专利名称：单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管的制作方法
(一)本发明涉及照明电灯管，具体为单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管。
背景技术：
现有单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管，其包括真空密封的单晶氧化铝瓷电弧灯管，灯管内充填有发光剂及汞氩或汞氙混合气，灯管的两端部用单晶氧化铝瓷塞封盖，该塞的中心有孔，铌锆管分别穿过该塞的中心孔与电极焊接连接，该塞与铌锆管以及单晶氧化铝瓷电弧灯管之间分别用玻璃焊料焊接连接。将电弧灯管两端的铌锆管连接电源，通以3000伏到5000伏脉冲电压，电极放电，电弧灯管内温度变高，发光剂汽化并电离形成等离子气体，等离子气体放电，电极导通发光。该灯的缺点就是封盖塞与铌锆管以及单晶氧化铝瓷电弧灯管之间的封接部位直接受到高温发光区的热辐射，等离子气体在高温状态下对封接部位所用的玻璃焊料产生热化学腐蚀，发生腐蚀反应，致使密封性降低，灯管内的等离子气体易于泄漏，影响灯管的使用寿命。又由于铌锆管与单晶氧化铝瓷塞及电弧灯管的膨胀系数不一样，在高温条件下不同介质引起的热应力容易使封接部位产生微裂纹，导致灯管内的等离子气体泄漏，也影响到灯管的使用寿命。
发明内容针对现有单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管，其单晶氧化铝瓷塞与铌锆管以及单晶氧化铝瓷电弧灯管之间的封接部位直接受到高温发光区的热辐射，电弧灯管内的等离子气体易与封接部位所用玻璃焊料发生腐蚀反应，封接部位易产生微裂纹，其使用寿命短的缺点。本发明提供了另外一种单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管，其封接部位与高温发光区相隔离，封接部位的温度降低，可以避免封接部位的玻璃焊料发生腐蚀反应以及高温应力而致的微裂纹，灯管内的等离子气体不易泄漏，灯管的使用寿命较长。
本发明的技术方案是这样的其包括真空密封的单晶氧化铝瓷电弧灯管，灯管内充填有发光剂及汞氩或汞氙混合气，灯管的两个端部封盖有单晶氧化铝瓷塞，所述单晶氧化铝瓷塞的中心分别有孔，铌锆管分别穿过所述单晶氧化铝瓷塞的中心孔与电极连接，所述单晶氧化铝瓷塞与铌锆管以及单晶氧化铝瓷电弧灯管之间分别用玻璃焊料焊接连接，其特征在于，在电极的外部套装连接有陶瓷管。
其进一步特征在于所述陶瓷管为导电陶瓷管；所述陶瓷管也可为普通陶瓷管；所述单晶氧化铝瓷至少掺有氧化铈、氧化钛及氧化镁中的一种；所述电极由钼棒与钨棒焊接连接构成，钼棒的另一端与铌锆管焊接连接，钨棒另一端的端部缠绕钍钨丝；所述电极由钼棒与钨棒焊接连接构成，钼棒的另一端与铌锆管焊接连接，钨棒另一端的端部缠绕钨丝；所述电极由钼棒与钍钨棒焊接连接构成，钼棒的另一端与铌锆管焊接连接，钍钨棒另一端的端部缠绕钍钨丝；所述电极由钨棒构成，钨棒另一端的端部缠绕钍钨丝；所述电极由钍钨棒构成，钍钨棒另一端的端部缠绕钨丝；所述电极由钍钨棒构成，钍钨棒另一端的端部缠绕钍钨丝。
