高强度放电灯、弧光灯管及其制造方法技术

这里涉及一种用于高强度放电灯的无尖头弧光灯管（１２）及其制造方法，其中通过依靠气体的不同密度来隔绝密封气体，弧光灯管（１２）在提起填充步骤和通过在引线组件（３２）处进行夹紧密封来将该灯管气密封的随后步骤期间可以保持与不受控气体连通。另外，可以通过在密封期间控制填充气体的温度来控制密封在弧光灯管（１２）内的填充气体的最终压力，因此避免了需要采用泵来控制填充气体压力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及高强度放电(“HID”)灯、弧光灯管及其制造方法。
技术介绍
由于与其它类型的灯相比HID灯具有效率相对较高、尺寸较小并且低维护的优点，所以HID灯例如金属卤化物和水银灯已经广泛应用在照明大型室外和室内区域例如运动场、体育馆、仓库、停车场等中。通常优选使用金属卤化物灯，因为这种灯在产生白光方面效率较高。HID灯包括支撑在外部灯罩内的弧光灯管。弧光灯管包括由透光材料例如石英或陶瓷材料构成的通常为管状的主体，它形成有装有灯填充材料和惰性填充气体的气密封发光腔室。一般来说，HID灯具有几种弧光灯管主体。一种弧光灯管主体为由具有所述大体圆筒形弧光灯管腔室的直径的石英管形成的“圆筒形”主体，其中所述腔室是通过夹紧密封所述管子的端部来形成的。另一种弧光灯管主体是一种“成形”主体，它由直径小得多的石英管形成，其中球形发光腔室是在直径比管子小得多的两个端部之间的内压作用下通过膨胀形成的。上述类型的弧光灯管主体用在形成“双端”弧光灯管即具有间隔开的电极并且每个电极密封在每个端部处的弧光灯管中。用于HID灯的弧光灯管也可以是具有只在其一个端部处密封的球形腔室的“单端”弧光灯管。弧光灯管包括一对间隔开的电极，在灯工作期间在这些电极之间形成弧光。在双端弧光灯管中，电极引线组件被密封在该弧光灯管的每个端部中。该电极引线组件通常包括一钨电极、一钼薄膜24和一外部钼引线。在HID灯的双端弧光灯管(圆筒形主体或成形主体弧光灯管)的制造中，通过以下步骤使发光腔室密封将电极引线组件设置在弧光灯管主体的每个端部中、加热每个端部的一部分然后使受热部分收缩或者夹紧在设置在其中的电极引线组件周围，由此使该组件的位置相对于弧光灯管主体固定并且形成气密封。受热部分的温度通常高达大约2000℃或者更高。在这些高温下，设置在端部内的电极引线组件的金属部件在暴露于不受控大气例如工厂生产线周围的空气时非常容易腐蚀，并且任何腐蚀都会显著降低灯的性能并且可能导致引线组件的机械故障。因此，重要的是要避免这些电极引线组件在制造过程中当其温度升高时暴露于不受控大气。在本专利技术的上下文中，“不受控大气”是除了其中该大气的组分受到严格控制的大气例如在手套箱中的大气之外的任何大气。工厂生产线周围的大气即使在其温度、湿度、颗粒含量等方面受到一些控制也被认为是不受控大气。在HID灯的制造中，用固态灯填充材料例如一种或多种金属卤化物投配到弧光灯管主体的发光腔室中。该材料在暴露于受控大气中时容易受到水分污染，这使灯的性能明显降低。因此在该制造过程中，避免该固态灯填充材料暴露于污染气体中也是重要的。在一种制造HID灯的弧光灯管的已知方法中，弧光灯管主体由玻璃质材料例如石英形成。然后在靠近将形成发光腔室的主体的纵向中心附近将填充/排气管熔合。排气管为腔室内部和弧光灯管主体的外部之间的连通提供一途径。设置电极引线组件，然后将它们夹紧密封在弧光灯管主体的端部中。在夹紧密封过程中，通过填充/排气管注入非反应性气体以防止这些电极引线组件的金属部件在这些部件在密封过程中被加热时暴露在空气中，由此防止这些金属部件腐蚀。在本专利技术的上下文中，“非反应性”气体是相对于灯部件例如包括电极引线组件和灯填充材料不反应的气体。