专利名称：非饱和高压钠灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及配置有一个放电容器的非饱和高压钠灯，该放电容器密封有一个放电空间，该放电空间具有陶瓷器壁、并在两端由紧固有电极的引入元件所封闭;同时，该灯至少有一个电极装备有发射体材料，所述放电容器充有除含钠之外至少还含汞和稀有气体的充填物。本发明另外还涉及制造上述灯的方法。
所用术语“陶瓷器壁”在本说明中应理解为是指由半透明的晶体氧化物构成的器壁，该器壁或者可以是单晶的(例如蓝宝石)或者可以是多晶的。在这一方面，已知的多晶金属氧化物是氧化铝和钇铝石榴石。在多晶方式中，所述材料是烧结成气密的。
从US-PS3，453，477号专利中已公开过这种灯。在所述已公开的灯中，通过适当选择温度和钠/汞合成比例可以做到抑制铝酸钠的生成。然而，实验已证明，不仅陶瓷器壁的金属氧化物会导致作为填充成份的钠消失，而且许多氧源也会导致钠的消失。例如，倘若在发射体材料中包含有碱土金属氧化物或钇氧化物的情况下，发现发射体材料就是一个非常重要的氧源。因此，通过实验证明，应用这种发射体材料在该灯使用寿命的最初一百小时内会引起显著的钠消失，但是在该灯的其余使用寿命期间却引起小而稳定的钠消失状态。虽然已知若干材料本身在放电空间就可作为吸氧剂，但是在发射体材料存在的情况下，这些金属并不会产生一种可接受的从放电空间萃取作为填充成份的钠的抑制作用。
虽然，原则上可设想通过在供应的填充物中增加钠量以补偿在使用寿命的开始期间出现的钠损失;但是，实际上在工业规模条件下，要以能再充钠的方式来制造灯，这几乎是不可能做到的。此外，倘若这样，在灯的使用寿命的最初若干小时期间，所述灯还将显示出某一特性偏差。
本发明的目的是提供一种借以获得配置包括发射体材料的电极、同时保持令人满意的光技术性能和长的使用寿命的非饱和高压钠灯的方法。
为此，在本文开头段落所提及的根据本发明类型的非饱和高压钠灯，其特征在于在所述放电空间中，按最高达放电空间中所存在的汞重量的10%的量、在敞开与放电空间保持交流的情况下，提供一种或多种金属形式的元素(这些元素是Mg、Ca、Sr和Ba)。
一个惊人的优点是钠的消失被限制到最低限度，从而由于例如汞膏的生成而造成的运行中的各种困难就不会再发生。一种可能的解释是所述各元素具有比较高的蒸气压力。由于直接与所述气体填充物接触，所述各金属的蒸气还将散布于整个放电空间，它们强有力地促进了迅速的吸气效应。这与使用由只能接受氧气的容器围着的所述各金属的情形相比是明显相反的。此外，就光照源而论，看来并不会发生对由所述灯发射的光谱方面的影响。如果在放电空间中提供了大于相当汞重量10%的金属量时，则所需汞膏的生成将至少延迟所希望的汞汽压力的建成时间，从而引起从文献(USP3，558，963)中已予说明的各种问题。
就光照源而言，Ba、Ca和Sr本身都已公知为用于影响由所述灯发射的光谱的各填充组分。然而，为此而需要的上述填充物的量很不易掌握，因为一方面鉴于在汞膏的形成中过量充填几乎不能避免，而另一方面在过量充填的情况下，由于在关联的金属蒸气与陶瓷器壁的金属氧化物之间的反应会发生陶瓷器壁的显著冲击。
为了在使用寿命期间也保证有充分的吸氧剂效应，在实施中至少供应相当于Hg的计量重量5%的量。
一种在根据本发明的灯中至少一个电极是装备有发射体材料的灯，最好用包括以下步骤的方法来制作-以气密方式把装有一电极的第一引入元件紧固在放电容器的第一端头，-把汞和钠计量注入放电容器之内，-将某一稀有气体充填进已制成的灯的放电容器中，以使其蒸汽压力符合完成后的灯的要求，-按一定量提供一种或多种金属元素(它们是Mg、Ca、Sr和Ba)，以及-以气密方式把装有一电极的第二引入元件紧固在放电容器的第二端头。
在最佳实施方法中，所述两个引入元件早在被紧固到放电容器上时已构成气密封接。于是就可以在由放电容器的陶瓷器壁所密封的整个空间范围内实现放电空间的温度控制。一般来说这是很有利的。
由上述方法获得的配置有引入元件的放电容器的结构本身是公知的，尤其是在高压钠灯运行之际，灯中的填充物是部分饱和的，这种结构是经常应用的。因此，在一种非饱和的高压钠灯中也应用相同的结构，使有可能应用相同的生产方法是具有很大的好处的，这样就可以用相同的机器和工具来制造该两种型式的灯。
在最佳实施方法中，各元素Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种的金属量至少是与以汞膏的形式计量汞的步骤同时配备的。因为由于金属的量很小而将使具有比较低的沸腾轨迹的液态汞膏易于得到，从而就能有利于实施。
