專利名稱：介電阻擋層－放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1前序部分所述的一種介電阻擋層-放電燈。
這里涉及的是這樣一種放電燈或者一種極性的電極或者全部電極即兩種極性用一個(gè)電介質(zhì)層與放電隔離(所謂一側(cè)或兩側(cè)電介質(zhì)阻擋放電)。這種電極在下面也簡(jiǎn)稱為“電介質(zhì)電極”。電極的極性在運(yùn)行中也是完全可以變換，即每個(gè)電極可交替地作陽(yáng)極或陰極用。當(dāng)然，最好全部電極都有一個(gè)電介質(zhì)阻擋。進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可參閱文獻(xiàn)EP0733266B1，該文獻(xiàn)描述了電介質(zhì)阻擋層-放電燈。
上述的介電層可通過(guò)放電容器本身的壁來(lái)構(gòu)成，在這種情況下，電極布置在放電容器外面即大約在外壁上。另一方面，該介電層可用至少一個(gè)布置在放電容器內(nèi)的電極-下面簡(jiǎn)稱為內(nèi)電極-的至少一部分的涂敷或涂層的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，介電層厚度可根據(jù)放電性質(zhì)實(shí)現(xiàn)最佳化。當(dāng)然，內(nèi)電極需要?dú)饷苄缘碾娫匆€，從而需要附加的工序。
這類燈特別用在辦公自動(dòng)設(shè)備中，例如彩色復(fù)印機(jī)和掃描儀，特別適用于信號(hào)照明，例如汽車的制動(dòng)指示燈和方向指示燈，特別適用輔助照明，例如汽車的內(nèi)部照明，以及特別適用于顯示器例如液晶顯示器的背景照明，即所謂“邊緣型背景光”。
在這些技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，既需要特別短的啟動(dòng)階段，又需要盡可能依賴于溫度的光通量。所以這類燈一般都不含水銀。確切地說(shuō)，這類燈一般充有惰性氣體，最好是氙或惰性混合氣。在燈的運(yùn)行過(guò)程中，放電容器內(nèi)產(chǎn)生激元，例如Xe*2，該激元發(fā)射最大值約為172納米的分子帶狀輻射。根據(jù)使用場(chǎng)合，用熒光材料把這種真空紫外線輻射轉(zhuǎn)換成可見光線。
這個(gè)目的對(duì)具有權(quán)利要求1前序部分所述特征的一種燈來(lái)說(shuō)，是通過(guò)權(quán)利要求1的特征部分所述的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)的。特別有利的各種方案可從各項(xiàng)從屬權(quán)利要求中得知。
此外，這種燈的制造方法的保護(hù)由方法權(quán)利要求的特征提出。
根據(jù)本發(fā)明，介電阻擋層-放電燈的放電管至少在其兩端的一端上用一個(gè)圓盤形密封元件在不用粘結(jié)劑的情況下進(jìn)行氣密性密封，即兩個(gè)密封元件的一個(gè)或任一個(gè)布置在放電管內(nèi)的相應(yīng)端上并通過(guò)它的整個(gè)圓周直接與放電管的內(nèi)壁進(jìn)行氣密連接。在進(jìn)行這種氣密連接時(shí)，把內(nèi)壁和圓盤形密封元件的邊緣加熱到相應(yīng)的軟化溫度，這在下面還要詳細(xì)敘述。為簡(jiǎn)明起見，這里也引用“熔接”概念，但這個(gè)概念在下面是泛指兩個(gè)待連接的元件的材料不必一定要在內(nèi)部相互熔接。通過(guò)把兩種待連接的材料加熱到相應(yīng)的軟化溫度并隨即產(chǎn)生接觸，無(wú)需附加的粘結(jié)劑而實(shí)現(xiàn)氣密連接，這才是重要的。此外，放電管在熔接區(qū)沿整個(gè)圓周這樣縮小，即這種縮小呈環(huán)狀包圍圓盤形密封元件的邊緣?！皥A盤形密封元件”的概念在下面是泛指該密封元件只宜推入放電管中并可按所述的方式進(jìn)行該管的端部密封。在最簡(jiǎn)單的情況中，該元件是一個(gè)圓盤。但只具有圓形圓周的其他形狀也是適合的，例如，一個(gè)圓柱形塞子等等。