一旦将弧光灯管主体的端部密封，就通过填充/排气管将固态填充材料和水银输入到该腔室中。然后在所要求的填充压力下将惰性填充气体注入到该腔室中，并且将填充/排气管熔合封闭，由此使该腔室气密封。这种现有技术方法具有几个缺点，其包括实质的缺点在于，腔室壁在填充/排气管连接然后熔合封闭并且熔下的位置处包括不规则部分。这个不规则部分在卤化物在灯工作期间将冷凝的腔室壁上引起冷点，并且卤化物的冷凝会在从灯发出的光的色彩均匀性上具有显著影响。在腔室中的不规则性还会干扰从腔室中发射出的光，并且冷凝的卤化物会产生阴影，从而使得难以控制和引导光。这在光学系统例如光纤光学器件、投影显示装置和汽车前灯中尤为不好。这些缺点在功率更低的灯上具有更大的不利效果，这种灯更小并且其中不规则部分包括更大部分的腔室壁。具有熔合封闭填充/排气管的弧光灯管的另一个缺点存在于安装在保护罩或管状外套内的弧光灯管中。已经被熔合封闭的部分填充/排气管从弧光灯管的腔室壁沿径向伸出。因此，圆筒形罩或管状外套必须具有更大的直径以便用径向伸出的端部包住弧光灯管。现有技术已经开发出制造“无尖头(tipless)”弧光灯管的方法，从而避免了具有熔合封闭填充/排气管的缺点。但是，制造无尖头弧光灯管的现有技术方法需要在至少一些工艺步骤期间采用受控环境。一般来说，制造无尖头弧光灯管的已知方法包括以下步骤制备出一弧光灯管主体；将一电极引线组件设置然后密封在该弧光灯管主体的一个端部中；通过该主体的剩下开口端部将固态灯填充材料和惰性填充气体注入到该主体内部中；并且将另一个电极引线组件设置然后密封在主体的剩下开口端部中，由此形成一气密封的发光腔室。为了防止第一电极引线组件的金属部件在第一端部的密封过程中氧化，已知通过另一个端部将非反应性气体注入到主体内部，因此在密封过程中产生出经过该引线组件的非反应性气体流。这防止了金属部件在密封过程中暴露于反应性的大气例如含水气体。通常通过一般的方法例如将一根软管装配在开口端部的端部上或者通过开口端部将一探测器插入到主体内部中来将非反应性气体注入到主体内部中。然后在注入固态灯填充材料之前通过开口端部用非反应性气体填充主体内部。灯填充材料通常存放在干燥的非反应性大气中，因此可以没有污染地注入到主体内部中。为了防止第二电极引线组件的金属部件在第二端部的密封过程中氧化，现有技术教导了，一旦将固态填充材料和水银注入到弧光灯管主体内部中并且将第二电极引线组件设置在剩下开口端部中，就必须使弧光灯管主体内部与不受控大气隔绝。现有技术披露了，可以通过以下方法使弧光灯管主体与不受控大气隔绝(i)如在于1992年4月28日公开的Heider等人的美国专利No.5108333中所教导的一样将弧光灯管主体设置在受控大气例如手套箱中或者(ii)如在于1996年4月9日公开的Nagasawa等人的美国专利No.5505648中所教导的一样将开口端连接在用来提供必要的密封的真空系统上。如现有技术所述一样，弧光灯管的一个端部必须足够长，以便在将电极引线组件设置在端部内时包住整个电极引线组件。一旦使弧光灯管隔离，在所要求的压力下用惰性填充气体填充弧光灯管主体，然后将端部熔合封闭在电极引线组件外面，从而将整个组件包在主体内。然后，从手套箱或真空系统中取出该弧光灯管，并且通过收缩或夹紧来密封第二端部，之后除去端部的多余部分以露出该电极引线组件的外部引线。现有技术方法具有需要使弧光灯管主体与不受控大气隔绝的明显缺点。这通常需要使用手套箱或真空系统。这些方法复杂而又难以自动化。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的在于消除现有技术的许多缺陷，并且提供一种新颖的HID灯、弧光灯管以及制造弧光灯管的方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种新颖的弧光灯管以及制造用于HID灯的弧光灯管的方法，该方法无需在受控大气内进行任何加工步骤。