具有冷凝体贮存器的电灯及其工作方法

专利名称：具有冷凝体贮存器的电灯及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种电灯及其工作方法，其具有能有效地控制泡体内充填物质的熔化温度的灯外壳。本发明特别有关于具有这种改良灯外壳的金属卤化物灯。
作为实例，高强度放电(HID)前灯是汞在汽车中的一个新兴应用。与标准的钨丝卤素前灯相比，这些前灯可以提供改进的能见度，更长的寿命并且消耗更少的能量。每个HID光源含有大约0.5mg汞，并且通过了关于危险废物的联邦TCLP测试。欧盟ELV(报废汽车)指令从其对于汽车中的汞的禁令中免除了含汞灯泡。
随着低成本高产量汽车的不断推广，可预期HID前灯的使用率将会增加。2000年时，全世界有大约3,500,000个HID前灯用于制造新汽车。总计不足4磅的汞。虽然这个数量的汞与用于自动开关中的大量汞相比是微不足道的，但是如果可能，从废液中消除这部分汞是可取的。
近年来，人们作出大量努力来制造在高压下工作的无汞灯，这样就可以对现有镇流器进行改进。Ishigami等在欧洲专利EP0883160A1，Takeda等在欧洲专利EP1032010A1和Uemura等在欧洲专利EP1150337A1的实例中，都记载了使用大剂量的金属添加剂来提升电压。Takahashi等在欧洲专利EP1172839A2和Takahashi等在美国专利No.6,265,827的实例中，都记载了其它的提升电压的添加剂。Kaneko等在欧洲专利EP1172840A2的实例中记载了有害性或有毒性高效填充物。
如果考虑在制造电灯时去除汞，需要充填物质作为其可接受的替代物。作出这样的选择存在的一个问题是，在灯工作过程中，在位于灯的两相对电极之间的弧流区内填充冷凝体容易弄湿靠近弧流区内壁并且在内壁上形成一层冷凝体膜，从而在灯外壳的光透射区域形成涂层而妨碍光的透射。另一个问题是，弧流区内存在冷凝体容易形成一个具有颜色稳定性不太理想的光源。进一步的问题是，灯工作时弧流区内冷凝体的运动引起灯的闪烁。另外，某些替代的充填物质是挥发性的，因此在灯开启时会抑制弧光。尽管通过使用具有易蒸发性的化学物质可以提高灯中的电压，充填物质的用量容易导致石英灯的不稳定工作，这些充填物质是为了在灯工作时产生可接受的电压下降。
对于要求高的光学应用，例如前灯或医学照明系统，弧光管外壳最好采用透明材料。现在普遍使用熔凝二氧化硅，但有时也使用陶瓷，并且对于在较高温度或特定的反应性化学物质下工作甚至是必需的。对于一般照明来说多晶氧化铝是很理想的材料，其散射特性可以降低弧光的亮度和对系统etendue的不利影响。从陶瓷金属卤化物灯到反光镜或光纤系统的最佳光耦合是通过透明陶瓷容器获得的。
美国专利No.5,621,275公开了一种在无电极弧光放电灯中用多晶氧化铝(PCA)盖子密封的蓝宝石弧光管，其中PCA盖子通过过盈配合(烧结收缩)紧靠着蓝宝石弧光管上。在该专利中还记载了PCA弧光管，用PCA盖子通过笔直接头对其进行密封。
国际专利申请WO99/41761记载了用于蓝宝石陶瓷金属卤化物灯的整体密封技术。整体密封使用了美国专利No.5,621,275中的PCA盖子的密封方法，除了包括烧结密封到毛细管上的电极通孔。
本发明的另一个目的是，为了克服现有技术中的缺陷，提供一种改良的电灯及其工作方法。
本发明的再一个目的是，提供一种经济，高效且高品质的电灯及其工作方法。
本发明的又一个目的是提供一种电灯及其工作方法，其中在灯工作的过程中，灯泡中的多余的充填物质的冷凝体从弧流区移开。