這種放電燈的本發(fā)明制造方法選用該圓盤形密封元件的直徑稍小于放電管的內(nèi)直徑。這個(gè)圓盤形密封元件是這樣引入該放電管待密封的一端上的，即首先保留一個(gè)環(huán)形縫隙，這個(gè)縫隙一般為幾百微米的范圍，例如大約100微米至300微米。合適的縫隙寬度一方面是從圓盤形的密封元件應(yīng)盡可能方便地引入該放電管的要求得出的，另一方面，該縫隙又必須能在該放電管的端部實(shí)現(xiàn)氣密連接。最好該縫隙不要太寬，以免相應(yīng)加深縮小部。此外，最好圓盤形元件和放電管的待密封的一端都事先進(jìn)行預(yù)熱。緊接著將密封元件和密封元件范圍內(nèi)的放電管加熱到軟化溫度。最后，在達(dá)到軟化溫度時(shí)，放電管這樣進(jìn)行縮小，使密封元件的整個(gè)邊緣與放電管壁在縮小區(qū)氣密連接。
為了實(shí)現(xiàn)縮小，例如用一個(gè)難熔材料制成的滾子，例如石墨滾子把放電管壁的軟化部分壓到密封元件的邊緣上，在進(jìn)行施壓的過(guò)程中，該滾子相對(duì)于放電管的圓周旋轉(zhuǎn)。在上述典型縫隙寬度的情況下，縮小部的徑向深度為幾十分之一毫米，典型地為約0.1毫米至1毫米，最好在0.2毫米和0.8毫米之間，特別是最好在0.4毫米和0.6毫米之間，例如0.5毫米，已被證明是足夠的。
放電管和圓盤形密封元件最好用相同的玻璃種類。由于因此達(dá)到相同膨脹系數(shù)的原因，產(chǎn)生的應(yīng)力也比使用附加連接材料的先有技術(shù)小。亦即先有技術(shù)由于在連接材料(例如玻璃焊料)和例如用鈉石灰玻璃制成的放電管之間的不同的膨脹系數(shù)而可導(dǎo)致應(yīng)力相當(dāng)高的不可避免的危險(xiǎn)。
通過(guò)隨后的退火可減少在熔接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
與先有技術(shù)首先把粘結(jié)劑從燒結(jié)工件中排出或玻璃熔料首先熔接不同的是，由于待熔接的元件可直接加熱，所以玻璃熔接和隨后的退火都進(jìn)行得相當(dāng)快。
此外，本發(fā)明的玻璃熔接比較便宜，因?yàn)椴缓郊拥恼辰觿?br> 在一種優(yōu)選方案中，圓盤形密封元件面對(duì)放電容器內(nèi)部的一側(cè)涂有一層反射層，例如二氧化鈦、三氧化二鋁或干涉層。從而可把從放電容器的端面射出的光反射回去，并由此提高邊緣區(qū)的亮度。由于朝燈的端部方向去的亮度一般是明顯下降的，所以提高邊緣區(qū)亮度是人們所希望的。
此外，圓盤形的密封元件最好設(shè)有一個(gè)孔口和一根連接在該孔口上的排氣管。這樣，在制造燈時(shí)就可用該排氣管進(jìn)行抽真空或充氣。另一個(gè)辦法是，如果在一個(gè)可抽真空的室內(nèi)例如在一個(gè)真空爐內(nèi)制造燈時(shí)，則也可不用該孔口和排氣管。
