用于无隙cmh灯的质量减少的端部插塞的制作方法
【专利说明】
[0001] 关于由联邦政府赞助的研究的声明
[0002] 本申请案要求2012年9月12日提交的第61/700, 006号美国临时专利申请案的 权益，该申请案为所有目的以引用方式并入本说明书中。
技术领域
[0003] 本发明的主题大体涉及无隙陶瓷金属卤化物灯。
【背景技术】
[0004] 陶瓷金属卤化物（CMH)灯（有时称作陶瓷放电金属卤化物灯）大体包括由陶瓷材 料如烧结氧化铝构造的管或灯主体，所述管或灯主体形成一剂（例如）汞、氩和卤化盐被引 入其中的腔室。电极定位在管的端部，通电时，将引起灯发光。依靠卤化盐的混合物，发出的 光可非常类似自然日光。另外，在同等光输出的情况下，CMH灯可比传统的白炽灯泡用少得 多的能量。而且，与由熔凝石英构造的灯不同，氧化铝不易受到管内部的金属离子的侵蚀。
[0005] 已使用CMH灯的常规构造，例如，管具有从管主体端部延伸的腿。对于每个腿，电 极从腿内延伸到管内部。尽管将电极放置成与腿接触，但是电极所具有的直径通常稍微小 于腿内部。直径上的此差异会产生空隙或缝隙，一种或多种给入的材料可通过空隙或缝隙 从管逸出。为了防止这种结果出现，对于每个腿，通常在腿的一端处将密封熔块引入到电极 与腿之间的空隙的至少一部分中。
[0006] 然而，所述构造存在挑战。即使密封了每个腿，腿靠近灯腔室的一部分仍然可能具 有空隙，（例如）金属卤化盐可移动到所述空隙中。给入到管中的金属卤化盐具腐蚀性，特 别是在灯灯操作的高温下。随着这些盐移动进出腿，它们最终可导致腿的腐蚀以及颜色不 稳定问题。另外，盐将侵蚀密封熔块，特别是在密封熔块的温度达到例如像大约750°c的高 温的情况下。一旦盐渗透到密封熔块中，给入到管主体中的盐和其他材料将逸出，并且灯将 变得不能运作。
[0007] 因此，CMH灯的构造没有这些缺点是有用的。这种CMH灯可构造成各种不同形状 也将是有用的。CMH灯设有用于改善例如灯的光输出和光度的特征也将是有用的。形成这 种CMH灯的方法也将是有益的。
【发明内容】
[0008] 本发明提供无隙CMH灯和制作这种灯的方法。CMH灯包括容纳至少一个端部插塞 的电弧管主体。端部插塞由金属陶瓷材料的核心和陶瓷材料例如像氧化铝（A1203)的外层 构造，核心容纳在外层内。电极放置在金属陶瓷材料中。金属陶瓷材料与外层陶瓷材料的 相对密度得到仔细控制。烧结过程用于消除金属陶瓷核心与陶瓷材料的外层之间的空隙。 将插塞烧结到电弧管主体通过促进所有界面上的晶粒生长提供密闭密封件，使得可避免使 用密封熔块。围绕所述金属陶瓷烧结陶瓷材料也可用于改善所述灯的光输出和光度性能。 在端部插塞中形成一个或多个压痕也可提供性能改善。以下说明将部分阐明本发明的另外 方面和优点，或者，这些方面和优点在说明书中可以是显而易见的，或者可通过实践本发明 习得。
[0009] 在一个示例性方面，本发明提供制造灯的方法。灯包括主体，所述主体具有容纳在 主体中的端部插塞。所述方法包括以下步骤：提供模具，所述模具由第一模具部分构造，第 一模具部分可连接到第二模具部分以便形成模具空腔，第二模具部分具有面对模具空腔的 第一孔口；将心轴定位到第二模具部分的第一孔口中，其中心轴延伸到模具空腔中；环绕 心轴将包含陶瓷材料的粉末引入到模具空腔中；在模具空腔中环绕心轴压缩粉末，以形成 具有由陶瓷材料围绕的开口的端部插塞中间体；用第三模具部分替换模具的第二模具部分 和心轴，第三模具部分限定面向模具空腔的第二孔口；穿过端部插塞中间体中的开口插入 电极，并且插入到由第三模具部分限定的第二孔口中；将金属陶瓷材料放置到端部插塞中 间体中的开口中；以及压缩端部插塞中间体，以进一步压紧陶瓷材料和金属陶瓷从而形成 端部插塞，所述端部插塞具有由陶瓷材料的外层围绕的金属陶瓷材料的核心。
[0010] 在另一个示例性方面，本发明提供制造灯的方法。所述灯包括主体，所述主体具有 容纳在主体中的端部插塞。所述方法包括以下步骤：制备包含陶瓷材料的粉末；将粉末压 缩成具有开口的端部插塞中间体；形成包含金属陶瓷材料的混合物；将金属陶瓷材料放置 到端部插塞中间体的开口中；以及压缩端部插塞中间体以形成端部插塞，所述端部插塞具 有由陶瓷材料围绕的包含金属陶瓷材料的核心。
[0011] 参考以下说明和所附权利要求书可更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和 优点。附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，示出了本发明的各个实施例，并与具 体实施方式一起解释本发明的原理。
【附图说明】
[0012] 本说明书参考附图，针对所属领域的一般技术人员，完整且可实现地公开了本发 明，包括其最佳模式，其中：
[0013] 图1提供本发明的灯的示例性实施例的透视图。
[0014]图2提供图1的示例性实施例的横截面图。
[0015] 图3示出本发明的示例性插塞的透视图。
