专利名称：包括具有纵向凹槽的电极棒的电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及设有石英玻璃灯泡和金属电极棒的电灯，这种电极棒 至少部分地嵌入灯泡的石英玻璃材料中。通常将两个电极棒嵌入灯的 灯泡石英玻璃材料中。这种灯可以是如高压汞放电灯，在正常运行期间可具有约200巴至可达500巴的气压，并且可消耗50W至500W范 围的电功率，甚至可达1500W。
背景技术：
这种类型的灯在GB-A-2351602中公开。该文件描述了一种气体放 电灯，这种气体放电灯包括石英玻璃灯泡，石英玻璃灯泡封闭灯的发 光放电空间，这种气体放电灯还具有在石英玻璃灯泡的两个端部中的 每一个形成的箍缩密封部分(pinch sealed portion )。两个鴒电极+奉的 端部伸入放电空间中。每个电极棒的一部分以两个电极棒相互同轴定 位的方式嵌入箍缩密封部分中。两个电极棒的其它端部连接到导电钼 箔构件的端部，以向电极棒供应电流，这些钼箔构件也嵌入灯的石英 玻璃灯泡的箍缩密封部分中。钼箔构件的其它端部连接到引线，这些 引线延伸到灯的石英玻璃灯泡之外。可将两个电极棒同轴定位于灯泡的两个端部，但也可以将它们相 互平行定位且相互保持一定的距离；在后一种情形中，将这两个电极 棒嵌入灯的石英玻璃灯泡的相同箍缩密封部分中。灯可以是包括灯和 反射器的单元的整体部分。在这些灯中，在电极棒材料与石英玻璃材料之间有热膨胀差异， 石英玻璃材料包围灯的灯泡的箍缩密封部分中电极棒的部分。这种热 膨胀差异在使用灯时在灯的材料中引起高应力，且这种高应力可导致 灯的早期故障，药丸灯的灯泡会破裂或爆炸。现已知限制热膨胀差异 的不利效果的几种措施，如将线團绕在电极棒周围或将金属箔巻在电 极棒周围等。这些措施的缺点在于额外的成本相对较高，且大多数措 施要求灯中的另外的部件。 发明内容本发明的目的在于设有石英玻璃灯泡和金属电极棒的灯，其中， 电极棒至少部分地嵌入灯泡的石英玻璃材料中，且降低由电极棒材料 与石英玻璃材料之间的热膨胀差异所导致的故障风险。为了实现这个目的，与石英玻璃材料接触的电极棒表面的至少主 要部分设有具有基本上呈纵向的方向的凹槽，即这些凹槽的方向基本 上平行于电极棒的轴线。在优选实施例中，与石英玻璃材料接触的基 本上整个表面设有这些凹槽。通常有两个电极棒出现在灯中，且优选 这两个电极棒均设有这些基本上呈纵向的凹槽。纵向凹槽在电极棒表面上的出现意味着以电极棒的圆周方向(切 向)测量的该表面的粗糙度大于以电极棒的纵向(轴向)方向测量的 电极棒表面的粗糙度。优选以圆周方向测量的粗糙度大于以纵向方向 测量的粗糙度的两倍，优选五倍。在优选实施例中，电极棒的金属材料包括重量至少占70%的钨。 电极棒的金属材料可含有重量占可达30%的一种或多种添加掺杂剂， 例如金属钇、钍、钼、铼、镧、铈、铝、钾、铌、铬和、或这些金属 的氧化物。这些掺杂剂对电极棒的产量/抗张强度有着积极的影响。或 者，电极棒可包括纯钨。而且，电极棒以及钼箔构件可设有氧化保护 涂层，如铬金属层。在优选实施例中，这些凹槽的深度大于lnm，优选介于2nm与 30 m m之间，更优选介于3 n m与20 p m之间，最优选介于5 p m与10 Mm之间。经验表明，凹槽的这些深度导致由于电极棒的材料与灯的 灯泡石英玻璃材料之间的热膨胀差异所引起的故障的风险的实质性降 低。在优选实施例中，这些凹槽的宽度/深度比小于4，优选小于2，更 优选小于1。