专利名称：具有改进的熔接密封部分的陶瓷金属卤化灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷金属卤化灯，尤其涉及一种具有改进的熔接密封部分的陶瓷金属齒化灯。
背景技术：
陶瓷金属齒化灯是一种高气压放电灯，陶瓷金属齒化灯的发光原理是利用两个电极之间的持续高压(比如23000伏)放电激发密封在电弧管壳内的惰性气体和金属卤化物产生电弧发光，并以80-110伏电压持续稳定工作。发光的颜色取决于填充的金属齒化物的种类。图1的右半部分是现有技术中的陶瓷金属卤化灯100的简化图示，其主要包括电弧管101、两个电极102和熔接密封部分103，电极102延伸到电弧管101的中央部分并在电弧管101的两个毛细管104处被熔接密封部分103支撑。电弧管101 —般由多晶氧化铝陶瓷制成，内部填充有惰性气体(如氙气)和金属卤化物，电极102 —般由连接成一体的铌杆和钥杆制成，而熔接密封部分103 —般由密封材料如玻璃料制成。图1的左半部分示出了密封部分103和电弧管101的毛细管104的放大图，可见密封部分103至少包括位于毛细管中的管内部分106和位于毛细管外的封接端部105。已有的陶瓷金属卤化灯100的封接端部的尺度满足:h/(R-r) < H/R，其中H是所述封接端部相对于所述毛细管端部的垂直距离的最大值，R是封接端部相对于所述电极的垂直距离的最大值，h和r分别是在封接端部的任一点处的高度与半径。因为已有的陶瓷金属卤化灯100的密封部分中使用的密封料重量较小，通常小于10mg，所述在封接端部处的密封是脆弱的，这可能导致电弧管在运输和安装期间断裂，甚至有泄露的危险。目前还没有陶瓷金属卤化灯生产者使用封接端部处的增强结构来解决断裂问题。
发明内容
本发明的目的是通过在毛细管端部处提供改进的熔接密封结构，来提高熔接密封的强度，避免电弧管在运输和安装期间断裂甚至泄露。为此，本申请提出一种陶瓷金属卤化灯，包括电弧管和两个电极，所述电极延伸到所述电弧管的中央部分并分别在所述电弧管的两个毛细管处被对所述电弧管进行密封的密封部分支撑，其特征在于，所述密封部分至少包括位于所述毛细管中的管内部分和位于所述毛细管外的封接端部，所述封接端部的尺度被配置为满足:h/(R-r) 3H/R，其中H是所述封接端部相对于所述毛细管端部的垂直距离的最大值，R是封接端部相对于所述电极的垂直距离的最大值，h和r分别是在封接端部的任一点处的高度与半径。根据本申请获得的密封部分具有增强的结构，其强度比现有技术中的密封部分的强度有较大提高。根据下面的描述和所附权利要求可充分理解本发明的这些和其它优点和特征，或者可通过按照下文的阐述实施本发明来了解本发明的这些和其它优点和特征。
为了进一步阐明本发明的以上和其它优点和特征，下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。应当理解，这些附图仅描述本发明的典型实施例，因此不应看作是对本发明的范围的限制。在附图中:图1是示出现有的陶瓷金属卤化灯的基本结构和密封部分的截面图；图2是示出根据本申请第一实施例的密封部分的截面图；图3是示出根据本申请第二实施例的密封部分的截面图；图4是示出根据本申请第三实施例的陶瓷套管的截面图；图5是示出根据本申请第三实施例的密封部分的截面图；图6是示出本申请的实施例与现有的密封部分的强度的对比图。
具体实施例方式本申请涉及一种具有改进的熔接密封部分的陶瓷金属卤化灯，包括电弧管和两个电极，所述电极延伸到所述电弧管的中央部分并分别在所述电弧管的两个毛细管处被密封部分支撑。密封部分至少包括位于毛细管中的管内部分和位于毛细管外的封接端部，封接端部的尺度被配置为满足:h/(R-r) ^ H/R，其中H是封接端部相对于毛细管端部的垂直距离的最大值，R是封接端部相对于电极的垂直距离的最大值，h和r分别是在封接端部的任一点处的高度与半径。改进的熔接密封部分帮助避免密封部分在电弧管运输甚至在工作期间的破裂。