專利名稱：雙玻殼的鹵鎢燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明設(shè)備中的一種電光源。
鹵鎢燈是一種具有廣泛用途的電光源。它宜用于照度要求高、顯色性較好或要求調(diào)光的場所，如體育館、大會堂、宴會廳等。其色溫尤其適用于彩色電視的演播室照明。它與白熾燈相比，效率高、體積小、功率集中，因而可使燈具尺寸縮小，便于光的控制。
鹵鎢燈是1959年人們發(fā)現(xiàn)鹵鎢循環(huán)的原理后制成的。其原理就是在燈泡中充入一定量的鹵素，在一定的溫度下，一般需250℃至700℃，鹵素與燈泡中鎢燈絲蒸發(fā)到玻璃殼上的鎢原子化合成鹵化鎢氣體。并在燈內(nèi)進行氣體對流，鹵化鎢又擴散到鎢燈絲附近。在鎢燈絲附近因溫度較高，鹵化鎢分解成鹵素與鎢原子，鎢原子便回到燈絲上，鹵素又回到泡殼處再與其處另外蒸發(fā)的鎢原子化合，往復循環(huán)不已。這就稱作鹵鎢循環(huán)。白熾燈無鹵鎢循環(huán)，燈開啟后蒸發(fā)了的鎢原子就附著在燈泡的內(nèi)壁上，使玻璃殼發(fā)黑，降低了泡殼處的光透過率，影響光照效果；同時燈絲較快熔斷，縮短了燃點壽命。
由于鹵鎢燈工作時必須要求鹵鎢循環(huán)能正常進行，其條件之一就是確保燈泡殼或燈管壁的溫度能達到250℃～700℃，才能確保鹵鎢循環(huán)正常進行，因此在鹵鎢燈的使用與維修說明中一般都指出，不允許采用任何人工冷卻措施，如電風扇吹、水淋等。鹵鎢燈如用作中國專利ZL94213484.2的水下燈的光源時，由于該專利的結(jié)構(gòu)特征是燈具可進水，利用水直接與光源接觸達到冷卻的目的。這時，由于鹵鎢燈管壁直接與水接觸，水溫通常較低，水又是導熱體，就會使燈管管壁處的溫度達不到鹵鎢循環(huán)所需的溫度(250℃～700℃)，從而破壞了鹵鎢循環(huán)，使沉積在燈管內(nèi)壁處的鎢不能再通過鹵鎢循環(huán)返回到燈絲上。這樣，鹵鎢燈的管壁處因鎢的沉積而發(fā)黑，鎢絲變細，既影響照度，又縮短了燈的壽命。
針對上述鹵鎢燈用作水下照明時出現(xiàn)的弊端，本發(fā)明的目的是，解決燈管在溫度較低、導熱性又好的環(huán)境下工作時，鹵鎢循環(huán)不會被破壞的問題，從而設(shè)計出一種可用于上述專利的新型水下照明用的鹵鎢光源。


圖1、2、3示出了三種通常照明使用的管形鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)簡圖。圖1為夾式電極的。圖2為頂式電極的，圖中僅畫出其靠近電極處的結(jié)構(gòu)，其余同圖1中夾式電極的結(jié)構(gòu)。圖3為插腳式電極的。在此三個圖中，部件[1]為石英玻璃管，部件[2]為鎢絲，部件[3]為鉬片，部件[4]為電極，部件[5]為鉬絲，即導絲。這三種鹵鎢燈的工作原理是相同的，只是外觀形狀和(或)電極形式不同而已。
為了維持在溫度較低、熱傳導又好的環(huán)境下也能保持良好的鹵鎢循環(huán)，本發(fā)明把通常使用的鹵鎢燈封裝于另一石英玻璃殼內(nèi)，即外泡殼[6]，整個內(nèi)管[1]全部被封在外泡殼[6]內(nèi)，見圖4所示。從圖4可見，本發(fā)明把鹵鎢燈的從鉬片[3]處接出的導絲即鉬絲[5]與外泡殼[6]封接，把電極[4]做在外泡殼[6]的端部。這樣，內(nèi)管[1]與外泡殼[6]之間僅以鉬絲[5]作支撐性連接件[7]，內(nèi)管[1]與外泡殼[6]之間無直接以玻璃作材質(zhì)的連接部分。支撐性連接件[7]有一部分做成U形或S形，目的是使之成為溫差補償器[8]，以確保內(nèi)管[1]與外泡殼[6]不因熱膨漲系數(shù)不同或因溫差而引起擠裂。在外泡殼與內(nèi)管之間抽成真空，或是抽成真空并充入一定量的惰性氣體，以減少熱傳導損失保證鹵鎢循環(huán)的正常進行。這就是本發(fā)明鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)特征。
