。如果第一层(47)与另一层(48)是一个整体，则上述紧密结合只要一次。

Description

本发明涉及一种包含一只半透明灯壳的高压气体放电灯，灯壳用严格的真空方法进行密封，用可电离的气体充气并且带有伸到灯壳内的电极，电极被连接到电流源导体，该电流源导体穿过灯壳的壁通到外部，每一个电极有一根以钨为主要材料的杆，它在其伸到灯壳内部的尖端附近有一个以钨为主要材料的导线所制成的螺旋线绕组，绕组的第一层线匝绕在所述杆的周围而另一层线匝被安排来包围第一层，第一层线匝有一匝是大匝距的，匝距距离至少是第一层线匝的导线直径加另一层线匝的导线直径之和，这个绕组被固定在杆上并且这个绕组的导线具有带末端面的末端。这样的一种灯可从美国专利3，170，081了介到。

电极杆周围的绕组，其唯一的目标是想在电极的各处得到满意的热分布，或者也是为了保持电子发射材料。

把绕组固定到杆上，这基本上是必需的，例如，可以在热状态下使一匝线圈变形以使它被夹紧在杆的周围，也可以把绕组焊接到杆上，用这些方法来实现固定。

在根据上述美国专利3，170，081给出的灯中，第一层线匝是一个整体，它可以借助于空隙绕着杆滑动而后被固定在杆上，而另一层线匝是一个分开的整体，它可以绕着第一层滑动。为了固定第二层线匝，第一层线匝在它远离电极杆的尖端的那个末端有一个凸出的导线部分，而另一层线匝在相应的末端有一个向杆弯曲的导线部分。这样的电极结构给电极的制造因而也给灯的制造带来了困难。

本发明的目的是提供一种所述类型的高压气体放电灯，它的电极有一个易于制造的试样的结构，然而绕组可以牢固的固定在杆上。

根据本发明，这个目的在上述类型的高压气体放电灯中已被实现，其方法是：另一层线匝在第一层线匝的大匝距的一匝周围至少卡住两次此时形成等数量多的接触点，因而，另一层线匝与电极杆紧密结合，至少在大体为直经的方向上与上述接触点相对处是紧密结合的。

为了与所述美国专利3，170，081的由两个分开的整体装配而成的电极相比较，本发明的灯的电极可以这样得到：以电极杆本身作为一个绕组的心轴，在其上面来制造绕组，在电极的制造过程中，装配步骤就能这样被省掉了，在电极、杆和绕组很小因而易损坏时，这是特别有利的。而且一个单独固定绕组的步骤也可以省掉。然而电极的绕组被牢固的固定。

现在解释把绕组固定到电极杆上的方法。在导线绕到心轴（杆）上去的时候，由这根导线组成的线匝趋向于采用较大的直径，在圆形的心轴情况下，这个较大的线匝直径按这样的要求来取得，即，导线能够沿着心轴切向滑动。这也可应用到置于第一层线匝上的第二层线匝，条件是所述的第二层是按照与第一层相同的方向进行绕制。也是在这种情况下，“心轴”，即，第一层被绕上去的杆，连同这个第一层作为一个整体是圆的。如果这个第二层是相反方向绕制的，那么“心轴”不完全是圆的，这是因为第二层的线匝每次都必须跳过第一层的线匝。但是这个心轴的非圆性（out-of-roundness）是非常小的。与圆形的偏离仅为导线直径的几分之一的值，然而“心轴”直径是比较大的，即等于被绕上绕组的杆的直径加两倍的导线直径之和，由于这个小的非圆性，线在这种情况下也能够切向移动，其结果是线匝呈现出较大的直经并且各层被分离。

本发明基于对下列事实的认识，即，当一根导线绕到一根杆上，所绕的线匝层中有一大匝距时，则杆和导线的组合在大匝距的匝的所在区域内有一个大的非圆性。杆和导线的截面的圆轮廓线被取消的，被绕卷起来在所述的杆和所述的导线周围作为外轮廓线的另一层线匝的一匝在所述的区域内基本上不能切向移动因而也就不能被分离。绕在杆上的绕组被固定到杆上的条件为至少是另一层线匝的一部分不能被分离，这是基于这样的事实，即，把另一层线匝的这一部分置于两个区域之间，在这些区域上另一层线匝被卡住。这是因为切向移动是不可能的。