本发明的再一个目的是，提供一种减少颜色偏移和闪烁的电灯及其工作方法。
本发明的再一个目的是提供一种电灯及其工作方法，电灯中具有在灯工作的过程中容纳化学充填物质冷凝体的明确的温度区。
本发明的再一个目的是提供一种电灯及其工作方法，其中在开启灯时，弧光并不熄灭。
本发明的再一个目的是提供一种电灯及其工作方法，该电灯含有易蒸发且不会引起灯不稳定工作的充填化学物质。
本发明的再一个目的是，提供一种改良的金属卤化物灯及其工作方法。
本发明的再一个目的是提供一种电灯及其工作方法，该电灯具有陶瓷外壳，与常规的具有二氧化硅外壳的电灯相比，在这种电灯中可以添加较高浓度的盐类充填物质，因此在无需汞的情况下，这种电灯可以工作在相对较高的电压下。
本发明的再一个目的是，提供一种改良的带有电极的透明陶瓷无汞灯及其工作方法。
在本发明中，通过提供一种包括密封外壳的电灯来实现上述以及其它目的，其中该密封外壳包含用于限定一密封体积的管壁。至少部分管壁是基本上透明的光透射窗口。封闭体积包括一个空腔，其至少连通一个另一空腔。封闭体积内容纳充填物质。至少提供一个电极，该电极密封地穿过管壁，并且从电极第一端部伸展到电极第二端部，其中电极第一端部位于上述一个空腔内，电极第二端部位于外壳外部以便进行电接触。封闭体积是这样构造和设置的，并且充填物质具有如此的化学成分，从而在灯的工作模式中，充填物质在一个空腔中汽化，而多余的充填物质在另一个空腔中冷凝。在工作模式中，该另一个空腔在所述封闭体积内提供了一个相对于上述一个空腔为较冷的区域。还提供这种电灯的工作方法，包括如下步骤在灯启动模式中对灯进行启动激励；使充填物质在一个空腔中汽化；以及使多余的充填物质在另一个空腔中冷凝。
图5是本发明灯的再一个实施例中两个相同端部中的一个的示意图；图6是图2所示的本发明灯的实施例的另一视图；以及图7是依据本发明的灯的光谱输出的曲线图。
发明的实现方式为了更好地理解本发明，连同本发明其它和进一步的目的，优点和性能，可以参照下面的公开内容及所附权利要求书以及上述附图。


图1是本发明中灯的一个实施例。在图1的实施例中，所示的电灯2包含密封外壳4。外壳4可以但并不限定用陶瓷材料制作。外壳4包括管壁6，其限定了封闭体积8。管壁6的至少一个部分10是基本上透明的光透射窗口12，通过它光可以从封闭体积8中射出，其余部分是半透明或不透明的。在一个可选的实施例中，管壁6可以在整个长度上是透明的。封闭体积8包括一个空腔，其构成封闭体积的主要部分，并且连通至少一个其它空腔，这个其它空腔构成了封闭体积的辅助部分。例如，在图1所示的实施例中，封闭体积8包括一个由管壁14形成的空腔，其连通两个分别位于灯2的两个端部的空腔16，18。每个空腔16，18分别在由内壁14形成的空腔的两个端部与其连通。在图1所示的实施例中，每个空腔16，18都是一个凹进的辅助部分，其由管壁6上的凸缘部分20形成，这个凸缘部分绕外壳4的轴22圆周伸展。在此处更详细的解释一下，每个凹进的辅助部分16，18都构成一个贮存器，其远离位于空腔14内的灯的放电体积。
至少一个电极密封地穿过管壁，这个管壁形成了密封外壳4，电极从一个位于空腔内的电极端部伸展到电极的第二端部，这个空腔由内壁14形成，电极第二端部位于外壳的外部以便采用常规方式的接触通电。例如，在图1所示的实施例中，在外壳4的各个管壁端部26和28处，两个相对的电极24分别穿过管壁6。两个相对电极24各自的端部30在空腔14内彼此面对，并且经弧流区或间距32隔开，在常规方式下，这个弧流区或间距32构成了电极之间的灯放电体积。弧流区32靠近窗口12，并且在灯工作过程中经窗口发光，弧流区是灯中最热的区域。