下面参照附图描述本发明的实施例，但应注意，这些描述只作为说明而不是要限制所附权利要求或在此公开的实施例的范围。本申请中的陶瓷金属卤化灯的基本组成部件和工作原理都与现有的陶瓷金属卤化灯相似，因此不再重复对基本组成部件和工作原理的说明。图2示出根据本申请第一实施例的陶瓷金属卤化灯200的熔接密封部分203沿电极202轴线的截面图。尽管在电弧管的一个端部示出了密封部分，但应当理解在另一个端部的密封部分也是类似的。在第一实施例中，电极202的直径dl、电弧管201的毛细管204的内直径d2和外直径d3被分别选择为0.8彡dl彡0.6，1.1彡d2彡0.8以及2.9彡d3彡2.6。在一个优选实施例中，电极的直径dl是0.7-0.8mm,毛细管的内直径d2是0.8-1.0mm,毛细管的外直径d3是2.8mm。通过以下步骤来形成熔接密封部分203:把电极202和玻璃料环安装在毛细管204端部处并放置在密封箱中加热，加热温度为1400-1600°C，玻璃料环熔化并沿着电极202逐渐流入毛细管204中，当流入期望长度L时停止加热，在冷却后玻璃料紧固在毛细管端部处，从而得到由流入毛细管的玻璃料形成的管内部分206和由剩余的玻璃料形成的封接端部 205。
此处用作密封材料的玻璃料环的重量是13_20mg，按重量百分比计算包括60-70% 的 Dy203、15-25% 的 SiO2 和 10-15% 的 A1203。在一个优选实施例中，管内部分206的密封料的体积Vc和封接端部205的密封料的体积Vm之比满足1/2≥Vc/Vm≥1/3，以及6.0≥L≥4.0。如图2左半部分所示，在实施例1的情况下，得到的封接端部205的截面呈凸状，具体而言，在封接端部205的每个点处都存在以下关系:h/(R-r) 3H/R，其中，H是封接端部相对于毛细管端部的垂直距离的最大值，R是封接端部相对于电极的垂直距离的最大值，对于每个电弧管来说，R、H是固定的，而h和r分别是在封接端部205的任一点处的高度与半径。在一个优选实施例中，3.0≥H≥1.0。图3示出根据本申请第二实施例的陶瓷金属卤化灯300的熔接密封部分303沿电极302轴线的截面图。在该实施例中，电极302的直径dl、电弧管301的毛细管304的内直径d2和外直径d3与第一实施例相同。不同之处在于，电弧管301的端部被设置为使得其通过电极轴线的纵截面具有两个倒角，倒角的尺寸满足:d = DXtga，其中d是倒角的深度，D是毛细管304的壁厚，D = l/2(d3-d2)，a是倒角角度，如图3所示。在一个优选实施例中，2.0≥d≥1.0，2.0≥D≥1.0，a是30-60度。通过以下步骤来形成熔接密封部分303:把电极302和玻璃料环安装在毛细管304端部处并放置在密封箱中加热，加热温度为1400-1600°C，玻璃料环熔化并沿着电极302经由倒角逐渐流入毛细管304中，当流入期望长度L时停止加热，在冷却后玻璃料紧固在毛细管端部处，从而得到由流入毛细管的玻璃料形成的管内部分306和由剩余的玻璃料形成的封接端部305。此处用作密封材料的玻璃料环的重量是18_30mg，按重量百分比计算包括60-70% 的 Dy203、15-25% 的 SiO2 和 10-15% 的 A1203。在一个优选实施例中，管内部分306的密封料的体积Vc和封接端部305的密封料的体积Vm之比满足1/1≥Vc/Vm≥1/2，以及6.0≥L≥4.0。如图3左半部分所示，在第二实施例的情况下，得到的封接端部305的纵截面也呈凸状，具体而言，在封接端部305的每个点处都存在以下关系:h/(R-r)彡H/R，其中，H是封接端部305相对于毛细管端部的垂直距离的最大值，R是封接端部305相对于电极的垂直距离的最大值，对于每个电弧管来说，R、H是固定的，而h和r分别是在封接端部305的任一点处的高度与半径。在一个优选实施例中，3.0≥H≥1.0。图5示出根据本申请第三实施例的陶瓷金属卤化灯500的熔接密封部分503的截面图。在该实施例中，电极502的直径dl、电弧管501的毛细管504的内直径d2和外直径d3与第一实施例相同。