專利名稱：具有金屬絲網(wǎng)構(gòu)成的引線的電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電燈，包括以氣密方式密封的燈管(lamp vessel)，它具有封閉了一個(gè)空間的石英玻璃壁，在此空間內(nèi)布置有電氣元件；一個(gè)引線，包括完全嵌入燈管壁內(nèi)的箔片形的金屬密封件，從而與石英玻璃壁一起形成氣密的密封；連接到金屬密封件上的內(nèi)部電流導(dǎo)體，它伸入上述空間并且連接到電氣元件上；在一個(gè)連接區(qū)連接到金屬密封件上的外部電流導(dǎo)體，其穿過(guò)燈泡壁延伸到外部。
GB496679公開了這樣一種燈泡。在這種已知的燈泡中，金屬密封件是一個(gè)由例如鉬制成的金屬條。在金屬條和石英玻璃壁之間的氣密密封部分，由于不同的線性熱膨脹系數(shù)而在石英玻璃壁中呈現(xiàn)出拉應(yīng)力，對(duì)于鉬而言，線性熱膨脹系數(shù)大約是50×10-7K-1，對(duì)于石英玻璃也就是SiO2成分占重量的至少95％的玻璃而言，線性熱膨脹系數(shù)大約是6×10-7K-1。當(dāng)這些應(yīng)力相對(duì)低時(shí)，密封就越牢固，這樣就能降低燈泡的早期故障風(fēng)險(xiǎn)。為了降低石英玻璃中的這些拉應(yīng)力，金屬條做成了特殊的形狀，比如在上面有皺褶或是孔。由于制造燈泡時(shí)的特殊形狀，避免了在石英玻璃和金屬條之間產(chǎn)生很高的拉伸引力。然而，所知的燈泡也有不足之處，即金屬條要伸出石英玻璃壁之外足夠的長(zhǎng)度，并且要進(jìn)入空間內(nèi)部還要伸到外部。由于金屬條伸入了燈泡的空間，金屬條就會(huì)暴露在燈泡內(nèi)具有腐蝕性的氣氛中。結(jié)果，金屬條具有很大的被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致石英玻璃壁很快變黑，致使流明維護(hù)變壞。因?yàn)榻饘贄l延伸到了外面，人不小心接觸到帶電部分的危險(xiǎn)性明顯增加了。
金屬條的另一個(gè)缺點(diǎn)是，在其制造過(guò)程中涉及金屬條破裂的嚴(yán)重危險(xiǎn)；除此以外，金屬條的制造是麻煩的。為了得到帶皺褶金屬條的良好性能，通過(guò)在箔片上按預(yù)定的角度彎曲得到皺褶。然而，一方面這些彎曲部必須盡量尖銳，以降低石英玻璃上過(guò)高的應(yīng)力，另一方面，這些彎曲部必須盡量圓滑，以降低由于過(guò)分銳利彎曲而使金屬條破碎和不結(jié)實(shí)的危險(xiǎn)。在考慮帶皺褶的金屬條的情況下，對(duì)于氣密密閉結(jié)構(gòu)的制造提出了更高的要求，因?yàn)閷?duì)于金屬條的形狀必須注意，尤其是銳利彎曲部的形狀應(yīng)該能承受密閉加工。為了得到帶有孔的金屬條，在條上所作的開孔必須有完全密閉的表面。例如可以通過(guò)沖壓或是化學(xué)刻蝕來(lái)實(shí)現(xiàn)。在所知的燈泡中，孔是沖壓而成的。然而，沖壓導(dǎo)致機(jī)械負(fù)荷，增大了破裂的危險(xiǎn)或者至少使(易碎的)金屬條變得很薄弱。因此，燈泡的制作相對(duì)麻煩，因?yàn)樵诿芊饧庸み^(guò)程中要特別小心地避免把脆弱的金屬條弄破。
已知燈泡的另一不足之處在于外部的電流導(dǎo)體受腐蝕且隨后產(chǎn)生膨脹，和/或石英玻璃壁中的金屬條會(huì)相應(yīng)地導(dǎo)致石英玻璃中的高拉應(yīng)力。因?yàn)樵谑⒉ＡП谥兄挥泻苄〉目臻g以供膨脹，并且存在大量的對(duì)氧化敏感的物質(zhì)，所以存在拉應(yīng)力達(dá)到臨界值的危險(xiǎn)性并可帶來(lái)隨后的石英玻璃的破裂。這種破裂提高了已知的燈泡爆破的危險(xiǎn)性，所以已知的燈泡是相對(duì)不安全的。