本专利技术还有一个目的在于提供一种新颖的弧光灯管和制造用于HID灯的无尖头弧光灯管的方法，其中弧光灯管在最后密封该弧光灯管的步骤期间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用于灯的弧光灯管的方法，该方法包括以下步骤：（ａ）提供出一个包括有开口管状端部的弧光灯管主体；（ｂ）设置所述弧光灯管主体，使得所述管状端部基本上垂直；（ｃ）将第一电极引线组件设置在下开口管状端部中，同时用通过 上开口管状端部输入的惰性气体冲洗所述主体的内部；（ｄ）通过以下步骤气密封所述下管状端部并且使第一电极引线组件的位置相对于所述弧光灯管主体固定：（ｉ）加热一部分下管状端部；并且（ｉｉ）将下管状端部的受热部分夹紧密封在设 置在其中的部分组件周围；（ｅ）通过上管状端部将灯填充材料输入到弧光灯管主体内部；（ｆ）通过上管状端部用惰性填充气体冲洗和填充弧光灯管主体内部；（ｇ）将第二电极引线组件设置在所述上管状端部中；并且（ｈ）通过以下 步骤气密封所述上管状端部并且使第二电极引线组件的位置相对于所述弧光灯管主体固定：（ｉ）加热一部分上管状端部同时通过上管状端部使弧光灯管周围的大气与弧光灯管主体的内部之间保持连通；并且（ｉｉ）将上管状端部的受热部分夹紧密封围绕 在设置在其中的部分组件上，所述上端部分的密封是使所述弧光灯管主体内部气密封的最终密封。...

【技术特征摘要】
1.一种制造用于灯的弧光灯管的方法，该方法包括以下步骤(a)提供出一个包括有开口管状端部的弧光灯管主体；(b)设置所述弧光灯管主体，使得所述管状端部基本上垂直；(c)将第一电极引线组件设置在下开口管状端部中，同时用通过上开口管状端部输入的惰性气体冲洗所述主体的内部；(d)通过以下步骤气密封所述下管状端部并且使第一电极引线组件的位置相对于所述弧光灯管主体固定(i)加热一部分下管状端部；并且(ii)将下管状端部的受热部分夹紧密封在设置在其中的部分组件周围；(e)通过上管状端部将灯填充材料输入到弧光灯管主体内部；(f)通过上管状端部用惰性填充气体冲洗和填充弧光灯管主体内部；(g)将第二电极引线组件设置在所述上管状端部中；并且(h)通过以下步骤气密封所述上管状端部并且使第二电极引线组件的位置相对于所述弧光灯管主体固定(i)加热一部分上管状端部同时通过上管状端部使弧光灯管周围的大气与弧光灯管主体的内部之间保持连通；并且(ii)将上管状端部的受热部分夹紧密封围绕在设置在其中的部分组件上，所述上端部分的密封是使所述弧光灯管主体内部气密封的最终密封。2.如权利要求1所述的方法，包括在气密封主体内部时在改变填充气体相对于弧光灯管主体周围的大气温度的温度的同时使填充气体压力保持在基本上为大气压的压力下的步骤，从而在填充气体回到周围大气温度时填充气体压力将与周围大气压力不同。3.如权利要求2所述的方法，其中在对弧光灯管主体内部进行气密封时使所述填充气体温度充分升高，从而填充气体的压力在周围大气的温度下将基本上低于大气压。4.如权利要求3所述的方法，还包括在其气密封上管状端部的步骤期间在加热该上管状端部的同时加热位于管状端部之间的部分弧光灯管主体的步骤，由此在夹紧密封上管状端部之前提高惰性填充气体相对于周围大气的温度的温度。5.如权利要求1所述的方法，其中所述惰性填充气体比围绕着弧光灯管主体的大气更重，由此减小了在上端部的密封过程中填充气体与周围大气的混合。6.如权利要求5所述的方法，还包括在气密封所述上管状端部的期间在加热上管状端部的同时加热管状端部之间的部分弧光灯管主体的步骤，由此提高惰性填充气体相对于周围大气的温度，从而在夹紧密封上管状端部的步骤期间影响填充气体从弧光灯管主体内部流出。7.