高強度氣體放電燈的製作方法
2023-05-27 05:05:26 2
專利名稱：高強度氣體放電燈的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及照明技術領域，更具體地，涉及一種高強度氣體放電燈。
背景技術：
高強度氣體放電燈(High Intensity Discharge, HID)廣泛應用於各種需要照明的場合。通常，高強度氣體放電燈包含以氣密方式密封放電空間的放電容器、放電空間中的可電離氣體以及一對電極。在高強度氣體放電燈正常工作前，需要在其電極兩端加載高幅值的點燃(ignition)電壓，以促使放電空間中的可電離氣體電離並被擊穿，即點燃。在高強度氣體放電燈點燃之後，高強度氣體放電燈的電極上被加載驅動電壓，相應地，可電離氣體在該驅動電壓作用下持續地進行氣體放電，並在這兩個電極之間形成穩定的燈電流，從而使得高強度氣體放電燈持續發光。對於許多類型的高強度氣體放電燈，例如石英金滷燈，其點燃電壓相對較低，難以 將可電離氣體擊穿，因此，這些高強度氣體放電燈通常會採用紫外線起跳器(UltravioletEnhancer)來輔助點燃。這種紫外線起跳器包含有汞，其能夠預先放射出紫外線並照射到高強度氣體放電燈的放電空間內，從而使得可電離氣體易於發生氣體擊穿。然而，這種含汞的紫外線起跳器中的汞不利於環境。在高強度氣體放電燈壽終廢棄後，若不進行特別處理，汞容易洩露並進入到水體、土壤中，從而最終影響人體健康。
實用新型內容基於上述分析，提供一種環境汙染小且易於點燃的高強度氣體放電燈是令人期待的。為了解決上述問題，根據本實用新型的一個方面，提供了一種高強度氣體放電燈，包括放電容器，其以氣密方式封閉放電空間；第一電極與第二電極，其被設置在所述放電空間中；以及點燃電極，其被設置在所述放電容器外，所述點燃電極與所述第一電極的距離小於所述第一電極與所述第二電極的距離，並且所述點燃電極與所述第二電極電氣地耦接。對於本實用新型的上述實施例的高強度氣體放電燈，其點燃電極與第一電極間距較小。當該高強度氣體放電燈被加載點燃電壓時，點燃電極與第一電極之間會產生電場強度較強的電場，該強電場使得放電空間內的可電離氣體易於電離，進而易於發生氣體擊穿而使得該高強度氣體放電燈被點燃。換言之，在可電離氣體壓強一定的情況下，電極間距越小，氣體擊穿所需的電壓越低。進一步地，在第一電極與第二電極之間的電場作用下，氣體擊穿產生的電子可以分別被加速並移動到電極上，從而形成穩定的燈電流。與現有技術相比，本實用新型的高強度氣體放電燈採用金屬片作為點燃電極來輔助點燃，以替代現有技術中使用的紫外線起跳器，從而避免了汞的使用。因此，本實用新型的高強度氣體放電燈減少了因使用汞而對環境的汙染。此外，這種輔助的點燃電極結構簡單，製作成本也較低。[0009]在一個實施例中，所述點燃電極與所述第一電極的距離小於10毫米。在一個實施例中，所述點燃電極與所述第一電極的距離小於所述第一電極與所述第二電極的距離的50%。在一個實施例中，所述點燃電極貼合在所述放電容器的外壁上。在一個實施例中，所述點燃電極包括一層或多層金屬片。在一個實施例中，所述點燃電極由相互貼合的第一金屬片與第二金屬片構成，其中所述第一金屬片位於所述點燃電極靠近所述第一電極的一側，而所述第二金屬片位於所述點燃電極遠離所述第一電極的一側，並且所述第一金屬片的熱膨脹係數高於所述第二金屬片的熱膨脹係數。當高強度氣體放電燈正常工作時，放電空間中的可電離氣體會因氣體放電而大量發熱，這會使得點燃電極溫度升高。由於採用了熱膨脹係數不同的金屬片，當點燃電極升溫 後，第一金屬片的形變大於第二金屬片的形變，即第一金屬片的熱應力較大。這使得整個點燃電極朝向遠離放電容器的方向彎曲，從而減少該點燃電極對高強度氣體放電燈的影響。在一個實施例中，所述第一電極被配置為電氣地耦接到火線，而所述第二電極與所述點燃電極被配置為電氣地耦接到零線。本實用新型的以上特性及其他特性將在下文中的實施例部分進行明確地闡述。