在封闭体积8中，灯2包含充填物质34。在优选的实施例中，充填物质是不含汞且非常容易挥发的。封闭体积8是这样构造和设置的，在灯的工作模式中，充填物质34在由管壁14形成的空腔中汽化，多余充填物质移动到空腔16，18处并在那里冷凝。为了这个目的，靠近凹进辅助部分16，18的管壁6的每个部分都被构造并设置成可以提供足够的热辐射，从而保持凹进的辅助部分16，18处的温度比弧流区32处的温度低，在正常的灯工作过程中，等离子体的加热限于两个电极头之间。例如，靠近凹进辅助部分16，18的管壁6的每个管壁部分以如下方式来提供，(a)形成足够的容积以便容纳冷凝的多余的化学充填物，(b)与靠近弧流区32的窗口12相比，设置在相对较远的距离上，从而在灯工作过程中，提供一个让冷凝物进入的灯冷却场所。事实上，在这种方式中，相对于弧流区32，凹进的辅助部分16，18中的多余的充填物质可以进一步冷凝。
图2示出了本发明的另一个实施例。在图2所示的实施例中，所示的灯100包含密封外壳102，其管壁限定了封闭体积104。在本实施例中，构成密封外壳102的管壁包括管状部分106，其具有第一端部108以及与其相对的第二端部110，安装在第一端部部分上的第一盖子112，以及安装在第二端部上的第二盖子114。第一电极116从118处穿过盖子112，第二电极116从120处穿过盖子114。
在图2所示的实施例中，封闭体积104包括一个空腔，其位于管状部分106中并由管状部分的管壁122构成，一个第二空腔124，其位于管状部分与第一盖子112之间，一个第三空腔126，其位于管状部分与第二端盖114之间。空腔124和126与图1实施例中空腔16和18完成同样的功能。正如此处所解释的那样，在灯100制造的过程中，由盖子的形状和每个盖子的收缩率可以控制空腔124和126的体积。在管状部分的各个端部处，每个空腔124和126都分别位于管状部分106和每个相应的盖子112，114之间。在灯100的工作模式中，在封闭体积104中的不含汞的充填物质128在由管壁122形成的空腔中汽化，多余充填物质移动到冷却场所中并在那里冷凝，这个冷却场所由空腔124和126构成。与在图1的实施例中一样，在工作模式中，空腔124和126构成了位于封闭体积104中的冷却区域，其温度比由管壁122形成的空腔的温度低。
在图2所示的实例中，每个盖子112和114分别包括延伸出去的毛细管部分132和134，其构成毛细管并且电极116分别从中穿过。盖子112和114安装在管状部分106上并且在那里进行烧结，以便形成密封的弧光管，其构成灯100的外壳。毛细管部分132和134从封闭体积104向外伸展出去。在图2所示的实施例中，每个电极116都包含一段钨136，一段钼138和一段铌140。通过各自的毛细管部分132和134，电极116插入端盖112和114，这样各自的电极端部142和144彼此相对。
两个端部142和144之间的弧流区形成了灯放电体积146。按照常规方式，利用玻璃粉148可将电极116封入毛细管部分132和134。应当指出，每个毛细管部分132和134在其靠近相应的空腔124和126的端部处与封闭体积104连通。因此，在灯工作过程中所形成的部分冷凝物质将进入毛细管，其是由毛细管部分132和134构成的。然而，这些毛细管的体积和位置使得，毛细管并不能为收集多余的充填冷凝物质提供理想的冷却场所。相反，缺少空腔124和126，充填冷凝物质随意分布且易于流回到弧光管外壳中，也就是由表面122形成的体积，并引起腐蚀。这是因为，熔化池在空间上延伸了一定区域，并且在这个区域上存在温度梯度以及由此引起的溶解度梯度。另一方面，空腔124，126可以作为充填冷凝物质的贮存器，这些冷凝物质通常会流入弧光管外壳中，并且收集在“沟状”空腔中。
