專利名稱：白熾燈的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種白熾燈，它包括一個模制的玻璃板，它按氣密方式連接到穿過其延伸的電流導體和一金屬管上；一個白熾體，它占據相對于模制板的一個預定位置并且連接到電流導體上；一個玻璃燈泡，它圍繞著白熾體并且按氣密方式借助于琺瑯連接到模制板上；一種填充氣體，它在燈泡內的壓力至少為1巴，所說金屬管在燈泡外部有一個氣密的密封件。
這樣一種白熾燈由FR-B-913579公開。
這種公知的燈有一個圓形邊緣的模制或鑄壓的玻璃板，在玻璃板上有一個定位柱。對這種燈進行設計，使其前方的燈泡可穿過反光鏡中的開口，并且使燈板的邊緣壓緊到所說開口邊界上以形成壓力環境。配有燈的反光鏡可用作汽車的前燈，用于產生探照光束和行車光束。
這種公知的電燈的缺點是，制造出來的玻璃板的尺寸誤差很大。這就是說，由此確定的白熾體的位置也有很大誤差。
在白熾燈的其它應用領域，例如在諸如電動車之類的機動車的尾部，期望具有可以利用的白熾燈，這種白熾燈可向后移動(亦即，與燈罩或前邊基座一起)靠向一個托架，然后使燈的白熾體相對于托架處于準確的定位位置，而燈泡則背離該托架。這樣一種白熾燈可以用作停止燈、尾燈、倒車燈、后霧燈、指示燈、等等。
具有這些功能的公知白熾燈都設有燈罩。對燈的白熾體相對于所說燈罩的位置進行確定有很多限制，并且這種燈的壽命相當短。此外，由于燈的泄漏，所以有相當高的早期失效率。
本發明的目的是提供在本說明書起始所述類型的白熾燈，它使相對于玻璃板準確地預先定位白熾體位置、并形成緊湊結構成為可能。
為實現該目的，按照本發明，玻璃板是一燒結體，它的組分是和燈泡玻璃的組分對應的。
燒結制造的玻璃板可達到很高的尺寸精度。電流導體和金屬管可以在一開始就正確安置，并且在這種情況下可以氣密地穿過玻璃。燒結的玻璃板的另一個優點是，該板具有淺顏色，例如白色或淺灰色，因而可以反射入射光。從而可防止入射到玻璃板上的光影響通過反光鏡形成的光束。這種玻璃組分的一致性避免了玻璃的應變。
由于填充氣體壓力超過了1巴，所以這種燈有相當長的壽命。在室溫把填充氣體壓力選為2巴和15巴之間，在一般情況下選為2巴和8巴之間，例如在3巴和5巴之間，這是有益的。這對于燈的壽命、并且還對于抗拒燈的光通量的降低都是更加有利的，所說燈的光通量的降低是由于當填充氣體包括例如Xe、Kr、或它們的混合物、且它們的比例是它們在空氣中的比例(即，按體積計約為6％Xe)時從白熾體蒸發出來的鎢的淀積形成的燈泡的變黑引起的。這些氣體的高分子量和它們的壓力極大地阻礙了鎢的蒸發，因此有可能使用相當小的燈泡，同時又能實現高的發光性能。這就有可能使燈具有一個極小的結構高度，從而使放入這種燈的照明裝置相當平直。這種燈從玻璃板外側到燈泡頂部的尺寸例如可以小于2cm。
填充氣體包括按體積計百分之幾的N2是有利的，從而可防止例如在相當高的工作(burning)電壓(例如24伏或更高)的情況下擊穿。向填充氣體加一種鹵素或鹵素化合物也可能是有益的，從而可防止燈泡變黑。
在一個優選實施例中，燈泡中設有水蒸汽吸收劑。水蒸汽吸收劑可以設在玻璃板上，或者靠近電流導體，但是特別方便的吸收劑是通過在至少一個電流導體上的一個涂層形成的。水蒸汽吸收劑可使加熱燈泡和玻璃板至一相當高的溫度、并且因此在一相當小的燈泡內消耗掉相當大的功率成為可能。因此，該燈在所說的小尺寸下能夠消耗多達25瓦左右的功率。由玻璃釋放的水蒸汽與吸收劑結合，因而可防止在燈內產生水蒸汽循環，進而防止把白熾體的鎢輸送到玻璃板和燈泡壁。