通過下文對結合附圖所示出的實施例進行詳細說明，本實用新型的上述以及其他特徵將更加明顯，本實用新型附圖中相同或相似的標號表示相同或相似的部件。圖I示出了根據本實用新型一個實施例的高強度氣體放電燈100 ；圖2示出了圖I的高強度氣體放電燈100中的第一電極與點燃電極的一個例子；圖3a與3b示出了第一電極與點燃電極的另一例子。
具體實施方式
在以下優選的實施例的具體描述中，將參考構成本實用新型一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現本實用新型的特定的實施例。示例的實施例並不旨在窮盡根據本實用新型的所有實施例。可以理解，在不偏離本實用新型的範圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述並非限制性的，且本實用新型的範圍由所附的權利要求所限定。在以下的具體描述中，參考了所附的附圖。附圖構成了本實用新型的一部分，在附圖中通過示例的方式示出了能夠實施本實用新型的特定的實施例。就這一點而言，方向性的術語，例如「左」、「右」 「頂部」、「底部」、「前」、「後」、「引導」、「向前」、「拖後」等，參考附圖中描述的方向使用。因此本實用新型的實施例的部件可被置於多種不同的方向，方向性的術語是用於示例的目的而非限制性的。可以理解，在不偏離本實用新型的範圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構性或者邏輯性修改。因此，以下的具體描述並非限制性的，且本實用新型的範圍由所附的權利要求所限定。圖I示出了根據本實用新型一個實施例的高強度氣體放電燈100。如圖I所示，該高強度氣體放電燈100包括放電容器101，其以密封方式封閉放電空間103 ;第一電極105與第二電極107，其被設置在放電空間103中；以及點燃電極109，其被設置在放電容器101外，該點燃電極109與第一電極105的距離小於第一電極105與第二電極107的距離，並且點燃電極109與第二電極107電氣地耦接。具體地，該高強度氣體放電燈100例如為陶瓷金滷燈、石英金滷燈或其他類型的高強度氣體放電燈。放電容器101，即放電管(Discharge Tube)，由陶瓷或石英構成，其可以為管狀、球狀或其他適合的形狀。該放電容器101中填充有可電離氣體，例如惰性氣體。此外，放電容器101中還具有汞和金屬滷化物。在該高強度氣體放電燈100運行中，即其被點燃後，放電容器101中的金屬滷化物受熱蒸發，而其中的金屬原子通過碰撞後被激發，發生能極躍遷而成為受激原子(即處於激發態)。受激原子是不穩定的，其在極短的時間內會 恢復到正常狀態(即回到基態)。在金屬原子由激發態回復到正常狀態的同時，其能量被以光子的形式發射出去，從而放射出光線。在一些實施例中，該放電容器101被安裝在燈殼111中，該燈殼111可以為玻璃泡殼或長管形石英外殼。第一電極105與第二電極107位於放電空間103的兩端內，當該高強度氣體放電燈100正常運行時，會在第一電極105與第二電極107之間形成燈電流，從而使得該高強度氣體放電燈100持續發光。第一電極105、第二電極107分別通過第一導線119與第二導線121延伸到放電容器101夕卜，進而耦接到火線115與零線117上。其中，第二導線121的外部套有絕緣的陶瓷套管122，該陶瓷套管122用於防止鈉損失，以提高燈的壽命。火線115與零線117穿過與燈殼111連接的燈座113而引入到燈殼111中。在一個實施例中，第一電極105被配置為電氣地耦接到火線115，而第二電極107被配置為電氣地耦接到零線117。點燃電極109被設置在放電容器101外靠近第一電極105的位置，其通過第三導線123耦接到零線117，從而實現與第二電極107的電氣耦接。這使得點燃電極109與第二電極107具有相等的電勢，即點燃電極109與第一電極105之間的電勢差等於第一電極105與第二電極107之間的電勢差。