在进行最后封装之前，灯中充入一定剂量的化学充填物质和惰性气体，并且按常规方式进行密封。在此将详述充填物质和惰性气体的一些实例。
在图2的优选实施例中，灯100是金属卤化物灯，其由三部分制成透明圆柱形的管状部分106，以及两个半透明的由多晶材料模压成型的端盖112和114。端盖112和114烧结到圆柱形部分106上。圆柱形部分106是由基本上透明的陶瓷材料制成的，例如单晶全致密的蓝宝石管。这种材料是商业上可得到的。并不限于此，其它的透明陶瓷材料也可使用，例如钇铝石榴石(YAG)。盖子112和114是PCA材料的。在灯100制造的过程中，盖子112和114是这样构造和设置的，在将盖子烧结到管状部分106上时，盖子的收缩增加了空腔124和126的体积并且使盖子固定到管状部分上。这是因为，在烧结过程中，PCA盖子124，126在其硬化时会收缩，而陶瓷管状部分100是全致密的，因此不会收缩。在灯100工作的过程中，空腔124和126容纳多余的冷凝后的充填物质。实质上，空腔124和126作为冷凝后的充填物质的恒温贮存器。通过调整盖子的形状和收缩程度，可以控制空腔124和126的形状，从而可以控制空腔124和126的体积，以便容纳理想数量的多余的冷凝后的充填物质，这些物质是在灯工作过程中产生的。类似地，通过调整盖子壁的厚度，或者增加外部散热，或者调整盖子的辐射特性，盖子可以充当散热器以进一步调节冷凝体贮存器温度。例如，图3中示出了与盖子112和114类似的盖子150，其中盖子150包含可增加热辐射的表面涂层152。涂层152的材料不受限制，其可以是石墨，耐热金属或金属氧化物加涂料。在图4所示的另一个实例中，与盖子112和114类似的盖子154包含沿着盖子表面158的突出部分156以便增加热辐射。
凹进的空腔124和126是一种凹进的辅助部分结构的实例说明，在灯工作过程中，其构成了用于冷凝多余的充填物质的冷却场所。图5示出了本发明灯的另一个实施例，除了端盖的内壁形状，其与图2的实施例结构相同，并且在内壁处构成了凹进的空腔，图中仅示出了一个端盖。具体而言，图2中每个端盖112，114的内壁在其壁160和162处是半月形(碟形)的。相反，在图5的实施例中，灯170的端盖168的内壁164和166是平的。除了内壁164和166的形状，图5的实施例与图6的实施例结构相同。
再一次参照图2，在空腔124和126中形成的贮存器可以控制灯100内的熔化温度。与由毛细管部分132和134形成的毛细管相比，空腔124和126更靠近灯的放电体积，因此也更靠近灯的电弧，同样也为盐类冷凝体提供了最热的贮存器，从而在灯工作的过程中，控制灯中的蒸汽压以及气体成分。因为充填物质的冷凝体从弧流区流动到较冷的贮存器124和126，所以冷凝体不会沾湿内壁122，并且不会在电弧室的内部形成一层盐膜。因此，封闭体积104内用于形成等离子体的汽化物质能够保持恒压，然而在透明的蓝宝石光发射部分并没有形成冷凝体涂层且不会阻碍光透射。这样就提供了具有更多种颜色的稳定光源以及一种基本无闪烁光源，其在某些光学应用中很重要，例如用作前灯或放映机光源的金属卤化物灯。在灯工作过程中当盐膜移动时就产生了灯闪烁源。
