TW200814132A - Dielectric barrier discharge lamp with glass wall - Google Patents

Description

200814132 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種介電障蔽放電燈及一種由本發明之介電 障蔽放電燈及一個燈座所構成的系統。 【先前技術】 目前已有多種不同型式的介電障蔽放電燈。這些介電 障蔽放電燈均具有一個裝有放電介質的放電容器，而且將 功率輸入耦合到放電介質中的電極通常被一電介質與放電 介質隔開。放電容器通常是製作成管狀，而且管狀放電容 器對於某些特定應用場合尤其適合。 在一種被廣泛使用的放電燈中，兩個條帶狀的電極分 別被設置在玻璃製管狀放電容器內直徑的兩端，並分別塗 上一個玻璃焊料層將這兩個電極與放電介質隔開。依序塗 佈這兩個玻璃焊料層來作爲粘性的膏狀物，並經由加熱步 驟而硬化。 德國專利DE 10 2004 047 375提出一種管狀介電障蔽 放電燈，這種介電障蔽放電燈之電極係沿著放電容器的縱 向伸長而被設置在放電容器的外側上，而且是以放電容器 的外壁（也就是預先製作的玻璃壁）作爲介電障蔽。 【發明內容】 本發明之目的是提出以一預先製作的玻璃壁來將電極 與放電介質隔開的一種介電障蔽放電燈。 本發明之放電燈具有被一預先製作的玻璃壁與放電介 質隔開的介電障蔽電極，其特徵爲介電障蔽電極係設置在 200814132 一玻璃管內，而且彼此間隔的距離大於玻璃管直徑的三分 之二。 此外，本發明還包括一種由本發明之放電燈及一個放 電燈用燈座所構成的系統。 本發明的各種有利的實施方式均記載於以下的說明及 附屬申請專利項目中。以下的說明係關於介電障蔽放電燈 及由介電障蔽放電燈和燈座所構成的系統。此外，以下的 說明也包括一種製造本發明之放電燈的製造方法。 本發明的基本出發點是確知以一預先製作的玻璃壁將 電極與放電容器內的放電介質隔開乃是一件有利的作法。 以一預先製作的玻璃壁作爲介電障蔽的好處是可以精確地 設定介電障蔽的力學及電學特性，而且和使用玻璃焊料的 方式比較，預先製作的玻璃壁不但製作上比較容易（見以下 的說明），而且也可以製作得特別均勻。在上一段關於先前 技術的說明中有提及一種以本身的放電容器作爲預先製作 的玻璃壁之用的放電燈。 本發明的另外一個基本構想是將預先製作的玻璃壁及 電極均設置在玻璃管內。這樣做的好處使放電燈內的電極 可以受到玻璃管的保護，而且可以將傳導高壓電的電極與 外界絕緣。 管狀放電容器不但被廣泛使用，而且其造型並不侷限 於直的棒狀圓管。即使圓形截面之放電燈的使用範圍非常 i 廣泛，但這並不意味本發明提及的管狀放電燈一定是圓形 截面的放電燈。例如本發明的管狀放電燈也可以是橢圓形 200814132 或四角形的放電燈。 設置在玻璃管內的電極彼此相隔的距離應大於玻璃管 直徑的三分之二、大於玻璃管直徑的四分之三、大於玻璃 管直徑的五分之四、最理想的方式是大於玻璃管直徑的十 分之九。也就是說可以在玻璃管內沿著縱向伸長的方向上 將電極分別設置在直徑的兩端。當然也可以將電極分別設 置在玻璃管的終端範圍，在這種情況下，電極之間的間隔 距離會遠大於玻璃管的直徑。 電極之間的間隔距離決定了放電長度。如果按照本發 明的方式使位於玻璃管內的電極彼此相隔甚遠，就可以使 玻璃管的形狀變得特別細長。這樣就可以使玻璃管的截面 及放電介質的體積獲得充分利用。 依據本發明的一種有利的實施方式，預先製作的玻璃 壁是一個實心玻璃壁。實心玻璃壁的特徵是具有一連續的 微觀結構，而沒有會對玻璃壁的外觀特性造成影響的交界 0 層或晶粒邊界。例如，燒結玻璃及玻璃焊料都是非實心玻 璃壁。