专利名称：低压汞蒸气放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由放电室以及其第一端部和第二端部构成的低压汞蒸气放电灯，在其中，放电室围成以气密方式填充了汞和惰性气体的放电空间，在其中，两个端部每一个支撑着一个被安装在放电空间中、用于在放电空间中产生并维持放电的电极，在其中，电极的电源导体延伸穿过端部以便于从放电室伸出，并且在其中，一个电极保护罩至少大体上围绕着至少一个电极。
在汞蒸气放电灯中，汞是用于(有效地)产生紫外(UV)光的主要成分。放电室的内表面可以涂有含有发光材料(例如荧光粉)的发光层，用以将UV转化为其他的波长，例如用于晒黑的(日光浴灯)的UV-B和UV-A或用于一般照明的可见光。因此，还将这样一些放电灯称为荧光灯。低压汞蒸气放电灯的放电室的形状一般为具有圆形横断面的圆筒形，包括两种长形的、紧凑的实施例。通常，所谓的紧凑型荧光灯的管状放电室包括一组直径相当小的相当短的、直的部分，这些直的部分借助于连接(桥)件和/或弯曲件相互连接。紧凑的荧光灯通常带有一个(一体的)灯头。
DE-A1060991已公开了开头段落中所描述的那种类型的低压汞蒸气放电灯。在所述已知的灯中，围绕电极的电极保护罩是由钛金属薄片制造的，并由固定到端部上的支撑线材支撑着。电极保护罩也可以称为阳极罩或阴极罩，由于使用了这种罩，放电室的内表面上的黑化现象被抑制。就这方面来讲，钛用做化学除氧、氮和/或碳的消气剂。所述支撑线材用于将电极保护罩保持在一定的位置上。
还存在电极保护罩的支撑相当复杂这样的缺陷。
本发明的任务是提供一种开头段落中所描述的那种类型的低压汞蒸气放电灯，这种灯的制造更为容易并且更为经济。本发明的另一个任务是提供一种具有相对低的汞耗的低压汞蒸气放电灯。
为了实现这些任务，根据本发明的低压汞蒸气放电灯的特征在于电极保护罩被安装在电源导体上。
由于电极保护罩是由电源导体支撑着，所以用于将电极保护罩保持在一定的位置上的支撑线材就不必要了。通常，不仅使用被固定在放电灯端部的支撑线材，而且还使用包括电极保护罩(的一部分的)一个支撑结构，该支撑结构与支撑线材相连接。根据本发明的结构使得能够省去支撑结构和支撑线材，从而在制造放电灯的过程中不再需要在端部提供支撑线材。结果，根据本发明的低压汞蒸气放电灯制造起来可以更容易、更经济。
根据本发明的低压汞蒸气放电灯的一个优选的实施例的特征在于电极保护罩被夹持在电源导体上。这种结构的优点在于电极保护罩被设置在电源导体上的一个预定的位置上，结果使得电极保护罩可以按照所要求的方式围绕着电极。将电极保护罩夹持在电源导体上有助于在放电灯的使用期限内将电极保护罩保持在一定的位置上，而不必考虑放电灯的位置。例如如果电极保护罩是管状的，那么这对于将电极保护罩至少基本上相对于电极对称来定位来说是理想的。在放电灯的制造过程中，电极保护罩被沿着电源导体滑动，直到它处在预定位置为止。
根据本发明的低压汞蒸气放电灯的另一个优选的实施例的特征在于电源导体在被固定的电极保护罩的位置上并在一个平行于电极的平面中被压制成扁平。通过在被固定的电极保护罩的位置上将电源导体的一部分压制成扁平，这使得可以将电极保护罩固定在预定的位置上，而不必施加夹持力。所述的电源导体的扁平部分有助于在放电灯使用过程中将电极保护罩保持在一定的位置上，而不必考虑放电灯的位置。
在根据本发明的低压汞蒸气放电灯的另一个极为可取的实施例中，电极保护罩在电源导体的位置上带有一个切口。在放电灯的制造过程中，电源导体被向外弯曲，例如，以便于为电极提供发射电子物质。在电源导体被弯曲返回到所要求位置之前，提供电极保护罩，并且将电源导体定位在电极保护罩中的切口内。电极保护罩中的切口的宽度可以设置得能够固定电极保护罩以便于在电源导体上成为一种压配合。
