具有電極支架的放電燈的製作方法

2023-05-10 09:52:11

專利名稱：具有電極支架的放電燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有填充了放電介質的放電室和具有一個遠離器壁而在放電室中延伸的電極的放電燈的製造方法，其中，在製造放電室時在放電室上安裝了一種抽吸管，通過該抽吸管來抽空放電室及/或用放電介質來填充放電室，並且隨即把抽吸管封上。
現有技術在製造放電室時，一種細管或類似的東西通常被當作抽吸管而被用來封接，其中該細管穿越並伸出放電室的器壁。於是，在連同抽吸管一起封堵完放電室後，在抽吸管外連接一個真空泵，並把放電室抽成所期望的壓力。接著放電室通過抽吸管用放電介質、一般為一種氣體或混合氣來填充。在放電室中的氣體比例調節合適之後，構成抽吸管的細管在放電室外部、一般為緊挨著放電室而被熔掉，以便把整個放電室完全真空密封。通常，抽吸管如此地安裝在放電室上，使得它不突入到放電室內部。
一種特殊類型的放電燈為具有介電阻塞放電的放電燈。在此，電極和/或一個或多個反電極通過至少一種介質同放電室內部的放電隔離開。本發明不僅僅、然而是優選地針對這種用於介電阻塞放電的放電燈。
在此种放電燈中，在電極和同樣位於放電室內或放電室上的反電極之間施加一個電壓，由此在電極和反電極之間的放電介質內形成放電。該种放電中釋放著不連貫的輻射。按照燈構造的種類，尤其是放電介質種類而發射出紫外線或紅外線或可見光。在諸如DE 196 36 965A1中曾講述過這種燈。
人們劃分出所謂的雙極運行放電燈和單極運行放電燈。
在單極放電燈情況下，兩電極之一永久地構成陽極而另一電極則構成陰極。在此，陽極通過電介質同放電隔離開就足夠了。在此，器壁也可用作電介質。在這種情況下，放電室中只有陰極，而單個陽極或多個陽極位於外部器壁上。此處譬如可以是直接印刷在器壁上的由金或鉑膏構成的條。
在雙極放電燈情況下，沒有相互標明兩個電極，並且這兩個電極通過電介質來隔離。通過相應的電壓交變依次地使一個電極或另一電極構成陽極。優選地把高頻的、原則上為無限的極短電壓脈衝序列供給這种放電燈。對此參見WO 94/23442。
成功和有效的放電同電極和反電極的間距有關，這是很明顯的。這尤其存在於具有介電阻塞放電的放電燈中，其中，效率與放電室中放電區域的精確幾何形狀有密切關係。由於與電極幾何形狀有關，所以電極在位置上的微小變化會導致放電燈的效率大大降低。
發明描述從而本發明的任務在於，為放電燈提供一種價格合理的、簡單的製造方法，其中在製造和以後的使用過程中保證了電極的精確位置。
本發明的任務通過在放電室中設置一種由不導電材料構成的支架而得到解決，其中該支架把電極固定在放電室中的給定位置上，並且該支架或該支架的一部分作為抽吸管或抽吸管的一部分來構造和使用。
於是，根據本發明，本來在製造放電燈時所需要的抽吸管為此被用作支架或支架的一部分。從而在製造時和在以後的使用中能夠實現電極的可靠定位，其中，可以減少附加的方法步驟，或者甚至可以完全放棄附加的方法步驟。也就是說，通過本發明的方法根本不或僅秒微增加了產品成本。
支架或者用作抽吸管的一部分支架原則上可以具有各種適合於相應固定或支持電極的任意形狀。為了用作抽吸管，只需要支架的相應部分具有一個從外向內穿進放電室中的開口，並且該相應部分能夠與抽空或填充設備緊密相連。
在本發明方法的一種有利的實施方案中，用作抽吸管的一部分支架被構造成管狀，其中該管的一端穿過放電室的器壁突入到放電室內。對此，基本上只需要延長當前所用的常規抽吸管。
如果電極具有長的並且基本在主延伸方法上延伸的形狀，那麼該方法則尤其有利。該支架可以如此來構造，使得它具有延長的、在電極的在延伸方向上延伸的支撐元件，其中該支撐元件至少在部分區域上支撐著所述的電極，並且支撐元件和電極被調整成同軸或相互平行。
在這種情況下，上述向內延伸的抽吸管可用作支撐元件或支撐管。從而，通過給電極相應地設置延伸到放電室中的管子，保證了對電極的簡單而可靠的支撐。
當然也可以採用其它形狀的支撐元件，比如長的、片狀支撐元件或類似的元件，其中該元設有相應的管狀部分或者具有相應的孔洞。同樣，電極也可以具有任意的形狀。從而比如可以採用長條、諸如正弦波的波形、鋸齒形電極、螺旋形或諸如此類的形狀。