应当指出，某些化学物质是挥发性的，因此在灯开启时会抑制弧光。某些充填物质中易汽化的化学成分，例如卤化镓，常作为无汞灯中提升电压的添加剂。这类充填物质的用量可以导致石英灯的不稳定工作，这些充填物质是为了在灯工作时产生可接受的电压下降。在制造石英灯的现有技术中，并未给盐类冷凝体保留贮存器，也就是，电弧室成为唯一的盐类冷凝体储存器。在本发明中，充填物质的冷凝体可以位于远离弧流区，并且在电极周围形成湍流，减少对冷凝体的加热有助于在相同充填剂量的灯中进行稳定的良性点火和加热。这样，充填过量盐类的灯与充填最小剂量的灯可以实现相同的功能。
参照图2和图6中所示的电灯100，将详述制造本发明电灯的一种方法。图6中所示的结构与图2相同，并且记入说明书中以便能够清楚的表示灯的尺寸。
单晶氧化铝(蓝宝石)圆柱形管状部分106具有3.15毫米的外径172和1.5毫米的内径174。这类管状部分可从Saphikon公司购买。将管状部分截断为10毫米的长度176。制造多晶氧化铝端盖112和114时，使用高纯度氧化铝粉末(CR6，Baikowski)(杂质含量小于500ppm)，并且添加200ppm MgO+20ppmY2O3+400ppm ZrO2作为烧结辅料。将添加过辅料的铝粉与蜡质粘结剂混合并经模压成形为盖子112和114，其包含毛细管部分132和134。盖子112和114的形状，相应地，空腔124和126的形状也可以由用于盖子的成形的模具的形状决定。按上述方法成形的盖子将在空气中进行焙火并达到1000摄氏度，以便除去粘结剂并强化保持盖子的形状。然后将盖子112和114分别放到管状部分106上各自的端部108和110处，在空气中沿垂直方向以1330摄氏度的温度进行焙火并产生局部的致密化和收缩，从而将盖子固定到管状部分上。然后将装配好的蓝宝石管状部分106在流动的混入8％氢气的氮气中以1890摄氏度的温度进行一个小时的最后烧结，其中管状部分上连接有端盖112和114。当将端盖112和114烧结到蓝宝石管状部分106上时，PCA盖子会产生显著量的尺寸收缩和致密化，而全致密的蓝宝石管状部分保持不变。这样，在蓝宝石管状部分和PCA盖子之间形成圆周密封，其中盖子112和114是预先固定到管状部分106上的，并且在管状部分的端部形成空腔124和126，其构成相应的盐类贮存器。具体而言，在图2和图6所示的实施例中，在烧结之前，端盖112，114的长度178是21.4毫米，厚度180是0.85毫米。每个空腔124，126的直径182分别是3.9毫米，深度184分别是0.7毫米。刚完成烧结时，长度178是16.3毫米，厚度180是0.65毫米，直径182是3.15毫米，深度184是0.5毫米。通过预先确定盖子112，114的形状和材料及其收缩程度，可以确定空腔124，126的形状和体积，这对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。通过改变工艺参数，例如烧结温度和烧结时间，可以控制收缩程度，这对于本领域普通技术人员而言也是显而易见的。空腔124，126的收缩程度，和相应地，其最终的体积也取决于充填物质冷凝体的体积，所提供的空腔将适用于阻止冷凝体干扰灯的工作。并不限于上述情况，在图2和图6所示的灯中，深度184是蓝宝石管106直径172的大约0.1至0.25倍，优选的是该直径的0.1倍。因为深度184很小，所以最热的熔化池上的热梯度减小了。因此，溶解度梯度减小了因而腐蚀也可以减轻。此外，因为梯度减小了，所以上述盐类充填物质的蒸汽压可以更精确地限定，且灯可以在颜色上更为稳定。
电极116分别插入毛细管部分132和134，并且使用玻璃粉148在适当位置进行密封。电极116的长度为5毫米，直径为0.25毫米。灯放电体积146的标称长度是4.2毫米。在最后密封之前，按照常规方式向灯中添加不含汞且易挥发的化学充填物质128，同时充入氙气，一种惰性气体。也可采用其它稀有气体和混合气体。然后，将灯100按照常规方式进行密封。
