長壽命金屬滷化物燈的製作方法
2023-05-18 19:52:01
專利名稱：長壽命金屬滷化物燈的製作方法
本申請是基於在日本提出的申請No.11-69746，因此，該申請的內容被收入做為參考資料。
本發明涉及用作照明燈等的金屬滷化物燈。
當金屬滷化物燈用作照明燈時，在燈被點亮之後，燈的照度將迅速達到預定水平，以便保證安全。通常，燈點亮之後，利用通過燈電極的高起動電流，產生適當的光通量，從而在燈被點亮後的一段短的時間周期內，達到預定的照明水平。
但是，高起動電流的通過電極引起電極溫度過度升高。由於電極溫度過度升高，有可能使用於製造電極的材料分散。由於材料分散，燈的壽命降低。在製造金屬滷化物燈的生產過程中的一個任務就是提高它們的壽命。
因此本發明的一個目的是提供一種長壽金屬滷化物燈。
本發明的發明人從各個方面進行了分析。作為分析的結果，發明人發現，能夠通過以滿足一定條件的方式用一種金屬元件覆蓋電極，可以防止電極溫度在開燈時過分升高。。
可以利用金屬滷化物燈達到本發明的目的，該金屬滷化物燈包括一個由發光部分和在發光部分每一端的密封部分構成的電弧放電管，發光部分包括一個含有金屬滷素物質的放電室；一對從密封部分伸出的具有內端和外端的電極，內端在放電室內在預定的距離處彼此相對，以便在相對的內端之間發生放電，外端被密封在密封部分內，與密封在密封部分內的導線連接；及一對以一一對應的關係附著於該對電極上的金屬元件，每一個金屬元件部分地覆蓋電極，該覆蓋處於沿電極測量的長度內，從位於發光部分和密封部分之間的邊界層到導線內端，其中滿足不等式0.2≤A/B≤1.6，其中A是金屬元件的重量(mg)，B是邊界和導線內端之間的重量(mg)。
由於採用了這種構造，來自電極的熱量傳遞至金屬元件，結果使得能夠防止電極的溫度過度上升。因此延長了燈泡的使用壽命。
通過參照附圖對本發明的具體實施例的描述，本發明的上述和其它目的、優點和特點將會變的更加清楚。其中
圖1是本發明的一個實施例中金屬滷化物燈的前視圖，該金屬滷化物燈為35w；圖2是該金屬滷化物燈的主要部分的放大視圖；圖3是表示測試金屬滷化物燈的壽命和照明效率的第一試驗的結果表，其中電極密封部分L的重量(mg)與金屬元件7的重量(mg)之比對於每一個金屬滷化物燈是變化的；圖4是表示測試金屬滷化物燈的壽命的第二試驗的結果表，從該表可以看出燈是否將熄滅，其中在穩定狀態下燈點亮期間的管流I1a(A)與電極外徑D(mm))之比對於每一個金屬滷化物燈是變化的；圖5是表示測試金屬滷化物照明燈的壽命的第三試驗的結果表，從該表可以看出燈是否會出現裂縫，其中沿電極4從位於發光單元1和密封單元2之間測得的長度d(mm)與金屬元件7的放電側端之比對於金屬元件7的外徑OD(mm)是變化的。
下面將參照附圖描述本發明的一個實施例。
圖1是本發明的一個實施例中金屬滷化物燈的前視圖，該金屬滷化物燈為35w。圖2是該金屬滷化物燈的主要部分的放大視圖。本發明的金屬滷化物燈在長度方向的中間是一個球狀體。該金屬滷化物燈具有由一個發光部分1和一個一對密封部分2組成的電弧放電管3。發光部分1最大外徑為6mm，最大長度為8mm，內部有一個放電室。一個密封部分2位於發光部分1的兩端，長度為13mm，直徑為4mm。電弧放電管3由石英玻璃製成。一對電極4從電弧放電管兩端伸入發光部分1的放電室，以便在放電室內電極4端部彼此以預定的距離相對。每一個電極4都由鎢製成。鎢中可以摻雜一定量的氧化釷。在該實施例中，該對電極4相對端之間的長度為4mm。每一個電極4通過一根密封在密封部分2內的導線5與外接導線6連接，該導線5由鉬箔材料製成。