如果金屬管的封閉物是一種可固化的熔融金屬，這將是頗具吸引力的。在這種情況下，可以例如借助于一臺激光機，在一個清潔的大氣環境下，例如在一個氣密室中密封白熾燈。另一種可能性是，淀積一滴金屬，例如鎢，由此可獲得例如一種TIG焊接(鎢極惰性氣體保護焊)。提供氣密密封的這些方法的優點是，實施迅速并且極為可靠。金屬管的優點是，金屬管及其密封不是極易損壞的，并且在避免金屬管內發生應變的同時就可把金屬管密封住。
在一個優選實施例中，白熾體借助于可固化的熔融金屬連接到電流導體上。和可替換的實施例，例如收縮或電阻焊接相比，該實施例不僅具有實施迅速、可靠的優點，而且還具有準確的優點。在這種情況下可使白熾體置于相對于燒結板為一個準確的、預先確定的位置上，最好是處在相對于背離燈泡的燒結板之外側面的確定位置上，同時把白熾體的端部移到電流導體附近，但不必緊靠它們。在后一種情況下，熔融的金屬搭接了電流導體和白熾體端部之間的間隙，并通過固化把二者互連在一起。例如可在所謂的液滴淀積工藝中通過一個分配器從外部提供熔融的金屬，例如鉬，但按另一種方式例如通過一個激光器也可以使電流導體本身熔化，越向白熾體的如從玻璃板看到的那個端部。
在一個優選實施例中，每個電流導體都有一個靠近所述板的且位于第一導體部分和第二導體部分之間的焊縫，第一部分由第一金屬制成并通過模制板進入燈泡，第二部分由第二金屬制成并且向白熾體延伸。這個實施例的優點是，在制造了板之后，例如可通過對接焊縫提供該第二導體部分。在這種情況下的第二導體部分沒有承受制造該板所必需的溫度，并且因此在相同厚度的條件下具有比第一導體部分更大的剛性，其原因是所說第二導體部分還沒有軟退火。這種情況的一個重要的優點是，該實施例給出一個很寬的選擇自由度。因此可以如此選擇第二部分，例如使其具有相當小的直徑，從而可以防止這一部分在所產生的光束中形成陰影。
燈泡最好有一個球形端部，該球形端部有一個曲率中心，并且借助于琺瑯經一個柱形部分連接到模制板上，而白熾體包圍著該曲率中心。白熾體通常安排在燈泡的中心線上，和燒結板垂直。在一個優選實施例中，柱形部分和端部的鄰接部分有一個白色的漫散射涂層。該實施例的優點是，該涂層沿遠離該板的方向反射產生的光，另一個優點是可由低熱阻材料制作固定燈的托架，這是因為該涂層也能反射熱輻射的緣故。
按另一種方式，燈泡還可能具有一個不同形狀的部分，例如拋物面形或者橢圓形。該燈泡可以有一個反射涂層，或者按另一種方式，例如可以有一個紅外IR反射涂層，以把紅外輻射反射回到白熾體。
模制板最好有一個非圓形邊緣，它在燈泡外部突出出來。該邊緣可以用作夾緊白熾燈的燈架，例如支撐燈的一個托架。該邊緣的非圓形形狀在這種情況下可以表示電流導體從板出發到達外部的位置。非圓形邊緣還可以用來沿平行于板的方向并相對于所說邊緣定位白熾體。當所說邊緣具有相互相對的平直側邊時也是有益的。這樣的平直側邊對于實現上述目的是非常有效的，并且還可以用簡單的方式實現平直的側邊。平直的側邊還可用來防止例如靠著托架安裝的燈相對于該托架發生轉動。
燈泡的玻璃以及模制板的玻璃至少基本上沒有鉛是對于保護環境有益的。例如，US-A-5,470,805就公開了適合于燈的無鉛玻璃，其組分大致如下(按重量計)SiO2,60-72％；Al2O3,1-5％；Li2O,0.5-1.5％；Na2O,5-9％；K2O,3-7％；MgO,1-2％；CaO,1-3％；SrO,1-5％；BaO,7-11％；其余＜0.5％。這樣一種玻璃在25℃和480℃之間的線性熱膨脹系數約為11×10-6℃-1。這種玻璃非常適合于與電流導體以及例如由鎳鐵合金構成的金屬管一起使用。另外，特別是在填充氣體包括鹵素或鹵素化合物的條件下，這種燈泡可由硬玻璃或石英玻璃制成。
燒結板的背離燈泡的表面最好是一平面。這一表面可以緊靠一支架(例如托架)安裝，因此也適于用作定位白熾體的一個基準表面。在一優選實施例中，面對白熾體的板平面在中心處有一升高部分，該升高部分在燈的制造期間用來相對于板確定燈泡的中心，而且該升高部分還用來定位預先成型的琺瑯材料環。