不同之处在于使用了图4所示的陶瓷套管。陶瓷套管被形成为具有梯形纵截面，中间有用于电极穿过的孔，梯形的尺度满足:d3 ^ Rs > rs ；Rs > rs >dl ；Hs < H，其中rs、Rs和Hs分别为梯形的上底长度、下底长度和高度，H是封接端部的总高度。陶瓷套管的材料是A1203、ZrO2或其组合物，这些材料被烧结并且在1600°C以上的温度保持热稳定。通过以下步骤来形成熔接密封部分503:首先把陶瓷套管设置在毛细管504的端部，电极502穿过陶瓷套管，再把和玻璃料环安装在陶瓷套管上，然后放置在密封箱中加热，加热温度为1400-1600°C，玻璃料环熔化并一方面沿着电极302经由陶瓷套管逐渐流入毛细管504中，另一方面沿着梯形的腰流下，同时在加热过程中玻璃料和陶瓷套管在交界面处相互作用；当流入毛细管中期望长度L时停止加热，在冷却后玻璃料紧固在毛细管端部处同时玻璃料和陶瓷套管也紧固在一起，从而得到由流入毛细管的玻璃料形成的管内部分506和由剩余的玻璃料形成的封接端部505。此处用作密封材料的玻璃料环的重量是10_15mg，按重量百分比计算包括60-70% 的 Dy203、15-25% 的 SiO2 和 10-15% 的 A1203。在一个优选实施例中，管内部分506的密封料的体积Vc和封接端部505的密封料的体积 Vm 之比满足 2/1 ≥ Vc/Vm ^ 1/1,6.0 ≥ L ≥ 4.00如图5左半部分所示，在第三实施例的情况下，得到的封接端部505的纵截面也呈凸状，具体而言，在封接端部505的每个点处都存在以下关系:h/(R-r)彡H/R，其中，H是封接端部相对于毛细管端部的垂直距离的最大值，R是封接端部相对于电极的垂直距离的最大值，对于每个电弧管来说，R、H是固定的，而h和r分别是在封接端部505的任一点处的
高度与半径。在一个优选实施例中，3.0≥H≥1.0。图6示出了根据本申请的三个实施例形成的密封部分与现有技术中的密封部分的强度的对比图。针对每种情况选择10个电弧管样本，通过施加拉力把电极从毛细管中拉出来测试密封部分的强度。图6中横坐标表示样本数量，纵坐标表示拉出电极所需的拉力。由图6可知，根据本申请的实施例形成的密封部分的强度相对于现有技术中的密封部分的强度有较大提高。前述段落解释了作为优选实施例的在毛细管端部形成的熔接密封部分及其制作方式。本领域技术人员可以根据需要来调整和优化各个参数以获得最佳的熔接密封部分。显然，密封部分的截面形状不限于上面实施例中的半圆形，而是可以具有能够满足h/(R-r) ^ H/R的任意形状，类似地，陶瓷套管的形状也可以根据密封部分的变化而变化；虽然实施例中对电极和电弧管的尺度进行了选择，但也可想到使用其他合适的尺度；密封料也不限于说明书中规定的成分，而是可以由具有等同性能的其它成分构成，相应地，使密封料熔化的温度也应进行相应调整。应当理解在各个方面，所描述的实施例仅是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求、而不是前面的描述来表示。在不偏离如权利要求书限定的本发明的范围的情况下可以进行各种修改和改变。
权利要求
1.一种陶瓷金属卤化灯，包括电弧管和两个电极，所述电极延伸到所述电弧管的中央部分并分别在所述电弧管的两个毛细管处被对所述电弧管进行密封的密封部分支撑，其特征在于， 所述密封部分至少包括位于所述毛细管中的管内部分和位于所述毛细管外的封接端部，所述封接端部的尺度被配置为满足:h/(R-r) 3H/R，其中H是所述封接端部相对于所述毛细管端 部的垂直距离的最大值，R是封接端部相对于所述电极的垂直距离的最大值，h和r分别是在封接端部的任一点处的高度与半径。
2.根据权利要求1所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述电极的直径dl是0.7-0.8mm，所述毛细管的内直径d2是0.8-1.0mm，所述毛细管的外直径d3是2.8mm。