本发明采用上述结构之后，封接部位由原先的受发光高温区的直接热辐射而改为之间用陶瓷管隔开，封接部位的温度由原先的700℃到900℃，而降为现在的500℃以下，由于等离子气体对封接部位的热化学腐蚀速度与温度呈指数递增关系，在750℃到800℃的热腐蚀速度比250℃到400℃要高3到4倍以上，显然增加陶瓷管可以大幅度降低等离子气体对封接部位的热化学腐蚀。在700℃到900℃之间平行光轴取材而制成的单晶氧化铝瓷电弧管及封盖塞其膨胀系数为8.9×10-5/℃，而铌锆管的膨胀系数为7.8×10-4/℃；而在250℃到400℃之间，平行光轴取材而制成的电弧管、封盖塞与铌锆管其膨胀系数分别为7×10-5/℃、2.74×10-4/℃，显然可以看出，由于温度的降低，后者的膨胀系数与前者的差异要小得多，由于铌锆管与单晶氧化铝瓷塞或与电弧管之间产生的应力与两种材质的膨胀系数的差值以及应力区的两端的温度差值之积成正比，这样发光管的封接部位的温度由700℃到900℃而降为500℃以下时，封接部位的焊接界面所承受的来自单晶氧化铝瓷塞及电弧管与铌锆管的热应力值大幅度地降低，焊接界面在反复热冲击作用下不易形成微裂纹，单晶氧化铝瓷塞电弧管内的等离子气体不易泄漏，灯管的使用寿命比现有的同种型号的灯要长1到2倍。
图1为本发明的主视图的剖视图；图2为本发明应用于汽车主前灯的剖视图；图3为本发明应用于投影灯的剖视图4为本发明应用于高压钠灯的示意图。
具体实施方式
见图1本发明包括真空密封的单晶氧化铝瓷电弧灯管3，灯管3内充填发光剂，灯管3的两端部分别封装有单晶氧化铝瓷塞2，单晶氧化铝瓷塞2的中心分别有孔，铌锆管1及8分别穿过单晶氧化铝瓷塞2的中心孔与电极焊接连接，电极由钼棒7与钨棒5碰焊连接而成，钨棒5的端部缠绕钍钨丝，电极也可以单独由一根钨棒5构成，钨棒5的端部缠绕钍钨丝，根据不同灯的需要，电极的上述两种结构中其钨棒也可用钍钨棒替代，钨棒及钍钨棒上均可以缠绕钨丝或钍钨丝，也可以不缠。单晶氧化铝瓷塞2分别与单晶氧化铝瓷电弧灯管3以及铌锆管1、8之间用玻璃焊料焊接连接，单晶氧化铝瓷塞2及电弧灯管3所用的单晶氧化铝瓷至少掺有氧化铈、氧化钛及氧化镁中的一种；在电极的外部套有陶瓷管6，根据不同灯的需要，陶瓷管6可以是普通陶瓷管，也可以是导电陶瓷管。普通陶瓷管多数使用于高压钠灯，大中功率的金属卤化物灯，其制作工艺大体有以下三种第一，用单晶氧化铝瓷之一种一蓝宝石制作，其生产工艺属已有技术，详细内容见发明专利ZL971071578、ZL90105983.8。第二，采用半透明氧化铝瓷即PCA制作，工艺相同于钠灯中普遍使用的陶瓷塞的生产工艺。第三，采用纯度99％氧化铝瓷的通用制作工艺，即用专用模具将氧化铝瓷粉热压成型，然后在陶瓷烧结高温炉中烧结18到24小时，烧结温度为1680℃到1800℃。以上三种方法中，第一及第三种成本较高，第二种最好。导电陶瓷管，主要使用于超高压汞灯、中小功率的金属卤化物灯及汽车主前灯、投影灯，其材质成份为高纯氧化铝粉及纯钼粉，比例1∶1、1∶2、1∶3均可，粉粒度小于200目。制作导电陶瓷管时，可以用电极置于压制专用模具中间，将高纯氧化铝粉和纯钼粉在搅拌器内混和均匀后，用专用模具在压力机内以压力2吨/平方厘米到6吨/平方厘米压实成型，然后将坯料放入真空高温炉内或通氢高温炉内在1800℃到1900℃保温8到12小时，即可烧成，然后按尺寸要求进行长度与外圆加工到规定尺寸。