在燒結玻璃及玻璃焊料中有許多彼此連結在一起的 微小玻璃晶粒。從這些例子可以看出，實心玻璃壁的最大 特徵是基本上沒有顆粒。基本上不含雜質的實心玻璃壁的 優點是可以形成外觀特別均勻且非常可靠的電介質，這對 於所需的材料強度具有正面的影響，而且被電介擊穿的可 能性也相當的小。 在本發明中’預先製作的玻璃壁可以是放電容器的外 壁、被放入放電容器中的玻璃片、或是將電極環繞住的套 200814132 管（見以下的說明）。這些可能的實施方式具有的一個共同 特徵就是容易製作。例如將放電容器、玻璃片、或是套管 放到玻璃管內的工作就比在玻璃管內塗上一個粘性玻璃焊 料層的工作要容易。 本發明之放電燈的電極最好是預先製作的電極。也就 是說電極並非是在製造放電燈時被塗上去的，而是在製造 放電燈時將製作成獨立金屬件的電極放到放電燈內。這種 預先製作的電極可以是一種金屬線，也可以是一種金屬管 針。由於可以將預先製作的電極設計成一個獨立的金屬 件，因此使用預先製作的電極對於本發明之放電燈的製造 具有特殊的優點。例如將預先製作的電極固定在玻璃管內 的工作’遠較將液態材料塗在玻璃管內側要容易的多。 預先製作的電極（尤其是金屬線或管針）能夠不需要另 外一個電極接觸點就可以被用來使放電燈經由燈座與電源 形成連接（見以下的說明）。 依據本發明的一種有利的實施方式，預先製作的玻璃 壁就是放電容器的外壁。在這種實施方式中，放電容器被 一個玻璃管環繞住，同時電極係設置在玻璃管及放電容器 之間的間隙。這種實施方式可以將放電容器的外壁製作得 特別薄，以降低所需的電源電壓及配電的複雜性，使放電 燈能夠以更有效率的方式運轉。將放電容器及電極環繞住 之附加的玻璃管的壁厚可以大於放電燈的壁厚’以確保整 個放電燈具有足夠之機械力學穩定性。 可以利用熔化、燒結、或是玻璃焊料將設置在玻璃管 200814132 內的放電容器及位於外面的玻璃管連結在一起。放電容器 及玻璃管彼此連結的面積可以有不同的大小。例如放電容 器及玻璃管可以用點狀方式彼此連結，也可以是沿著玻璃 管的範圍以區段方式彼此連結，也可以是沿著玻璃管或放 電容器的整個外表面彼此連結。 預先製作的電極（例如金屬線）最好是穿過放電容器及 玻璃管之間的連結，而且預先製作的電極最好是被這個連 結固定住。這種設計方式對於放電燈的製造特別有利’因 爲不需要採取其他措施將電極固定。 放電容器的壁厚應在〇.〇2mm至0.5mm之間，較佳在 0.02mm至0.25mm之間，較佳在0.02mm至0.1mm之間， 最佳在〇.〇2mm至0.05mm之間。不論放電容器的壁厚是多 少，位於外面的玻璃管的壁厚至少應有0.6 m m，較佳爲至 少0.8mm、或最好是至少有1mm。 依據本發明的另外一種有利的實施方式，放電容器是 一個玻璃管，並在放電容器中放入條帶狀的板玻璃片。電 極被設置在玻璃片及放電容器之間的間隙中。在這種實施 方式中，玻璃片就相當於具有介電障蔽功能之預先製作的 玻璃壁。 依據本發明的另外一種有利的實施方式，電極分別被 設置在一個玻璃製的套管中。套管及位於其內的電極被設 置在放電容器的外表面上。在這種實施方式中，套管就相 當於預先製作的玻璃壁，而放電容器就相當於玻璃管。 如前面所述，本發明也包括一種由本發明之具有預先 200814132 製作的電極（金屬線或金屬管針電極）的介電障蔽放電燈及 一個燈座構成的系統。預先製作的電極的終端突出於放電 燈之外，同時放電燈及燈座彼此配合，以便燈座能夠使預 先製作的電極與一電源形成導電連接，以及將放電燈支撐 住。這種系統的一個優點是很容易就可以將放電燈插到燈 座中。 