如权利要求6所述的方法，其中所述灯填充材料包括一种或多种金属卤化物，并且填充气体包括一种或多种惰性气体。8.如权利要求1所述的方法，其中所述弧光灯管主体包括位于所述管状端部中间的一球形发光腔室。9.如权利要求1所述的方法，其中所述管状端部具有基本上相同的长度。10.如权利要求9所述的方法，还包括使上管状端部的长度延伸超过设置在其中的电极引线组件的步骤，从而在夹紧密封上端部时电极引线组件完全浸没在填充气体中。11.如权利要求9所述的方法，其中所述弧光灯管主体的端部的长度与密封弧光灯管的端部长度基本上相同。12.如权利要求1所述的方法，其中所述弧光灯管为圆柱形。13.如权利要求1所述的方法，其中所述灯填充材料包括水银和一种或多种金属卤化物，而且填充气体包括氩气、氙气或氪气或者其混合物。14.如权利要求13所述的方法，其中所述灯填充材料包括氩气和氪气。15.一种制造用于高强度放电灯的弧光灯管的方法，其中所述弧光灯管包括在基本室温下处于低于大气压的压力的填充气体，所述方法包括以下步骤在使填充气体与周围大气之间保持连通的同时在基本大气压力下提高在弧光灯管主体的内部中的填充气体相对于主体周围的不受控大气温度的温度；并且在提高填充气体温度的同时气密封弧光灯管主体，从而密封在弧光灯管内部中的填充气体的压力在填充气体温度不再升高时低于大气压。16.如权利要求15所述的方法，还包括在密封弧光灯管并且填充气体温度不再升高时控制填充气体的升高的温度以获得所需要的填充气体压力的步骤。17.如权利要求15所述的方法，所述使填充气体温度升高的步骤包括加热弧光灯管主体的纵向中心部分的步骤。18.如权利要求15所述的方法，包括以下步骤密封主体的一个管状端部；密封主体的另一个管状端部，由此在所述密封端部之间形成气密封发光腔室；并且加热该腔室，由此在密封另一个管状端部的步骤期间升高在腔室内的填充气体的温度。19.如权利要求18所述的方法，其中将所述端部夹紧密封。20.如权利要求18所述的方法，其中将所述端部收缩密封。21.如权利要求15所述的方法，其中所述填充气体是惰性的，并且周围大气是空气。22.如权利要求21所述的方法，其中所述惰性填充气体包括氩气。23.如权利要求15所述的方法，其中密封在腔室内的填充气体的压力在基本室温下低于半个大气压。24.如权利要求23所述的方法，其中所述填充气体压力为大约30乇与大约350乇之间。25.如权利要求15所述的方法，其中气密封弧光灯管的步骤包括使从弧光灯管的发光腔室延伸出的管状部分密封的步骤。26.如权利要求15所述的方法，其中所述弧光灯管主体主体包括具有单个开口端的发光腔室。27.如权利要求15所述的方法，其中所述弧光灯管主体由陶瓷材料构成。28.如权利要求15所述的方法，其中所述弧光灯管主体由石英构成。29.如权利要求15所述的方法，其中气密封所述弧形灯管主体的步骤包括以下步骤，将一个或多个电极引线组件设置在主体的开口端部中，并且将端部密封在设置在其中的一个或多个电极引线组件周围，由此固定一个或多个引线组件的位置并且气密封所述弧光灯管主体。30.一种制造具有气密封发光腔室的弧光灯管的方法，所述腔室装有在基本室温下具有低于大气压的压力的填充气体，改进是，不用在受控气体中进行任何步骤，其中无需机械抽空腔室就可以获得在基本室温下的低于大气压的填充气体压力。31.一种制造用于高强度放电灯的弧光灯管的方法，该放电灯具有气密封在弧光灯管的发光腔室内的填充气体，其中所述填充气体压力小于在基本室温的二分之一大气压，所述方法包括以下步骤使腔室内的填充气体的温度升高，从而由于其温度升高而使得填充气体从腔室中流动；并且在充分的填充气体已经从腔室流动之后气密封所述腔室，从而密封在该腔室内的填充气体的压力在填充气体温度不再升高时将小于二分之一个大气压。32.如权利要求31所述的方法，其中所述填充气体通过弧光灯管的开口管状端部从腔室流动。