本實施例的每個電極4都是杆狀的，直徑為0.25mm，長7mm。在密封部分中密封的電極4中，位於從發光部分1和密封部分之間的邊界層到導線5的放電側端稱為電極密封部分L(見圖2)。以下將位於發光部分1和密封部分之間的邊界層簡稱為「邊界」。本發明所用的「放電側端」指位置靠近放電發生端而不是其它端(外端)的內端。電極密封部分L長4mm。電極密封部分L由金屬元件7部分地覆蓋。本實施例的金屬元件7是一個通過卷繞鎢絲達到厚度為60μm的方式而製造出的具有單層結構的線圈。該導線可以通過鎢絲摻混預定量的氧化釷製成。最好使用相同的材料製造電極4和金屬元件7。金屬元件7通過電阻焊接固定於電極4，以便使該金屬元件7部分地覆蓋電極4，一直延伸到導線5的放電側端，從邊界起留預定長度d不予覆蓋(見圖2)。
金屬元件7和電極4的電阻焊接位於導線5附近。更具體地說，該位置位於沿著電極4距導線5的放電側端的距離為鎢絲繞兩圈處。也就是說，電阻焊在溫度低於金屬元件7放電側端的位置上進行。如果在燈點亮期間，電阻焊在溫度將要上升的位置進行，密封部分2會出現裂縫。為了避免這種裂縫，焊接部分應該位於燈點亮期間溫度不會過度上升的位置。
電弧放電管3內充滿了用作發光材料的預定量的金屬滷素物質、作為起動氣體的稀有氣體，如氙氣和水銀。關於金屬滷素物質，可以使用如碘化鈉、碘化鈧，或者碘化鈉和碘化鈧的混合物。具體講，在準備將本發明的金屬滷化物燈用作照明燈時，金屬滷素物質可以是一種以76∶24-80∶20的比例混合的碘化鈉和碘化鈧的混合物。
如上所述，在電極相對側端的溫度過高時，用於製造電極的材料可以被分散。可以通過使每個電極4保持高熱容量來有效防止溫度過度升高。電極的熱容量與電極的重量密切相關。根據這個事實，第一試驗是用每一個都是35w的金屬滷化物燈來進行的。對於第一個試驗，按照金屬元件的重量A(mg)與電極密封部分L的重量B(mg)的比值來製造這些金屬滷化物燈，該比值對於每一個金屬滷化物燈來說是不同的。電源連接在每一個燈的外部導線6之間，該燈在管壓為85V，管流為0.41的條件下點亮。在本發明的試驗中，測試了這樣製備的每一個金屬滷化物燈的壽命和照明效率。本發明第一試驗的結果見圖3。
該試驗中壽命的測試是依據在120分鐘周期內每一個燈重複開關一定的時間的測試方法進行的。在燈維持開的時間變化時，該燈維持關的時間也改變。該方法在IEC(國際電學技術會議)60810(1997)中有詳細的描述。作為用於該試驗中的每個金屬滷化物燈中的物質，水銀是0.6mg，金屬滷素物質是0.25mg。碘化鈉和碘化鈧的重量比是80∶20。氙氣的密封壓力在室溫下為0.7Mpa。評價光通量保持係數的標準是基於IEC60810中描述的標準。具體地說，從燈點亮至1500小時過去之後，當光通量等於或者大於初始光通量的60％之後，適當調節燈的光通量保持係數。當在1500小時之後，光通量小於初始光通量的60％時，判斷燈的保持係數為不適當。
如在實例1至6和對照實例2中那樣，當A/B的計算值為等於或者大於0.2時，每一個光通量保持係數等於或者大於60％，因此滿足上述標準。在對照實例1的情況下，A/B值小於0.2，光通量保持係數為55％。對照實例1中所用的燈不能夠滿足上述標準，因為電極溫度過度升高。同時，在對照實例2的情況下，A/B值超過1.6，照明效率小於80lm/w，結果變得不實用。這是因為電極4的溫升不滿足放電所需。電極4的低溫歸因於密封部分的熱損失。由於利用金屬元件7大量增加了熱容量，該溫度損失增加。
A/B值由不等式0.2≤A/B≤1.6來確定，以便使光通量保持係數滿足規定的標準，以及使照明效率等於或者大於80lm/w，這在實際應用中是適當的。最好按不等式0.8≤A/B≤1.4來確定A/B值，以便獲得等於或者大於70％的光通量保持係數。
由於採用了根據該不等式的本發明的金屬滷化物燈結構，所以可以利用從電極4把過多的熱量傳遞到金屬元件7來防止溫度過度升高。因此提高燈的壽命。
即使值A/B在該規定的不等式表示的範圍內，也可能會引起電極4溫度過度上升的問題。例如，在電極4的外徑過小，而通過電極的管流過大時，也會出現電極溫度過度上升的問題。根據該假定進行第二試驗。