经验表明，这些凹槽的宽度/深度比导致由于电极棒的材 料与灯的灯泡石英玻璃材料之间的热膨胀差异所引起的故障的风险的 实质性降<氐。电极棒的直径通常介于0.05mm与0.5mm之间，但也可达2.5mm。 在优选实施例中，电极棒截面中的凹槽数量是以mm为单位测量的电 极棒直径的10至4000倍之间，优选在以mm为单位测量的电极棒直 径的100至2000倍之间，更优选在250至1000倍之间。经验表明，在 电极棒表面的这些凹槽的这种数量导致由于电极棒的材料与灯的灯泡石英玻璃材料之间的热膨胀差异所引起的故障的风险的实质性降低。在凹槽均匀地分布在电极棒圆周周围的实验中取得了良好的效果，但不太均勻的分布也提供积极的效果。在电极棒的截面中，优选凹槽以(360/n)。加或减(360/2n)。的角度沿圆周分布，其中n是 在该截面中的凹槽的数量。这些凹槽具有相对于电极棒的基本上呈纵向的方向，即这些凹槽 的方向基本上平行于电极棒的轴线。在优选实施例中，电极棒的纵轴 线与这些凹槽之间的角度小于20。，优选小于IO。，更优选小于4。。优选这种灯是高压气体放电灯，因为由电极棒的材料与石英玻璃 材料之间的热膨胀差异所引起的故障尤其在这种灯中出现。不过，本 发明也可成功地用于其它的灯，如金属卣化物气体放电灯，如MSR(包 括汞和稀土的金属卣化物，如钪溴化物、碘化物和氯化物，且在稳定 的运行期间消耗范围在100W至IO，OOOW之间的功率)或具有电极棒 的LV/MV面素白炽灯，作为光源的鴒丝连接到这些电极棒。在优选实施例中，电极棒出现在灯的石英玻璃灯泡的箍缩密封部 分中，其中，灯泡可具有一个箍缩密封部分或两个箍缩密封部分，即 箍缩密封部分位于灯泡的两个端部中的每一个。在出现两个箍缩密封 部分的情形中，每个箍缩密封部分可设有电极棒。本发明还涉及灯和反射器组成的单元，其中，反射器设有如前面 所描述的灯。反射器是灯组件的一个整体部分，这样，在出现灯故障 时，必须更换前部单元。因此，减少更故障的风险尤为重要。本发明还涉及制造设有石英玻璃灯泡和金属电极棒的电灯的方 法，其中，电极棒的一部分嵌入灯泡的石英玻璃材料中，且在将电极 棒嵌入石英玻璃材料中之前，将即将与石英玻璃材料接触的电极棒表 面的至少主要部分设有具有基本上呈纵向的方向的凹槽。为了向电极棒表面提供纵向凹槽，优选对电极棒进行线拉(wire drawing)工艺，这样，电极棒的材料就经受塑性变形。因此，就会在 电极棒表面产生呈纵向方向的凹槽。还可通过研磨工艺、蚀刻工艺或 通过材料去除激光束操作来制造这些纵向凹槽。
将通过对设有石英玻璃灯泡的电灯的描述来对本发明进行进一步 说明，石英玻璃灯泡具有两个箍缩密封部分和嵌入这两个箍缩密封部 分中的两个鴒电极棒。在这些描述中，参考包括图的附图，这些图仅仅是示意性表示，在这些图中 图l示出了高压气体放电灯； 图2a是电极棒的截面图； 图2b是示于图2a中的电极棒的侧视图； 图3a、 3b和3c是设有电极线團的电极棒的视图；以及 图4是灯组件的示意图。
具体实施方式
图1示出了具有用透明石英玻璃材料制成的灯泡1的高压汞气体 放电灯。石英玻璃灯泡l封闭气体放电空间8，在图中用虚线表示气体 放电空间8。在向气体放电空间8提供了所要求的气体填充之后，石英 玻璃灯泡1在两个端部均由箍缩密封部分2关闭。有两个同轴定位的 钨电极棒3，且每个电极棒3的一个端部延伸到气体放电空间8中。电 极棒3的其它端部连接到导电钼箔构件4的端部。鴒电极棒3和钼箔构件4的一部分嵌入灯的石英玻璃灯泡1的箍 缩密封部分2中。钼箔构件4的其它端部连接到引线5，这些引线5延 伸到灯的石英玻璃灯泡1的箍缩密封部分2之外。