TW516068B - Dielectric barrier discharge lamp - Google Patents

Description

516068 五、發明説明（1 ) 發明背景 發明領域 本發明係有關一種如申請專利範圍第1項序文所述之電 介質阻擋層氣體放電燈。 這種氣體放電燈中某一極性的電極或是兩種極性的所有 電極皆係藉由電介層（熟知的單側或雙電介質阻擋層）而與 該放電燈間隔開的。下文中，吾人也將這種型式的電極簡 稱爲電介質電極。於作業中，很可能可以改變各電極的極 性，亦即每一個電極都會交替地扮演著陽極及陰極的功能 。不過，此例中若所有電極都含有電介質阻擋層是有利的 。至於進一步的細節可以參見歐洲專利第EP 0 73 3 266 B 1號文件，其中說明了 一種用於電介質阻擋層氣體放電燈 的特殊較佳模式。 若將各電極配置在該氣體放電燈外側例如配置在其外壁 上，上述電介質阻擋層可能係藉由該氣體放電燈本身的燈 壁形成的。另一方面，該電介質層也可能是依至少局部地 封裝或塗覆該氣體放電燈內側所配置的至少一個電極上的 形式產生的，下文中係將此電極簡稱爲內部電極。這麼做 的優點是能夠在放電性質的觀點下使該電介質層的厚度最 佳化。不過，各內部電極會要求氣密式電流引導穿孔。這 會需要額外的製造步驟。 特別是將一般型式的氣體放電燈用於例如彩色影印機及 掃猫器之類辦公室用品、例如汽車之煞車及方向燈之類信 號照明、例如汽車之內部照明之類輔助照明、例如用來當 516068 五、發明説明（） 作邊緣型式尾燈之類顯示器如液晶顯示器的背景照明。 這類技術性應用領域會同時要求特別短的啓動相位以及 儘可能與溫度無關的光通量。因此，這類氣體放電燈通常 不含任何水銀。而是，這類氣體放電燈通常係塡充有惰性 氣體，較佳的是氙氣或惰性氣體混含物。在操作該氣體放 電燈時，會在該放電瓶內形成放射出最大値落在大槪172 奈米之分子能帶輻射的激態雙原子分子放射性輻射特別是 例如Xe2*。取決於其應用，藉由磷將這種VUV轉換成可見 光。 習知設計 專利W098/49712號文件中揭示了 一種至少具有一個呈 長條形式之內部電極的管狀阻擋層氣體放電燈。該放電燈 之管狀放電瓶的某一端係藉由以焊接用玻璃熔接於該放電 瓶之部分內壁上的截止器依氣密方式封住的。必需在該截 止器與瓶壁之間將該長條狀內部電極向外引導使之穿透該 焊接用玻璃當作氣密式連接機制。 發明之扼要說明 本發明的目的是爲了免除上述缺點並提供一種如申請專 利範圍第1項序文之電介質阻擋層氣體放電燈，而在未涉 及使用連接機制下改良其封裝技術。 於具有如申請專利範圍第1項之序文的氣體放電燈中， 本發明目的係藉由具有申請專利範圍第1項之特徵部而達 成的。特別有利的結構係由申請專利範圍中各附屬項給 出。 -4- 516068 ---------—- 一 五、發明説明（3 ) 此外，期望受到保護的是一種根據本發明的申請專利 範圍用於製造這種氣體放電燈的方法。 根據本發明，該電介質阻檔層氣體放電燈的放電管會在 碟狀封裝元件的輔助下而未使用任何連接機制下，依氣密 方式封住兩個端點中的至少一個端點，結果會將兩個封裝 元件中的每一個封裝元件配置在該放電管內側個別端點上 ，且依氣密方式使之跨越整個周緣直接連接到該放電管的 內壁上。如同以下更詳盡的說明，這種氣密式連接係因爲 將該內壁及該碟狀封裝元件的邊緣加熱到個別軟化點而發 生的。