低壓的水銀汽放電燈的製作方法

2023-10-07 01:37:04 1

專利名稱：低壓的水銀汽放電燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低壓水銀汽放電燈，它包含一個放電管，該放電管圍成一個放電空間，該放電空間以不透氣的方式包含一種水銀和惰性氣體的充填物，所述的放電管包含管狀的端部，每個管狀端部都具有一個縱向軸線，設置在放電空間內用於在該放電空間內產生和保持放電的電極，和至少一個輔助汞齊，該輔助汞齊設置在位於放電管內與至少一個電極相鄰的支座上。
在水銀汽放電燈中，水銀構成基本的用於(有效地)產生紫外(UV)光的部件。放電管的內表面可以塗上一層發光層，該發光層包含發光材料(例如螢光粉)用於將UV轉變成其他波長，例如用於製革目的(太陽燈)轉變成UV-B和UV-A，或者為了通常的照明目的轉變成可見光照射。因此，這樣的放電燈又稱作螢光燈。低壓水銀汽放電燈的放電管在外形上通常是管狀的，具有一個圓形的剖面並包含細長的和緊湊的的實施方式。總的來講，所謂的緊湊螢光燈的管狀放電管包含許多相對較短的直線部分，該部分具有相對較小的直徑，這些相對較短的直線部分一方面通過橋部彼此連接，和/或另一方面通過彎曲部分彼此連接。緊湊的螢光燈通常裝備有一(整體)燈帽。
在本發明的說明書和權利要求書中，用語「額定的工作」是用於指明工作條件，在這種工作條件下水銀汽壓使得燈的發光功效達到最佳工作時的至少80％，所述的最佳工作也就是水銀汽壓最佳時的工作條件。此外，在說明書和權利要求書中，「起始發光功效」定義為放電燈接通1秒之後放電燈的發光功效，「啟動時間(run-up)」定義為為了達到最佳工作時的發光功效的80％，放電燈需要的時間。
在開頭段落所述的低壓水銀汽放電燈在美國專利US-A5204584中有公開。該公開的低壓水銀汽放電燈包含一個主汞齊和一個輔助汞齊適當的結合，後者設置在供電導體之一上，所述供電導體在管狀端部中從電極貫穿所謂的管座延伸，隨後，從放電管到達外部。
總的來講，低壓水銀汽放電燈具有相對較短的啟動時間，包含一個具有足夠水銀的輔助汞齊。通過接通所述燈，輔助汞齊由電極加熱，從而輔助汞齊能夠較迅速地輸送其所包含的水銀的大部分。在接通燈之前，較理想的是，為了能使輔助汞齊吸收足夠的水銀，所述燈已經斷開足夠長的時間。如果燈斷開一個相對短的時段，那麼啟動時間縮短很小，另外起始發光功效(甚至)比僅僅包含一個主汞齊的燈還小，因為在放電空間內，輔助汞齊設定水銀汽壓在一個相對較低的值。另外，相對較長的燈也呈現出一些缺點，在由輔助汞齊輸送的水銀擴展到整個放電管之前需要相對較長的時間，以使在接通燈之後，在輔助汞齊附近有一個相對比較明亮的區域和在距離輔助汞齊一些距離之處有一個相對黑暗的區域，所述區域會持續幾分鐘。
公知低壓水銀汽放電燈的一個缺點在於啟動時間相對較長，儘管已經使用了輔助汞齊。
本發明的一個目的是提供一種如開頭段落所述類型的燈，在規則地使用時，所述燈具有相對較短的啟動時間。為了實現此目的，根據本發明的低壓水銀汽放電燈的特徵在於支座的一部分設置在一個位於垂直於縱向軸線的平面中。
由於支座的所述部分設置在一個位於垂直於縱向軸線的平面內，當低壓水銀汽放電燈起動時，輔助汞齊更好地由電極產生的熱照射。由此，在起動放電燈時，相對更多的水銀更快地從輔助汞齊被放鬆。按照本發明的測定方法，低壓水銀汽放電燈的啟動時間相對更短。在低壓水銀汽放電燈中，所述電極通常垂直於縱向軸線設置。
在公知的放電燈中，輔助汞齊設置在供電導體之一上，所述供電導體在所述管狀的端部從電極貫穿一個所謂的管座，之後從放電管出到外部。由此，輔助汞齊被平行於所述縱向軸線設置，因此使得輔助汞齊在低壓水銀汽放電燈起動時，對由電極發出的輻射熱感覺較為遲鈍。