这个认识也被用于上述类型的灯中，本发明的特征在于第一层线匝和另一层线匝是一个整体，并且，另一层线匝在第一层线匝的大匝距的一匝周围至少卡住一次，同时形成等量多的接触区域，因此与电极杆紧密结合，至少在大体为直径的方向上与这些接触区相对之处是紧密结合。

在这个实施例中，至少是另一层线匝的一部分被置于两个区域之间，另一层线匝就被卡住在这二个区域上。在第一个区域上，第一层线匝变成第二层线匝。在第二个区域上，另一层线匝夹住在第一层线匝的大匝距的一匝周围。

在一个最佳实施例中，在第一层线匝的局部所在地有这样一个大匝距，以致另一层线匝的两匝能够在第一层线匝的这个大匝距匝的周围彼此相邻的进行排列。为了解释名词“匝距”（pitch）应注意到下面的事实，即，当第一层线匝被做成有一个等于这层导线直径的匝距时，相邻的匝彼此横向啮合。

如果电极杆的绕组有一个带断裂面（a    rupture    surface）的导线末端，则电极及进而高压气体放电灯能够更容易地进行制造。这样的断裂面是这样得到的：在螺旋绕制工序完成之后，剩余的没有被螺旋绕制的导线部分用撕断法（by    tearing    it    off）从绕组上断开，那时导线在它与电极没有接触的区域断裂。

断裂面具有特殊的外形，其结果是这些表面很容易地由技术熟练的人们来识别。它们有粗糙的表面，这个表面由于粗糙而没有光泽。而且，在分离面上没有痕迹，例如由剪、夹、切或研磨等工具留在切断面上的凹槽或毛口。在撕断的时候，一个力旋加于导线上，使导线内部产生一个可塑的形变。导线的直径基本上在接近断裂面处减小了。在绕制前为了展开导线而已经把导线加温，例在800-850℃之间加温的情况下，断裂面处导体的直径比其它处小的程度要更大一些。可塑变形的另一个结果是导线依从被绕心轴的表面至少基本上可直至断裂面，并且，导线不会或基本不会凸出到绕组的外轮廓线之外。

在围绕电极的杆进行绕制的时候，导线的起始部分用一只夹子夹住。在绕制完成时，这个起始部分根据相应的方法用撕断法把它从绕组上断开。

当电极的绕组在导线末端有一个断裂面时，带有这种绕组的电极具有制造方法简单的优点，不需要剪、夹、研磨或切削等工具，在这些工具的操作过程中往往会形成毛口，而且，用这些工具时，不能很接近电极，特别是在绕组决不能被破坏的情况下使用夹、剪、磨或切削时，绕组的末端要伸出在绕组的外轮廓线之外。这是个缺点，因为那时电极不能通过一个放电壳上窄窗口塞入内部，而且，特别是在靠近电极杆的尖端附近的一端这种情况下，这是个缺点，因为那时存在放电电弧要端接在它上面的危险。

本发明给出的灯可以是高压钠灯，它有一个陶瓷灯壳，例如灯壳材料为（多晶体的）氧化铝或（单晶体的）蓝宝石，本发明给出的灯也可以是高压水银放电灯，这种灯包含金属的卤化物并且有用陶瓷材料或石英玻璃做成的灯壳。