电极保护罩在面对放电空间的一侧最好带有一个狭缝。电极保护罩中在放电方向上的狭缝造成了低压汞蒸气放电灯的电极之间的相当短的放电路径。这对于获得高效的放电灯是非常有益的。该狭缝最好是在平行于电极保护罩的对称轴线的方向上延伸(所谓的电极保护罩中的侧狭缝)。在已有的放电灯中，电极保护罩中的开口或狭缝的朝向是背离放电空间。
根据本发明的低压汞蒸气放电灯的一个优选的实施例的特征在于电极保护罩是用陶瓷材料制造的。
为了获得功能适合的低压汞蒸气放电灯，这样的放电灯的电极应该包括一种具有低的所谓逸出功(逸出功电压的降低)的发射器材料， 以便为放电提供电子(阴极功能)，以及由放电(阳极功能)接受电子。具有低逸出功的材料例如有钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)。业已观测到在低压汞蒸气放电灯的运行过程中，材料(钡和锶)从电极蒸发。一般说来，发射器材料是沉积在放电室的内壁上。人们还进一步发现，沉积在放电室其他部位的上述Ba(和Sr)不再参加发光过程。该沉积的(发射器)材料进一步在内壁上形成含汞的汞齐，以引起可供放电用的汞量的(逐渐)减少，这可能对灯的使用寿命有不利的影响。为了补偿灯在有效使用期中这种汞损失，在灯中必须保持相当高的汞量，从环境保护的角度来看这是不可取的。提供围绕电极并由陶瓷材料制成的电极保护罩可以降低电极保护罩中的材料相对于放电室中的汞的活性，导致形成汞齐(Hg-Ba，Hg-Sr)。此外，使用电绝缘材料阻止了电极的极性线材(pole wires)和大量电极绕组的短路。已知的灯具有由导电材料制成的电极保护罩，此外，还相当容易与汞形成汞齐。放电灯的汞消耗量是通过实质上降低围绕电极的电极保护罩的材料与汞的反应度来加以限制的。
电极保护罩本身应该对汞没有明显的吸收。为了实现这一目的，电极保护罩的材料应该包括包括镁、铝、钛、锆、钇和稀土在内的一组元素中的至少一种元素的至少一种氧化物。电极保护罩最好是由含有氧化铝的陶瓷材料制成的。特别适合的电极保护罩是由所谓的致密烧结氧化铝，也叫做DGA，制造的。使用氧化铝的额外的优点是由这样的材料制成的电极保护罩可以耐相当高的温度。在这样的相当高的温度下，电极保护罩的(机械)强度降低的危险增长，因此，对电极保护罩的形状具有不利的影响。如果将金属或金属的合金用做电极保护罩，如同在已知的放电灯中那样，电极保护罩的温度必须不是太高，以便防止金属或金属合金的那些金属之一开始变形或者蒸发，从而增大了不希望有的放电室内表面变黑的趋势。起源于电极保护罩并沉积在处于更高温度下的氧化铝电极保护罩上的(发射器)材料由于高温的结果不能或者难以同放电过程中的汞反应，结果使得至少基本上排除了含汞的汞齐的形成。按照这种方式，使用根据本发明的电极保护罩具有双重目的。一方面，有效地排除了源于电极的材料沉积在放电灯的内表面上，而另一方面，还排除了沉积在电极保护罩上的(发射器)材料与存在于放电灯中的汞形成汞齐。此外，Ba、Sr和Ca可以同氧化铝反应形成不再结合汞的铝酸盐。在运行过程中，电极保护罩的温度最好不超过250℃。这样的相对来说比较高的温度的优点具体说在于在初始阶段电极保护罩变得比在已有技术的灯中更热，结果结合在电极保护罩上的汞可以更迅速更容易地释放出来。
本发明的这些方面以及其他一些方面的优点从下述那些实施例来看是明显的， 可以借助这些实施例对那些优点加以说明。
在这些附图中
图1是根据本发明的低压汞蒸气放电灯的一个实施例的纵向剖视图；图2是图1中的放电灯的细节结构的透视图；图3示出包括根据本发明一电极保护罩的低压汞蒸气放电灯的另一个实施例；以及图4示出包括根据本发明一电极保护罩的低压汞蒸气放电灯的再一个实施例。
这些附图纯粹是说明性的，没有按实际比例绘制。尤其是为清晰起见某些尺寸被强烈夸张。在这些附图中，在任何可能的情况下相同的参考数字指的是相同的部分。