33.如权利要求31所述的方法，其中所述弧光灯管包括一对管状端部。34.如权利要求31所述的方法，其中所述弧光灯管包括单个端部。35.如权利要求31所述的方法，其中所述腔室位于密封端部中间，并且填充气体通过开口管状部分从腔室流动。36.如权利要求31所述的方法，其中所述填充气体为惰性的，并且从腔室流入到不受控大气中。37.如权利要求31所述的方法，其中在基本室温下的填充气体压力为大约30乇至大约350乇之间。38.如权利要求31所述的方法，其中气密封所述弧光灯管主体的步骤包括以下步骤，将一个或多个电极引线组件设置在主体的开口端部中，并且将端部密封在设置在其中的一个或多个电极引线组件周围，由此固定一个或多个引线组件的位置并且气密封所述弧光灯管主体。39.一种制造具有气密封发光腔室的弧光灯管的方法，所述腔室装有在基本室温下具有小于二分之一个大气压的压力的填充气体，改进是，无需机械抽空腔室就可以获得低于大气压的填充气体压力。40.一种制造用于高强度放电灯的无尖头弧光灯管的方法，该放电灯具有位于一对夹紧密封端部中间的气密封发光腔室和密封在该腔室内的填充气体，所述方法包括以下步骤通过开口端部用填充气体冲洗和填充腔室的内部；并且在通过端部使填充气体与弧光灯管周围的大气之间保持连通的同时通过夹紧密封所述开口端部来对该腔室进行气密封直到将该腔室密封。41.如权利要求40所述的方法，还包括在冲洗和填充以及密封所述腔室的步骤期间将弧光灯管设置成使开口管状端部向上延伸的步骤。42.如权利要求41所述的方法，其中所述填充气体比周围大气更重。43.如权利要求42所述的方法，其中所述填充气体是惰性的，而弧光灯管周围的大气是空气。44.如权利要求42所述的方法，其中所述填充气体包括氩气或氙气。45.如权利要求40所述的方法，其中所述填充气体是惰性的并且弧光灯管周围的大气为空气。46.如权利要求40所述的方法，其中所述弧光灯管由石英构成。47.一种制造用于弧光放电灯的弧光灯管的方法，它包括通过其开口管状端部用惰性填充气体填充该弧光灯管然后在端部中形成夹紧密封由此使弧光灯管气密封的步骤，改进是，包括通过管状端部保持弧光灯管内部通向弧光灯管周围的大气体直到形成夹紧密封的步骤，由此就无需在形成夹紧密封时控制弧光灯管周围的大气。48.一种制造弧光灯管的方法，包括用填充气体填充发光腔室然后密封该腔室的步骤，其改进在于，使腔室内的填充气体与该腔室周围的不受控大气保持连通直到将该腔室密封。49.如权利要求48所述的方法，还包括使腔室内的填充气体相对于周围大气的温度升高步骤，由此使得填充气体在腔室密封过程中从腔室中流出。50.如权利要求49所述的方法，其中所述填充气体在密封弧光灯管内的压力在基本室温下低于大气压。51.如权利要求48所述的方法，其中所述填充气体是惰性的，并且弧光灯管周围的大气是空气。52.如权利要求48所述的方法，其中通过弧光灯管的开口端部将填充气体输入到发光腔室中。53.如权利要求48所述的方法，其中通过开口填充管将所述填充气体输入到发光腔室中。54.一种制造具有含有填充气体的气密封发光腔室的无尖头弧光灯管的方法，所述方法包括以下步骤将无尖头腔室放置在气态大气中；通过所述弧光灯管的开口端部冲洗并填充所述腔室；并且在通过端部使填充气体与弧光灯管周围的气态大气保持连通的同时通过密封所述端部来将腔室气密封，填充气体的组分与弧光灯管周围的气态大气的组分不同。55.如权利要求54所述的方法，其中所述气态大气...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿巴斯拉穆里，尤里斯舒尔茨斯，顾永卫，
申请(专利权)人：现代照明技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]