本發(fā)明的目的是提供一種開場(chǎng)白一段中描述的那種類型的燈泡，它擁有相對(duì)好的流明保持，容易制造，并且具有相對(duì)安全的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明用開場(chǎng)白一段中描述的那種電燈泡實(shí)現(xiàn)了這一目的，其特征是金屬密封件在連接區(qū)域包括一個(gè)金屬絲網(wǎng)。在本發(fā)明的燈泡中，金屬密封件沒(méi)有從石英玻璃壁中伸入到燈泡的內(nèi)部空間中。因此，金屬密封件被腐蝕的危險(xiǎn)明顯降低了，并且發(fā)生黑暗現(xiàn)象的情況變得比較少，從而加強(qiáng)良好的流明保持。
此外，包括金屬絲網(wǎng)的金屬密封件相對(duì)堅(jiān)固，因此密封過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)。因此燈泡的制作相對(duì)更容易。在燈泡的制作過(guò)程中，密封是通過(guò)將包括金屬絲網(wǎng)的一或多個(gè)所述金屬密封件裝入壁中而實(shí)現(xiàn)的。在制造過(guò)程中，在金屬密封件和外部電流導(dǎo)體共同存在的那一需要密封的區(qū)域?qū)⒉Ａк浕?。使石英玻璃達(dá)到1900℃以上的溫度。當(dāng)石英玻璃一接觸外部電流導(dǎo)體，導(dǎo)體就會(huì)變得很熱，使熱的石英玻璃流到金屬密封件上并且進(jìn)入金屬絲網(wǎng)的開口。熔化的石英玻璃本身立即充分地和金屬密封件以及開口另一側(cè)的石英玻璃熔合，形成緊密的接合。隨后所形成的密封冷卻下來(lái)。由于它具有比較高的線性熱膨脹系數(shù)(大約50×10-7K-1)，在冷卻的過(guò)程中，外部的電流導(dǎo)體比它所嵌入其中的石英玻璃(線性熱膨脹系數(shù)大約是6×10-7K-1)收縮得更厲害。在這種情況下就會(huì)在電流導(dǎo)體周圍形成一種毛細(xì)空間。由于金屬密封件的箔片形狀，在它的周圍不會(huì)形成這種毛細(xì)空間。與內(nèi)部或外部電流導(dǎo)體和金屬密封件交疊區(qū)域處鄰近的部分是連接區(qū)域。
外部電流導(dǎo)體周圍的毛細(xì)空間和燈泡外的空氣是連通的，造成外部電流導(dǎo)體和金屬密封件的金屬絲網(wǎng)容易受到氧氣的腐蝕。對(duì)外部電流導(dǎo)體和/或金屬絲網(wǎng)的腐蝕將導(dǎo)致膨脹，在連接區(qū)域，膨脹是尤其危險(xiǎn)的。按照本發(fā)明的燈泡，拉應(yīng)力達(dá)到臨界值所需的時(shí)間增加了，因?yàn)楹途哂衅胀ǖ幕驇О欛藿饘俨拿芊饨Y(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明中的金屬絲網(wǎng)有更少的材料和燈泡外的空氣開放接觸，更少的金屬被氧化。為了避免連接區(qū)域外部被過(guò)度氧化，金屬密封件在該區(qū)域外部并不一定要具有金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于拉應(yīng)力達(dá)到臨界值所需的時(shí)間增加，本發(fā)明的燈泡爆破的危險(xiǎn)變得很小甚至可以忽略，因?yàn)闊襞輹?huì)由于金屬絲網(wǎng)的氧化而失效。這種氧化很可能導(dǎo)致在拉應(yīng)力達(dá)到臨界值之前就造成外部電流導(dǎo)體和金屬絲網(wǎng)之間的電接觸斷開。因此燈泡相對(duì)安全。
內(nèi)部電流導(dǎo)體周圍的毛細(xì)空間和燈泡內(nèi)部包含有填充物的空間相連通。毛細(xì)空間使得內(nèi)部電流導(dǎo)體和金屬密封件的金屬絲網(wǎng)容易接近填充物。由于金屬絲網(wǎng)的存在，在和內(nèi)部電流導(dǎo)體連接的區(qū)域，拉應(yīng)力達(dá)到臨界值的時(shí)間增加了。在內(nèi)部電流導(dǎo)體連接區(qū)域的拉伸引力達(dá)到臨界值之前，在外部電流導(dǎo)體連接區(qū)域處金屬絲網(wǎng)的氧化容易引起外部電流導(dǎo)體和金屬絲網(wǎng)之間的電接觸斷開。因此，燈泡相對(duì)安全。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，按照本發(fā)明的電燈的特征在于金屬密封件是一個(gè)金屬絲網(wǎng)。