進一步地，由於該點燃電極109與第一電極105的距離小於第一電極105與第二電極107的距離，因此，相比於不具有點燃電極109的高強度氣體放電燈，當火線115與零線117之間被加載點燃電壓時，圖I中的高強度氣體放電燈100的第一電極105附近的電場強度較高,特別是第一電極105與點燃電極109之間的電場強度顯著增加。該強電場使得放電空間內的可電離氣體易於電離，進而易於發生氣體擊穿而使得該高強度氣體放電燈被點燃。由於放電容器101的阻隔，電子不會被電場加速而移向點燃電極109，而是在第一電極105與第二電極107之間的電場作用下，被加速並移動到第二電極107，從而形成穩定的燈電流。可以看出，點燃電極109與第一電極105之間的距離越小，其間的電場強度越高，因而可電離氣體發生氣體擊穿的機率也越大。在一些實施例中，點燃電極109與第一電極105的距離小於10毫米，例如小於8毫米或小於5毫米。在另一些實施例中，點燃電極109與第一電極105的距離小於第一電極105與第二電極107距離的50%,例如小於第一電極105與第二電極107距離的20%、10%或5%。優選地，該點燃電極109的形狀為平板形，其被貼合在放電容器101的外壁上，以使得該點燃電極109與第一電極105的距離最小。例如，點燃電極109被貼合在放電容器101的一端,並與放電空間103中的第一電極105平齊。可以理解，在其他的實施例中，點燃電極109的形狀還可以為環形、弧形或塊狀。需要說明的是，由於點燃電極109通常具有一定的長度與寬度，因此，點燃電極109的不同位置與第一電極105的間距可能會有所不同。在本文中，點燃電極109與第一電極105之間的距離是指點燃電極109各個位置與第一電極105之間距離的最小值。在一些實施例中，點燃電極109由金屬材料構成，例如鐵鎳合金、鐵鉻合金或其他適合的金屬材料。這些金屬材料具有良好的導電性能，並且能夠耐受高溫，從而避免由於高強度氣體放電燈100發熱而導致的點燃電極破損。在不同的實施例中，點燃電極109包括一層或多層金屬片。這些金屬片易於成型為適於放電容器101外形的形狀並適於安裝在燈殼111內。圖2以及圖3a與3b即示意地示出了圖I的高強度氣體放電燈100中的第一電極與點燃電極的兩個例子。其中，在圖2的例子中，點燃電極209由一層金屬片構成；而在圖3a與圖3b的例子中，點燃電極309由兩層金屬片構成。可以理解，在其他的實施例中，圖2的點燃電極209亦可由多層金屬片，例如兩層金屬片，構成；而在圖3a的例子中，點燃電極309亦可由一層或三層以上的金屬片構成。具體地，如圖2所示，該點燃電極209的一端被成型為適於放電容器101外壁的形 狀，從而使得其能夠貼合到放電容器101外壁。這樣，當高強度氣體放電燈100上加載點燃電壓時，會在點燃電極209與第一電極105之間形成高強度的電場20。電場20會穿過放電容器101外壁而進入到放電空間103中。特別地，第一電極105附近的電場線最為聚集，其附近的電場強度很高，從而使得放電空間103中的可電離氣體極易電離。如圖3a所示，該點燃電極309由相互貼合的第一金屬片309a與第二金屬片309b構成，其中第一金屬片309a位於點燃電極309靠近第一電極105的一側，而第二金屬片30%位於點燃電極309遠離第一電極105的一側，並且第一金屬片309a的熱膨脹係數高於第二金屬片309b的熱膨脹係數。例如，該第一金屬片309a由銅構成,而第二金屬片309b則由鐵鉻合金或鐵鎳合金構成。銅的熱膨脹係數(通常為銅的線性熱膨脹係數)約為鐵鉻合金的I. 5倍以上。可以理解，在實際應用中，由其他常溫下為固態的金屬或合金材料構成的金屬片亦可以用於製作該點燃電極309。在高強度氣體放電燈100未點燃時，點燃電極309靠近放電容器101，這使得其與第一電極105之間具有較小的間距。這樣，在加載點燃電壓時，第一電極105附近的電場30具有較高的強度，以利於可電離氣體發生電離。