制作导电陶瓷时，也可以不用电极，直接在压制专用模具上压制、烧结，其工艺同上。在由钼棒7与钨棒5碰焊连接构成的电极的外部套上陶瓷管6，在陶瓷管6的端部与电极的接触部位用铌丝4点焊，陶瓷管6与电弧管3之间存在0.02毫米到0.05毫米的间隙；钼棒7的另一端分别伸入铌锆管1、8，两者置于电子束焊接炉内，将钼棒7分别与铌锆管1、8焊接，将单晶氧化铝瓷塞2分别伸入单晶氧化铝瓷电弧管3的两端，铌锆管1、8分别伸入单晶氧化铝瓷塞2的中心孔内，在单晶氧化铝瓷塞2与铌锆管1、8以及电弧管3的之间分别用玻璃焊料焊接连接。由于陶瓷管与电弧管之间存在间隙，这样部分汞氩或汞氙混合气就会进入陶瓷管的弧形区，在单晶氧化铝瓷电弧灯管的外部，对应其一端的陶瓷管6上面的弧形区部位喷刷导电涂料，其主要成份为碳、熏衣油、白金粉，导电涂料与电弧灯管另一端的电极引出线电连接，铌锆管1、8连接电源后，对应涂刷导电涂料的部位，电极与电弧灯管的外壁之间存在电压，由于陶瓷管弧形区部位与电弧灯管外壁之间的距离短，在该电压下汞氩或汞氙混合气容易电离产生电子，电子进入发光区，电极导通开始发光，在这里导电涂料相当于一个辅助电极，便于灯管在电压偏低的状态下导通。涂刷导电涂料的灯管多数使用于投影灯。
见图2，将本发明的铌锆管1通过连接线9与安装在塑料件11上的引出线电极10连接，铌锆管8与穿过塑料件11的引出电极12连接。其中电弧灯管3采用内径为3.5毫米到6毫米、长度为40毫米到60毫米，壁厚为0.8毫米到1.2毫米内外抛光的单晶氧化铝瓷管制作，电极间距为1.5毫米到2.5毫米，电极的直径为0.5毫米到1.2豪米，由于灯的尺寸小，所以钨棒5上面不绕钨丝，陶瓷管6采用导电陶瓷管，其材质为高纯氧化铝粉和纯钼粉，比例为1∶1、1∶2、1∶3均可，导电陶瓷管长度在19毫米到25毫米之间，其内径比由钼棒7与钨棒5碰焊连接构成的电极大0.02毫米到0.03毫米，外经比电弧管小0.02毫米到0.05毫米，电弧灯管3内充填含有NaI、ScI、HgI、ALI3的发光剂及汞氩或汞氙混合气。铌锆管1、8及钨棒5、钼棒7均采用市场已有产品，像西北有色金属研究所的下属工厂、上海冶炼二厂等单位均有销售，此即为应用本发明的汽车主前灯。
见图3，将本发明安装于玻璃罩壳14中，其一端从罩壳14的中心孔伸出，铌锆管1的电极引出线与玻璃罩壳14上的接线架13连接。其中电弧灯管3、导电陶瓷管6的尺寸及导电陶瓷管6的装配公差大体与汽车主前灯相当，只是电极间距为0.9毫米到1.3毫米，灯管的壁厚为1.8毫米到2.8毫米，电极上面缠绕钍钨丝8到12圈，钍钨丝的直径为0.18毫米到0.35毫米，其电弧灯管3内充填汞发光剂及汞氩或汞氙混合气。电弧灯管的外部，对应其一端的陶瓷管6的弧形区部位涂刷导电涂料，导电涂料与电弧灯管的另一端的电极引出线电连接，图3中未画出。此为应用本发明的投影灯。
