專利名稱：包括具有縱向凹槽的電極棒的電燈的制作方法
技術領域：
本發明涉及設有石英玻璃燈泡和金屬電極棒的電燈，這種電極棒 至少部分地嵌入燈泡的石英玻璃材料中。通常將兩個電極棒嵌入燈的 燈泡石英玻璃材料中。這種燈可以是如高壓汞放電燈，在正常運行期間可具有約200巴至可達500巴的氣壓，并且可消耗50W至500W范 圍的電功率，甚至可達1500W。
背景技術：
這種類型的燈在GB-A-2351602中公開。該文件描述了一種氣體放 電燈，這種氣體放電燈包括石英玻璃燈泡，石英玻璃燈泡封閉燈的發 光放電空間，這種氣體放電燈還具有在石英玻璃燈泡的兩個端部中的 每一個形成的箍縮密封部分(pinch sealed portion )。兩個鴒電極+奉的 端部伸入放電空間中。每個電極棒的一部分以兩個電極棒相互同軸定 位的方式嵌入箍縮密封部分中。兩個電極棒的其它端部連接到導電鉬 箔構件的端部，以向電極棒供應電流，這些鉬箔構件也嵌入燈的石英 玻璃燈泡的箍縮密封部分中。鉬箔構件的其它端部連接到引線，這些 引線延伸到燈的石英玻璃燈泡之外。可將兩個電極棒同軸定位于燈泡的兩個端部，但也可以將它們相 互平行定位且相互保持一定的距離；在后一種情形中，將這兩個電極 棒嵌入燈的石英玻璃燈泡的相同箍縮密封部分中。燈可以是包括燈和 反射器的單元的整體部分。在這些燈中，在電極棒材料與石英玻璃材料之間有熱膨脹差異， 石英玻璃材料包圍燈的燈泡的箍縮密封部分中電極棒的部分。這種熱 膨脹差異在使用燈時在燈的材料中引起高應力，且這種高應力可導致 燈的早期故障，藥丸燈的燈泡會破裂或爆炸。現已知限制熱膨脹差異 的不利效果的幾種措施，如將線團繞在電極棒周圍或將金屬箔巻在電 極棒周圍等。這些措施的缺點在于額外的成本相對較高，且大多數措 施要求燈中的另外的部件。 發明內容本發明的目的在于設有石英玻璃燈泡和金屬電極棒的燈，其中， 電極棒至少部分地嵌入燈泡的石英玻璃材料中，且降低由電極棒材料 與石英玻璃材料之間的熱膨脹差異所導致的故障風險。為了實現這個目的，與石英玻璃材料接觸的電極棒表面的至少主 要部分設有具有基本上呈縱向的方向的凹槽，即這些凹槽的方向基本 上平行于電極棒的軸線。在優選實施例中，與石英玻璃材料接觸的基 本上整個表面設有這些凹槽。通常有兩個電極棒出現在燈中，且優選 這兩個電極棒均設有這些基本上呈縱向的凹槽。縱向凹槽在電極棒表面上的出現意味著以電極棒的圓周方向(切 向)測量的該表面的粗糙度大于以電極棒的縱向(軸向)方向測量的 電極棒表面的粗糙度。優選以圓周方向測量的粗糙度大于以縱向方向 測量的粗糙度的兩倍，優選五倍。在優選實施例中，電極棒的金屬材料包括重量至少占70%的鎢。 電極棒的金屬材料可含有重量占可達30%的一種或多種添加摻雜劑， 例如金屬釔、釷、鉬、錸、鑭、鈰、鋁、鉀、鈮、鉻和、或這些金屬 的氧化物。這些摻雜劑對電極棒的產量/抗張強度有著積極的影響。或 者，電極棒可包括純鎢。而且，電極棒以及鉬箔構件可設有氧化保護 涂層，如鉻金屬層。在優選實施例中，這些凹槽的深度大于lnm，優選介于2nm與 30 m m之間，更優選介于3 n m與20 p m之間，最優選介于5 p m與10 Mm之間。經驗表明，凹槽的這些深度導致由于電極棒的材料與燈的 燈泡石英玻璃材料之間的熱膨脹差異所引起的故障的風險的實質性降 低。在優選實施例中，這些凹槽的寬度/深度比小于4，優選小于2，更 優選小于1。經驗表明，這些凹槽的寬度/深度比導致由于電極棒的材 料與燈的燈泡石英玻璃材料之間的熱膨脹差異所引起的故障的風險的 實質性降<氐。