可将这两条引线5 连接到电源，这样就穿过钼箔构件4将电流提供给电极棒3，以在灯的 石英玻璃灯泡1的气体放电空间8中产生气体放电。这种气体放电导致光的发射，但也导致电极棒3和灯的灯泡1的 材料温度的大量升高。在温度升高时，由于电极棒的钨材料的热膨胀 大于灯的灯泡1的石英玻璃材料的热膨胀，所以就会在这些材料中出 现高应力，尤其会在灯的灯泡1的石英玻璃材料中出现抗拉应力。这 些应力可由于灯的灯泡1的破裂而导致灯的早期故障。为了降低灯的早期故障风险，电极棒3的表面的至少一部分设有 具有纵向凹槽6，即基本上平行于电极棒3的轴线的凹槽，如图2a和 2b所示。图2a是沿着图1中的线B-B截取的电极棒3的截面图。在这 些图中，电极棒3的表面的整个圆周设有凹槽6，但也可选择仅有该表 面的一部分设有凹槽，该部分与灯的灯泡1的石英玻璃材料接触。在
仅有与石英玻璃材料接触的表面部分的一部分设有凹槽6的情况下也 可获得积极的效果。图3a、 3b和3c中的每一个示出了电极棒3，该电极棒3设有电极 线圈7，电极线圏7在电极棒3的顶端9的附近，电极棒3的顶端9即 电极棒3的延伸到气体放电空间8中的端部。电极线圈7可用与电极 棒3相同的材料制成，尤其是用鴒制成。电极线圈7的目的在于增加 电极棒3的直径，以扩大电极3的表面。这样就增加从电极棒3的热 辐射，以降低电极棒3的温度。电极线團7通常位于气体放电空间8 中，但电极线圏7的一部分也可嵌入灯的灯泡1的石英玻璃材料中。图3a示意性地示出了电极棒3，其中，位于电极线團7的左侧的 电极棒3的部分将嵌入灯的灯泡1的石英玻璃材料中。该部分的主要 部分10设有纵向凹槽6，且小的部分11不设有纵向凹槽6。图3b示出 了电极棒3，其中，位于电极线圉7的左侧的整个部分设有纵向凹槽6， 这样，嵌入石英玻璃材料中电极棒的这个部分全部设有纵向凹槽6。图 3c示出了电极棒3，其中，位于连接到钼箔构件4的电极棒3的端部的 部分12不设有纵向凹槽6。在运行期间，与电极棒3的其它部分相比， 电极棒3的这个部分12具有相对较低的温度。图4示出了灯组件15的截面图，即由高压放电灯16和反射器17 组成的单元。反射器17主要用玻璃(玻璃、玻璃陶瓷或石英)制成、 呈振铃形，且其中心轴线18在附图的平面中延伸。反射器n在其呈 抛物线形状(或椭圆形状)的内表面上设有反光涂层l9。高压气体放 电灯16安装在反射器17中，以使灯16的灯泡的气体放电空间20位于 反射器17的抛物线形状(或椭圆形状)的焦点附近。两个电极棒21 和22位于气体放电空间20内，每个电极棒通过钼箔构件23、 24与引 线25、 26连接，以向电极棒21、 22提供电流。每个钼箔23、 24位于 灯16的灯泡的箍缩密封部分27、 28中，两个箍缩密封部分n、 18以相反方向向外延伸。灯16通过箍缩密封部分27中的一个附到反射器17，该箍缩密封 部分27嵌入粘合剂29中，粘合剂29出现在反射器17的颈部30中。 粘合剂29为反射器17与灯16之间的不可分拆的和牢固的连接做准 备，这样就将气体放电空间20精确地保持在理想的位置，以获得由灯 组件15产生的预定的光束形状。另一个箍缩密封部分28沿着反射器17的抛物线形状(或椭圆形状)的中心轴线18延伸。穿过电源线31向电极棒22供应电流。电源线31的一个端部连接 到引线26，另一个端部连接到位于反射器17的背部的第一接触元件 33。穿过第二接触单元34向电极棒21供应电流，第二接触单元34也 位于反射器17的背部，接触单元34连接到引线25。用玻璃板32覆盖 灯组件15的前侧，以将反射器17中的空间关闭。灯16的电极棒21和22的表面的主要部分设有纵向凹槽，如示于 图3b中的凹槽。前面所描述的气体放电灯的实施例仅作为实例，也可以有多种其 它实施例。