见图4，将本发明安装于外管15内，铌锆管1、8分别连接电极引出线17、16，电极引出线17、16连接外部灯帽的外引线电极。其中电弧灯管3内采用长度为100毫米到160毫米、内直径为8毫米到12毫米的单晶氧化铝瓷管制作，电弧灯管3内充填Na-Hg发光剂及汞氩或者汞氙混合气，陶瓷管6采用普通陶瓷管，其长度在4毫米到18毫米之间，其与电极以及电弧管之间的装配公差与上面两种灯相当，其制作工艺采用上述普通陶瓷管三种工艺中的任何一种，电弧负载80瓦/厘米到110瓦/厘米，钨棒5的外部缠绕钨丝8到12圈，钨丝的直径为0.18毫米到0.35毫米，。此为应用本发明的高压钠灯。
权利要求
1.单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管，其包括真空密封的单晶氧化铝瓷电弧灯管，电弧灯管内充填有发光剂及汞氩或汞氙混合气，电弧灯管的两个端部有单晶氧化铝瓷封盖塞，所述单晶氧化铝瓷塞的中心有孔，铌锆管分别穿过所述单晶氧化铝瓷塞的中心孔与电极连接，所述单晶氧化铝瓷塞与铌锆管以及单晶氧化铝瓷电弧灯管之间分别用玻璃焊料焊接连接，其特征在于，在电极的外部套装连接有陶瓷管。
2.根据权利要求1所述单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管，其特征在于所述陶瓷管为导电陶瓷管。
3.根据权利要求1所述单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管，其特征在于所述陶瓷管为普通陶瓷管。
4.根据权利要求1所述单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管，其特征在于所述电弧灯管及封盖塞所使用的单晶氧化铝瓷至少掺有氧化钛、氧化铈及氧化镁中的一种。
5.根据权利要求1所述单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管，其特征在于所述电极由钼棒与钨棒焊接连接构成，钼棒的另一端与铌锆管焊接连接，钨棒另一端的端部缠绕钍钨丝。
6.根据权利要求1所述蓝宝石高强度气体放电灯管，其特征在于所述电极由钼棒与钨棒焊接连接构成，钼棒的另一端与铌锆管焊接连接，钨棒另一端的端部缠绕钨丝。
7.根据权利要求1所述蓝宝石高强度气体放电灯管，其特征在于所述电极由钼棒与钍钨棒焊接连接构成，钼棒的另一端与铌锆管焊接连接，钍钨棒另一端的端部缠绕钍钨丝。
8.根据权利要求1所述蓝宝石高强度气体放电灯管，其特征在于所述电极由钨棒构成，钨棒另一端的端部缠绕钍钨丝。
9.根据权利要求1所述蓝宝石高强度气体放电灯管，其特征在于所述电极由钍钨棒构成，钍钨棒另一端的端部缠绕钨丝。
10.根据权利要求1所述蓝宝石高强度气体放电灯管，其特征在于所述电极由钍钨棒构成，钍钨棒另一端的端部缠绕钍钨丝。
全文摘要
本发明为单晶氧化铝瓷高强度气体放电灯管。该灯在使用状态下，单晶氧化铝瓷塞与铌锆管以及单晶氧化铝瓷电弧管的封接部位不会直接受到高温发光区的热辐射，灯管的使用寿命较长。其包括单晶氧化铝瓷电弧灯管，灯管两端部封装有单晶氧化铝瓷塞，该塞的中心有孔，铌锆管分别穿过该塞的中心孔与电极连接，单晶氧化铝瓷塞与铌锆管以及单晶氧化铝瓷电弧管之间分别用玻璃焊料焊接连接，其特征在于在电极的外部套装连接有陶瓷管。
文档编号H01J61/02GK1595601SQ0315821
公开日2005年3月16日 申请日期2003年9月11日 优先权日2003年9月11日
发明者俞鹤庆, 俞瑾 申请人:俞鹤庆