在優選實施例中，燒結玻璃板的面對燈泡的表面比其遠離燈泡的表面更寬些。于是，該玻璃板有一個錐形的側表面。并且當把燈安放在支架中時該玻璃板可自動就位。
按本發明的白熾燈在電壓為13.5伏時通常消耗的功率約為5-25瓦。該白熾燈在發光功效為18流明(Im)/瓦的有效壽命至少為2000小時。
在附圖中表示出按本發明的白熾燈的一個實施例，其中
圖1表示燈的側視圖；圖2表示按比例放大的燈的側視圖，沒有涂層；
圖3表示從圖2的線Ⅲ觀察到的燒結板；以及圖4表示燈的發光強度分布。
在圖1和2中，白熾燈有一個模制的玻璃板1，它按氣密方式連接到穿過所說玻璃板的電流導體2和金屬管3上。白熾體4連接到電流導體4并且占據著相對于模制板1的一個預先確定的位置。玻璃燈泡5安放在白熾體4的上方，并且借助于琺瑯6以氣密封方式連接到模制板1。在燈泡5中有壓力至少為1巴的填充氣體。金屬管3在燈泡5外部有一個氣密的密封件30。
玻璃板1是一燒結體，它的組分對應于燈泡5的玻璃的組分。附圖中，玻璃的組分大致為(按重量計)SiO2,67.59％；Al2O3,3.56％；Li2O,1.27％；Na2O,7.38％；K2O,4.88％；MgO,1.24％；CaO,1.89％；SrO,3.04％；BaO,8.81％；CeO2,0.12％；SO3,0.17％；其余0.05％。燈泡5的玻璃和模制板1的玻璃都至少基本上沒有鉛。
在室溫下，填充氣體壓力為2-15巴，一般為2-8巴，特別是3-5巴的壓力，填充氣體包括Xe、Kr、或它們的混合物，在附圖中為壓力是5巴的氪。填充氣體可以包括按體積計百分之幾的N2，并且可以是鹵素或鹵素化合物。
在燈泡5中設有水蒸汽吸收劑20，在附圖中它是在兩個電流導體2上的涂層形成。該吸收劑由ZrAl的粉末涂層形成，但按另一種方式也可以包括例如ZrPd涂層。
金屬管3的密封件30是可固化的熔融金屬，在附圖中是來自管3的一個端部的、借助于放電弧熔化的一個液滴。
圖2中，白熾體4通過固化的熔融金屬21連接到電流導電2上，其中使電流導體2的第二部分23借助于一個激光器局部熔化。
在附圖中，電流導體2中的每一個都有一個靠近板1的并位于電流導體的第一部分22和電流導體第二部分23之間的焊縫；所說第一部分22由第一金屬(例如鎳-鐵-鉻合金)制成并且穿過模制板1進入燈泡5；所說第二部分由第二金屬制成并且向白熾體4延伸。在圖2中，所說第二部分由Mo(鉬)制成，但也可以按另一種方式例如由MnNi制成。這兩個部分對接焊接結合在一起。
燈泡5有一個球形的端部50，所說端部50有一個曲率中心51，并且借助于琺瑯6經一柱形部分52連接到模制板1。白熾部分4包圍著曲率中心51，并且垂直于板1定位，以便可與燈泡5的軸線54重合。
在圖1中，柱形部分52和燈泡5的球形端部50的一個結合部分具有一個白色的涂層53。附圖中的涂層是通過涂敷TiO2漿、或者按另一種方式通過涂敷ZrO2漿獲得的。
還要參看圖3，模制板1有一個非圓形的邊緣10，邊緣10突出在燈泡5的外部。邊緣10具有彼此相對的平直側邊11。板1在中心并在面對燈泡5的表面13上有一個升高部分12，該升高部分12的中心和燈泡5的中心重合。板1的遠離燈泡5的表面14比該表面13窄，因而板1有一個錐形的側表面，并且當把燈放在一個支架中或靠緊一個托架時板1能自動就位。白熾體在垂直方向相對于遠離燈泡5的板1的表面14對準定位，并且沿平行于板1的方向相對于平直的側邊11對準定位。
就精度、壽命、和光通量性能而論，以及就高可靠性的氣密特性而論，該白熾燈是高質量的。此外，該燈是極其緊湊的，其最大直徑約為16mm，從燈泡到板的外側的距離小于20mm。