如前面所述，本發明還包括一種製造具有介電障敝電 極之放電燈的方法，其步驟如下：製作玻璃壁、將電極設 置在玻璃管內，使電極在製造完成的放電燈中被預先製作 的玻璃壁與放電介質隔開，且電極在玻璃管中彼此間隔的 距離大於玻璃管直徑的三分之二。 本發明提出的製造方法最好還包括以下的步驟：以熔 接及燒結的方式使玻璃管與預先製作的玻璃壁彼此連結在 一起，接著再將螢光物質放到放電燈內。先將實心玻璃壁 及玻璃管熔接或燒結在一起的好處是，可以在二者之間連 結在一起後才將螢光物質放到放電燈內，以避免螢光物質 因高溫而受損。這一點適用於以上提及之本發明的所有實 施方式。 以下配合圖式及實施例對本發明的內容做進一步的說 明。以下提及的所有單一特徵及其組合均屬於本發明的範 圍。 【實施方式】 第1圖顯示本發明之管狀放電燈的一個垂直於長度的 截面。一個外於外面的玻璃管（1)將放電容器（2)環繞住。電 200814132 極（3)被設置在放電容器（2)及玻璃管（1)之間的交界層中。 在放電容器（2)的內側有塗上一層螢光物質（4)。 放電容器（2)的壁厚爲0.03mm，玻璃管（1)的壁厚爲 1.2mm 。 第2圖係以示意方式顯示如第1圖之放電燈的側面 圖。第2圖中間部分的雙虛線代表省略放電燈的部分圖 像，也就是說僅顯示放電燈的兩個終端部分。電極（3)的兩 個終端突出於放電燈之外，因此這兩個終端可以形成觸點 W 接通。從顯示於第2圖底部的放電燈終端可以看到一個被 焊接上去的抽氣管。在製造放電燈的過程中，可以經由這 根抽氣管將螢光物質（4)送到放電容器內。 第2圖顯示的放電燈可以具有不同的管座’也可以在 放電燈的另一個終端加上額外的第二抽氣管。 , 第3 a圖係以示意方式顯示沿著放電燈長度的一個截 面。從第3a圖底部可以看出玻璃管（1)的外壁’及位於其 上方的放電容器（2)的外壁。玻璃管（1)的外壁因受到點狀加 熱而凹入，使玻璃管（1)及放電容器（2)之外壁在這些點的位 置彼此熔接。第3a圖頂部的同心圓代表這種點狀連結（6)， 也就是以相當於連結（6)之等高線。 第3b圖顯示的連結（6)全部環繞放電容器（2)的周圍排 列。同樣的，在第3b圖中，玻璃管（1)也是因爲受熱而在 連結（6)的位置凹入，並在這個位置與放電容器（2)的外壁熔 接。第3 b圖中向上延伸的虛線代表連結（6)將放電燈的整 個周圍環繞住。 -11- 200814132 在製造放電燈的過程中，第3a圖及第3b圖顯示之位 於玻璃管（1)及放電容器（2)之間的熔接連結（6)是在力卩Λ螢 光物質（4)之前形成的。 第4圖顯示本發明之放電燈的第二個實施例。在第4 圖中與前面的圖式相同的元件仍然沿用相同的元件符1號° 同樣的，在第4圖以後的圖式中，相同的元件也是'沿用相 同的元件符號。 第4圖顯示本發明之放電燈的一個垂直於長度的截 m — 面。和前面的實施例一樣，玻璃管（1)也是將電極（3)及一層 螢光物質（4)環繞住。和前面的實施例不一樣的地方是’除 了玻璃管（1 )之外，第4圖的實施例並未另外具有一個位於 內部的容器，也就是說玻璃管（1)本身就是放電容器°以板 玻璃片（7)將電極（3)與放電燈的內部隔開。 在加入螢光物質（4)之前，先將板玻璃片（7)與作爲放電 容器的玻璃管（1)熔接在一起。 赢 第5圖顯示本發明之放電燈的第三個實施例的一個垂 直於長度的截面。在這個實施例中，和第4圖的實施例一 樣，作爲放電容器的玻璃管（1)具有兩個電極及一層螢光物 層（4)。電極（3)被魏璃製套管（8)與放電燈的內部隔開。在 加入螢光物質（4)之前，先將套管（8)熔接在玻璃管（1)的內 側上。 第6圖係以示意方式顯示本發明之放電燈的第四個實 施例的一個側視圖。和前面的實施例不同的是在第6圖的 實施例中，電極（3)並不是沿著玻璃管（1)之內表面的長度延 200814132 伸，而是被定位在玻璃管（1 )的終端上。