由于本發(fā)明采用了雙玻殼的鹵鎢光源結(jié)構(gòu)，因此當把這種光源作水下照明使用時，光源直接與水接觸也會正常工作。因有外泡殼、外泡殼與內(nèi)管間又抽成了一定的真空度，或是抽成真空并充入一定量的惰性氣體，減少了熱傳導的損失，保證了光源開啟后內(nèi)管壁處溫度可使鹵鎢循環(huán)正常進行。
雖然圖4示出的是以夾式電極管形鹵鎢燈為例時實現(xiàn)本發(fā)明的雙玻殼的鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)，但其余形式的鹵鎢燈也只是再加一個外泡殼[6]而已。而外泡殼[6]以鉬絲為材質(zhì)由S形或U形結(jié)構(gòu)的溫差補償器[8]的支撐性連接件[7]使之與內(nèi)管[1]相接。頂式電極、插腳式電極的雙玻殼鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)與圖4所示的結(jié)構(gòu)雷同，只是電極形式不同而已。對于普通插腳式電極的鹵鎢燈(見圖3)，加外泡殼[6]時，其支撐性連接件[7]及其溫差補償器[8]，必須做成相同形狀與尺寸的兩個，以真正達到既是支撐件又是溫差補償器，否則會造成因膨脹或收縮不一致而出現(xiàn)內(nèi)管[1]位置的斜歪。而對于管形的鹵鎢燈(見圖1，2)，外泡殼[6]與內(nèi)管[1]之間的支撐性連接件[7]只需一端有一個U形或S形的溫差補償器[8]即可，另一端只需做成直線狀(見圖4)，以簡化加工工藝。由于鹵鎢燈的泡殼要能夠承受較高的溫度和開關(guān)時強烈的熱沖擊，故它們多數(shù)采用石英玻璃或二氧化硅含量在96％以上的高硅氧(拜科-Vycor)玻璃制作。也有部分鹵鎢燈用硬質(zhì)玻璃做成的。外泡殼[6]與內(nèi)管[1]之間抽成真空度的高、低和加入惰性氣體的量取決于外環(huán)境的壓力和導熱的好壞。原則是既要保證光源鹵鎢循環(huán)的正常進行，又要保證外泡殼[6]不會被外環(huán)境壓力壓碎。對一般有生產(chǎn)鹵鎢燈能力的燈泡廠來說，加工這種結(jié)構(gòu)的鹵鎢燈是易實現(xiàn)的。
本發(fā)發(fā)明的優(yōu)點是，采用此種雙玻殼燈做燈源，再結(jié)合中國專利ZL94213484.4就可較好地解決當前核電站水下照明裝置的問題。而且，由于本發(fā)明內(nèi)外管之間的連接不是玻璃間的直接熔接，而是采用帶有U形或S形補償器[8]的支撐性連接件[7]進行連接的，簡化了加工工藝。因為內(nèi)外管直接熔接的操作難以掌握在高溫下熔接，操作速度過慢，會使鉬片氧化而造成鉬片碎裂；操作速度過快，往往造成熔接不完全，從而造成這種雙玻殼的鹵鎢燈放入水中照明時，容易在不完全熔接處炸裂。
1995年10月，經(jīng)常熟市輻射技術(shù)開發(fā)應用研究所試驗(1)如利用中國專利ZL94213484.4的燈具結(jié)構(gòu)，采用單玻殼的管狀鹵鎢燈作燈源，在水中開啟不到12小時，燈管內(nèi)壁就出現(xiàn)大量鎢的沉積；(2)但若利用雙玻殼的鹵鎢燈，在上述條件下試驗，未出現(xiàn)燈管內(nèi)壁鎢的任何沉積；(3)試驗完全表明，由于采用本發(fā)明提出的方法，使內(nèi)管(發(fā)光體)[1]完全靠導絲(鉬絲[5])懸置于外泡殼(保溫套)[6]之內(nèi)，避免了內(nèi)管[1]與外泡殼[6]直接采用玻璃封接易造成熔接不完全致使熔接處炸裂的弊端。
1995年10月18日至1995年底為止，三種規(guī)格6盞利用前述實施方法實施本發(fā)明的雙玻殼鹵鎢燈(2盞1000瓦碘鎢燈、2盞2000瓦碘鎢燈、2盞1000瓦溴鎢燈)，利用燈管與水直接接觸的燈具(中國專利ZL94213484.4)，放入中國首座自行設(shè)計建造的秦山核電站中作水下照明使用。使用結(jié)果表明亮度好，用此燈清楚地看出了已經(jīng)燃燒發(fā)黑的燃料組件的變形和編號，對核燃料的換料起了重要作用，對提前完成裝料起了促進作用。