根据本发明给出的灯的实施例表示于附图中。附图包括：

图1是表示一带有电极略图的高压钠灯展开侧视图。

图2表示一只带有电极略图的高压水银灯的纵向截面图。

图3表示制造过程中的一个电极的侧视图。

图4表示图3的电极在完成状态下的侧视图。

图5和图6表示分别取于图4Ⅴ-Ⅴ和Ⅵ-Ⅶ方向的概略截面图。

图7表示另一只电极实施例的侧视图。

图1所示的高压钠放电灯有一只主要由氧化铝制成的半透明的灯壳1，这种灯壳1用严密的真空方法进行密封并充了可电离的钠、水银和氙。电极2伸入到灯壳1中并且连接到电流源的导体3，电流源导体3穿过灯壳的壁伸到外部。每一个电极2有一根主要由钨制成的杆4，杆4在它伸入到灯壳1内的尖端附近有一只以钨为主要材料的导线所制成的绕组6。第一层线匝位于杆4的周围，在其所在的局部地方有一大匝距的匝，匝距值至少为第一层线匝的导线直径与螺旋线形绕组6的另一层线匝的导线直径之和，而另一层线匝被安排来包围第一层线匝。绕组6被固定到杆4。电极2更详细的描述可参考图3至图6。而另一种电极将参考图7进行叙述。灯壳1被安置在外部灯泡内，这个外部灯泡也是用严格的真空方法进行密封并且有一只灯帽8。

图2所示的高压水银放电灯有一只石英玻璃灯壳11，灯壳11用严格的真空方法密封并且充了可电离的氢、钠、钪和铊的碘化物。伸入到灯壳11内的电极12被连接到电流源导体13a、13b，这两个导体13a、13b穿出到灯壳11之外。电极12有一根主要由钨制成的电极杆14，在电极杆14伸入到灯壳11内的尖端附近有一只以钨为主要材料的导线所制成的螺旋线形绕组16。螺旋线形绕组16的第一层线匝位于杆14的周围，在其所在的局部地方有大匝距的一匝，匝距值至少为第一层线匝导线直径加另一层线匝的导线直径之和，另一层线匝被安排来包围第一层线匝。绕组16被固定于杆14。电极12的更详细描述可参考图3至图6，而另一种电极的描述可参考图7。

在图3和图4中，以钨为主材料的电极杆24在它伸入到灯壳内的尖端25处有一个以钨为主要材料的螺旋线形绕组26。电极杆24直接被第一层线匝27所包围，它的最后一匝在杆24的尖端25处变成另一层线匝28的第一匝，这另一层线匝28被安排来包围第一层线匝27。其结果是，第一层线匝27与另一层线匝28是一个整体。

第一层线匝27在它的局部地方有大匝距的一匝29，其匝距至少为导线直径的两倍。在图中，匝29的匝距约为导线直径的四倍，另一层线匝在匝29的周围至少要卡住一次，在所示的实例中为两次，此时，形成了相等多数目的接独区域，在图中交叉虚线30表示这些接触区。另一层线匝28与杆24紧密结合至少在大体为直径的方向上与接独区域相对处是紧密结合的。

在制造绕组26的时候，绕组导线的起始部分31用夹具夹住。在绕组26制成后，起始部分31被切断，在本实例中采用撕断法。在本实例中，剩余的没有绕制的导线也被撕断。

考虑到第一层线匝27和另一层线匝28在尖端25处相互变换并考虑到另一层线匝在大匝距的匝29周围卡住，绕组是不能被松动的，它被固定到杆24上。应该注意到，在所示的实例中，即使第一层线匝27与另一层线匝28不是一个整体，绕组26也被固定到杆24上。由于另一层线匝28在第一层线匝的大匝距匝29周围卡住两次，所以早已在接触区域30之间存在着固定力。在图5和图6的图解截面图中可以清楚地看到，另一层28卡住在大匝距的匝29周围的那些匝有很大程度的非圆周性。在图5中已可以看到截断面33及在靠近这个截面33处绕组26的导线末端35的导线直径的减小，图3的截面33是在撕断绕组导体的起始部分31时形成的。同样地，由图6可以看出，末端36的截断面34是在撕断剩余的末绕导线部分32时形成的。