「熔接」一詞係用來說明這種作業的簡略方式，雖 則一般觀點下係將這個詞理解爲意指使兩個元件的材料連 接在一起而不需要是緊密地熔接在一起。基本上，氣密式 連接指的是在未使用額外連接機制下，藉由對將要連接到 個別軟化點上的兩個元件進行加熱，然後再將它們帶進相 互接觸的位置而形成的。 此外，該放電管係於該熔接區域內沿著整個圓周收緊， 其方式是使該收緊結構依環狀形式圍繞該碟狀封裝元件的 邊緣。於本發明中，在一般觀點下係將該「碟狀封裝元 件」一詞了解成意指這種封裝元件必須只適合被推進該放 電管內且能夠依上述方式封住該放電管的某一端點。於最 簡單的例子裡，指的是一種圓板。不過，其他設計也是適 用的’只要它們具有圓形周圍便成，例如圓柱形截止器之 類。 根據本發明的申請專利範圍用於製造這種氣體放電燈的 516068 五、發明説明（4) 方法係涉及提供碟狀封裝元件，將其直徑選擇爲稍微小於 該放電管的內徑。在待封放電管的端點上，引進這種碟狀 封裝元件的方式是使通常爲數百微米的初始環狀縫隙維持 在例如大槪100到300微米。首先由該要求產生的適當縫 隙寬度應該是儘可能使之容易將該碟狀封裝元件引進該放 電管內，第二必須再次依氣密方式在該放電瓶的製作端點 上封住該縫隙。在此一限度上，有利的是若該縫隙不是過 寬，由於除此之外必須製作出具有對應深度之收緊結構的 緣故。此外，有利的是預先對該碟狀封裝元件以及該放電 管的待封端點兩者施行預熱。然後，於該放電管的封裝區 域內對該封裝元件以及該放電管進行加熱達到其軟化點。 在達到其軟化點時，對該放電管施行最後收緊，其方式是 於該收緊區域內依氣密方式使該封裝元件連接到該放電管 壁上。 爲了收緊目的，藉由實例使用由高融點材料製成的滾筒 例如石墨滾筒，在使滾筒相對於該放電管的圓周進行旋轉 下，將該放電管管壁的軟化部位擠壓到該封裝元件的邊緣 之上。有關上述標準縫隙寬度，該收緊結構的徑向深度爲 數十毫米，通常是落在從大槪0.1毫米到1毫米的範圍 內，較佳的是落在0.2毫米與0.8毫米之間，特別是較佳的 是落在0.4毫米與0.6毫米之間，例如已證實0.5毫米是足 夠的。 較佳的是使用相同型式的玻璃形成該放電管及該碟狀封 裝元件。其膨脹係數必然完全相同的事實指的是其應力是 -6- 516068 五、發明説明（5 ) 低於習知設計中使用額外連接機制時的應力。於稍後的例 子裡，在考量例如由焊接玻璃構成的各連接機制以及由鈉 鈣玻璃構成的放電管上不同膨脹係數下相對地具有出現不 可避免之應力的極高危險。 吾人能夠藉由後續的回火減小通常於熔接期間產生的熱 學應力。由於不像習知設計本發明能夠直接對待熔接的各 元件進行加熱，故能夠依非常快的速率施行玻璃焊接及後 續回火，首先必須使將要自經燒結部位或玻璃料上驅逐掉 的黏結劑局部融化。 此外，由於不再需要額外的連接機制，根據本發明的玻 璃熔接是比較不昂貴的。 於一種較佳變型中，該碟狀封裝元件上面朝該放電瓶內 部的側邊係塗覆有例如二氧化鈦、氧化鋁之類的反射性層 以及干涉層。依這種方式，使產生自該放電瓶某一側的光 反射回來，以致增加了該邊緣區域內的發光度，這考量除 此之外其發光度會慣性地朝該放電燈端點下降時是極爲必 要的。 此外，有利的是爲該碟狀封裝元件提供有開口，並依合 倂方式將泵管形成於此開口內。依這種方式，能夠在此泵 管的輔助下於製造期間將該放電燈排空並進行塡充。不過 ’可替代地吾人也能夠省略該開口及該泵管，特別是若能 夠於例如真空烤爐之類空槽內製造該放電燈時。 