電極棒的直徑通常介于0.05mm與0.5mm之間，但也可達2.5mm。 在優選實施例中，電極棒截面中的凹槽數量是以mm為單位測量的電 極棒直徑的10至4000倍之間，優選在以mm為單位測量的電極棒直 徑的100至2000倍之間，更優選在250至1000倍之間。經驗表明，在 電極棒表面的這些凹槽的這種數量導致由于電極棒的材料與燈的燈泡石英玻璃材料之間的熱膨脹差異所引起的故障的風險的實質性降低。在凹槽均勻地分布在電極棒圓周周圍的實驗中取得了良好的效果，但不太均勻的分布也提供積極的效果。在電極棒的截面中，優選凹槽以(360/n)。加或減(360/2n)。的角度沿圓周分布，其中n是 在該截面中的凹槽的數量。這些凹槽具有相對于電極棒的基本上呈縱向的方向，即這些凹槽 的方向基本上平行于電極棒的軸線。在優選實施例中，電極棒的縱軸 線與這些凹槽之間的角度小于20。，優選小于IO。，更優選小于4。。優選這種燈是高壓氣體放電燈，因為由電極棒的材料與石英玻璃 材料之間的熱膨脹差異所引起的故障尤其在這種燈中出現。不過，本 發明也可成功地用于其它的燈，如金屬卣化物氣體放電燈，如MSR(包 括汞和稀土的金屬卣化物，如鈧溴化物、碘化物和氯化物，且在穩定 的運行期間消耗范圍在100W至IO，OOOW之間的功率)或具有電極棒 的LV/MV面素白熾燈，作為光源的鴒絲連接到這些電極棒。在優選實施例中，電極棒出現在燈的石英玻璃燈泡的箍縮密封部 分中，其中，燈泡可具有一個箍縮密封部分或兩個箍縮密封部分，即 箍縮密封部分位于燈泡的兩個端部中的每一個。在出現兩個箍縮密封 部分的情形中，每個箍縮密封部分可設有電極棒。本發明還涉及燈和反射器組成的單元，其中，反射器設有如前面 所描述的燈。反射器是燈組件的一個整體部分，這樣，在出現燈故障 時，必須更換前部單元。因此，減少更故障的風險尤為重要。本發明還涉及制造設有石英玻璃燈泡和金屬電極棒的電燈的方 法，其中，電極棒的一部分嵌入燈泡的石英玻璃材料中，且在將電極 棒嵌入石英玻璃材料中之前，將即將與石英玻璃材料接觸的電極棒表 面的至少主要部分設有具有基本上呈縱向的方向的凹槽。為了向電極棒表面提供縱向凹槽，優選對電極棒進行線拉(wire drawing)工藝，這樣，電極棒的材料就經受塑性變形。因此，就會在 電極棒表面產生呈縱向方向的凹槽。還可通過研磨工藝、蝕刻工藝或 通過材料去除激光束操作來制造這些縱向凹槽。
將通過對設有石英玻璃燈泡的電燈的描述來對本發明進行進一步 說明，石英玻璃燈泡具有兩個箍縮密封部分和嵌入這兩個箍縮密封部 分中的兩個鴒電極棒。在這些描述中，參考包括圖的附圖，這些圖僅僅是示意性表示，在這些圖中 圖l示出了高壓氣體放電燈； 圖2a是電極棒的截面圖； 圖2b是示于圖2a中的電極棒的側視圖； 圖3a、 3b和3c是設有電極線團的電極棒的視圖；以及 圖4是燈組件的示意圖。
具體實施方式
圖1示出了具有用透明石英玻璃材料制成的燈泡1的高壓汞氣體 放電燈。石英玻璃燈泡l封閉氣體放電空間8，在圖中用虛線表示氣體 放電空間8。在向氣體放電空間8提供了所要求的氣體填充之后，石英 玻璃燈泡1在兩個端部均由箍縮密封部分2關閉。有兩個同軸定位的 鎢電極棒3，且每個電極棒3的一個端部延伸到氣體放電空間8中。電 極棒3的其它端部連接到導電鉬箔構件4的端部。鴒電極棒3和鉬箔構件4的一部分嵌入燈的石英玻璃燈泡1的箍 縮密封部分2中。鉬箔構件4的其它端部連接到引線5，這些引線5延 伸到燈的石英玻璃燈泡1的箍縮密封部分2之外。