在本发明中，灯的化学充填物质典型地是易挥发的化学充填物质，意味着，在灯工作的过程中，充填物质在弧流区内汽化，多余的充填物质移动到凹进的辅助部分中并在那里冷凝，其中凹进的辅助部分位于灯的封闭体积中。在本发明中，化学充填物质并不受限制，可以包含卤化镓，卤化铟，卤化铊以及卤化铝，例如，GaI3，InI，InI3，AlI3以及TlI。也可以采用稀土元素卤化物。虽然本发明的灯特指无汞灯，但是如果需要，化学充填物质中也可以包含汞。一个实例就是使用卤化汞。前述充填物质中的一种或多种可以与其它盐类混合，例如卤化钪或稀土元素卤化物。本发明中的充填物质并不局限于某种特定的充填物质，如此处所述，只要充填物质可以在灯的主要部分中汽化并且在凹进的辅助部分中冷凝即可。
对本发明的灯和添加了高浓度易挥发盐类的常规石英灯进行测试，并比较其结果。测试所有的灯时，都使用500Hz方波镇流器，其能够产生500 VOC且传递超过2安培的方波。在两个用于测试的常规石英灯中的充填物质是1mgGaI3，0.34mg类型4稀土元素化学物质(19.5％DyI3，19.5％ HoI3，19.5％TmI3，32.5％NaI，9.0％TlI，按重量百分比)和8巴氙气。在用于测试的第三个石英灯中的充填物质是1mg GaI3，0.8mg InI，0.24mg同样的类型4稀土元素化学物质和8巴氙气。每个用于测试的石英灯的体积大约是23mm3。
在测试前述的常规石英灯时，每个灯都在室温下开启，然而，卤化镓和卤化铟将汽化得太快。汽化的充填物质除了进入汽化状态，没有其它位置可去，在那里没有较冷的区域让汽化的充填物质进行再冷凝。因此，灯中无节制且不受控的阻抗变化引起灯的电压的快速上升，从而造成灯的熄灭并且在电弧室的整个内表面上都留有盐类残留物。再一次使每个这样的石英灯维持放电状态的尝试失败了。应当指出，盐类泼溅到了整个内表面区域，其表明灯的工作突然间不受控制地中断了。
图1和图6中所示类型的本发明的灯，可依据上述方法和尺寸进行制造。然而用于测试的石英灯的体积大约是23mm3，本发明的灯的体积小于约19.5mm3。另外，本发明灯中添加的化学充填物质包括，4mg InI，1mg NaI和5巴氙气。封闭体积104中盐类充填物质的平均浓度大约是5g/cc或者5mg/mm3。每个空腔124和126的体积大约都是0.5mm3。因此，每个空腔124和126可以容纳所添加盐类充填物质总量的大约一半，或者两个空腔可以容纳全部盐类充填物质。虽然当灯加热时，某些盐类充填物质会汽化，但是盐类存储区转移到空腔124和126中，其为盐类充填物质的再冷凝提供了温度略低的区域。这样，盐类存储区从弧流区146处移开，从而使主放电室升温的速度比石英灯中慢。进而避免了盐类残留物沉积到电弧室的内表面上。另外，灯可以长时间维持稳定的工作状态。虽然一些盐类充填物质会在毛细管中冷凝，其中毛细管是由毛细管部分132，134构成的，但是温度分布是这样的，位于空腔124，126中的盐类充填物质的温度高于位于毛细管部分中的盐类充填物质的温度，且这些较高温度盐类充填物质可以控制灯中的蒸汽压。
在本发明中，在灯的封闭体积中单位体积所含的盐类充填物质的浓度是常规石英灯的至少6至7倍。这种最终可以添加较高浓度的盐类充填物质的性能，可使灯在无需汞的情况下工作在较高电压下，虽然如果需要充填物质中可以包含汞。另外，汽化区中较高的盐类充填物质浓度可以提供改良的辐射特性，其中盐类充填物质的较高浓度是在稳定状态下获得的。
