用于放电灯的陶瓷电弧管及其制造方法技术

一种高强度放电灯及其制造方法具有限定放电室的陶瓷电弧管(50)，该管的相对端各自接收延伸到放电室内的电极(52,54)。热屏蔽件(70,74)从电弧管的每个相对端延伸且与该管限定径向间隙(GR)。热屏蔽件在它们之间限定轴向间隙(X3)且在一些实施例中从电弧管中的端塞(72,76)延伸；并且在另一实施例中，一体地形成于电弧管半段内，电弧管半段接合且融合在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于诸如陶瓷金属卤化物放电灯或高压钠放电灯的高强度放电(HID)灯的陶瓷放电电弧管以及制造用于这样的灯的陶瓷放电电弧管的方法。
技术介绍
放电灯，例如陶瓷金属卤化物放电灯，通过电离诸如金属卤化物和汞的混合物的填料或者在无汞放电灯中作为缓冲剂/电压升高材料(如含汞灯中的汞)的其备选材料而发光，电弧在两个电极之间传递，由于填料的电离而形成放电等离子体。电极和填料密封在半透明或透明的放电室内，放电室维持经激励的填充材料的压力且允许所发出的光穿过它。也称作“剂料”的填料响应于被电弧激发而发出可见电磁辐射(也称作“光”)的期望光谱能量分布。 高强度放电灯中的电弧管可由诸如熔融二氧化硅(也称作“石英玻璃”)的材料形成，其在被加热到软化状态后成形为期望的放电室几何形状。然而，熔融二氧化硅具有某些缺点，这些缺点源于高操作温度下的其反应化学性质以及其热力学不稳定的结构性质。例如，在大于约950°C至1000°C的温度下，卤化物填料与石英玻璃起反应，该过程产生硅酸盐和硅酸盐卤化物，从而减小了填充组分的有效量。升高的温度还导致纳渗透穿过石英壁。这些填料消耗现象随时间推移而导致色移，这减少了灯的使用寿命。此外，在高温下，还发生熔融二氧化硅从非晶相到结晶相的转变(“再结晶”)，这减小了放电室壁的机械强度和透光性。开发了陶瓷放电电弧管以在相对较高的温度下操作用于改进色控制、现色性和发光性质，同时显著地减小放电室壁与填充材料的反应。例如，已知采用半透明的多晶氧化铝烧结体，其使得可见波长辐射能够穿过该体且使该体可用作用于高压钠灯和陶瓷金属卤化物放电灯的电弧管。在陶瓷电弧管放电灯以水平设置采用的某些应用中，例如在机动车前灯应用中，形成用于发光的等离子体的电极之间的电弧被配置为向上弓形轮廓，这导致了电弧管的上壁表面上的过高温度。这种极高的“热点”温度和在放电室壁内产生的相关温度梯度将在电弧管组件中引起过高的热诱导机械应力。暴露于这些过高的温度和热应力迄今已导致降低的灯可靠性；并且，在诸如机动车的应用中，导致了归因于电弧管组件内的裂缝产生和传播的过早灯故障、高成本的替换和所伴随的用户不满。因此，希望找到一种方式或手段来防止在电弧放电灯的陶瓷电弧管组件中过高的温度和热应力，且特别是在这样的灯以水平布置设置有电弧管的情况下，例如在机动车前灯应用的情况下发现的。
技术实现思路
本公开描述了一种具有陶瓷电弧管的高强度放电灯，陶瓷电弧管在其中心部分有大致管状的部件，其在该中心电弧管部件的相对端之间限定放电室，开口设于相对端中的每一个中用于接收电极。热屏蔽件在放电室内部从大致管状陶瓷部件的相对端中的每一个延伸且与大致管状陶瓷部件的壁限定径向间隙。电极接收于相对端开口中的每一个中且延伸到放电室内；并且，热屏蔽件从大致管状陶瓷部件的每个相对端向内延伸，以便在它们之间限定轴向间隙。在本公开的放电灯的一个示例性型式中，限定放电室的大致管状陶瓷部件具有端塞，端塞融合于每个相对端中，开口设于端塞中用于电极；并且，热屏蔽件从每个端塞向内延伸。端塞融合到大致管状的部件；并且，热屏蔽件可与端塞一体地形成为单件，或者可为融合至其的单独部件。在另一示例性实施例中，可绕热屏蔽件采用多个轴向间隔开的环以向大致管状陶瓷部件提供径向间隙，其中，环融合到热屏蔽件和大致管状陶瓷部件以形成多个轴向间隔开的环形室，这在热屏蔽件与大致管状陶瓷部件之间限定多个径向间隔。在另一型式中，可通过形成于端塞中的凹槽来形成环形间隔，从而排除对于要融合到端塞的单独环的需要。 