3.根据权利要求2所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述管内部分的长度是4-6毫米。
4.根据权利要求3所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述密封部分按重量百分比计算包括 60-70% 的 Dy203、15-25% 的 SiO2 和 10-15% 的 A1203。
5.根据权利要求4所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述密封部分是使用密封料环在1400-1600°C 形成的。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述密封部分的密封料的重量是13-20mg。
7.根据权利要求6所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述管内部分与所述封接端部的密封料的体积比是1/3-1/2。
8.根据权利要求1-5之一所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述密封部分的密封料的重量是 18_30mg。
9.根据权利要求8所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述密封部分还可以在所述毛细管的端部具有圆形倒角，所述倒角的倒角深度d、倒角角度α和所述毛细管的壁厚D满足d =DX tg α 0
10.根据权利要求9所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述管内部分与所述封接端部的密封料的体积比是1/2-1/1。
11.根据权利要求9所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述倒角的角度是30-60度，深度d是 0.5-1.Smnin
12.根据权利要求1-5之一所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述密封部分还可以包括在所述毛细管的端部固定到封装端部中的陶瓷套管。
13.根据权利要求12所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述陶瓷套管的材料是Al203、Zr02或其组合物，这些材料被烧结并且在1600°C以上的温度保持热稳定。
14.根据权利要求13所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述陶瓷套管被形成为具有梯形纵截面，中间有用于所述电极穿过的孔，梯形的尺度满足:d3彡Rs > rs ；Rs > rs > dl ；Hs< H，其中梯形的上底长度为rs，下底长度为Rs，高度为Hs。
15.根据权利要求14所述的陶瓷金属卤化灯，其中，所述管内部分与所述封接端部的密封料的体积比是2/1-1/1。
全文摘要
一种具有改进的熔接密封部分的陶瓷金属卤化灯，包括电弧管和两个电极，所述电极延伸到所述电弧管的中央部分并分别在所述电弧管的两个毛细管处被密封部分支撑。密封部分至少包括位于毛细管中的管内部分和位于毛细管外的封接端部，封接端部的尺度被配置为满足h/(R-r)≥H/R，其中H是封接端部相对于毛细管端部的垂直距离的最大值，R是封接端部相对于电极的垂直距离的最大值，h和r分别是在封接端部的任一点处的高度与半径。改进的熔接密封部分帮助避免电弧管在运输甚至在工作期间的破裂或泄露。
文档编号H01J61/36GK103137423SQ20111039945
公开日2013年6月5日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者陈锦华, 金涛, 大谷腾也, 王凌宇 申请人:欧司朗股份有限公司