一種根據本發明之電介質阻擋層氣體放電燈的較佳實 施例會使用已在前言中提及的各內部電極。此例中，係將 516068 五、發明説明（ 6 ) 至 少 —' 個 電 極 配 置 在 該 放 電 管 內 壁 上 且會於收緊 區域內 透 過 該 內 壁 與 封 裝 元件之 間 的 接 合 點 依 氣密方式向外引導 〇 該 放 電 管 會 稍 微 突 出到 該 收 緊 結 構 之 後，以便爲 各內部 電 極 的 連 接 部 位 提 供 接 觸 表 面 〇 雖 則 根 據本發明的 接备作用 會 造 成 電 介 質 阻 擋 層 產 生某些位 移 且在此一限 度上可 預 期 的 是 對 電 介 質 內 部 電 極 作 業 的 干 擾 ，然而令人 課異的 是 吾 人 發 現 該 電 介 質 阻 擋 層 內 部 電 極 的 區域變形現 象不致 對 該 電 介 質 阻 擋 層 氣 體 放 電 燈 產 生 負 面 效應。不過 ，預設 條 件 是 使 該 收 緊 結 構 明 確 地 落 在 具 有 該 碟狀封裝元件的區 域 內 〇 更 明 確 地 說 實 質 上 應 該 沿 著 該 放電管的內 壁使該 收 緊 結 構 的 徑 向 範 圍 受 限 於 該 碟 狀封 裝 元件的徑向 範圍。 姐 J\\\ 可 避 免 地 發 生在 緊 鄰 該 收 緊 結 構 處 使 該電極路徑 沿著朝 向 該 放 電 管 軸 方 向 的半 圓 形 曲 度 確 實 會造成區域 性地縮 短 其 幾 何上的火花距 離 但 是 很 淸 楚 的 是結果會使 與熔接 點 接 合面 積 內 的 電 場 變 形 其方式 是 上述專利第W098/49712 號 文件 中所 說 明 的 口 口 早 獨 放 電 現 象 會 白 該碟狀封裝 元件被 引 導 開 〇 這 會 增 加有 效 的火花距 離 且 額 外地防止基 本上沿 著 該 碟 狀封 裝 元件形成而不必 要 的 單 獨 放電現象。 有關進 —^ 步的 細 節 可 參 見 解 釋 用 實 施 例 〇 圖 簡 沭 以 下 將 藉 由 實 例 並 參 昭 y \ \\ 各 附 圖 以 說 明本發明的 實施例 〇 第 1 圖 顯 示的 是 封住 — 丄山 m 的放 電 管 〇 第 2, a圖顯示的是穿過第 1圖放電管中未封住而含有塞入 式封 裝 元 件 端 的 縱 向 截 面 圖 〇 -8- 516068 五、發明説明（7) 第2b圖顯示的是沿著線段AA穿過第2a圖中放電管的截 面圖。 第3圖顯示的是穿過第1圖放電管中含有熔入式封裝元 件一端的縱向截面圖。 第4圖顯示的是於製造根據本發明之阻擋層氣體放電燈 期間烤爐內部隨著時間變化的溫度曲線。 第5圖顯示的是一種未完成阻擋層氣體放電燈的解釋用 實施例。 較佳實施例的詳細趾明 以下將使用第1到3圖以顯示用於製造根據本發明之電 介質阻擋層氣體放電燈的方法。 第1圖顯示的是一種由鈉鈣玻璃製成的放電管1，其中第 一端2在初始時仍然是開放的，但是另一端3則已經藉由 鄰接式熔接結構4而封住。 第2a和2b圖分別是沿著圖解的縱向截面圖以及線段AA 上之截面所顯示放電管1之開放端點。該放電管1之內壁 已提供有兩個沿直徑配置而由銀製成的線性內部電極 5a，5b，且其上覆蓋有玻璃電介質阻擋層6a，6b。另外，已依 集中方式將碟狀封裝元件7配置於該放電管1的開放端2 內。