图1示出一个包括一个具有围绕纵轴2的圆筒状部分11的玻璃放电室10的低压汞蒸气放电灯，该放电室传输在放电室10中产生的辐射(光)，并分别具有第一和第二端部12a；12b。在这个例子中，圆筒状部分11长度为115cm，外径为16mm。放电室10以气密方式围起一个充有不超过3mg的汞和惰性气体，例如氩，的放电空间13。筒状部分的壁通常涂有荧光层(在图1中未示出)，该荧光层含有可以将由激发态汞的回降产生的紫外(UV)光(通常)转化为可见光的荧光材料。端部12a；12b每一个分别支撑着一个设置在放电空间13中的电极20a；20b。电极20a；20b的电源导体30a，30a′；30b，30b′分别通过端部12a；12b，并且从放电空间10伸出。电源导体30a，30a′；30b，30b′与被固定在灯头32a，32b上的接触销31a，30a′；31b，31b′相连接。通常， 围绕着每一个电极20a；20b设置一个其上夹持有一个用于按比例调节汞量的玻璃密封囊的电极环。在另一个可供选择的实施例中，在与放电室连通的排放管(在图2中未示出)中设置了由汞和PbBiSn的合金构成的汞齐。
在图1所示的例子中，电极20a；20b被根据本发明由30a，30a′，30b，30b′电源导体支撑着的电极保护罩22a，22b环绕。图2以局部透视的方式示出图1的细节结构，在其中，筒状电极保护罩22a带有一个切口25a。这一切口25a的位置在电极保护罩22a的背离放电空间13方向的那一侧。为了在其有效期内将电极保护罩22a保持在一定的位置上，它被压配合在电源导体30a，30a′上。
在图2中，在第一端部12a处电源导体30a，30a′设有第一段31a，31a′的铁线材，粗度0.6mm；第二段32a，32a′的NiFeCuMn线材，粗度0.35mm；第三段33a，33a′的CuSn线材，粗度0.35mm；各段主要是分别地在放电室10、固定台(set)21的隔离壁22和放电室10的外侧之中延伸(见图2，在其中第二段32a，32a′用虚线表示)。所述的灯相应地构成在端部12b上(图中未示出)。
电极20a；20b是用发射电子的物质包敷的钨线圈，在这种情况下，所述的发射电子的物质指的是氧化钡、氧化钙和氧化锶的混合物。
电极20a；20b由一个线圈构成，该线圈被夹持在相应的电源导体30a，30b的弯曲部分36a、36b中的任意端部21a、21b上。
在制造图2所示的灯的过程中，首先将电极20a；20b固定在电源导体30a，30a′；30b，30b′上。接下去使筒状电极保护罩22a；22a在电源导体30a，30a′；30b，30b′之上滑动，结果最好使得切口25a夹紧电源导体30a，30a′；30b，30b′。另外可以在固定前加热电极保护罩22a；22a′，从而使得切口25a的尺寸稍微增大，使电极保护罩22a；22a′容易安装。冷却后，切口的边缘轻压在电源导体30a，30a′；30b，30b′上，结果使得电极保护罩22a；22a′和电源导体30a，30a′；30b，30b′通过一种夹紧连接的方式相互连接起来。
图3示出具有本发明的电极保护罩的低压汞蒸气放电灯的另一个实施例，(筒状)电极保护罩122a在电源导体30a，30a′的配装位置处带有切口135a和135a′。在图3所示的例子中，电极保护罩122a在面对放电空间13的一侧带有狭缝125a。
如图3中所示那样，在制造放电灯的过程中，首先将电极20a安装在电源导体30a，30a′上。接下去将电源导体30a，30a′。向外弯曲，使电极20a变得更长。接下去，习惯上通过将电极浸入适合的浴液中的方式使电极带有一层发射材料。其次，通过使狭缝125a在电源导体30a，30a′上滑动的方式设置该电极保护罩122a。接下去，将电极保护罩122a围绕电极20a旋转180°，使得狭缝125a被定位得朝向面对放电空间13的那侧。在最终阶段，将电源导体30a，30a′彼此相向地再次弯曲，借此将电源导体30a，30a′导入切口135a和135a′中。为了获得满意的组件，最好使电源导体30a，30a′；30b，30b′分别紧紧地嵌入切口135a和135a′中。电极保护罩122a中的狭缝125a的尺寸需要不超过电源导体30a，30a′的粗度并因此通常可以远远地小于电极20a的外径。