图7中示出了前述用于测试的本发明灯的光谱输出。
在不含汞的常规石英灯中加入提升电压的添加剂后，其电压大约是42V。在非稳定工作状态开始时，通过降低灯的效率可以获得较高的电压。在本发明的灯中，在稳定工作状态下，达到约60V这样的电压是很普通的。该较高的电压转化为较小的电流，从而达到所需的功率水平，图7中示出了具有这种特性的灯，其功率是35W。这意味着，为在含汞灯中使用所研制的电极可以不必顾虑回熔或蒸发问题。较低电压的石英灯需要大约2倍于稳态电流的电流，并且存在管壁过度发黑的问题，这是由于提升了电极头的温度造成的。例如，含汞的35W的前灯工作时，其电压大约是82V，电流大约是0.44A。
此处记载的实施例仅仅是使用本发明的多种方式中的一些，并且借助于附图在此阐明，但是并不限于此。显然，对于本领域普通技术人员显而易见的许多其它实施例本质上并不背离本发明的实质和范围。
权利要求
1.一种电灯，包括一密封外壳，具有一限定一封闭体积的管壁，所述管壁的至少一部分是一基本上透明的光透射窗口，所述封闭体积包括一个空腔，该空腔连通至少一个其它空腔；容纳于所述封闭体积内的充填物质；并且至少一个电极，所述电极密封地穿过所述管壁，并且从电极的第一端部伸展到电极的第二端部，其中该电极的第一端部位于所述一个空腔内，该电极的第二端部位于所述外壳的外部以便进行电接触；所述封闭体积是这样构造和设置的，并且所述充填物质具有如此的化学成分，使得在所述灯的工作模式中，充填物质在所述一个空腔中汽化，而多余的充填物质在所述至少一个其它空腔中冷凝，在所述工作模式中，所述至少一个其它空腔在所述封闭体积内提供了一个相对于所述的一个空腔为较冷的区域。
2.如权利要求1的灯，其中所述外壳包括一管状部分，其具有一第一端部和一与其相对的第二端部，至少一第一盖子，所述第一盖子安装在所述第一端部上，所述至少一个电极包括一第一电极，其密封地穿过所述第一盖子，所述一个空腔位于所述管状部分内，所述至少一个其它空腔包括一第一空腔，其位于所述管状部分和所述第一盖子之间。
3.如权利要求2的灯，进一步包括一第二盖子，其安装在所述第二端部上，所述至少一个电极包括一第二电极，所述至少一个其它空腔也包括一第二空腔，其位于所述管状部分和所述第二盖子之间，所述第二电极密封地穿过所述第二盖子。
4.如权利要求1的灯，其中所述灯是高强度放电灯且所述外壳是陶瓷的。
5.如权利要求3的灯，其中所述管状部分是圆柱形的单晶管，且所述第一盖子和所述第二盖子分别烧结到所述第一端部和所述第二端部上，所述第一盖子和所述第二盖子是多晶氧化铝的。
6.一种高强度放电灯，包括一陶瓷外壳，具有一限定一封闭体积的管壁，该封闭体积包括一凹进的辅助部分和一主要部分，该主要部分具有一弧流区，在靠近弧流区的位置，该管壁具有一基本上透明的光透射窗口，该凹进的辅助部分在主要部分的一个端部与该主要部分连通。至少一个电极，其具有一电极的第一端部和一电极的第二端部，该电极密封地穿过管壁，该电极第一端部露在外壳的外部以便进行电接触，且该电极第二端部暴露在靠近弧流区的位置；位于封闭体积内的充填物质；且所述封闭体积是这样构造和设置的，并且所述充填物质具有如此的化学成分，使得在所述灯的工作模式中(a)在所述主要部分和所述凹进的辅助部分之间存在热梯度，(b)所述凹进的辅助部分比所述主要部分凉，且(c)所述充填物质在所述主要部分中汽化而多余的充填物质在所述凹进的辅助部分中冷凝。
7.如权利要求6的灯，其中该充填物质基本上是不含汞的。