該實(shí)施例比包括一個(gè)金屬絲網(wǎng)以作為金屬密封件的一部分的燈泡更容易制造。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的電燈的特征在于金屬絲網(wǎng)是由從鉬、錸、鎢及其混合物組成的組中選擇的一種元素構(gòu)成的。這些元素及其混合物都是已知的用作石英玻璃燈管中的電引線的材料。有益的是這些元素都含有超過(guò)重量的10％的摻雜物。這些摻雜物能夠改善金屬絲網(wǎng)材料的各種性能。有利的是，這些摻雜物包括釔、鉿、釷、和/或鑭。以鎢為例，鎢對(duì)石英玻璃的化學(xué)吸附力由這些摻雜物提供，因此密封的氣密性提高了。進(jìn)一步，釔和鑭提高了例如再結(jié)晶鉬的延展性，結(jié)果在密封處燈泡中的拉應(yīng)力進(jìn)一步減小了，更提高了燈泡的安全性。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的電燈的特征在于金屬絲網(wǎng)是由直徑為Φ的金屬絲制成的，20μm≤Φ≤100μm，最好是30μm≤Φ≤60μm。為了獲得氣密密封，金屬絲網(wǎng)的每一條金屬絲都要被氣密地嵌入石英玻璃壁中。只要將單絲最大直徑限制在100μm，由石英玻璃和金屬絲網(wǎng)中金屬的熱膨脹系數(shù)不同而引起的拉應(yīng)力就會(huì)相對(duì)較低。這樣還能避免在單絲周圍形成毛細(xì)管；因此就能保持金屬絲網(wǎng)的單絲和石英玻璃間的氣密連接。為了保護(hù)金屬絲網(wǎng)的結(jié)構(gòu)并賦予它足夠的強(qiáng)度，金屬絲網(wǎng)的各條單絲應(yīng)該有至少20μm的直徑。尤其是當(dāng)燈泡的金屬絲網(wǎng)單絲的直徑范圍是30-60μm時(shí)效果更好。金屬絲網(wǎng)應(yīng)該是容易操作的，基本上沒(méi)有被毀壞的危險(xiǎn)，由于嵌入式的金屬絲網(wǎng)而在石英玻璃壁中產(chǎn)生的拉應(yīng)力相對(duì)較低。
金屬絲網(wǎng)是一種平行絲的編織結(jié)構(gòu)。連續(xù)的平行絲被分割開一個(gè)絲線的距離。為了能使石英玻璃穿過(guò)金屬絲網(wǎng)上的通孔容易流動(dòng)，盡管石英玻璃在密封過(guò)程中具有相應(yīng)的高粘性，絲線距離至少應(yīng)該是絲線直徑的3倍。
從GB2045741中已知的燈泡，由一個(gè)鉬制的箔片作為金屬密封件。已知的這種燈泡能夠抗氧化是因?yàn)樵谥圃熘邦A(yù)先例如用鉻附著在由鉬制造的箔片上而形成一個(gè)涂層。然而，涂鉬箔片的制造是繁瑣和昂貴的。此外，涂鉬箔片對(duì)燈的制造提出了額外的要求，增加了涂層對(duì)燈泡的填充物造成污染的危險(xiǎn)性。
在附圖中示意性地表示了本發(fā)明的高壓放電燈的實(shí)施例，在附圖中

圖1是燈的正面圖；圖2a是圖1中的燈的密封部位的細(xì)節(jié)；圖2b是圖1中的燈的密封部分的沿I-I線的截面圖。
在圖1中，該電燈是一個(gè)高壓氣體放電燈，它具有一個(gè)以氣密方式封閉的燈管1，并且具有包含一個(gè)空間3的石英玻璃壁2。電氣元件4通過(guò)內(nèi)部電流導(dǎo)體5連接到各自的金屬絲網(wǎng)6，在圖1中，該金屬絲網(wǎng)6由含有按重量計(jì)占0.5％的La2O3的W制成。電氣元件4在圖1中是一對(duì)電極，但它也可由一個(gè)白熾體替換。內(nèi)部電流導(dǎo)體5從燈管1的壁2中伸入空間3。金屬絲網(wǎng)被嵌入燈管1的壁2中并且被連接到、例如是焊接到各自的外部電流導(dǎo)體7，導(dǎo)體7在圖1中由鉬制成的。
內(nèi)部電流導(dǎo)體5和電氣元件4由鎢制成，并且有小量的對(duì)鎢的晶體生長(zhǎng)起調(diào)節(jié)作用的成分，例如按總重量計(jì)占0.01％的K、Al和Si，以及按重量計(jì)占1.5％的ThO2添加劑。