下面将参考附图对根据本发明的灯的实施例进行更充分的描述，附图中
图1是根据本发明的灯的侧视垂直切面图，以及图2表示以灯的使用寿命为函数，在放电中钠数量的变化曲线。
在图1中，把密封某一放电空间10的放电容器3设置在玻璃外壳1之中，该外壳在电流导体4、5之间配置有灯管底2。该放电容器具有两侧装有以气密方式紧固的引入元件6、7的陶瓷器壁3a。引入元件6、7取铌套管形态。在放电容器3内，引入元件6、7各自配备一根电极11、12，在所述灯工作状态中放电持续于该两电极之间。电极11、12各自包含发射体材料。把电流导体5插入铌套管6中，此时在两者之间具有一定间隙量。用一镍或铌制成的金属导线8来保证这两者之间良好的电接触。
放电容器的填充物由3.6mg的汞、0.025mg的钠、100μg的镁和处于300K、具有13.3KPa压力的氙组成。所述放电容器内部长度为82mm，内径为6.8mm。所描述的灯的额定功率为220W，适合于在220V、50Hz的供电电源下运行。
所描述的灯是借助于一种方法来进行制造的，在该方法中，用熔融的玻璃以气密的方式把引入元件7紧固到放电容器的器壁3a上。所用的熔融玻璃由45.4%重量的Al2O3、5.6%重量的MgO、38.6%重量的CaO、8.7%重量的BaO和1.7%重量的B2O3组成，按上述组成共准备16mg的熔融玻璃。接着，按已经说明过的数量把汞和钠充入所述放电容器中，于是，将放电容器设置于267℃、气压为23.5Kpa的氙气氛中，后者相当于300K下的13.3KPa。接着，把具有100μg质量由镁构成的圆棒与引入元件6一起设置在放电容器中;于是，将引入元件6相应地如引入元件7一样处理以气密的方式紧固在放电容器中。两根电极11、12都配置三钡钇钨酸盐(fri-Barium Yttrium Tungstenate)作为发射体材料。
在图2中，将放电容器中钠的数量标绘在纵座标上(可以任意的相对单位进行表示)。将灯的使用寿命以小时为单位标绘在横座标上。图中曲线Ⅰ表明有关所描述的灯的钠的数量与使用寿命之间的关系。曲线Ⅱ表明有关对应类型的灯的同样关系，但是在放电容器的填充物中省略了Mg的情况下的。可以很清楚地看到在所述灯没有Mg的情况下，钠的数量在使用寿命的一开始时立刻显著下降，然后保持在一个低的水平上。
权利要求
1.一种配置有一个放电容器的非饱和高压钠灯，所述放电容器密封有一个放电空间，所述放电空间具有陶瓷器壁、并在两端紧固有电极的引入元件所封闭；同时，该灯至少有一个电极装备有发射体材料，所述放电容器充有除含钠之外至少还含汞和稀有气体的充填物，其特征在于在所述放电空间中，按最高达放电空间中所存在的汞重量的10%的量在敞开与放电空间保持交流的情况下，提供各元素Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种金属形式的元素。
2.如权利要求1中所要求的非饱和高压钠灯的制造方法，其特征在于在该方法中，至少一个电极装备有发射体材料，所述方法包括以下各步骤-以气密方式把装有一电极的第一引入元件紧固在放电容器的第一端头，-把汞和钠计量注入放电容器之内，-将某一稀有气体充填进已制成的灯的放电容器中，以使其蒸气压力符合完成后的灯的要求，-按一定量提供各元素Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种金属，以及-以气密方式把装有一电极的第二引入元件紧固在放电容器的第二端头。
3.如权利要求2中所要求的方法，其特征在于提供各元素Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种金属量的步骤，至少是与以汞膏的形式计量汞的步骤同时配备的。
全文摘要
本发明涉及配置有一个放电容器的非饱和高压钠灯，所述放电容器密封有一个放电空间，所述放电空间具有陶瓷器壁、并在两端由紧固有电极的引入元件所封闭；同时，该灯至少有一个电极装备有发射体材料，所述放电容器充有除含钠之外至少还含汞和稀有气体的充填物。根据本发明，在所述放电空间中包含各元素Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种金属形式的元素其量最高达计量汞重量的10％。
文档编号H01J61/82GK1035394SQ89100788
公开日1989年9月6日 申请日期1989年2月10日 优先权日1988年2月10日
发明者玛琳娜·玛丽亚·约瑟法·米尤森 申请人:菲利浦光灯制造公司