在一個尤其優選的實施例中，電極呈螺旋形地圍繞著支撐元件至少延伸了其長度的部分區域。這種螺旋電極的優點以及由此形成的放電構造在前述的德國專利DE 196 36 965 A1中有過描述。
電極可以以相應構造的、諸如由金或鉑膏構成的導電塗層形式敷設在支架或支撐元件上。這樣，比如用這種方式可以把螺旋形的內部電極敷設到在電極的延伸方向上延伸的支撐杆或支撐管上。條形、波形或鋸齒形電極可以敷設到比如長的片狀支撐元件上。
在一個尤其優選的實施例中，採用了一種具有沿著柱軸延伸的內部電極和支撐元件的柱形放電室。從而採用了具有同心中間電極的放電燈。此處優選的是，在器壁上敷設了多個平行於柱軸而延伸的條狀反電極。這樣可以有效地利用全部放電空間，其中所必需的幾何布置地可以相對簡單地製造出來。對此，在生產和連續運行中所出現的、中間電極的精確同心位置問題可通過本發明而得到解決。
譬如用作抽吸管的支撐管形式的支撐元件有利地從位於燈座對面的端面伸入放電室，並且固定在相應的端壁上。然而，尤其在較長的放電室情況下，雙端底座也是有利的。於是，抽吸管的一側也從底座來搭接。
當然支撐元件或管子也可以加長，使得電極在其全部長度上得到支撐。
在支撐管中沿伸長方向優選地設置了一個或幾個穿透管壁的孔洞，其中這些孔洞位於放電室內部。通過這些孔洞可以較好和較有效地排空或填充放電室。
在一個優選的實施方案中，放電室通過擠壓在一端密封。在此，把作為內部電極電穿越的金屬膜也一起埋入。該內部電極比如通過焊接固定在金屬膜上，並且其一端被部分地壓入，以便使電極在一端通過擠壓來支撐住。
為了防止電極在支撐元件的長度方向上移動，該支撐元件有利地具有垂直於支撐元件長度方向而延伸的支架凸起或支撐凹口。所述的支架凸起為相應的橫梢、凸緣、芯棒等，而所述的支撐凹口則為榫槽或此類的東西。通過這種橫梢或凸緣，很好地確保了比如圍繞支撐管或支撐杆移動的螺旋線不會沿長度方向移動。
在支架的一個替換實施方案中規定在電極與器壁之間垂直於電極的主延伸方向具有一種隔離支架。這種隔離支架為一種鉤狀元件、細管或固定在器壁上並保持電極位置的銷釘。沿著電極的主延伸方向有利地採用了多個這種隔離支架。這了實現抽吸管的功能，當然必須在隔離支架的至少一個中設有相應的開孔。
當然也可以採用諸如管狀支撐元件和與之相垂直的輔助隔離支架。這種情況尤其適合於製造很長的燈。
在這種用於固定支撐元件的輔助隔離支架的一種優選實施方案中，採用了一種垂直於電極的主延伸方向而設置的、並在器壁之間延伸的支撐圓盤，通過這種圓盤，電極連同所述的插入元件一起進入到給定的位置上。通過這種支撐圓盤，保證了在各個方向上可靠的定位。


下文藉助實施例並結合附圖對本發明進行詳細解釋。所述特徵不僅在所述的組合中，而且在單獨的、或其他組合中也具有發明的實質性。其中圖1示出了具有柱狀放電室和通過支撐管固定的軸心電極的放電燈側視圖，圖2示出了具有支撐管和隔離支架形式的輔助支架的圖1所示放電室的橫斷面，圖3示出了具有支撐管和支撐圓盤形式的另一輔助支架的圖1所示放電室的橫斷面，圖4示出了具有由多個在放電室器壁之間垂直延伸的支撐杆組成的另一種支架的、圖1中放電室的橫斷面，其中支撐杆之一用作抽吸管，圖5示出了具有軸向延伸的支撐管和多個徑向延伸的橫向支撐的、圖1中放電室的橫斷面。
圖1示出了本發明放電燈的第一種實施例。該放電燈1具有由石英玻璃構成的放電室2，其中該放電室一端固定在底座5中。
放電室2的內部用一种放電介質來填充。在本實施例中涉及的是一種填充了氙的受激準分子放電燈。用這種受激準分子放電燈能高效地發出VUV輻射，其中這種輻射應用在薄片清洗中、臭氧製造或水提純中。
該燈在柱狀放電裝置內具有螺旋狀中心電極6。此處的是施加了負的高電壓的陰極。在放電室2的外面有多個平行於柱軸而延伸的條狀電極7。這裡涉及的是陽極。它們通過放電室2的器壁3與放電室分開。從而該燈被設計用於介電阻塞放電。
燈1具有作為支架10的軸向支撐管9，其中該支撐管穿過位於燈座5對面的端面4而伸入到放電室2的內部。螺旋狀電極6有一部分圍繞著支撐管9旋轉伸展。為了防止螺旋狀電極6軸向移動，在支撐管9上構造了橫銷形式的支撐凸起12。
該支架由不導電材料構成，比如玻璃、石英玻璃或陶瓷。