空間3中是可電離的填充物。在圖1中，燈管1由水銀，稀有氣體和鏑、鈥、釓、釹和銫的鹵化物填充。圖1所示的燈在正常工作時(shí)消耗400W功率。在大氣的環(huán)境中，該燈可以在沒(méi)有外殼的情況下工作，對(duì)金屬絲網(wǎng)6和外部電流導(dǎo)體7的腐蝕很少，燈不會(huì)爆破。
圖2a用示意圖說(shuō)明圖1中的燈密封部分的細(xì)節(jié)。金屬絲網(wǎng)6嵌入燈管1的石英玻璃壁2中。金屬絲網(wǎng)6和外部電流導(dǎo)體7在連接區(qū)域9交疊，金屬絲網(wǎng)6和內(nèi)部電流導(dǎo)體5在連接區(qū)域9′交疊。金屬絲網(wǎng)6的絲線10以絲線間距D1沿一個(gè)方向間隔排開，在橫向上以絲線間距D2間隔排開，形成一個(gè)開口11。D1和D2都是120μm。在圖2A中，絲線間距D1和D2是相同的，但是這些距離也可以不同。如圖2b所示，金屬絲網(wǎng)是直徑Φ為35μm的平行絲線的編織結(jié)構(gòu)。在平行絲線10之間的絲線距離D2要大于3倍的直徑Φ，使石英玻璃在這些開口的兩側(cè)穿過(guò)這些開口11流動(dòng)，使兩個(gè)側(cè)面相互熔合。石英玻璃也將自身熔合到金屬絲網(wǎng)的絲線10上，未形成毛細(xì)管，因此可獲得氣密的密閉。
權(quán)利要求
1.一種電燈，包括以氣密方式密封的燈管(1)，它具有封閉了一個(gè)空間(3)的石英玻璃壁(2)，在該空間內(nèi)布置有電氣元件(4)；一個(gè)引線(8)，包括完全嵌入燈管(1)的壁(2)內(nèi)的箔片形的金屬密封件(6)，其與石英玻璃壁(2)一起形成氣密的密封；連接到金屬密封件(6)上的內(nèi)部電流導(dǎo)體(5)，它伸入上述空間(3)并且連接到電氣元件(4)上；在一個(gè)連接區(qū)域(9)連接到金屬密封件(6)上的外部電流導(dǎo)體(7)，其穿過(guò)壁(2)延伸到外部，其特征是金屬密封件(6)在連接區(qū)域(9)包括一個(gè)金屬絲網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的電燈，其特征在于金屬密封件(6)是一個(gè)金屬絲網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電燈，其特征是金屬絲網(wǎng)(6)是由從鉬、錸、鎢及其混合物組成的組中選擇出的一種元素構(gòu)成的。
4.如權(quán)利要求3所述的電燈，其特征是所述元素中包含重量高達(dá)10％的摻雜物。
5.如權(quán)利要求4所述的電燈，其特征是摻雜物從釔、鉿、釷、鑭所組成的組中選擇。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的電燈，其特征在于金屬絲網(wǎng)(6)是由直徑為Φ金屬絲(10)制成的，其中20μm≤Φ≤100μm，最好是30μm≤Φ≤60μm。
7.如權(quán)利要求6所述的電燈，其特征是構(gòu)成金屬絲網(wǎng)(6)的連續(xù)平行金屬絲(10)按照絲線距離(D1，D2)間隔排列，上述絲線距離≥3Φ。
全文摘要
電燈包括一個(gè)燈管(1)和一個(gè)電氣元件(4)。電氣元件(4)通過(guò)一條由金屬密封件(6)上的金屬絲網(wǎng)構(gòu)成的電流引線電連接到外部。使用金屬絲網(wǎng)(6)能夠減少金屬密封件受到強(qiáng)列氧化的風(fēng)險(xiǎn),并且減弱密封中產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力的危險(xiǎn)。這樣就能提高燈泡的安全性。
文檔編號(hào)H01J61/36GK1336007SQ00802557
公開日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2000年8月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月6日
發(fā)明者M·W·斯泰曼恩 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司