通常解決核電站用水下燈具高溫密封采用如下三種方法(1)采用多個低瓦數(shù)光源以緩解高溫密封的問題，如日本采用低瓦數(shù)(500瓦以下)的白熾燈，缺點是，發(fā)光不集中，照度降低；(2)采用大體積燈腔，降低燈具外殼密封面處的溫度，如瑞士Sulzer公司的燈，缺點是燈具笨重，加大了昂貴的核電站水池的無效空間；(3)采用予熱水下燈裝置的方法，緩解水下燈開啟時密封面處強烈的熱沖擊，如法國技術(shù)的中國大亞灣核電站用水下燈，就用此法緩解高溫密封，缺點是因需予熱4小時，燈不能隨開隨關(guān)，對使用極為不便。目前世界上正在運行的核電反應堆共有500余座。如果每座核電站均使用本發(fā)明的雙玻殼的鹵鎢燈作光源，再結(jié)合中國專利ZL94213484.4的燈具結(jié)構(gòu)，就可較好地解決當前核電站水下照明裝置其燈具高溫密封的難題。
由于鹵鎢燈體積遠比同瓦數(shù)的白熾燈小，一般不到后者的百分之十。因此采用鹵鎢燈作水下照明光源時，燈具體積很小，這有利于加工和使用。綜上所述，本發(fā)明僅在核工業(yè)領(lǐng)域使用就具有十分廣闊的前景。
本發(fā)明提供的鹵鎢燈，既可直接放入水中工作，也可用于環(huán)境溫度低、導熱條件好的場所中使用，如冷庫或寒冷的地方使用，也可在空調(diào)場所為了減少冷負荷而使用局部排風冷卻燈具的地方使用，尤其適用于作可攜式的直接與水接觸的水下大功率照明燈用。
權(quán)利要求
1.一種雙玻殼的鹵鎢燈由石英玻璃或高硅氧玻璃或硬質(zhì)玻璃制的燈管、鎢絲[2]與鎢質(zhì)支架、鉬片[3]與導絲(即鉬絲[5])及電極[4]所組成。其特征是上述玻璃制的燈管是雙層的，即內(nèi)管[1]和外泡殼[6]；整個內(nèi)管[1]全部被封接在外泡殼[6]內(nèi)，內(nèi)管[1]和外泡殼[6]之間不是玻璃間的直接熔融性連接的，而是靠帶有U形或S形的溫差補償器[8]的支撐性連接件[7]進行連接的，此支撐件[7]也就是導絲使內(nèi)管[1]完全懸置于外泡殼[6]之內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1所述的雙玻殼的鹵鎢燈，如管形的鹵鎢燈，其特征在于外泡殼[6]與內(nèi)管[1]之間的支撐性連接件[7]只需一端有一個U形或S形的溫差補償器[8]即可，另一端只需做成直線狀的；如普通插腳式電極的鹵鎢燈，其特征在于外泡殼[6]與內(nèi)管[1]之間的支撐性連接件[7]及其溫差補償器[8]必須做成形狀與尺寸相同的兩個。
3.按權(quán)利要求1所述的雙玻殼的鹵鎢燈，其特征在于內(nèi)管[1]與外泡殼[6]之間抽成一定的真空度，或是抽成一定的真空度后再充入一定量的惰性氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及照明設(shè)備中的一種電光源。因普通鹵鎢燈要求管壁溫度達到250～700℃才能保證其鹵鎢循環(huán)正常進行，此類燈管不能直接用于與水接觸的水下照明，或是環(huán)境溫度低、導熱條件好的場所以及為了減少冷負荷而使用局部排風或水冷卻燈管的空調(diào)場所。本發(fā)明采用雙玻殼結(jié)構(gòu)，但此雙玻殼是非直接熔融性連接的。因此這種結(jié)構(gòu)不但減少了內(nèi)管管壁的熱傳導損失，保證了在上述條件下使用鹵鎢燈時光源內(nèi)管管壁處的溫度達到鹵鎢循環(huán)所需的溫度，使光源能在正常條件下工作，而且加工工藝簡單，成本低，便于推廣。
文檔編號H01K1/36GK1136706SQ96100028
公開日1996年11月27日 申請日期1996年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月8日
發(fā)明者顧俊仁 申請人:顧俊仁