权利要求
1.一种设有石英玻璃灯泡(1)和金属电极棒(3；21、22)的电灯，所述电极棒(3；21、22)至少部分地嵌入所述灯泡(1)的石英玻璃材料中，其特征在于与所述石英玻璃材料接触的所述电极棒(3；21、22)表面的至少主要部分设有具有基本上呈纵向的方向的凹槽(6)。
2. 如权利要求1所述的灯，其特征在于所述电极棒(3; 21、 22)的金属材料包括重量至少占70%的钨。
3. 如前面的权利要求中的任何一项所述的灯，其特征在于所述 凹槽(6)的深度大于1 Mm，优选介于2mhi与30y m之间，更优选 介于3 ju m与20 p m之间，最优选介于5 ju m与10 jn m之间。
4. 如前面的权利要求中的任何一项所述的灯，其特征在于所述 凹槽(6)的宽度/深度比小于4，优选小于2，更优选小于l。
5. 如前面的权利要求中的任何一项所述的灯，其特征在于所述 电极棒(3; 21、 22)的截面中的所述凹槽(6)的数量是以mm为单 位测量的所述电极棒(3; 21、 22)直径的10至4000倍之间，优选在 以mm为单位测量的所述电极棒(3; 21、 22)直径的100至2000倍 之间，更优选在250至1000倍之间。
6. 如前面的权利要求中的任何一项所述的灯，其特征在于在所 述电极棒(3; 21、 22)的截面中，所述凹槽(6)以(360/n)。加或 减(360/2n)。的角度沿圆周分布，其中n是在所述截面中的所述凹槽(6)的数量。
7. 如前面的权利要求中的任何一项所述的灯，其特征在于所述 电极棒(3; 21、 22)的纵轴线与所述凹槽(6)之间的角度小于20° ， 优选小于10。，更优选小于4。。
8. 如前面的权利要求中的任何一项所述的灯，其特征在于所述灯是高压气体放电灯。
9. 如前面的权利要求中的任何一项所述的灯，其特征在于所述 电极棒(3; 21、 22)出现在所述灯的所述石英玻璃灯泡(1)的箍缩 密封部分(2; 27、 28)中。
10. —种灯和反射器组成的单元，其特征在于所述反射器(17) 设有如前面的权利要求中的任何一项所述的灯(16)。
11. 一种制造设有石英玻璃灯泡(1)和金属电极棒(3; 21、 22) 的电灯的方法，其中，所述电极棒(3; 21、 22)的部分嵌入所述灯泡 (1)的所述石英玻璃材料中，其特征在于在将所述电极棒(3; 21、 22)嵌入所述石英玻璃材料中之前，将即将与所述石英玻璃材料接触 的所述电极棒(3; 21、 22)表面的至少主要部分设有具有基本上呈纵 向的方向的凹槽(6)。
全文摘要
一种设有石英玻璃灯泡(1)和金属电极棒(3；21、22)的电灯。电极棒(3；21、22)至少部分地嵌入灯泡的石英玻璃材料中。与石英玻璃材料接触的电极棒(3；21、22)表面的至少主要部分设有凹槽(6)，凹槽(6)平行于电极棒的纵轴线延伸。
文档编号H01J61/36GK101116166SQ200680004042
公开日2008年1月30日 申请日期2006年1月24日 优先权日2005年2月4日
发明者G·范希斯, J·德莱特, L·斯梅茨, P·克劳斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司