相對於所述公知放電燈，本發明低壓水銀汽放電燈的輔助汞齊設置成被從原來設置位置旋轉90度，使得支座的大部分定位成平行於電極延伸。不必給出任何理論的解釋，本發明人認為，啟動時間的縮短由下述事實引起，從位於支座上的輔助汞齊處放鬆的水銀的一部分，向著低壓水銀汽放電燈的放電管的內部傳播更遠。結果，在放電燈啟動之後一個很短的時間，水銀向著下述寒冷部位的反向擴散比公知放電燈更長，所述的寒冷部位位於電極的面向背離放電空間一側。由此，更多的水銀在所述放電空間內可用，它們被相對迅速地加熱從而產生改進的啟動動作。
本發明的低壓水銀汽放電燈的一個實施例的特徵在於，在所述管狀的端部內的一個管座攜帶著所述電極，管座包含一個支撐主體，在該支撐主體上設置著所述支座。正如將要在下文中詳細說明的那樣，所述支撐主體由一延伸的排氣管或一設置在管座中的支撐線形成。在另外一個實施例中，所述支座直接設置在所述管座上。在公知的放電燈中，輔助汞齊設置在供電導體之一上，所述供電導體在所述管狀的端部從電極貫穿一個所謂的管座，之後從放電管出到外部。特別是，在所謂的冷起動低壓水銀汽放電燈中，這會引起物質被噴射離開所述輔助汞齊並積澱在放電管的管狀端部。不必給出任何理論的解釋，本發明人認為上面的問題由所述放電燈的冷觸發引起，由此，在燈啟動後不久，所述放電作用在所述(仍然)寒冷的發射體和所述輔助汞齊上，導致在所述發射體和所述輔助汞齊上的放電。所述在所述輔助汞齊上的放電引起該汞齊被噴射離開支座並引起所述管狀端部的變黑和較差的啟動動作。噴射以及變黑是不受歡迎的現象。此外，如果任何源發於所述輔助汞齊的汞齊落在所述的電極上，燈的使用期限也會減小。上述效果在相對較高的陰極壓降下會增強，相對較高的陰極壓降是冷觸發低壓水銀汽放電燈的特性。
在本發明低壓水銀汽放電燈的一個優選實施例中，所述支座設置在電極的背離放電空間的一側。在這個實施例中，支座位於所述管座和所述電極之間。由此，獲得一個簡單的結構，具有相對短的支撐線支撐著支座。
在本發明低壓水銀汽放電燈的另外一個有利的實施例中，支座相對於電極電絕緣。由於帶有輔助汞齊的支座與連接到電極的供電導體電絕緣，所述的輔助汞齊與其環境處於相同的電位，不會吸引存在於放電中的離子。結果，所述放電燈的啟動動作得到改善，低壓水銀汽放電燈的管狀端部的變黑也得到實質的排除。在所述支座上的輔助汞齊由可以與感應燈中的放電相匹敵的放電加熱。
通過對下文的具體實施例進行描述，本發明的這些和其他方面將會更加明了並得到說明。
在附圖中

圖1為一個橫剖視圖，所示的是本發明低壓水銀汽放電燈的第一實施例；圖2為一個透視圖，所示的是圖1中所示放電燈的詳細情況；和圖3和圖4為透視圖，相應示出的是本發明低壓水銀汽放電燈的第二和第三實施例的詳細情況。
附圖純粹是為了示意，而非根據比例繪出。特別是為了清楚，一些尺寸被明顯誇大了。在附圖中，同樣的參考數字儘可能標示同樣的部件。
圖1示出本發明低壓水銀汽放電燈的第一實施例，該實施例裝備有一個(玻璃)放電管10，該放電管具有管狀的端部11；11』。放電管10以不透氣的方式圍成一個放電空間18，該放電空間包含可電離的充填物，所述充填物包含不足3mg的水銀和一種惰性氣體，例如氬和氖以比例75/25混合的混合物。在所示的實施例中，放電管10包含兩個管部分13；13』，每個管部分具有一個管狀的端部11；11』，具有一個縱向的軸線12；12』。端部11；11』共同地固定在一個燈帽50中，這在圖中示意地示出。在另外的實施例中，使用了一種所謂的一體燈帽，在其中有一個銅鐵鎮流電阻或一個電調節機構(gear control)，該燈帽更進一步裝備有，例如，所謂的E14或E27連接裝置。在位於與燈帽50相反的管端14；14』，管部分13；13』通過一個通道15互相連通。