專利名稱：具有包括氣體填充腔的密封的高壓放電燈的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓放電燈，其具有石英玻璃放電容器，所述放電容器包圍帶有可電離填充物的放電空間，其中存在第一電極和第二電極，在燈的工作過程中，在所述第一和第二電極之間保持放電，其中第一密封結合有第一內部電導體，所述第一內部電導體連接第一電極和第一外部電導體，所述第一外部電導體從所述密封延伸到外部，其中所述第一密封還結合有氣體填充腔，所述腔優選地至少部分被外部電容體包圍，其中所述第一內部電導體是箔，其延伸穿過所述腔。
所述的這種燈已公開于WO 00/77826。這種已知的燈適合在空氣中工作，也就是不需要外殼。對于設想通過光學系統獲得光束的精確成形的燈，這是重要的有利的方面。特別對于諸如投影機和機動車前燈的應用，避免由外殼引起的光學擾動起到重要作用。重要的是電導體的溫度在其暴露在空氣中的區域處具有相對低的值，以便防止導體的快速氧化。在已知的燈中，這通過延長密封實現。在該說明書和權利要求書中，石英玻璃被理解為表示具有至少95％SiO2含量的玻璃。
在高壓放電燈中，當點亮燈時點亮延遲實際上經常發生。當燈處于黑暗中一段時間，點亮延遲的風險就強烈增加。點亮延遲的發生是大的缺陷，在某些情況下，可能導致危險的情形，例如，當使用高壓燈作為機動車前燈時。
已知燈具有如下優勢當施加電壓穿過腔時，可得到的腔和金屬電容體構成作為UV輻射源的啟動促進裝置。UV輻射源也被稱作UV增強器。所述金屬電容體可以需要，也可以不需要連接相對的密封中的電極，依賴于燈被操作的頻率。在超高頻率下完全不需要所述電容體。
箔優選地由易延展的鉬(Mo)制成，延伸穿過腔，其具有重要的優勢只要電壓被施加到導體上，在箔的邊緣處就產生電場的強烈集中。這增強了UV增強器中的擊穿。為了進一步提高電場，當制造箔時，這些箔的邊緣通常被加工得更鋒利。
經常發生的第一個問題是，當箔被熔化到燈的密封中時，所述箔的鋒利邊緣被損壞，或者因為箔本身的處理，或者因為它們接觸到其延伸穿過的腔的壁。因而所述UV增強器中的擊穿并非總是如期望的那樣低。所述箔的另一個問題是它們能將腔分成兩個分隔室。盡管腔被設計，以致箔的邊緣和腔的壁之間存在間隙，在一些情況下密封沒有和具有適當尺寸的腔一起形成，箔沿著其兩側接觸所述壁。因而因為缺乏鋒利的邊緣，不僅UV增強器的擊穿屬性大幅降低，而且分隔室經常具有不相等的尺寸，由此兩個分隔室中的擊穿電壓最小值也不相等。
本發明的目的是提供一種精確的可靠的燈，其易于制造，生產效率高，其特征在于減輕前述缺陷。
根據本發明，在開始段落中描述的那種高壓放電燈，其特征在于所述箔設置有至少一個孔。通過設置一個或多個孔，或者在所述箔的中心部分，或者在所述箔的邊緣附近，能保證腔中的箔上存在鋒利的邊緣，也防止在腔中形成兩個分隔室。孔的圖案也可在箔中形成。
箔中的孔可以是任何形式，例如延長的槽，但是簡單地用針戳箔已經證明是足夠的。因而類似彈坑的孔形成在箔中，該彈坑的壁延伸到腔的一半。使用該方法，不需要單獨地使它們鋒利，孔的邊緣也會很鋒利。
優選地，腔中填充物的氣體成份包括汞蒸氣。這具有如下優勢通過UV增強器產生相對更多的UV輻射，其特別有助于快速和可靠的熱點亮。根據本發明的燈的另一個優勢在于不需要單獨的汞用量。通過在放電容器設置有其填充物后制造第一密封，這很容易實現。為了實現第二電極的電連接的目的，所述燈設置有第二密封，用于電導體到第二電極的饋通。為了根據本發明的燈的有效率的生產，該第二密封優選地具有與第一密封相同的結構。
本發明此外還涉及一種用于制造高壓放電燈的方法，其中包圍放電空間的石英玻璃放電容器充滿可電離填充物，其中放置有第一電極和第二電極，因而在燈的工作過程中能保持放電，其中第一密封設置有第一內部電導體，所述第一內部電導體是箔，其連接第一電極和第一外部電導體，所述第一外部電導體從所述密封延伸到外部，其中所述第一密封還設置有氣體填充腔，所述箔延伸穿過所述腔，其中所述箔設置有至少一個孔。
優選地，所述孔通過用針戳箔而被提供在所述箔中。
參考此后描述的實施例本發明的這些和其他方面將變得顯而易見，將會被詳細闡述。
圖中
圖1顯示燈，其包括折疊密封；圖2詳細顯示圖1的折疊密封；圖3顯示燈的一個實施例；圖4顯示設置有彈性夾具體的密封；以及圖5顯示彈性夾具體的側視圖。