首先在位於底座區域對面的端壁4上封堵放電室2，其中，支撐管9緊密地被包封並固定在端壁4中的中心開孔8上。為了構造包封有支撐管9的端壁4，對有開口的柱狀管進行加熱，並且當柱壁在熱作用下向內凹陷時，通過合適的輔助裝置把支撐管9固定住。但這種密封也可以通過擠壓來實現。
接著在柱狀放電室2真空密封的情況下，在底座區域內部把螺旋6擠壓住(在圖中看不出來)。在位於對面的端壁4的區域內通過支撐管9把該螺旋固定住。
為了把螺旋6敷設在支撐管9上或者把支撐管9裝入螺旋6中，螺旋6被纏繞在支撐管9上，其中支架凸起12可在螺旋線中間移動。
同時把支撐管9用作抽吸管，其方式是通過支撐管9來對放電室2進行抽吸，並通過該管子9用氣體進行填充。在放電燈比較長的情況下，沿支撐管9在管子側壁設置至少一個、優選為多個開孔11，以便能夠迅速而有效地抽吸放電室，這是非常有意義的。
當然可以不但把支撐管9固定在端壁4中，而且還可以把它穿過全部放電室2一直延伸到底座區域5中，並且必要時也可以固定在底座區域5的端面中，比如在製造時一起同時壓入。象所示實施例中一樣，在螺旋6中也可以採用繞線螺旋。但另外也可以藉助導電膏，比如金或鉑膏或類似的東西把螺旋敷設到支撐管9上。在支撐管9貫通的情況下，該支撐管被擠壓在底座區域中，如果電極6在擠壓區域中由導線或金屬膜來構造，並且在放電室2內部，擠壓點上方的電極由支撐管9上所構造的導電塗層來構成，那麼這是很有利的，顯然由導線或金屬膜構成的螺旋下部區域與螺旋的上部區域是相應地相互接觸的。
由於本發明的支撐，能夠以幾乎任意的長度生產圖1實施例的燈。目前不要這種支架可以生產的最大長度為20cm，而不會妨礙電極6的可靠定位。通過試驗，現在採用本發明的方式可生產長於85cm的燈。
圖2-5示出了支架的各種可選實施例。
在所示的實施例中，支撐管9相對較長。在另外一個未描述的實施例中，支撐管只有約2cm長，並且僅在末端區域支撐約12cm長的螺旋。
在圖2所示的實施例中涉及了一種鉤狀隔離支架14，其中該隔離支架固定在器壁3的一端，比如焊接固定，並且它還垂直於延伸方向輔助地固定住支撐管9。為了採用這種方式在較長的路段上可靠地支撐所述的支撐管9連同螺旋6，可以沿長度方向設置多個這種隔離支架14，其中這些支架也有利地以不同方向徑向地向外伸展。這種隔離支架鉤14的合適相互間隔為大約15cm。
圖3示出了用作隔離支架的一種貫通的支架圓盤15，其中支撐管9連同螺旋6一起在中心穿過該圓盤延伸。該支架圓盤15在相對於器壁3的整個面上把支撐管9連同螺旋6支撐起來。
圖4示出了兩個在螺旋6的長度方向上依次排列的支架杆16、17形式的支架，其中這些支架杆均垂直地通過放電室3從一器壁側向另一側延伸。這些支架杆固定在器壁3的至少一側上，比如通過焊接。這些支架杆16、17的至少一個是作為抽吸管17來構造的，其中該抽吸管在某個位置向放電室2外突出一段19，並且在放電室2中具有一個、優選為多個的開孔20。在這種型式中，如果在螺旋6的長度方向上依次採用多個這種杆16、17，則也是有意義的。
在圖5的實施例中，再次採用了一種軸向延伸的支撐管9。該軸向延伸的支撐管9由多個徑向延伸的橫向支撐18來支撐，其中該橫向支撐在支撐管9與放電室2的側壁3之間延伸。
在另一未示出的實施例中，軸向延伸的支撐管不在螺旋6的內部而是在其外部延伸。從而內部螺旋電極6通過電介質、即支撐管的器壁與放電室分開。這種燈適合於雙極運行。另一選擇方案在於，把電極用介電材料完全包圍起來，比如把反電極熔入介電材料中。在此，該電極也可以具有任意的形狀。在這種情況下可以說是把電極集成在支架中。
權利要求
1.一種具有填充了放電介質的放電室(2)和具有遠離器壁(3)而在放電室(2)中延伸的電極(6)的放電燈(1)的製造方法，其中在放電室(2)的製造過程中把抽吸管安裝在放電室(2)上，通過抽吸管把放電室(2)抽空及/或用放電介質來填充它，並且接著把該抽吸管密封，其特徵在於，在放電室(2)中設置有由不導電材料構成的支架(10、14-18)，該支架把電極(6)固定在放電室(2)中的給定位置上，並且該支架(10、14-18)或者該支架(10、14-18)的一部分作為抽吸管或抽吸管的一部分來構造和使用。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，支架(10)的用作抽吸管的部分被構造成管子(9)的形式，該管子的一端穿過放電室(2)的器壁(4)而插入到放電室(2)中。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，在管子(9)的管壁上沿其長度方向在放電室(2)中設有穿透該管壁的開孔(11)。