放電管可以有選擇地實施，以便成為一個伸長的或(多個)彎曲管，例如一個鉤形的彎曲管。放電管10在面向放電空間18的一側設置一個發光層16。在每個端部11；11』一個電極20；20』設置在一個位於放電空間18中的被稱為管座21，21』的部件上。電極20；20』最好垂直於縱向軸線設置。在低壓水銀汽放電燈的另外一個實施例中，電極軸向安裝在端部。另外，在低壓水銀汽放電燈的另外一個實施例中，一個外部電極可以設置在放電管的一個端部從而與燈電源供給實現電容耦合。供電導體30A，30B；30A』，30B』從電極20，20』出發穿過位於端部11；11』的管座21；21』延伸，並從放電管10到達外部。至少一個管座11；11』設有一個輔助汞齊在圖1中未示出)，其被設置在一個支座25；25』上，所述支座25；25』通過一個支撐線23；23』設置在管座21；21』中。在所示的實施例中，兩個管座21；21』都設置一個輔助汞齊。根據本發明，(一部分)支座25；25』設置在一個垂直於縱向軸線12；12』的平面內。
圖2為一個透視圖，所示的是圖1中所示放電燈的詳細情況；所述的輔助汞齊27，在此為鉛錫汞，設置在支座25的一部分25A上。根據本發明，支座25的這部分25A設置在一個垂直於縱向軸線12平面內。如圖2的例子中，支座25包含另外一個部分25B，該部分設置在一個平行於所述縱向軸線12的平面內。支撐線23連接到支座25的另一部分25B上，所述支撐線固定在管座21中。在圖2示出的例子中，位於管座21中的支撐線23相對於供電導體30A，30B對稱地放置。在另外一個實施例中，支撐線相對於供電導體(圖1)不對稱的設置。支座25，25』可以為一個板狀的形式和/或，最好，包含一個導線編織的網，在該網上輔助汞齊被沉積在其上。在另外一個實施例中，輔助汞齊的支座25；25』由一塊緻密的條帶材料製得，該條帶材料被形成多個小豁口，然後條帶被伸展形成一個開孔結構。支座的部分25A和25B都可以用輔助汞齊覆蓋住。優選，只有部分25A設置有輔助汞齊27，該部分25A垂直於縱向軸線12並並行於電極20延伸。在圖1和圖2示出的例子中，支座25；25』設置在電極20；20』的遠離放電空間18一側。在這個實施例中，支座位於管座21；21』和電極20；20』之間。以此種方式，能夠獲得一種簡單的結構，具有相對縮短的支撐線23；23』，它支撐著支座25；25』。
在另外一個實施例中，支座在電極的一側設置在放電空間中，該側面向遠離位於放電燈的管狀端部中的管座。在這個實施例中，輔助的汞齊以一個類似於無電極放電燈中輔助汞齊的方式被設置在放電燈中，所述無電極放電燈又稱作感應燈。
圖3為一個透視圖，其相應於圖2中示出的放電燈，相應的部件具有相同的參考標號。在圖3中，支撐主體不是由設置在管座21，21』中的支撐線23，23』構成，而是由排氣管26構成，該排氣管至少部分延伸在放電空間18中，幾乎到達電極20，20』。帶有汞齊的支座25，25』被夾緊在排氣管26的端部，該排氣管延伸在電流供電導體30A，30B之間。在這種情況下，支座25，25』包含四個翼形部分，它們圍繞延伸的排氣管26的端部彎曲從而能精密地安裝在其上，由此，形成一個部分25A和四個部分25B，部分25A延伸在一個垂直於縱向軸線12的平面內，部分25B延伸在一個平行於軸線12的平面內。如圖4中所示，在另外一個實施例中，支座25，25』能直接設置在管座21，21』上，從而精密安裝在其上，例如通過夾緊。這可以以圖3實施例中描述的相同的彎曲方式實現，在此例中，支座25，25』的兩個翼形部分圍繞管座21，21』彎曲，使得它們被緊密安裝在管座21，21上，從而，在本例中，形成一個部分25A，該部分延伸在一個垂直於縱向軸線12的平面內，還形成兩個部分25B，這兩個部分25B延伸在一個平行於所述軸線的平面內。