[0016] 图4示出图1中的灯的主体或灯泡的示例性实施例的横截面图，其中示出示例性 给料管。
[0017] 图5提供本发明的灯的另一个示例性实施例的透视图。
[0018] 图6是本发明的端部插塞的另一个示例性实施例的透视图。
[0019] 图7提供本发明的灯的另一个示例性实施例的透视图。
[0020] 图8-12是本发明的端部插塞的另外的示例性实施例的透视图。
[0021] 图13是本发明的插塞的示例性实施例的横截面图。
[0022] 图14和图15是用于示出本发明的示例性方法的示例性模具的横截面图。
[0023] 图16是示出本发明的另一种示例性方法的透视图。
[0024]图17和图18提供示出具有沙漏形状的在烧结状态中的示例性金属陶瓷的外观的 透视图。
[0025] 图19、图20和图21是示出本发明的示例性插塞中的示例性压痕的透视图。
[0026] 图22和图23是示出示例性"盲孔"实施例的透视图。
[0027] 图24和图25是示例性插塞限位器的透视图。
[0028] 图26-37是示出本发明的示例性端部插塞的横截面图。
【具体实施方式】
[0029] 现在将详细参考本发明的各项实施例，附图中图示了本发明实施例的一个或多个 实例。每个实例均以解释本发明而非限制本发明的方式提供。事实上，所属领域的技术人 员容易了解，在不脱离本发明的范围或精神的前提下，可以对本发明做出不同修改和变化。 例如，作为一个实施例的一部分进行说明或描述的特征可用于其他实施例中，从而得到另 一个实施例。因此，本发明意图涵盖所附权利要求书及其等效物的范围内的此类修改和变 化。
[0030] 图1示出本发明的灯100的示例性实施例的透视图，而图2提供灯100的横截面 图。灯100包括限定腔室120的主体102,各种材料例如像汞、金属卤盐和惰性气体已加入 到腔室120中。主体102还限定一对开口 122和124,所述一对开口 122和124沿轴向方 向A彼此间隔开并且定位在腔室120的相反侧上，如在图4中提供的主体102的横截面图 中最方便看到。主体102可由陶瓷材料例如氧化铝构造，陶瓷材料一经烧结便会变得半透 明或透明，使得光可从腔室120发出。
[0031] 一对插塞112和114分别插入到主体102的开口 122和124中。对于灯100的这 个示例性实施例，开口 122和124由腿104和106提供，腿104和106连接到主体102并且 延伸远离腔室120。插塞112包括定位在环形外层126内的核心130。更具体地，对于这个 示例性实施例，环形外层126定位在核心130的径向外侧（由箭头R表示的径向方向）。举 例来说，环形外层126可由例如氧化铝或其他陶瓷材料构造。尽管示出为圆形或环形，但是 外层126也可构造成其他形状。
[0032] 核心130可由例如金属陶瓷（即陶瓷材料和导电材料的混合物）构造。例如，核 心130可由氧化铝和钼的混合物构造，也可以使用其他组合物。插塞114、包括核心132和 环形外层128以类似方式来构造。
[0033] 一对电极108和110定位在核心130和132中。电极108和110各自分别包括延 伸到腔室120中的尖端116和118。各种材料和构造可用于电极。例如，每个电极108和 110可以是如图所示的单个引线，或者可包裹在由另一引线形成的线圈内。电极108和110 可由以下材料构造，例如像钨、与钼段焊接在一起的钨、钼，或具有金属陶瓷段的钨。
[0034] 每个电极108和110沿径向方向R具有电极直径。每个核心130和132沿径向方 向R也具有核心直径。在本发明的一个示例性实施例中，核心直径小于大约10倍电极直径。 也可使用其他比例。
[0035] 如前所述，在构造期间，将插塞112和114插入到开口 122和124中。插塞112和 114各自可设有特征来准确控制插塞112和114分别延伸到腿104和106中以封闭开口 122 和124的量。参考图3、图24和图25并使用例如插塞112,插塞112包括定位在远端174 处的多个限位器134。限位器134从插塞径向向外延伸并且超出外壁156。限位器134沿 圆周方向C还是不连续的（图24)，意味着它们不完全环绕插塞112的圆周延伸。每个限 位器134还包括有角度的表面136,即不平行于轴向方向A的表面。当将插塞112插入到 开口 122中时，限位器134最终接触外边缘142,从而防止插塞112沿轴向方向A进一步移 动。插塞114设有类似的用于接触外边缘144的限位器134。
[0036] 图24和图25识别插塞112和114所使用的限位器134的另外的独特特征或参数。 这些参数也可用于进一步限定本发明的示例性插塞。实验确定，在使用这些参数制造本说 明书中所描述的插塞和限位器时，这些参数允许灯正常运作。
[0037]方程 1 IL = Ah - Sh
[0038]方程2 IL彡1. 2mm
[0039]方程 3 0>SI<l/2*(Ad)
[0040]方程 4 0<Sw<Ad
[0041]方程5 0<Sa<180