可將這兩條引線5 連接到電源，這樣就穿過鉬箔構件4將電流提供給電極棒3，以在燈的 石英玻璃燈泡1的氣體放電空間8中產生氣體放電。這種氣體放電導致光的發射，但也導致電極棒3和燈的燈泡1的 材料溫度的大量升高。在溫度升高時，由于電極棒的鎢材料的熱膨脹 大于燈的燈泡1的石英玻璃材料的熱膨脹，所以就會在這些材料中出 現高應力，尤其會在燈的燈泡1的石英玻璃材料中出現抗拉應力。這 些應力可由于燈的燈泡1的破裂而導致燈的早期故障。為了降低燈的早期故障風險，電極棒3的表面的至少一部分設有 具有縱向凹槽6，即基本上平行于電極棒3的軸線的凹槽，如圖2a和 2b所示。圖2a是沿著圖1中的線B-B截取的電極棒3的截面圖。在這 些圖中，電極棒3的表面的整個圓周設有凹槽6，但也可選擇僅有該表 面的一部分設有凹槽，該部分與燈的燈泡1的石英玻璃材料接觸。在
僅有與石英玻璃材料接觸的表面部分的一部分設有凹槽6的情況下也 可獲得積極的效果。圖3a、 3b和3c中的每一個示出了電極棒3，該電極棒3設有電極 線圈7，電極線圏7在電極棒3的頂端9的附近，電極棒3的頂端9即 電極棒3的延伸到氣體放電空間8中的端部。電極線圈7可用與電極 棒3相同的材料制成，尤其是用鴒制成。電極線圈7的目的在于增加 電極棒3的直徑，以擴大電極3的表面。這樣就增加從電極棒3的熱 輻射，以降低電極棒3的溫度。電極線團7通常位于氣體放電空間8 中，但電極線圏7的一部分也可嵌入燈的燈泡1的石英玻璃材料中。圖3a示意性地示出了電極棒3，其中，位于電極線團7的左側的 電極棒3的部分將嵌入燈的燈泡1的石英玻璃材料中。該部分的主要 部分10設有縱向凹槽6，且小的部分11不設有縱向凹槽6。圖3b示出 了電極棒3，其中，位于電極線圉7的左側的整個部分設有縱向凹槽6， 這樣，嵌入石英玻璃材料中電極棒的這個部分全部設有縱向凹槽6。圖 3c示出了電極棒3，其中，位于連接到鉬箔構件4的電極棒3的端部的 部分12不設有縱向凹槽6。在運行期間，與電極棒3的其它部分相比， 電極棒3的這個部分12具有相對較低的溫度。圖4示出了燈組件15的截面圖，即由高壓放電燈16和反射器17 組成的單元。反射器17主要用玻璃(玻璃、玻璃陶瓷或石英)制成、 呈振鈴形，且其中心軸線18在附圖的平面中延伸。反射器n在其呈 拋物線形狀(或橢圓形狀)的內表面上設有反光涂層l9。高壓氣體放 電燈16安裝在反射器17中，以使燈16的燈泡的氣體放電空間20位于 反射器17的拋物線形狀(或橢圓形狀)的焦點附近。兩個電極棒21 和22位于氣體放電空間20內，每個電極棒通過鉬箔構件23、 24與引 線25、 26連接，以向電極棒21、 22提供電流。每個鉬箔23、 24位于 燈16的燈泡的箍縮密封部分27、 28中，兩個箍縮密封部分n、 18以相反方向向外延伸。燈16通過箍縮密封部分27中的一個附到反射器17，該箍縮密封 部分27嵌入粘合劑29中，粘合劑29出現在反射器17的頸部30中。 粘合劑29為反射器17與燈16之間的不可分拆的和牢固的連接做準 備，這樣就將氣體放電空間20精確地保持在理想的位置，以獲得由燈 組件15產生的預定的光束形狀。另一個箍縮密封部分28沿著反射器17的拋物線形狀(或橢圓形狀)的中心軸線18延伸。穿過電源線31向電極棒22供應電流。電源線31的一個端部連接 到引線26，另一個端部連接到位于反射器17的背部的第一接觸元件 33。穿過第二接觸單元34向電極棒21供應電流，第二接觸單元34也 位于反射器17的背部，接觸單元34連接到引線25。用玻璃板32覆蓋 燈組件15的前側，以將反射器17中的空間關閉。燈16的電極棒21和22的表面的主要部分設有縱向凹槽，如示于 圖3b中的凹槽。前面所描述的氣體放電燈的實施例僅作為實例，也可以有多種其 它實施例。