如圖3和4中所示的變化實施例的具體優點在於這兩種情形中，支座25，25』能被設置成如下方式，即管座21，21』在一個受控制的過程中用一個加熱裝置到達一個理想冷卻溫度之後，支座25，25』被緊密安裝，所述管座位於加熱裝置中，該冷卻操作是為了預先排除由於在低於1000攝氏度溫度範圍中(過於)迅速的冷卻而在玻璃中產生的應力。具體地說，這特別有利是因為在支座25，25』上的輔助汞齊27經不起那麼高的溫度。
在附圖2，3和4中，供電導體30A，30B包含一個第一段31A，31B，該第一段為粗細為0.6毫米的鐵絲，還包含一個第二段32A，32B，該第二段為粗細為0.35毫米的鎳鐵銅錳絲，還包含一個第三段33A，33B，該第三段為粗細為0.4毫米的銅錫絲，這些段大體上相應地延伸在放電管10中，管座21的一個壁22中，和放電管10的外部(參看附圖2，3和4，其中第二段32A，32B被虛線標示)。在端部11』，燈以類似方式構造(在附圖2，3和4中未示出)。
電極20；20』為一個鎢線圈，它覆蓋有一種電子發射物質，在此，為氧化鋇，生石灰和氧化鍶的混合物。電極20；20』包含一個線圈，該線圈在一個供電導體30A30B的彎曲部36A，36B中相應地夾緊在兩端21A，21B處。
在如圖2，3和4示出的實施例中，放電管10的兩端部11，11』包含一個輔助汞齊27，該輔助汞齊設置在一個支座25；25』上，該支座通過一個支撐線23；23』連接到管座21；21』上(圖2)，或設置在一個延伸的排氣管26上(圖3)或者直接設置在管座21，21』上(圖4)。為了清楚起見，端部的構造在圖1中沒有詳細示出。
在附圖2，3和4中，輔助汞齊27處於離電極20；20』距離d處，d＞0。如圖2，3和4中所示，該距離d為從汞齊27的表面到電極20；20』的中心的距離。根據本發明的一個優選實施例，距離d滿足關係0.5≤d≤8mm。
距離d特別合適的值為1mm≤d≤3mm。以這種方式，就可以獲得一種緊湊的放電燈。
公知的低壓水銀汽放電燈和本發明的低壓水銀汽放電燈都進行壽命測試，其中公知的低壓水銀汽放電燈中輔助汞齊設置在供電導體之一上，所述供電導體平行於管狀端部的縱向軸線，而在本發明的低壓水銀汽放電燈中，輔助汞齊設置在一個支座，並大體上平行於電極排列，支座相對於供電導體電絕緣。所有的試驗使用所謂的PLE-T20Watt在一個230V(電源電壓50Hz)的測試電壓進行。開關周期以下述方式進行，即交替地1分鐘在開狀態，3分鐘在關狀態，燈在所謂的″中接(base-up)″位置點亮8個小時；燈處於關的時間為16小時。在0,1000,2000和3000開關操作中，對每串八個燈進行測量獲得啟動時間。達到放電燈的測試光強必須的時間由所謂的「啟動」時間表示，其說明了這樣的時間期間，即在該時間期間內放電燈達到其最大的光輸出的80％。表I示出了測試結果。在表中也列出了啟動時間的標準偏差。
表I
公知的放電燈展現出比根據本發明的放電燈更長的啟動時間。按照本發明的測定，就獲得了在本文開始時描述的低壓水銀汽放電燈，其能更快地達到其額定光強。通過將輔助汞齊相對於供電導體電絕緣，能有效避免本發明的低壓水銀汽放電燈冷起動時在管狀端部的變黑。
很顯然，在本發明的範圍內，對於本領域技術人員來說，能夠進行多種變化。
本發明的保護範圍並非限定在上述的例子。本發明體現在每個新穎的特性，和這些特性的組合中。在權利要求書中的參考數字並不限制本發明的保護範圍。動詞「包含」的使用和它的變化並不排除存在有不同於權利要求書中所述的元件或步驟。本文使用「一個」描述一元件並不意味著排除出現多個這樣的元件。
權利要求
