专利名称：改进预热特性的含汞齐小型荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及低压水银蒸气放电灯、这种灯具有在运行时用于控制水银蒸气压的主汞齐以及在启辉期内用于控制水银蒸气压的辅汞齐，更具体地说，涉及该灯的经过改进的预热特性。
近年来已经形成了一个以应用小型的荧光灯来代替传统的白炽灯的巨大浪潮。因为这种小型荧光灯有更长的寿命和经过改进的能量效率。消费者及工商企业组织一直愿意改用这种小型荧光灯。这种小型荧光灯的实例可以在于1985年3月5日授予D.E.Bedel的美国专利号No.4503360专利中找到。该专利公开的内容通过全面引用明显地和本文结合在一起。
低压水银蒸气放电灯在最佳水银蒸气压下具有将提供的电能转换成紫外线辐射的最大的效率。该水银蒸气压一般地高度依赖于该灯的工作温度。具有弯曲的灯管以形成回旋状的放电路径的小型荧光灯，其管壁上一般有高荷载，因此该灯在运行期间其管壁温度很高，一般大约在摄氏70到140度(℃)左右，在这个温度下，水银的蒸气压能升高到最佳值以上。
为把水银蒸气压控制在最佳值附近，汞齐被应用来替代传统的液态水银。当灯中的水银蒸气压升高到不希望的水平，汞齐开始熔化并形成含水银蒸气溶液以降低灯中的水银蒸气压力使其回落到最佳水平。具有预先设定的熔化温度的汞剂的位置对达到所希望的改进是重要的，因为汞齐的位置影响到该灯在运行期间的温度。一般在靠近高温管壁区域应用的汞齐是铋-铟-汞合金。
应用经过为用于高温区域而最佳化的汞齐的灯有比用纯液态水银的灯更长的预热或启辉期的缺点，启辉期的长度取决于灯内水银蒸气压升高的速度，因为灯的光通量输出取决于灯内水银蒸气的压力。含汞齐灯的启辉期比较长是因为在通常启动时的低温下，一般在大约摄氏0度(℃)到摄氏50度(℃)的范围内，水银蒸气的压力太低了。在汞齐达到高温前，水银蒸气压升高缓慢并达不到合适的水平。相反，配加液态水银的灯的水银蒸气压在上述较低的温度或室温下大大高于含汞齐灯的水银蒸气压。
为改进含汞齐灯的预热特性，一个辅助的汞齐独特地被附属在每一个电极棒上，这样在启辉期内，这辅汞齐就发散出水银。灯被点燃以后，辅汞齐被阴极加热并发散出水银蒸气以弥补启辉期内水银蒸气的不足。这种被独特应用的汞齐是铟-汞合金。在启辉期除外的运行期内，用于控制水银蒸气压力的汞齐一般就称为主汞齐，这和在启辉期内用于控制水银蒸气压力的辅汞齐形成对照。
虽然上述含汞齐低压水银蒸气放电灯已经得到应用并有不同程度上的成功，但这种灯仍旧有相当长的预热或启辉期。因此，为使经改进的低压水银蒸气放电灯具有经改进的预热特性，仍有在技术上进一步改进的需要。
本发明提供的含汞齐低压水银蒸气放电灯克服了以上指出的问题。根据本发明的低压水银蒸气放电灯包括密封的管壳，该管壳的内表面形成内部空间。至少该管壳内表面的一部分配置了磷涂层。包括水银蒸气在内的充填气体被配置于内部空间并可被激发到放电状态。在管壳中设置一对电极，它们之间存在放电路径。主汞齐被设置在密封的管壳中并被与电极隔开。在启辉期除外的放电期内主汞齐控制管壳内的水银蒸气压力。辅汞齐被设置在密封的管壳内的每个电极处。在启辉期辅汞齐发散水银蒸气以升高管壳内的水银压力，由此改进了灯的预热特性。一个附加的辅汞齐被设置在密封的管壳内的电极之间并处于放电路径之中。在启辉期，附加的辅汞齐也发散水银蒸气以保证沿着灯的全部长度上都可获得水银蒸气，这样就更快地升高管壳内的水银蒸气压力，由此进一步改进了灯的预热特性。
参考以下结合附图所进行的描述，本发明的这些和其他特点和优点将一清二楚，附图中
图1为根据本发明构成的小型荧光灯部分剖面的正视图；以及图2为图1所示的小型荧光灯的辅汞齐棒的放大的正视剖面图。
图1画出了根据本发明的低压水银蒸气放电灯或荧光灯10。图示灯10是一小型荧光灯，它包括一折叠的或弯曲的透光密封玻璃管壳12。该管壳12有形成内部空间的内表面13。至少该管壳12内表面13的一部分配置了发光层或磷涂层46。维持气体放电的充填剂或充填气体被包含在密封管壳12的内部空间内。充填气体一般包含惰性气体诸如氩或者氩和其他稀土气体的混合物，和小量水银共同组合处于低压条件下，以便为灯10的低蒸气压的工作方式创造条件。
灯10的管壳12由具有大体上圆形剖面的四个U形灯管14，16，18，20形成。灯管14，16，18，20的每一个都有大致平行的立柱段22，24和用于连接立柱段22，24中的每一个的一个端头的横向跨接段26。立柱段22，24中的每一个的相对端头则是封闭的。