4.如權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，電極(6)具有長的、基本在主延伸方向上延伸的形狀。
5.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，支架(10)具有在電極(6)的主延伸方向上縱向延伸的支撐元件(10)，該支撐元件在至少一部分區域對電極(6)進行支撐。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，支撐元件(10)作為支撐管(9)來構造，該支撐管用作抽吸管。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特徵在於，電極(6)和/或支撐元件(10)如此來設置，使得電極(6)至少在其長度的一部分區域上圍繞著支撐元件(10)螺旋形地延伸。
8.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，放電室(2)為柱狀，並且電極(6)和/或支撐元件(10)被調準為沿柱軸延伸。
9.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，支撐元件(10)從位於燈座(5)對面的端面伸入到放電室(2)中，並且固定在該端面(4)之中或之上。
10.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，支撐元件(10)設有垂直於支撐元件的縱向而延伸的支架凸起(12)或支撐凹口。
11.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在電極(6)和/或支撐元件(9、10)與器壁(3)之間，設置有垂直於主延伸方向延伸的隔離支架(14、15)作為支架或支架的一部分。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，垂直於電極(6)的主延伸方向而設置的、並且在器壁(3)之間延伸的支架圓盤(15)被用作隔離支架(15)，通過該支架圓盤把電極(6)和支撐元件(9、10)移到給定的位置上。
13.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，電極以一種構造的導電塗層的形式敷設到支架上。
14.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，電極至少部分地布置在支架的至少一部分之中。
15.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，電極至少部分地布置在支撐管中。
16.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，電極至少在其燈延伸長度的一部分區域上呈螺旋形延伸地布置在支撐管內。
17.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，支架由玻璃、石英玻璃或陶瓷製成。
18.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，放電燈(1)被設計用於介電阻塞放電。
全文摘要
本發明涉及一種用於製造放電燈(1)的方法,該种放電燈被優選地設計用於介電阻塞放電。其革新在於:採用了一種支架(10),以便用來調節並保證電極(6)的位置,其中該電極遠離器壁(3)而在放電燈(1)的放電室(2)中延伸。該支架(10)同時被用作抽吸管。
文檔編號H01J9/385GK1336000SQ00802576
公開日2002年2月13日 申請日期2000年10月6日 優先權日1999年11月5日
發明者R·克林, R·維特克特 申請人:電燈專利信託有限公司