在圖4中，曲線a代表一個具有清潔燈泡的15瓦的燈的光強度分布，曲線b代表相同的燈之相同的分布，只是在外部設有如圖1所示的一個漫射ZrO2層。在測量期間，該燈處在圖中所示的位置，而白熾體位于圖的中心。
曲線a表明，具有清潔燈泡的燈向前投射的光和向后投射的光實際上一樣多，而向后投射的光一般是無用的。顯然還可以看出，該燈沿徑直向前的方向只有一個很低的發光強度，約為4cd(新燭光)。
從曲線b顯然可以看出，在涂層邊界范圍上，該有涂層的燈向后方基本上不再輻射任何光。實際上，所有的光都斜向前方輻射，尤其是向從涂層獲益的徑直向前的方向輻射。沿徑直向前的方向，發光強度升高到12cd。
權利要求
1．一種白熾燈，包括一個模制的玻璃板(1)，它按氣密方式連接到穿過其延伸的電流導體(2)和金屬管(3)上；一個白熾體(4)，它占據一個相對于模制板(1)為預定的位置并且連接到電流導體(2)上；一個玻璃燈泡(5)，它包圍著白熾體(4)，并按氣密方式借助于琺瑯(6)連接到模制板(1)上；一種填充氣體，它在燈泡(5)中的壓力至少為1巴；所說金屬管(3)在燈泡(5)外部具有一個氣密的密封件(30)；其特征在于玻璃板(1)是一燒結體，它的組分對應于燈泡(5)的玻璃組分。
2．如權利要求1的白熾燈，其特征在于填充氣體在室溫下的壓力為2-15巴，并且包括Xe、Kr、或它們的混合物，填充氣體可以包括N2。
3．如權利要求2的白熾燈，其特征在于在燈泡(5)中設有水蒸汽吸收劑(20)。
4．如權利要求3的白熾燈，其特征在于水蒸汽吸收劑(20)是在至少一個電流導體(2)上的一種涂層。
5．如權利要求1、2或3的白熾燈，其特征在于金屬管(3)的密封件(30)是固化的熔融金屬。
6．如權利要求1、2或3的白熾燈，其特征在于白熾體(4)借助于固化的熔融金屬(21)連接到電流導體(2)上。
7．如權利要求6的白熾燈，其特征在于每一個電流導體(2)都有一個靠近板(1)的并位于第一導體部分(22)和第二導體部分(23)之間的焊縫，所說第一導體部分由第一金屬制成并且穿過模制板(1)進入燈泡(5)中，所說第二導體部分(23)由第二金屬制成并且向白熾體(4)延伸。
8．如權利要求1、2或3的白熾燈，其特征在于燈泡有一個球形端部(50)，該端部(50)有一曲率中心(51)并且借助于琺瑯(6)經一柱形部分(52)連接到模制板(1)上，白熾體(4)包圍著曲率中心(51)。
9．如權利要求8的白熾燈，其特征在于柱形部分(52)和端部(50)的一個結合部分有一個白色的涂層(53)。
10．如權利要求1、2或3的白熾燈，其特征在于模制板(1)有一個突出在燈泡(5)外部的非圓形邊緣(10)。
11．如權利要求10的白熾燈，其特征在于邊緣(10)具有彼此相對的平直側邊(11)。
12．如權利要求10或11的白熾燈，其特征在于板(1)的面對燈泡(5)的表面(13)比板(1)的遠離燈泡(5)的表面(14)要寬。
13．如權利要求1的白熾燈，其特征在于燈泡(5)的玻璃和模制板(1)的玻璃至少基本上不含鉛。
全文摘要
一種白熾燈,它具有一個燒結的玻璃板(1),電流導體(2)和金屬管(3)穿過所說板(1)延伸。白熾體(4)連接到相對于板(1)定位的所說電流導體(2)上,在白熾體(4)上方設一玻璃燈泡(5),燈泡(5)借助于琺瑯(6)氣密地固定到板(1)上。在玻璃燈泡(5)內設有水蒸汽吸收劑(20)和高壓的重氣體。該白熾燈可消耗相當大的功率并且也可以相當小,但都有相當長的壽命。
文檔編號H01K1/22GK1225749SQ98800589
公開日1999年8月11日 申請日期1998年5月4日 優先權日1997年5月6日
發明者U·布呂格曼, W·L·科爾曼, J·M·J·格伯爾斯, A·J·M·范赫斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司