當高強度氣體放電燈100點燃後正常工作時(即加載較低幅值的驅動電壓而非高幅值的點燃電壓)，如圖3b所示，放電空間103中的可電離氣體會因氣體放電而大量發熱，這會使得點燃電極309溫度升高。由於採用了熱膨脹係數不同的金屬片，當點燃電極309受熱升溫後，第一金屬片309a的形變大於第二金屬片309b的形變，即第一金屬片309a的熱應力大於第二金屬片309b的熱應力。這使得整個點燃電極309朝向遠離放電容器101的方向彎曲，點燃電極309與第一電極105的間距增大，這就減少了該點燃電極309對放電空間的影響。可以理解，在其他的實施例中，點燃電極還可以由兩層以上的金屬片構成，例如3層、4層或更多層金屬片。這些金屬片可以以疊層結構相互連接，從而構成點燃電極。此外，這些金屬片還可以具有不同的熱膨脹係數，以使得點燃電極在受熱後遠離放電容器。與現有技術相比，本實用新型的高強度氣體放電燈採用金屬片作為點燃電極來輔助點燃，以替代現有的紫外線起跳器，從而避免了汞的使用。因此，本實用新型的高強度氣體放電燈減少了因使用汞而對環境的汙染。此外，這種輔助的點燃電極結構簡單，製作成本也較低。儘管在附圖和前述的描述中詳細闡明和描述了本實用新型，應認為該闡明和描述是說明性的和示例性的，而不是限制性的；本實用新型不限於所上述實施方式。
那些本技術領域的一般技術人員可以通過研究說明書、公開的內容及附圖和所附的權利要求書，理解和實施對披露的實施方式的其他改變。在權利要求中，措詞「包括」不排除其他的元素和步驟，並且措辭「一個」不排除複數。在實用新型的實際應用中，一個零件可能執行權利要求中所引用的多個技術特徵的功能。權利要求中的任何附圖標記不應理解為對範圍的限制。
權利要求1.一種高強度氣體放電燈，其特徵在於，包括 放電容器，其以氣密方式封閉放電空間； 第一電極與第二電極，其被設置在所述放電空間中；以及 點燃電極，其被設置在所述放電容器外，所述點燃電極與所述第一電極的距離小於所述第一電極與所述第二電極的距離，並且所述點燃電極與所述第二電極電氣地耦接。
2.根據權利要求I所述的高強度氣體放電燈，其特徵在於，所述點燃電極與所述第一電極的距離小於10毫米。
3.根據權利要求I所述的高強度氣體放電燈，其特徵在於，所述點燃電極與所述第一電極的距離小於所述第一電極與所述第二電極的距離的50%。
4.根據權利要求I所述的高強度氣體放電燈，其特徵在於，所述點燃電極貼合在所述放電容器的外壁上。
5.根據權利要求I所述的高強度氣體放電燈，其特徵在於，所述點燃電極包括一層或多層金屬片。
6.根據權利要求5所述的高強度氣體放電燈，其特徵在於，所述點燃電極由相互貼合的第一金屬片與第二金屬片構成，其中所述第一金屬片位於所述點燃電極靠近所述第一電極的一側，而所述第二金屬片位於所述點燃電極遠離所述第一電極的一側，並且所述第一金屬片的熱膨脹係數高於所述第二金屬片的熱膨脹係數。
7.根據權利要求I所述的高強度氣體放電燈，其特徵在於，所述第一電極被配置為電氣地耦接到火線，而所述第二電極與所述點燃電極被配置為電氣地耦接到零線。
專利摘要本實用新型涉及一種高強度氣體放電燈。該高強度氣體放電燈包括放電容器，其以氣密方式封閉放電空間；第一電極與第二電極，其被設置在所述放電空間中；以及點燃電極，其被設置在所述放電容器外，所述點燃電極與所述第一電極的距離小於所述第一電極與所述第二電極的距離，並且所述點燃電極與所述第二電極電氣地耦接。與現有技術相比，本實用新型的高強度氣體放電燈採用金屬片作為點燃電極來輔助點燃，以替代現有技術中使用的紫外線起跳器，從而避免了汞的使用。因此，本實用新型的高強度氣體放電燈減少了因使用汞而對環境的汙染。此外，這種輔助的點燃電極結構簡單，製作成本也較低。
文檔編號H01J61/073GK202549786SQ20122003710
公開日2012年11月21日 申請日期2012年1月31日 優先權日2012年1月31日
發明者郭劍峰 申請人:飛利浦電子技術(上海)有限公司