在第6圖顯示的終 端上，一個電極（3)沿著平行於玻璃管（1)終端的方向沿伸， 也就是沿著垂直於玻璃管（1)外表面的方向沿伸。第6圖的 頂部顯示一個被設置在中間並沿著玻璃管（1 )的旋轉軸沿 伸的電極（3 )。玻璃管（1 )緊靠在位於上方的電極（3 )上，並 將放電燈的頂端封住。電極（3 )位於作爲放電容器的玻璃管 (1)內，並分別被一根玻璃製套管（8)環繞住。同樣的，放電 燈的內部也塗有一層螢光物質（4)。 第7圖的右邊顯示本發明的一個具有從外面即可看出 之玻璃管（1)的放電燈，以及從放電燈左邊突出的作爲線狀 電極（3)。第7圖左邊顯示一個具有能夠與電極（3)搭配之盲 孔（10)的燈座（9)。燈座（9)在肓孔（10)右方具有圓柱形外殼 (1 1)。外殻（1 1)的內徑略大於第7圖右邊之放電燈的外徑。 放電燈可以被插到燈座（9)中，這樣放電燈就可以經由線狀 電極（3 )及盲孔（1 0)而連接於電源（未在圖式中繪出），同時 圓柱形外殼（1 1)環繞並支撐放電燈。 【圖示簡單說明】 第1圖：本發明之放電燈的第一個實施例的一個截面。 第2圖：如第1圖之放電燈的一個側視圖。 第3 a及3 b圖：如第1圖及第2圖之放電燈的構件的 兩種可能的連結方式。 第4圖：本發明之放電燈的第二個實施例的一個截面。 第5圖：本發明之放電燈的第三個實施例的一個截面。 第6圖：本發明之放電燈的第四個實施例的一個側視 -13- 200814132 圖。 第7圖：本發明之放電燈的第三個實施例及一個與其 搭配的燈座。 【元件符號說明】 1 玻璃管 2 放電容器 2 玻璃壁 3 電極 4 螢光物質 5 抽氣管 6 連結 7 玻璃壁 8 玻璃壁 9 燈座 10 肓孔 11 外殼 -14-

Claims (1)

1. 200814132 十、申請專利範圍： 1.一種放電燈，其具有被一預先製作的玻璃壁（2，7，8)而 與放電介質隔開之介電障蔽電極（3)，其特徵爲： 介電障蔽電極（3)被設置在一個玻璃管（1)內，而且彼此 在玻璃管（1)內之間隔距離大於玻璃管直徑的三分之二。 2·如申請專利範圍第1項的放電燈，其中，預先製作的玻 璃壁（2，7，8)是一種實心玻璃壁。 3 ·如前述申請專利範圍中任一項的放電燈，其中，電極（3) 係一種預先製作的電極。 4.如前述申請專利範圍中任一項的放電燈，其中，放電容 器（2)具有預先製作的玻璃壁（2)，同時電極（3)係設置在玻 璃管（1)及放電容器（2)之間的空隙。 5 ·如申請專利範圍第3項及第4項的放電燈，其中，預先 製作的電極（3)穿過放電容器（2)及玻璃管（1)之間的連結 (6)，且受到固定。 6 ·如申請專利範圍第4項或第5項的放電燈，其中，放電 容器（2)的壁厚在〇.〇2mm(含）至0.5mm(含）之間，玻璃管 (1)的壁厚則至少有0.6mm。 7 ·如申請專利範圍第丨項至第3項中任一項的放電燈，其 中’放電容器（1 )具備玻璃管（1 )，且藉由一個位於放電容 器（1)之表面內側上作爲預先製作之玻璃壁（1 )的玻璃片 (7 )，分別將電極（3 )與放電介質隔開。 8 .如申請專利範圍第〗項至第3項中任一項的放電燈，其 中’放電容器（1)具備玻璃管（1)，且電極（3)分別被設置在 200814132 一個位於放電容器（1)之表面內側的玻璃製套管（8 )內，並 被作爲預先製作的玻璃壁（1)的玻璃製套管（8)而與放電 介質隔開。 9 · 一種系統，其由申請專利範圍第3項的放電燈（或是與其 他申請專利範圍項目的放電燈的組合）及一個燈座（9)構 成，該系統之特徵爲· 預先製作的電極（3)突出於放電燈之外’且放電燈及燈 座（9)彼此配合’使燈座將預先製作的電極（3)連接到一電 源，且燈座支撐著放電燈。