權利要求
1.一種設有石英玻璃燈泡(1)和金屬電極棒(3；21、22)的電燈，所述電極棒(3；21、22)至少部分地嵌入所述燈泡(1)的石英玻璃材料中，其特征在于與所述石英玻璃材料接觸的所述電極棒(3；21、22)表面的至少主要部分設有具有基本上呈縱向的方向的凹槽(6)。
2. 如權利要求1所述的燈，其特征在于所述電極棒(3; 21、 22)的金屬材料包括重量至少占70%的鎢。
3. 如前面的權利要求中的任何一項所述的燈，其特征在于所述 凹槽(6)的深度大于1 Mm，優選介于2mhi與30y m之間，更優選 介于3 ju m與20 p m之間，最優選介于5 ju m與10 jn m之間。
4. 如前面的權利要求中的任何一項所述的燈，其特征在于所述 凹槽(6)的寬度/深度比小于4，優選小于2，更優選小于l。
5. 如前面的權利要求中的任何一項所述的燈，其特征在于所述 電極棒(3; 21、 22)的截面中的所述凹槽(6)的數量是以mm為單 位測量的所述電極棒(3; 21、 22)直徑的10至4000倍之間，優選在 以mm為單位測量的所述電極棒(3; 21、 22)直徑的100至2000倍 之間，更優選在250至1000倍之間。
6. 如前面的權利要求中的任何一項所述的燈，其特征在于在所 述電極棒(3; 21、 22)的截面中，所述凹槽(6)以(360/n)。加或 減(360/2n)。的角度沿圓周分布，其中n是在所述截面中的所述凹槽(6)的數量。
7. 如前面的權利要求中的任何一項所述的燈，其特征在于所述 電極棒(3; 21、 22)的縱軸線與所述凹槽(6)之間的角度小于20° ， 優選小于10。，更優選小于4。。
8. 如前面的權利要求中的任何一項所述的燈，其特征在于所述燈是高壓氣體放電燈。
9. 如前面的權利要求中的任何一項所述的燈，其特征在于所述 電極棒(3; 21、 22)出現在所述燈的所述石英玻璃燈泡(1)的箍縮 密封部分(2; 27、 28)中。
10. —種燈和反射器組成的單元，其特征在于所述反射器(17) 設有如前面的權利要求中的任何一項所述的燈(16)。
11. 一種制造設有石英玻璃燈泡(1)和金屬電極棒(3; 21、 22) 的電燈的方法，其中，所述電極棒(3; 21、 22)的部分嵌入所述燈泡 (1)的所述石英玻璃材料中，其特征在于在將所述電極棒(3; 21、 22)嵌入所述石英玻璃材料中之前，將即將與所述石英玻璃材料接觸 的所述電極棒(3; 21、 22)表面的至少主要部分設有具有基本上呈縱 向的方向的凹槽(6)。
全文摘要
一種設有石英玻璃燈泡(1)和金屬電極棒(3；21、22)的電燈。電極棒(3；21、22)至少部分地嵌入燈泡的石英玻璃材料中。與石英玻璃材料接觸的電極棒(3；21、22)表面的至少主要部分設有凹槽(6)，凹槽(6)平行于電極棒的縱軸線延伸。
文檔編號H01J61/36GK101116166SQ200680004042
公開日2008年1月30日 申請日期2006年1月24日 優先權日2005年2月4日
發明者G·范希斯, J·德萊特, L·斯梅茨, P·克勞斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司