在图7中，以钨为主要材料的绕组46围绕着以钨为主要材料的杆44，绕组46在它的尖端45附近有第一层线匝47及可分离的另一层线匝48。第一层线匝47的导线末端55是可以看见的，这个末端55带有截断面53，第一层线匝有二匝是大匝距的，也即，匝距为第一层线匝47的导线直径与另一层线匝48的直径之和。这些匝不能从图中直接看出来，但仍然可从图中理介清楚。另一层线匝48在大距匝周围卡住而形成的那些接触区域，用交叉虚线50表示。另一层线匝48的匝56与杆44紧密接合，至少在大体为直径的方向上与接触区域相对处是紧密结合的。在另一层线匝48卡紧在第一层线匝的大匝距匝周围的区域之间，绕组46被固定在杆44上。

在图2所示类型的30瓦金属卤化物灯中使用了图4所示类型的电极。杆的直径为140微米，直径为50微米的导线绕在这个杆上，绕组长度约为1毫米。导线和杆由钨制成，钨中含重量为1.5%的二氧化钍（ThO）。绕组是在导线受到0.6牛顿（N）拉力的情况下进行制造的。在绕制前，导线被加热到800-850℃。导线的起始部分和剩余的未绕制部分从绕组上切断，采用的方法是用5牛顿（N）的力把它们撕断。那时就可得到靠近截断面处的直径的减小。

可以看出，绕在杆周围的电极的绕组是很牢固地被固定的。虽然必需相信至少要7牛顿的力才能把绕组从杆上脱下来，但在本发明给出的灯中，30牛顿的力也不能把绕组从电极杆上脱下来。这种情况即使在把电极放在真空中加热至2500℃后也不会改变。

Claims (6)

1、一种高压气体放电灯，它包括一只半透明的灯壳，该灯壳用严格的真空方法密封，用可电离的气体充气，并且该管壳有伸到灯壳内的电极，这些电极被连接到电流源导体，这些导体穿过灯壳的壁伸到外部，

一每一个电极包括一根以钨为主要材料的杆，在杆的伸入到灯壳内的尖端附近有一个螺旋线形的绕组，绕组由以钨为主要材料的导线制成，绕组的第一层线匝在杆的周围，而另一层线匝被安排来包围第一层，第一层线匝的局部所在处在一大匝距的匝，此匝距至少为第一层线匝的导线直径与另一层线匝的导线直径之和，

一绕组被固定在杆上并且绕组的导线有带末端表面的末端，其特征在于另一层线匝在第一层线匝的大匝距的一匝周围至少卡住两次，此时形成相等多数目的接触区域，因而另一层线匝与电极的杆紧密结合，至少在大体为直径的方向上与接触区相对处是紧密结合的。

2、权利要求1所述的高压气体放电灯，其特征在于第一层线匝有这样的一大匝距的匝，以致另一层线匝的两匝在这大匝距匝的周围卡住。

3、权利要求1或2所述的高压气体放电灯，其特征在于至少在另一层线匝中的一个导体末端以断裂面为末端表面。

4、一种高压气体放电灯，它包括一只半透明的灯壳，该灯壳用严格的真空方法密封，用可电离的气体充气，并且该灯壳有伸到灯壳内的电极，这些电极被连接到电流源导体，这些导体穿过灯壳伸到外部，

-每一个电极包含一根以钨为主要材料的杆，在杆的伸入到灯壳内的尖端附近有一个螺旋线形的绕组，绕组由以钨为主要材料的导线制成，绕组的第一层线匝在杆的周围，而另一层线匝被安排来包围第一层，第一层线匝的局部所在处有一大匝距的匝，此匝距至少为第一层线匝的导线直径与另一层线匝的导线直径之和，

-这绕组被固定在杆上并绕组的导线有带末端表面的末端，其特征在于第一层线匝与另一层线匝是一个整体并且另一层线匝在第一层线匝的大匝距的一匝周围至少卡住一次，此时形成相等多数目接触区域，因而另一层线匝与电极的杆紧密结合。至少在大体为直径的方向上与接触区相对处是紧密结合的。

5、权利要求4所述的一种高压气体放电灯，其特征在于第一层线匝有这样一种大匝距的一匝，以致另一层线匝的两匝卡紧在这大匝距的匝上。

6、权利要求4或5所述的一种高压气体放电灯，其特征在于至少在另一层线匝中导线的末端有一个断裂面作为末端表面。

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