图4示出具有本发明的电极保护罩122a′的低压汞蒸气放电灯的另一个实施例。在图4所示的例子中，仅仅示出图3的相应的电极保护罩122a的一部分。在图4中，如图3所示的例子，(筒状)电极保护罩122a′在面对放电空间13的一侧带有狭缝125a。为了简化电极保护罩122a′的安装固定，电源导体30a在被安装的电极保护罩122a′的位置上设有平坦部分131a。为此，使电源导体30a在平行于电极20a的平面上整为平扁。在其他的电源导体30a′；30b，30b′中设置相应的扁平部分(未示出)。例如，借助于机械变形可以在电源导体30a中设置扁平部分131a。可以进行这种机械变形，使得例如通过提供锯齿形图案的方式使平坦部分131a的表面具有增加平坦部分131a的机械粗糙度的结构。这种措施使得可以获得能够容易且经济地生产低压汞蒸气放电灯。
电极保护罩122a中的狭缝125a′的尺寸需要不大于电源导体30a，30a′中的扁平部分131a的厚度并因此通常可以远远地小于电极20a的外径，这将是很清楚的。由于电极保护罩122a′中的狭缝125a′非常窄，所以显著地限制了低压汞蒸气放电灯的汞消耗量。
通常，电极保护罩中的狭缝不必大于在伸达螺旋形电极的放电空间中放电所必须的最小狭缝宽度。
具有相对说来非常窄的狭缝的筒状电极保护罩减小了源于电极的(发射器)材料被沉积在放电室的内表面上、引起不希望之黑化的危险。如果这样的电极是用陶瓷材料，例如致密烧结的氧化铝(DGA)制造的，那么在低压汞蒸气放电灯的运行过程中还会达到这样的一种高温，以至于使得该材料不能形成含汞的汞齐，结果实现了灯的汞耗量的进一步减少。
电极保护罩最好是用在运行过程中具有250℃以上、最好是300℃以上的温度的陶瓷材料制成。在这样的高温下，几乎不存在任何稳定的汞化合物。为了避免电源导体之间的短路，电极保护罩最好是用不导电的材料，或者至少是导电性能非常差的材料制造。
在实验中，使TLD/82/36W和F32/T8/83型低压汞蒸气放电灯在所谓的高频调节减光镇流条件下运行，测量电极区的汞耗量并且与具有已知的电极保护罩的参考灯的汞耗量比较。该放电灯在具有所谓的长开关周期的减光镇流条件下运行，所谓的长开关周期指的是灯点亮165分钟，而后关闭15分钟。在点亮13,500小时后，包括具有用DGA制造的筒状电极保护罩的电极的低压汞蒸气放电灯呈现一个面对放电空间的相当窄的狭缝(狭缝宽度小于1mm)，电极区中的汞耗量(针对每一电极测量)低于100μg，而已知灯电极区中的汞耗量则为200-300μg。在运行过程中，根据本发明的电极保护罩的温度在350和450℃的范围内，而已知电极保护罩的温度在200和300℃的范围内。这种比较显示出已知的放电灯在其有效期之中其汞耗量比具有本发明的电极保护罩的放电灯要高的多。
对于本领域中的普通技术人员来说，在本发明的范围内可以有许多变化，这将是显而易见的。例如，电极保护罩并非必须是筒状的，它还可以取各种形状，例如蜗管状电极保护罩。电极保护罩还可以用玻璃和金属的复合物，例如带有Fe2O3膜的玻璃环状体，来制造。
本发明的保护范围不限于以上所述的这些例子。本发明可以按照每一个新颖的特征和特征的每一个组合来实施。在权利要求书中的参考编号，不对其保护范围构成限制。术语“包括(comprising)”的使用并不排除权利要求书中所述的组成元件以外的元件的存在。组成元件前的单词“a”或“or”的使用并不排除存在多个这样的组成元件。
权利要求