該碟狀封裝元件7的外徑是稍微小於該放電管1內徑 減掉兩個包含其阻擋層6a，6b之內部電極5a，5b的厚度，因 此在跨越整個圓周保持大槪1 00微米到300微米的很小縫 隙。該碟狀封裝元件7具有中央核心8，其中係依合倂方式 形成有泵管9。 516068 五、發明説明（8) 依與第2a圖相同的方式，第3圖顯示的是該放電管1之 開放端2的圖解縱向截面圖，但是此例中顯示的是在將該 碟狀封裝元件7的邊緣熔接到該放電管1內壁的相對部位 之後的情形。第3圖中無法看到實際的熔接狀態，由於縱 軸截面圖係沿著內部電極5a，5b及阻擋層6a，6b而伸展的。 不過，可以淸楚地看到圍繞其邊緣或者更準確地說圍繞該 碟狀封裝元件7之圓周表面而伸展的收緊結構1 0。該收緊 結構10的深度是大槪0.5毫米。同時也能夠看到該收緊結 構10區域內兩個阻擋層6a，6b以及該放電空間內與該收緊 結構10緊密接合區域內各電極5a，5b的半圓形曲線12a，12b 的微量萎縮現象。 第4圖顯示的是於製造根據本發明之阻擋層氣體放電燈 期間，烤爐（未標示）內部隨著時間變化適用於無應力熔接 作用的溫度曲線。在施行實質的線性加熱階段達到大槪 640°C並持續大槪50秒之後，使溫度保持定常達大槪1 〇秒 鐘。然後接著施行回火，期間跨越大槪1 1 0秒的時段依大 槪呈指數方式將溫度降低到大槪37(TC。該碟狀封裝元件 7與該放電管1的鄰接內壁之間的熔接作用，係在對待熔接 元件及其後續收緊結構進行區域性加熱達其軟化點的輔助 下一這種作業也稱爲滾入作業，如第3圖所示係在達成維 持大槪640°C之前極短時刻上施行的，且通常會持續大槪 1 〇秒鐘。 於接下來的說明中，另外參照用來顯示已完成之阻擋層 氣體放電燈1 3的第5圖。圖中與前述各圖完全相同的器件 -10- 516068 五、發明説明（9) 則提供有完全相同的符號。各附圖中無法看到兩個內部電 極以及附屬的電介質阻擋層。在已經由泵管9塡充該放電 管1之後，熔化後者以形成泵尖頂1 4。然後必要時能夠爲 該放電管1加頂蓋。 符號之說明 1.. ..放電管 2.. ..開放端

3.. ..另一端 4.. ..鄰接式熔接結構 5a，5b....線性內部電極 6 a，6 b ....玻璃電介質阻擋層 7.. ..碟狀封裝元件 8.. ..中央核心 9.. ..泵管 10.. .收緊結構

1 2 a，1 2 b——半圓形曲線 1 3 ....電介質阻擋層氣體放電燈 14.. ..泵尖頂 -11-

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 第90121013號「電介質阻擋層氣體放電燈」專利案 (91年1月修正） 1 . 一種電介質阻擋層氣體放電燈（1 3 )，係含有封閉式管狀 放電瓶且含有伸長形電極（5 a，5 b )，該放電瓶係包括封住 兩端的放電管（1 )，其中係在碟狀封裝元件（7 )的輔助但 是未使用接合機制下依氣密方式封住該放電管（1 )的至 少一個端點，結果將每一個封裝元件（7 )配置在該放電管 (1 )內側的個別端點上，且依氣密方式使之跨越整個周緣 直接連接到該放電管的內壁上，該放電管（1 )係於該熔接 區域內沿著整個圓周收緊，其方式是使收緊結構（10)依 環狀形式圍繞該碟狀封裝元件的邊緣。 2 .如申請專利範圍第1項之氣體放電燈，其中該收緊結構 (1 0 )的徑向範圍實質上係沿著該放電管的內壁受限於該 碟狀封裝元件的徑向範圍。 