圖1(非比例繪制)顯示高壓放電燈1，其設置有玻璃放電容器2，所述放電容器包圍具有可電離填充物的放電空間3，第一電極4和第二電極40出現在所述放電空間3中，在燈的工作過程中放電在所述第一電極和第二電極之間延伸，所述高壓放電燈具有第一密封5，所述第一密封結合有箔形式的電導體6，所述電導體連接第一電極4和金屬導線7，所述金屬導線從第一密封伸出到外部，所述第一密封具有第一不透氣部分5a和第二不透氣部分5b，氣體填充腔10出現在所述第一不透氣部分和第二不透氣部分之間。所述腔包括至少氣體成份的填充物。例如，所述腔包括汞蒸氣。
在所述腔的區域處，第一密封具有第一外部電容體45。第一密封在頸部8的區域處與放電容器連接。第二外部電容體42出現在所述頸部的區域處，其通過導體43與第一外部電容體電連接。
第一密封5構成折疊密封。箔6是Mo片，其具有刃形邊緣和孔11。所述孔因裝配燈的金屬部件時用針戳箔而產生。金屬導線7被固定到所述片的一端6a，例如通過焊接，金屬導線從所述密封和所述放電容器伸出到外部。第一電極4的電極桿4a被固定到所述片6的另一端6b。在面對第一電極4的一側，放電容器的第二電極40和具有腔100和頸部80的第二密封50具有類似的結構。第二電極與導線70連接。在燈的工作狀態下，放電在電極之間延伸。在所述實施例中，第一和第二外部電容體45、42通過導體46與第二電極40電連接。因而實現無源串聯電容體。
圖2(非比例繪制)詳細顯示圖1所述燈的第一折疊密封，其中圖2A顯示具有穿孔片6的第一密封的俯視圖，圖2B顯示其具有片6的側視圖。圖2中，為了清晰，電容體45、43均未顯示。
根據本發明的燈的第一實施例顯示在圖3中，第一電容體45是位于所述腔10的區域處的電絕緣導線48的電絕緣第一線圈，其繞著第一密封5纏繞若干圈直到頸部8處，其在頸部8處形成電容體42。該實施例具有優勢，因為電容體45、42可能具有簡單的結構，其由單根導線形成。因為燈在電極之間例如150KHz的頻率下工作，所以電容體45、42和電極40之間的連接導體46是必須的，以便施加穿過腔10的必需電壓。
在燈的具有優勢的實施例中，電容體形成為彈性夾具體。圖4顯示(非真實比例)第一密封怎么設置這種電容體。在所示實施例中，第一密封具有大致圓形的外圍，被4個彈性夾具體夾住。位于腔處的第一彈性夾具體45’形成第一電容體，位于頸部8處的第二彈性夾具體42’形成第二電容體。第三彈性夾具體44位于靠近第一密封的第二不透氣部分5a處。第四彈性夾具體47設置在彈性夾具體45’和42’之間。彈性夾具體44、42’、45’、47通過連接體401、402、403互相連接。因為腔10的存在，第一密封的外圍在腔處稍微大于其另一側。優選地第四彈性夾具體位于緊靠較大外圍的旁邊處。顯示的結構具有以下優勢由于外圍的差別，第一電容體45’的位置以該方式大致固定。另一個優勢是電容體可作為單獨的燈部件制造，能以后述的簡單方式安裝到燈上。優選地，彈性夾具體和連接體被制成一個整體。圖5顯示制成一個整體的彈性夾具體44、42’、45’、47和連接體401、402、403的側視圖。
根據所示實施例的燈的實踐實現中，燈是高壓汞放電燈，其額定功率為120W，可被擴展到至少250W。用于投影目的的該燈具有內徑為4mm、電極距離為1mm的放電容器。該放電容器具有可電離填充物，除了汞和稀有氣體，例如填充壓力為100mbar的氬，其還包括溴。在燈的工作過程中，在放電容器中160bar或者更高的壓力占多數。放電容器由最大厚度為2.5mm的石英玻璃制成。邊緣為刃形、被穿孔的片是Mo片，金屬導線被固定在其一端。第一電極的電極桿與所述片的另一端固定。所述燈在每一側都設置有折疊密封，每個折疊密封長度為28mm。長度為5mm的折疊密封用于與外界隔絕地密封放電容器已經足夠。剩余長度的折疊密封用于給電導體的溫度在其暴露在空氣中的區域處提供足夠低的值。每個折疊密封具有腔。每個折疊密封在放電空間和相關腔之間的長度為7mm。每個腔長度為5mm。
第一密封在所述腔的區域處設置有第一電容體，其采用繞組的形式，延伸2至3圈直到密封和放電容器之間的頸部，在頸部處其形成閉合繞組中的第二電容體。第二電容體與放電空間留出距離為1mm到3mm之間的間隔。導線直徑為0.5mm。