與第一試驗相同，用35w的金屬滷化物燈進行第二個試驗。為了製造用於第二試驗的這些金屬滷化物燈，金屬元件7的重量A(mg)與電極密封部分L的重量B(mg)之比設定為0.7-0.9，燈在點亮的穩定狀態下的管流I1a((A)與電極4外徑D(mm)之比對於每一個金屬滷化物燈來說是不同的。在第二個試驗中，檢查如此製備的每一個燈在點亮之後1500小時的光通量保持係數。第二試驗的結果表示於圖4的表中。
每一個燈在與第一實驗相同的管壓和管流的條件下點亮。用於評價光通量保持係數的標準也是相同的。
當I1a/D的計算值等於或者大於實例7-10和對照實例3中的2.5時，每個光通量保持係數等於或者大於60％，因此滿足規定的標準。在I1a/D的值小於1.2的對照實例3的情況下，會出現閃爍，有時燈會熄滅。這是因為放電不能夠保持穩定。不穩定的放電是由於管流值對於電極4的外徑D來說太小，使得放電很難從輝光放電階段轉移至電弧放電階段。同時，在I1a/D的值超過2.5的對照實例4的情況下，光通量保持係數等於45％，遠遠低於該標準。這是因為電極4的溫升過高。引起溫度的過度升高的原因是，即使利用金屬元件7使電極4的熱容量增大，但是對於電極4的外徑D來說，管流值也太高。
需要根據不等式1.2≤I1a/D≤2.5來確定I1a/D的值，以便光通量保持係數滿足規定的標準，燈不會出現閃爍或者熄滅。更為可取是按照不等式1.2≤I1a/D≤1.7來確定I1a/D的值，以便獲得等於或者大於70％的光通量保持係數。
由於採用了根據該規定標準的本發明的金屬滷化物燈結構，所以該管流可以根據電極4的外徑D來適當地確定。此外，可以通過將過量的熱量從電極4傳遞到金屬元件7，來防止電極4的溫度過度升高。因此，可以提高燈的壽命。
不等式1.2≤I1a/D≤2.5不僅適用於不等式0.7≤A/B≤0.9，而且適用於不等式0.2≤A/B≤1.6。當使用功率等於或者小於70w的金屬滷化物燈時，最好滿足不等式1.2≤I1a/D≤2.5。
當用於本發明的實施例中的杆狀電極4密封在密封部分2中時，在電極4和密封部分2之間可能會有小縫。在本發明的實施例中，每個電極在垂直於電極軸向的橫截面是圓形的。電極4的直徑越大，該縫隙越大。當使用橫截面為多邊形的電極時，電極和密封部分之間的縫隙比電極橫截面為圓形時的縫隙要大。在該縫隙大的時候，發光部分1中的材料就進入該縫隙。由於發光材料進入縫隙，發光部分1內發光材料的量，即金屬滷素物質的量減少，因此燈點亮的初始階段光通量保持係數降低。根據電極4和密封部分2之間的縫隙，進行第三個實驗。
第三個實驗用35w的金屬滷化物燈進行。為了製造這些用於本發明實驗的金屬滷化物燈，對於每一個金屬滷化物燈，金屬元件7的長度d(mm)與外徑OD(mm)(見圖2)的比值是不同的。在第三試驗中，檢查這樣製造的燈在從點亮到已經熄滅1500小時之後的光通量保持係數。第三實驗的結果表示在圖5的表中。每個燈在與第一和第二實驗相同的管壓和管流的條件下點亮。評價光通量保持係數的標準也是相同的。
當d/OD的計算值等於或者大於實例11-14和對照實例6中的0.5時，每個光通量保持係數等於或者大於65％，因此滿足規定的標準。在對照實例5的情況下，其中d/OD的值小於0.5，光通量保持係數為50％，不滿足該規定的標準。這是由於發光部分1中金屬滷素物質的量由於該物質大量進入密封部分2而減少。同時，在d/OD的值超過3.5的對照實例6的情況下，在點亮之後1000小時內，密封部分2出現裂縫。裂縫的原因是由於電極4和密封部分的熱膨脹係數不同，導緻密封部分2出現變形。
d/OD的值需要根據不等式0.5≤d/OD≤3.5確定，以便光通量保持係數滿足規定的標準，密封部分2不會出現裂縫。更為可取的是根據不等式1.6≤d/OD≤3.5確定d/OD的值，以便獲得等於或者大於70％的光通量保持係數。