本發(fā)明的介電阻擋層放電燈的一個(gè)優(yōu)選的結(jié)構(gòu)型式使用了上述的內(nèi)電極。其中至少一個(gè)內(nèi)電極布置在放電管的內(nèi)壁上并在縮小區(qū)穿過(guò)內(nèi)壁和密封元件之間的連接氣密地向外引出。放電管稍微凸出縮小部，以便為內(nèi)電極的連接部分提供一個(gè)接觸面。盡管本發(fā)明的連接引起了介電阻擋層的一定的擠壓并可能導(dǎo)致這個(gè)介電內(nèi)電極的功能的干擾，但令人驚異的是，介電阻擋的內(nèi)電極的局部變形沒(méi)有對(duì)介電阻擋的放電產(chǎn)生負(fù)面影響。但前提是，縮小部應(yīng)精確位于圓盤形密封元件的區(qū)域內(nèi)。確切地說(shuō)，縮小部的軸向膨脹應(yīng)基本上限制在沿放電管內(nèi)壁的圓盤形密封元件的軸向。盡管在放電管的軸向內(nèi)在縮小部附近強(qiáng)迫產(chǎn)生的電極軌道的半圓曲率引起了放電距離的局部的幾何縮短，但由此使縮小部鄰近范圍內(nèi)的電場(chǎng)明顯以這樣的方式變形，即在上述文獻(xiàn)WO98/49712所述的單個(gè)放電離開圓盤形密封元件彎曲。從而加大了有效的放電距離和避免了單個(gè)放電不希望的主要沿圓盤形的密封元件進(jìn)行。其他的細(xì)節(jié)可參閱實(shí)施例。


圖1表示一個(gè)用鈉石灰玻璃制成的放電管1，該放電管在第一端2暫時(shí)還是敞著的，但第二端3則已用一塊平的熔接料4進(jìn)行密封。
圖2a、2b分別表示放電管1的敞口端2的示意縱截面和沿剖面線A-A剖開的示意橫截面。放電管1的內(nèi)壁已設(shè)置了兩個(gè)徑向布置的線狀銀制內(nèi)電極5a、5b，這兩個(gè)電極分別用一個(gè)介電的玻璃制成的阻擋層6a、6b覆蓋。此外，在放電管1的敞口端2中已同心設(shè)置了一個(gè)圓盤形的密封元件7。圓盤形密封元件7的外直徑稍小于放電管減去兩個(gè)內(nèi)電極5a、5b厚度的包括其阻擋層6a，6b的內(nèi)直徑，所以在整個(gè)圓周上保留一個(gè)100微米至300微米的小縫隙11。密封元件7具有一個(gè)中心孔8，在該孔上一體形成了一個(gè)排氣管9。
圖3與圖2a相似，表示放電管1敞口端2的示意縱截面，但圓盤形密封元件7的邊緣已與放電管1內(nèi)壁的對(duì)應(yīng)部分熔接。由于這個(gè)縱截面沿電極5a、5b或阻擋層6a、6b延伸，所以在圖3中看不到實(shí)際的熔接。但可清楚看到環(huán)繞圓盤形密封元件7的邊緣或更精確地說(shuō)環(huán)繞其圓周面的縮小部10。該縮小部的深度約為0.5毫米。還可看出放電室內(nèi)在縮小部10范圍內(nèi)的兩個(gè)阻擋層6a、6b的輕微的壓縮以及在壓縮部10相鄰范圍內(nèi)的電極5a、5b的半圓曲率12a、12b。
圖4表示在制造本發(fā)明燈的過(guò)程中回火爐(未示出)內(nèi)的適合無(wú)應(yīng)力熔接的時(shí)間溫度曲線。在基本上呈線性的加熱階段在大約50秒鐘達(dá)到大約640℃的溫度后，保溫大約10秒鐘。然后接著進(jìn)行回火，在回火的過(guò)程中，在大約110秒的時(shí)間間隔內(nèi)，溫度接近于呈指數(shù)冷卻到大約370℃。圖3所示圓盤形密封件7和放電管1相鄰內(nèi)壁之間的熔接是在快達(dá)到大約640℃的保溫溫度之前，用局部加熱到被熔接的元件和縮小部10的軟化點(diǎn)-這個(gè)過(guò)程也叫做擠壓-開始并持續(xù)大約10秒鐘。
下面參看圖5所示的制成的燈13。與上述圖示相同的特征用相同的附圖標(biāo)記表示。在此圖中，看不到兩個(gè)內(nèi)電極和相應(yīng)的介電阻擋層。在放電管1通過(guò)排氣管9充氣后，把該排氣管熔封成一個(gè)排氣頭14。然后根據(jù)需要可將燈旋入燈座中。
權(quán)利要求