在另一示例性型式中，限定放电室的大致管状陶瓷部件的区域可具有环形凸起以提供在等离子体区域中放电室直径的扩大，热屏蔽件之间的轴向间隙位于此区域。在另一型式中，热屏蔽件可包括从端塞轴向向内延伸的多个单独指状物，端塞被布置成在它们之间限定弓形间隔，弓形间隔在热屏蔽件与大致管状陶瓷部件之间形成径向间隙。在又一型式中，电弧管可形成于两个纵向延伸的半段中，每个半段与相对闭合端一体地形成，并且热屏蔽件与其一体形成并从其轴向延伸。开口一体地形成于相对端中的每一个中以在其中接收电极。两个电弧管半段然后融合或烧结在一起以在电弧管组件内形成闭合的放电室。在热屏蔽件与限定放电室的大致管状陶瓷部件之间的径向间隙或间隔导致了从室中等离子体的中心部分朝向大致管状部件的壁的减小的热传导，以及在轴向上到端塞的增加的热传导；并且，这两种影响都降低了在大致管状陶瓷部件的中心部分中的温度和热应力且减小了部件中的轴向热梯度，从而总体上减小了热应力且增加了灯寿命。附图说明图I示出具有陶瓷电弧管的放电灯； 图2a为在示例性型式中形成电弧管的图I的构件的截面 图2b为图2a的放大部分，示出了其中的热流； 图3为在融合前处于组装状态的另一示例性型式的截面 图4在操作中处于融合状态的图3的型式的截面图，其中有放电电弧； 图5为在融合前处于组装状态的本公开的电弧管的再一型式的截面 图6为在操作中处于融合状态的图5的电弧管的截面图，其中有放电电弧； 图7为采用凸起或回旋的管状放电室的本公开的电弧管的另一型式的截面图，其中构件被示出在融合前处于组装状态； 图8为处于融合状态且在操作中的图7的型式的截面图，其中有放电电弧； 图9为本公开的电弧管的另一型式的截面图，其中零件设置成在融合前处于组装状态；图10为本公开的电弧管的另一型式的截面图，其中零件设置成在融合前处于组装状态； 图11为本公开的电弧管的另一型式的截面图，其中零件设置成在融合前处于组装状态； 图12为本公开的电弧管的另一型式的截面图，其具有由从端塞轴向向内延伸的多个突起形成的热屏蔽件； 图13为沿着虚指示线13-13截取的图12的型式的截面图；和图14为本公开的电弧管的另一型式的透视图，其具有电弧管和限定放电室的其大致管状陶瓷部件，放电室形成为两个半部，这两个半部预先组装有从其相对端向内延伸的热屏蔽件且随后两个半部融合在一起；· 图15a为沿着图14的截面指示线15a截取的截面图，带有大致半球形或弯曲表面端塞几何形状的额外特征；以及 图15b为沿着图14中的截面指示线15b截取的截面图。图16为计算机建模程序的框图和过程流程图，计算机建模程序用于计算本公开的放电灯的不同示例性型式的温度和机械应力分布。具体实施例方式参照图1，大体以10表示的高强度放电灯包括由半透明或透明材料形成的外灯泡12和设置在其中的大体以50表示的陶瓷电弧管，陶瓷电弧管在其中心部分具有大致管状的部件51，其包含大体以52、54表示的两个电极以及在灯的操作条件下呈气态或部分液态形式的填充材料(未示出)。电极52、54连接到电流导体56、58，其在连接到电源后跨过电极的两端施加电势差。在操作中，电极52、54生成电弧击穿，其电离填充材料而在电弧管50的放电室60中产生等离子体。由等离子体产生的光的发射特性主要取决于填充材料的组分、跨过电极的电压、放电室的温度分布、室中的压力以及放电室和整个电弧管组件的几何形状。对于陶瓷金属卤化物灯，填料通常可包括Hg、诸如氩气(Ar)或氙气(Xe)的稀有气体以及诸如碘化钠(NaI)、碘化铊(TlI)和碘化镝(DyI3)的金属卤化物的混合物。然而，存在从光源的(且特别是金属卤化物放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A博罗茨基，I灿伊，CE奥马利，A阿戈德，VS陈纳姆舍蒂，SV拉维，GH特纳，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：
国别省市：