灯管14，16，18，20处在同一个平面并大体上平行地排列成一直线，这样就有两个外侧灯管14，20和两个内侧灯管16，18。这种结构中，有两个外部立柱段24以及6个内部立柱段22。灯管14，16，18，20以这样的方式在同一个方向上定向排列，使得灯管14，16，18，20的跨接端26处在灯10的一端，而立柱段22，24的封闭端头处在灯10的相对端。相邻的灯管14，16，18，20的相邻的内部立柱段22由连接导管28相连，这样就接通了在阴极或电极30之间的回旋的和大体上延伸的放电路径，阴极或电极30被设置在外侧灯管14，20的外部立柱段24的封闭端处。横向延伸的连接导管28与各立柱段22的封闭端之间留有间隔。
电极30被设置在管壳的每个端头，也就是外侧灯管14，20的外部立柱段24的封闭端。电极30是细丝线圈类型的。每个电极30由一电极支持结构32支持在管壳12内。电极支持结构32包括一对连接于电极30相对端用以向电极30提供电能的电引线34以及用以在电极30下连接和支持电引线34的电气绝缘的支持桥36。电引线34穿过芯柱38而延伸，芯柱38被压紧密封以便把管壳12气密封接。可以指出，电极30可用另一种技术上已知的扩张封接型芯柱(flare sealedtype stems)支持在管壳12内。
内侧灯管16，18的相邻的主柱段22的封闭端头同样设置有压紧 密封的芯柱38。如图2清楚地表明，每个芯柱38有一个抽气管或管子40，其内有气孔42用以进行管子40内部和管壳12内部之间的气体流通。管子40还有对着气孔42的封闭尖端44。
主汞齐组件48以这样的方式设置在密封的管壳12内，使得它被充分暴露以便和充填气体接触。汞齐这个术语被用来指出一种能从充填气体中吸收水银蒸气的材料。通常汞齐是一种金属合金，诸如一种含铋和铟的合金。汞齐成份的选择要使它和在管壳12中它所处的严格位置的工作温度特性相协调。这样一种合金在大约摄氏100度℃的温度下通常是可逆的，而在较高的灯的工作温度下可以变成液态。主汞齐组件48的目的是在相对高的温度下通过吸收水银蒸气来稳定水银蒸气压力，在这个温度下，水银蒸气的压力会不希望地升高。
主汞齐组件48做成球状或颗粒状并位于一个内侧灯管18的紧压密封的芯柱38的管子40内。管子40定位于正常情况下较低温度的位置，或称凉点，此处与电极30隔开充分的距离因而不受电极30产生的高温的影响，也与放电路径隔开。管子40的一端通过气孔42和充填气体沟通。所以，主汞齐组件48不直接处在放电路径中，但可以达到管壳12的内部空间，因此被暴露于充填气体中。
提供一种用于防止主汞齐组件48通过所述管子气孔42掉进所述荧光灯管壳12里去的方法。典型的做法是，把玻璃杆50插入管子40中主汞齐组件48的每一侧，并且，该玻璃杆的尺寸使它不能穿过所述管子气孔42。
辅汞齐组件52被设置在密封管壳12中靠近电极30的地方。辅汞齐组件52被附属于邻近电极30的电极支持结构32的两根引线34中的一根上并且被这根引线支持住。这样，辅汞齐组件52不是直接处在放电路径中但充分靠近电极30，这样在放电期间它们就被电极加热。每个辅汞齐组件52包括辅汞齐和把辅汞齐嵌进其中的丝网带。辅汞齐成份的选择要使它和在管壳12中它所处的严格位置的温度特性相协调。可以指出，辅汞齐组件52可以做成另外其他已知的类型，例如，做成镍的叶片并把辅汞齐涂复在叶片上。
辅汞齐组件52的目的是在灯的预热或启辉期控制水银蒸气的压力。在启辉期辅汞齐组件52由电极30加热并发散出水银蒸气用以升高水银蒸气的压力，这样就改进了灯10的预热特性。在非放电期辅汞齐组件52也吸收水银蒸气。
附加的辅汞齐组件54被设置在密封管壳12内的放电路径上，并且，与电极30隔开充分的距离以便使它不受电极30产生的高温的影响。附加的辅汞齐54位于靠近内侧灯管16的内部立柱段22的压紧密封芯柱38的地方，而内侧灯管16相邻于含主汞齐48的内侧灯管18的内部立柱段22。如图2清楚地表明，附加的辅汞齐组件54被安装在支持结构56上，该支持结构包括一对引线58和用以连接和支持引线58的支持桥60。引线58穿过和管壳12气密密封的压紧密封芯柱38而延伸。支持结构56和电极支持结构32是一样的，但引线58上不安装电极30并且引导线58也不连接在电路上。附加的辅汞齐组件54被固定在引线58中的一根上并用和辅汞齐组件52所用的相似的方法被这根引线支持住。这样，附加的辅助齐组件54直接位于放电路径中，一般地是处于放电路径的中间，也就是如图1所示位于一对电极间和每个电极基本上距离相等的地方。
附加的辅汞齐组件54最好用和辅汞齐组件52一样的方法构成，包括辅汞齐和把汞齐嵌进其中的丝网带。汞齐成份的选择要使它和在管壳12中它所处的严格位置的温度特性相协调。
附加的辅汞齐组件的目的大体上和辅汞齐组件52相同，即，在灯10的预热或启辉期间控制水银蒸气的压力。附加的辅汞齐组件54在启辉期间被放电加热并发散水银蒸气以升高水银蒸气的压力。附加的辅汞齐组件54在非放电期间也吸收水银蒸气。还因为附加的辅汞齐组件54是放置在沿着电极30间回旋的放电路径，所以，沿着放电路径发散的附加的水银蒸气可保证在灯的整个长度上都可快速地获得水银。这样，沿着灯的长度水银蒸气压力更快更均匀地升高，进一步改进了灯10的预热特性。