1.帶介電阻擋層的放電燈(13)，具有一個(gè)封閉的管狀放電容器(1，4，7)和長(zhǎng)的電極(5a；5b)，其中，放電容器(1，4，7)由一個(gè)兩端密封的放電管(1)組成，其特征為，放電管(1)的至少一端用一個(gè)圓盤形的密封元件(7)在不用粘結(jié)劑的情況下進(jìn)行氣密性密封，即把該密封元件(7)布置在放電管(1)內(nèi)的相應(yīng)端(2)上并通過(guò)它的整個(gè)圓周直接與放電管(1)的內(nèi)壁進(jìn)行氣密性連接，其中放電管(1)在連接區(qū)內(nèi)沿整個(gè)圓周這樣縮小，使縮小部(10)呈環(huán)狀包圍圓盤形密封元件(7)的邊緣。
2.按權(quán)利要求1的放電燈，其中縮小部(10)的軸向限制在沿放電管內(nèi)壁的圓盤形密封元件(7)的軸向膨脹。
3.按權(quán)利要求1或2的放電燈，其中縮小部(10)的徑向深度大約為0.1毫米至1毫米的范圍，最好為0.2毫米和0.8毫米之間，特別是最好為0.4毫米和0.6毫米之間。
4.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，其中至少一個(gè)電極(5a；5b)布置在放電管(1)的內(nèi)壁上并在縮小區(qū)(10)穿過(guò)該內(nèi)壁和密封元件(7)之間的連接氣密地向外引出。
5.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，其中圓盤形密封元件(7)具有一個(gè)孔(8)，在該孔上形成一個(gè)排氣管(9)。
6.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，其中圓盤形密封元件面向放電容器內(nèi)部的一側(cè)涂有一層反射層。
7.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，其中放電管凸出于密封元件(7)。
8.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的放電燈，其中放電管(1)和圓盤形密封元件(7)用相同的玻璃種類制成。
9.用于按權(quán)利要求1至8的放電燈的制造方法，具有如下的工序·制備一個(gè)圓盤形密封元件(7)，其直徑小于放電管(1)的內(nèi)直徑；·把圓盤形密封元件(7)這樣放入放電管(1)要密封的一端(2)，使其保留一個(gè)環(huán)形間隙；·加熱密封元件(7)和該密封元件范圍內(nèi)的放電管(1)直至達(dá)到軟化溫度；·對(duì)放電管(1)這樣進(jìn)行縮小，使密封元件(7)的邊緣與縮小區(qū)(10)的放電管(1)的內(nèi)壁相互氣密連接。
10.按權(quán)利要求9的方法，用一個(gè)難熔材料制成的滾子把該壁的軟化部分壓到該密封元件的邊緣上，以達(dá)到縮小的目的。
11.按權(quán)利要求9或10的方法，在放入之前，圓盤形密封元件(7)和放電管(1)的要密封的一端(2)應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱。
全文摘要
介電阻擋層－放電燈的放電管(1)，用一個(gè)圓盤形密封元件(7)在不用粘結(jié)劑的情況下進(jìn)行氣密性密封。為了達(dá)到這個(gè)目的，放電管(1)具有一個(gè)呈環(huán)形包圍圓盤形密封元件(7)的邊緣的縮小區(qū)(10)。
文檔編號(hào)H01J65/04GK1393026SQ01802963
公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2001年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月29日
發(fā)明者W·伯林霍夫, R·貝爾勒, G·德爾 申請(qǐng)人:電燈專利信托有限公司