3 .如申請專利範圍第1項之氣體放電燈，其中該收緊結構 的徑向深度爲從大槪0 . 1毫米到1毫米的範圍內，較佳 的是在0.2毫米與0.8毫米之間，特別是較佳的是在0.4 毫米與0.6毫米之間。 4 .如申請專利範圍第2項之氣體放電燈，其中該收緊結構 的徑向深度爲從大槪〇 . 1毫米到1毫米的範圍內，較佳 的是在0.2毫米與0.8毫米之間，特別是較佳的是在0.4 毫米與0.6毫米之間。 5 .如申請專利範圍第1至4項中任一項之氣體放電燈，其 中係將至少一個電極（5 a，5 b )配置在該放電管（1 )內壁上 且會於收緊結構（1 0 )的區域內透過該內壁與封裝元件 -12- 516068 六、申請專利範圍 (7 )之間的接合點依氣密方式向外引導。 6 .如申請專利範圍第1至4項中任一項之氣體放電燈， 其中該碟狀封裝元件（7 )係提供有開口（ 8 )’並依合倂方 式將泵管（9 )形成於此開口內。 7 .如申請專利範圍第5項之氣體放電燈，其中該碟狀封裝 元件（7 )係提供有開口（ 8 )，並依合倂方式將泵管（9 )形成 於此開口內。 8 .如申請專利範圍第1至4項中任一項之氣體放電燈，其 中該碟狀封裝元件（7 )上面朝該放電瓶內部的側邊係塗 覆有反射性層。 9 .如申請專利範圍第5項之氣體放電燈’其中該碟狀封裝 元件（7 )上面朝該放電瓶內部的側邊係塗覆有反射性層。 1 〇 .如申請專利範圍第6項之氣體放電燈，其中該碟狀封裝 元件（7 )上面朝該放電瓶內部的側邊係塗覆有反射性層。 1 1 ·如申請專利範圍第7項之氣體放電燈，其中該碟狀封裝 元件（7 )上面朝該放電瓶內部的側邊係塗覆有反射性層。 1 2 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之氣體放電燈，其 中該放電管會稍微突出到該封裝元件之後。 1 3 .如申請專利範圍第5項之氣體放電燈，其中該放電管會 稍微突出到該封裝元件之後。 1 4 ·如申請專利範圍第1至4項.中任一項之氣體放電燈，其 中該放電管（1 )及該碟狀封裝元件（7 )係由相同型式的玻 璃構成的。 > 1 5 .如申請專利範圍第5項之氣體放電燈，其中該放電管（1 ) 及該碟狀封裝元件（7)係由相同型式的玻璃構成的。 13 516068 六、申請專利範圍 1 6 · —種用於製造如申請專利範圍第1到1 5項之氣體放電 燈的方法，係包括下列步驟··提供碟狀封裝元件（7 )，其 直 徑是小於該放電管（1)的內徑； 在該放電管（1 )的待封裝端點上依保持環狀縫隙的方 式引進該碟狀封裝元件（7 );於該封裝元件區域內對該 封裝元件（7 )及該放電管（1 )加熱達其軟化點； 收緊該放電管（1 )其方式是於該收緊結構（1 0 )區域內 依氣密方式使該封裝元件（7 )的邊緣接合到該放電管（1 ) 的內壁上。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之方法，其中爲了收緊目的藉 由實例使用由高融點材料製成的滾筒例如石墨滾筒，在 使滾筒相對於該放電管的圓周進行旋轉下，將該放電管 管壁的軟化部位擠壓到該封裝元件的邊緣之上。 1 8 .如申請專利範圍第1 6或1 7項之方法，其中係在進行收 緊之前預先對該碟狀封裝元件（7 )以及該放電管（1 )的待 封端點（2 )施行預熱。 -14-