8.如权利要求6的灯，其中该管壁上靠近凹进的辅助部分的部分与该窗口相比到该弧流区的距离较远，且该管壁是这样构造和设置的，以便在灯正常工作的过程中提供足够的热辐射，用来使凹进辅助部分中的温度与弧流区中的温度相比相对较低，因此相对于弧流区来说，可以促进凹进的辅助部分中多余的充填物质的冷凝。
9.如权利要求6的灯，其中该外壳包括一透明的管状部分，其包含所述弧流区和盖子，该电极穿过该盖子进行密封并且伸展到该弧流区，且该凹进的辅助部分位于该透明的管状部分的外部。
10.如权利要求9的灯，其中该盖子是这样构造和设置的，以便使凹进的辅助部分的温度低于弧流区的温度。
11.如权利要求9的灯，其中该盖子包含可增加热辐射的表面涂层。
12.如权利要求9的灯，其中该盖子包含突起部分，其沿着盖子的表面以便增加热辐射。
13.一种如下所述电灯的工作方法，这种电灯包括一密封外壳，其具有一基本上透明的光透射窗口，所述外壳包含一个空腔，其连通至少一个其它空腔，和容纳在所述外壳中的充填物质，至少一个电极密封地穿过所述外壳，并且从电极第一端部伸展到电极第二端部，其中该电极第一端部位于所述一个空腔内，该电极第二端部位于所述外壳的外部以便进行电接触，包括步骤在灯启动模式中启动所述灯的激励；使所述充填物质在所述一个空腔中汽化；以及使多余的充填物质在所述至少一个其它空腔中冷凝。
14.一种如下所述电灯的工作方法，这种电灯包括一陶瓷外壳，其具有一限定一封闭体积的管壁，该封闭体积包括一凹进的辅助部分和一主要部分，该主要部分具有一弧流区，在靠近弧流区的位置，所述管壁具有一基本上透明的光透射窗口，所述凹进的辅助部分在主要部分的一个端部与该主要部分连通，一第一电极和一第二电极密封地穿过所述管壁，所述第一电极和所述第二电极分别具有第一端部和第二端部，其中该第一端部暴露在靠近所述弧流区的位置，该第二端部露在所述外壳的外部以便进行电接触，且一充填物质位于所述外壳内，包括步骤在灯启动模式中启动所述灯的激励；在所述主要部分和所述凹进的辅助部分之间形成热梯度，所述凹进的辅助部分比所述主要部分凉；使所述充填物质在所述主要部分中汽化；而多余的充填物质在所述凹进的辅助部分中冷凝。
15.一种电灯，包括一密封外壳，具有一限定一封闭体积的管壁，所述管壁的至少一部分是一基本上透明的光传输窗口；容纳于所述封闭体积内的充填物质；密封地穿过所述管壁的第一和第二电极，该两个电极都具有第一端部和第二端部，该两个第一端部在所述封闭体积内相对设置，该两个第二端部位于所述外壳的外部以便进行电接触；用于使所述充填物质在所述封闭体积的第一部分内汽化且多余的充填物质在所述封闭体积的第二部分内冷凝的装置。
全文摘要
一种陶瓷放电灯及其工作方法，其中在透明蓝宝石管与多晶氧化铝盖子之间包含一空腔。在灯工作的过程中，该空腔容纳熔化的盐类充填物质，从而成为熔化的盐类充填物质恒温贮存器。通过盖子的形状，例如内部圆顶的曲率，或者通过偏移的凸缘，可以控制空腔的体积。通过调整相邻的盖子壁的厚度，或者通过增加外部散热或调整盖子上的辐射特性，可以进一步控制盐类贮存器的温度。贮存器有助于为恒压下的等离子体提供原料，但是不会使充填物质冷凝体流过光透射部分并在其上形成涂层，该光发射部分位于透明的蓝宝石发透空腔的管壁上。因此，电弧具有更稳定的性能，且产生的光可以透射，而不受冷凝的盐类充填物质或者流动到光透射表面上的液体盐类充填物质的干扰。
文档编号H01J61/52GK1458664SQ0314291
公开日2003年11月26日 申请日期2003年5月16日 优先权日2002年5月16日
发明者M·加尔维茨, A·赫克, W·P·拉帕拉维奇 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司