由於採用了根據該規定標準的本發明的金屬滷化物燈結構，所以密封部分2的密封性可以適當地保持，結果防止發光部分1內的金屬滷素物質進入密封部分2。此外，即使電極4和密封部分的熱膨脹係數不同，也能夠防止密封部分2出現變形。
如上所述，本發明能夠提供一種防止溫度過度升高的長壽金屬滷化物燈。
顯然，最好使金屬元件7覆蓋電極密封部分L的長度等於或者大於電極密封部分L的一半長度。這能夠考慮到密封性的均勻一致和熱平衡的均勻一致。
當該金屬滷化物燈設在一個燈的反光鏡內時，可以獲得與本發明的實施例相同的效果。
在本發明的實施例中，金屬元件7是具有單層結構的線圈。但是，金屬元件7也可以是具有兩層結構的線圈。換言之，金屬元件7可以是圓柱形的。採用兩層結構或者圓柱形的金屬元件7，能夠獲得與本發明實施例相同的效果。
儘管已經參照附圖通過實例充分描述了本發明，但是，顯然本領域的普通技術人員可以進行各種變化和改進。
因此，除非這些變化和改進脫離本發明的範圍，否則都包括在本發明中。
權利要求
1.一種金屬滷化物燈，該燈包括一個由發光部分和位於發光部分的每一端的密封部分構成的電弧放電管，發光部分包括一個含有金屬滷素物質的放電室；一對從密封部分伸出的具有內端和外端的電極，內端在放電室內以預定的距離彼此相對，以便使放電發生在相對的內端之間，外端被密封在密封部分內，與密封在密封部分內的導線連接；以及一對以一一對應的關係附著於該對電極上的金屬元件，每一個金屬元件部分地覆蓋在沿電極從位於發光部分和密封部分之間的邊界到導線內端測量的長度範圍內的電極。在其中，滿足不等式0.2≤A/B≤1.6，其中A是金屬元件的重量(mg)，B是邊界和導線內端之間的重量(mg)。
2.根據權利要求1的金屬滷化物燈，其特徵在於滿足不等式0.5≤d/OD≤3.5，其中OD是金屬元件的外徑(mm)，d是從邊界層至金屬元件內端測量的長度。
3.根據權利要求2的金屬滷化物燈，其特徵在於，滿足不等式1.2≤I1a/D≤2.5，其中D是電極的外徑(mm)，I1a是燈在穩定狀態下點亮的管流(A)。
4.根據權利要求3的金屬滷化物燈，其特徵在於金屬元件是由高熔點金屬線製成的線圈。
5.根據權利要求4的金屬滷化物燈，其特徵在於高熔點金屬線利用焊接的方法固定於靠近導線的位置。
6.根據權利要求5的金屬滷化物燈，其特徵在於高熔點金屬線從導線內端覆蓋電極，長度至少為L/2(mm)，其中L是從邊界到導線內端測量的電極長度(mm)。
7.根據權利要求6的金屬滷化物燈，其特徵在於長度L接近4mm。
8.根據權利要求7的金屬滷化物燈，其特徵在於導線是鉬箔線圈。
9.根據權利要求6的金屬滷化物燈，其特徵在於電極由一個鎢絲和摻混預定量氧化釷的鎢絲製成。
10.根據權利要求6的金屬滷化物燈，其特徵在於高熔點金屬線由一個鎢絲和摻混預定量氧化釷的鎢絲之一製成。
11.根據權利要求7的金屬滷化物燈，其特徵在於燈在穩定狀態下點亮的功率不大於70w。
12.根據權利要求3的金屬滷化物燈，其特徵在於金屬元件是圓柱形的。
全文摘要
一種金屬滷化物燈,由於能夠防止電極溫度過度升高,因此具有較長的壽命。該金屬滷化物燈具有一個由發光部分1和在發光部分的每一端的密封部分2構成的電弧放電管3。一對電極4從電弧放電管3端部伸出,伸入發光部分1的放電室,以便電極4的放電側端彼此面對。電極4的其它端連接密封在密封部分2內的導線5。電極4密封在密封部分2內的一部分稱為電極密封部分L,該部分從發光部分1和密封部分2之間的邊界到導線5的放電側端。金屬元件7部分地覆蓋電極密封部分L。金屬元件7的重量(mg)與電極密封部分L的重量B(mg)之比滿足不等式0.2≤A/B≤1.6。
文檔編號H01J61/02GK1273432SQ0011787
公開日2000年11月15日 申請日期2000年3月15日 優先權日1999年3月16日
發明者吉田正人, 村瀨隆幸 申請人:松下電子工業株式會社