1.一种低压汞蒸气放电灯，该放电灯包括放电室(10)以及第一和第二端部(12a，12b)，在其中，放电室(10)围成以气密方式填充了汞和惰性气体的放电空间(13)，在其中，每一个端部(12a、12b)支撑着一个安装在放电空间(13)中的电极(20a、20b)，电极用于产生和保持放电空间(13)中的放电，在其中，电极(20a、20b)的电源导体30a，30a′；30b，30b′从电极20a延伸穿过端部12a以便于从放电室(10)伸出，并且在其中，电极保护罩(22a、22b)至少基本上环绕着电极(20a、20b)中的至少一个，其特征在于，电极保护罩(22a、22b)被固定在电源导体(30a，30a′；30b，30b′)上。
2.根据权利要求1所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于电极保护罩(22a、22b)被夹持在电源导体(30a，30a′；30b，30b′)上。
3.根据权利要求1或2所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于电源导体(30a，30a′；30b，30b′)在被安装的电极保护罩(22a、22b)的位置上，并在一个平行于电极(20a、20b)的平面上被整为扁平。
4.根据权利要求1或2所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于电极保护罩(22a、22b)在背离放电空间(13)方向的那一侧设有一个切口(25a)。
5.根据权利要求1或2所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于电极保护罩(122a；122a′)在电源导体(30a，30a′)的安装位置处设有切口(135a和135a)。
6.根据权利要求5所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于电极保护罩(122a；122a′)在面对放电空间(13)方向的那一侧设有一个狭缝(125a；125a′)。
7.根据权利要求1或2所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于电极保护罩(22a；22b；122a)呈圆筒形。
8.根据权利要求1或2所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于电极保护罩(22a；22b)是用陶瓷材料制成。
9.根据权利要求8所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于陶瓷材料包括氧化铝。
10.根据权利要求8所述的低压汞蒸气放电灯，其特征在于在运行过程中，电极保护罩(22a；22b)的温度超过250℃。
全文摘要
一种低压汞蒸气放电灯由放电室(10)以及第一端部和第二端部(12a、12b)构成。放电室(10)围成以气密方式填充了汞和惰性气体的放电空间(13)。每一个端部(12a、12b)支撑着一个安装在放电空间(13)中的电极(20a、20b)。电源导体(30a、30a’)从电极20a延伸穿过端部12a以便于从放电室(10)伸出。电极保护罩(22a、22b)环绕着电极(20a、20b)中的至少一个。根据本发明,电极保护罩(22a)被固定在电源导体(30a、30a’)上。电极保护罩(22a)最好是被夹持在电源导体(30a、30a’)上。电极保护罩(22a)最好设有切口135a、135a’以便于容纳电源导体(30a、30a’)。电源导体(30a、30a’)在电极保护罩(22a)被固定在电源导体(30a、30a’)上的位置上最好被压为扁平。电极保护罩(22a)最好是用陶瓷材料制成。根据本发明的灯容易制造,并且显示出汞的消耗量相当的低。
文档编号H01J61/10GK1336005SQ00802393
公开日2002年2月13日 申请日期2000年8月3日 优先权日1999年8月26日
发明者E·C·P·沃森, P·A·塞宁, J·P·巴尔姆 申请人:皇家菲利浦电子有限公司