1.一種低壓水銀汽放電燈，包含一個放電管(10)，該放電管(10)圍成一個放電空間(18)，該放電空間以不透氣的方式包含一種水銀和惰性氣體的充填物，所述的放電管(10)包含管狀的端部(11；11』)，每個管狀端部都具有一個縱向軸線(12；12』)，設置在放電空間(18)內用於在該放電空間(18)內產生和保持放電的電極(20；20』)，和至少一個輔助汞齊(27)，該輔助汞齊設置在位於放電管(10)內與至少電極(20；20』)之一相鄰的支座(25；25』)上，其特徵在於，所述支座(25；25』)的至少一部分(25A)設置在一個垂直於縱向軸線(12；12』)的平面內。
2.一種如權利要求1所述的低壓水銀汽放電燈，其中位於管狀端部(11；11』)內的一個管座(21；21』)攜帶著所述電極(20；20』)，所述支座(25；25』)設置在一個支撐主體上，所述支撐主體設置在管座(21；21』)中。
3.一種如權利要求2所述的低壓水銀汽放電燈，其中所述支撐主體由一排氣管(26)構成，該排氣管至少一部分延伸進入放電空間(18)中。
4.一種如權利要求3所述的低壓水銀汽放電燈，其中所述支座(25；25』)壓入配合安裝在位於所述放電空間(18)內的排氣管(26)的端部。
5.一種如權利要求2所述的低壓水銀汽放電燈，其中所述支撐主體由一種金屬絲(23，23』)形成。
6.一種如權利要求1所述的低壓水銀汽放電燈，其中所述支座(25；25』)被直接壓安裝在管座(21，21』)上，所述管座(21，21』)在所述管狀端部(11，11』)內攜帶著所述電極(20，20』)。
7.一種如權利要求1或2所述的低壓水銀汽放電燈，其中所述支座(25；25』)設置在所述電極(20；20』)背離所述放電空間(13)的一側.
8.一種如權利要求1或2所述的低壓水銀汽放電燈，其中所述支座(25；25』)相對於所述電極(20；20』)電絕緣。
9.一種如權利要求1或2所述的低壓水銀汽放電燈，其中所述支座(25；25』)包含另外一部分(25B)，該部分設置在一個平行於所述縱向軸線(12；12』)的平面內。
10.一種如權利要求1或2所述的低壓水銀汽放電燈，其中支座(25；25』)和所述電極(20；20』)之間的距離d處於下述範圍0.5≤d≤8mm。
11.一種如權利要求10所述的低壓水銀汽放電燈，其中支座(25；25』)和所述電極(20；20』)之間的距離d處於下述範圍1≤d≤3mm。
全文摘要
一種低壓水銀汽放電燈具有一個放電管(10)。所述放電管包含管狀端部(11;11』),每個管狀端部都具有一個縱向軸線(12;12』)。放電管(10)圍成一個放電空間(18),放電空間以不透氣的方式包含水銀和一種惰性氣體的充填物。電極(20;20』)設置在放電空間(18)內。一個輔助汞齊設置在鄰近於電極(20;20』)的一個支座(25;25』)上。根據本發明,所述支座(25;25』)的一部分設置在一個垂直於縱向軸線(12;12』)的平面內。優選,位於管狀端部(11,11』)內的一個管座(21;21』),除了攜帶著所述電極(20;20』)外,還攜帶一個金屬絲(23;23』)形式或者一個延伸排氣管形式的支撐物,該支撐物支撐著支座(25;25』)。在另外一個實施例中,所述支座直接地夾緊在所述管座上。最好,該支座(25;25』)相對於所述電極電絕緣。最好,所述支座(25;25』)和所述電極(20;20』)之間的距離d處於下述範圍:1≤d≤3mm。根據本發明,所述放電燈具有一個相對短的啟動時間。
文檔編號H01J61/24GK1327614SQ00802222
公開日2001年12月19日 申請日期2000年8月3日 優先權日1999年8月19日
發明者W·J·范登博格特, H·H·斯特爾, J·T·J·哈斯特雷奇特, J·J·維特斯, R·A·范登布拉科爾, P·C·奧姆斯, C·德普特 申請人:皇家菲利浦電子有限公司