可以指出，虽然例示了处于择优位置的附加的辅汞齐组件54，但是，附加的辅汞齐组件54另外也可以处于灯管14，16，18，20的内部立柱段22的其他的封闭端的任何一个上，或者沿电极30间回旋的放电路径上的其他点上。还可以指出，在本发明的范围内，沿着电极间的放电路径，可以设置一个以上的附加的辅汞齐组件54。
虽然已详细地描述了本发明的特定的实施例，但是，显然，本发明的范围不限于此，本发明包括包含在所附权利要求书的精神和条款中的所有变化和修改。
权利要求
1.低压水银蒸气放电灯包括其内表面形成内部空间的密封管壳，至少在所述的内表面的一部份上配置的磷涂层，配置在所述内部空间并可被激发到放电状态的包括水银蒸气的充填气体，设置在所述管壳内并在其间有放电路径的一对电极，位于所述密封管壳内并与所述电极隔开，用于在除启辉期外的放电期内控制所述管壳内的水银蒸气压力的的主汞齐，位于所述密封管壳内所述一对电极中的每一个电极处的用于在所述启辉期间发散水银蒸气的辅汞齐，以及位于所述密封管壳内所述电极之间并在所述放电路径上的用于在所述启辉期间发散水银蒸气的附加的辅汞齐。
2.根据权利要求1的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述灯是小型荧光灯。
3.根据权利要求2的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述密封管壳包括具有大致上圆形剖面的U形灯管，每个所述灯管具有一对实际上平行的立柱段和用于在灯的一端连接所述立柱段的横向延伸的跨接段，在灯的相对端的封闭的所述立柱段也就是相邻灯管的相邻立柱段用连接导管相连以接通位于外部立柱段的封闭的端头处的所述一对电极之间的所述放电路径。
4.根据权利要求3的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述密封管壳包括四个所述U形灯管。
5.根据权利要求3的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述附加的辅汞齐位于内部立柱段的封闭的端头处。
6.根据权利要求5的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述附加的辅汞齐位于一对电极之间的和每个电极基本上距离相等的地方。
7.根据权利要求5的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述主汞齐位于内部立柱段的封闭端头处的密封芯柱中，含有该主汞齐的该内部立柱段和含有所述附加的辅汞齐的所述内部立柱段相邻。
8.根据权利要求5的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述附加的辅汞齐被安装在从密封芯柱延伸的支持结构上。
9.根据权利要求8的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述支持结构包括一对穿过密封芯柱延伸的引线。
10.根据权利要求9的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述每个电极被安装在电极支持结构上，该电极支持结构基本上和所述附加的辅汞齐的所述支持结构相同。
11.根据权利要求1的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述一对电极的每一个被安装在从密封的芯柱延伸的电极支持结构上，并且，所述辅汞齐被安装在所述电极支持结构上。
12.根据权利要求11的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述附加的辅汞齐被安装在从密封的芯柱延伸的支持结构上。
13.根据权利要求12的低压水银蒸气放电灯，其特征在于所述附加的辅汞齐的所述支持结构基本上和所述电极支持结构相同。
全文摘要
在具有改进的预热特性的小型荧光灯中，在内侧立柱段密封端的密封芯柱中安装主汞齐，用于在除启辉期外的放电期间控制水银蒸气压力。辅汞齐安装在从外侧立柱段的密封端延伸的电极支持结构上，用于在启辉期发散水银蒸气。此外，附加的辅助汞齐安装在从内侧立柱段的密封端的密封的芯柱延伸的支持结构上并处于放电路径中距每个电极基本上相等距离的位置，用于在启辉期发散水银蒸气。
文档编号H01J61/24GK1149197SQ9611182
公开日1997年5月7日 申请日期1996年8月14日 优先权日1995年8月14日
发明者A·比罗, S·卢卡斯, E·卡通纳, H·拉普 申请人:通用电气公司