在進一步的實踐實現中，第一密封設置有4個彈性夾具體，其由導電、耐熱的材料制成，在所述的情況下為不銹鋼RVS310。位于腔處的彈性夾具體寬度為3mm。其余的彈性夾具體每個寬度為1mm。彈性夾具體通過寬度為2mm的連接體互相連接。彈性夾具體和連接體由單件材料制成。
燈的制造從石英玻璃管開始，容器在其中形成，其在兩個直徑相對的位置設置有管狀部分，管狀部分用于密封的制造。首先，密封在燈容器上制成，例如折疊密封，在提供以已知的方式與其固定的邊緣鋒利并被穿孔的片、導體和電極之后，折疊密封通過以如下方式加熱相關的管狀部分實現在占優勢的低于大氣壓的壓力影響下其軟化并流出。這優選地由相對管狀部分旋轉的激光束完成，旋轉的光束從導體朝著電極桿移動。通過在所述片的位置處中斷激光束一段時間，實現不透氣的腔。因此形成的腔包括氣體，在折疊密封的制造過程中所述氣體出現在管狀部分和放電空間。這通常是稀有氣體，在密封的制造過程中石英玻璃管被該稀有氣體沖洗。
為了有效率的制造，將形成放電容器填充物一部分的稀有氣體優選地用于該目的。接著，放電容器設置有填充物要求的成份，其后，邊緣鋒利的片設置有固定的電極，同前的導體設置在另一個管狀部分的區域處。
接著，在另一個管狀部分的折疊密封也以相應的方式制成，即通過管狀部分的加熱和由此引起的流動。因此形成的腔也自動充滿出現在放電容器中的填充物的蒸氣，特別是汞蒸氣。對于令人滿意的啟動增強運行這是很大的優勢。已經發現因此形成的折疊密封質量上構成與折疊密封不具有不透氣腔的情況下同樣好的密封。
以上所述的這種類型的實用燈要求1kV電壓的冷點亮，例如采用1到3ms期間高頻信號的電壓，例如50kHz，用于產生腔中的擊穿，其后大致同時在放電容器的電極之間產生放電，其隨后發展成穩定的放電弧，因此燈以穩定的方式工作。在不超過1分鐘后燈到達其穩定工作狀態。在同樣的實用燈中，在燈熄滅之后觸發延遲的最大值發生在燈的熱的再觸發(hot restrike)，通過至多60s的5kV高頻信號，在熱的再觸發(hot restrike)過程中供給燈的功率保持限于120W。
在一個密封中不具有腔的類似燈的情況下，在其它等同條件下，要求的點亮電壓為20kV。
權利要求
1.一種高壓放電燈，其具有石英玻璃放電容器，所述放電容器包圍帶有可電離填充物的放電空間，其中存在第一電極和第二電極，在燈的工作過程中，在所述第一和第二電極之間保持放電，其中第一密封結合有第一內部電導體，所述第一內部電導體連接第一電極和第一外部電導體，所述第一外部電導體從所述密封延伸到外部，其中所述第一密封還結合有氣體填充腔，其中內部電導體是箔，其延伸穿過所述腔，其特征在于，所述箔設置有至少一個孔。
2.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述腔至少部分被外部電容體包圍。
3.如權利要求1或2所述的高壓放電燈，其特征在于，所述箔由鉬制成。
4.一種用于制造高壓放電燈的方法，其中包圍放電空間的石英玻璃放電容器充滿可電離填充物，其中放置有第一電極和第二電極，因而在燈的工作過程中能保持放電，其中第一密封設置有第一內部電導體，所述第一內部電導體是箔，其連接第一電極和第一外部電導體，所述第一外部電導體從所述密封延伸到外部，其中所述第一密封還設置有氣體填充腔，所述箔延伸穿過所述腔，其中所述箔設置有至少一個孔。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述孔通過用針戳所述箔而被提供。
全文摘要
一種高壓放電燈(1)，其具有石英玻璃放電容器(2)，所述放電容器包圍帶有可電離填充物的放電空間(3)，其中存在第一電極(4)和第二電極(40)，在燈的工作過程中，在所述第一和第二電極之間保持放電，其中第一密封(5)結合有第一內部電導體(6)，所述第一內部電導體連接第一電極(4)和第一外部電導體(7)，所述第一外部電導體從所述密封(5)延伸到外部，其中所述第一密封(5)還結合有氣體填充腔(10)，其中內部電導體(6)是箔，其延伸穿過所述腔(10)，其中所述箔(6)設置有至少一個孔(11)。
文檔編號H01J61/36GK1729551SQ200380106809
公開日2006年2月1日 申請日期2003年11月24日 優先權日2002年12月19日
發明者H·C·M·范登紐文休澤恩, J·L·V·亨德里西, P·H·安托尼斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司