专利名称：介电阻挡层－放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1前序部分所述的一种介电阻挡层-放电灯。
这里涉及的是这样一种放电灯或者一种极性的电极或者全部电极即两种极性用一个电介质层与放电隔离(所谓一侧或两侧电介质阻挡放电)。这种电极在下面也简称为“电介质电极”。电极的极性在运行中也是完全可以变换，即每个电极可交替地作阳极或阴极用。当然，最好全部电极都有一个电介质阻挡。进一步的细节可参阅文献EP0733266B1，该文献描述了电介质阻挡层-放电灯。
上述的介电层可通过放电容器本身的壁来构成，在这种情况下，电极布置在放电容器外面即大约在外壁上。另一方面，该介电层可用至少一个布置在放电容器内的电极-下面简称为内电极-的至少一部分的涂敷或涂层的形式来实现。这样做的优点是，介电层厚度可根据放电性质实现最佳化。当然，内电极需要气密性的电源引线，从而需要附加的工序。
这类灯特别用在办公自动设备中，例如彩色复印机和扫描仪，特别适用于信号照明，例如汽车的制动指示灯和方向指示灯，特别适用辅助照明，例如汽车的内部照明，以及特别适用于显示器例如液晶显示器的背景照明，即所谓“边缘型背景光”。
在这些技术应用领域内，既需要特别短的启动阶段，又需要尽可能依赖于温度的光通量。所以这类灯一般都不含水银。确切地说，这类灯一般充有惰性气体，最好是氙或惰性混合气。在灯的运行过程中，放电容器内产生激元，例如Xe*2，该激元发射最大值约为172纳米的分子带状辐射。根据使用场合，用荧光材料把这种真空紫外线辐射转换成可见光线。
这个目的对具有权利要求1前序部分所述特征的一种灯来说，是通过权利要求1的特征部分所述的特征来实现的。特别有利的各种方案可从各项从属权利要求中得知。
此外，这种灯的制造方法的保护由方法权利要求的特征提出。
根据本发明，介电阻挡层-放电灯的放电管至少在其两端的一端上用一个圆盘形密封元件在不用粘结剂的情况下进行气密性密封，即两个密封元件的一个或任一个布置在放电管内的相应端上并通过它的整个圆周直接与放电管的内壁进行气密连接。在进行这种气密连接时，把内壁和圆盘形密封元件的边缘加热到相应的软化温度，这在下面还要详细叙述。为简明起见，这里也引用“熔接”概念，但这个概念在下面是泛指两个待连接的元件的材料不必一定要在内部相互熔接。通过把两种待连接的材料加热到相应的软化温度并随即产生接触，无需附加的粘结剂而实现气密连接，这才是重要的。此外，放电管在熔接区沿整个圆周这样缩小，即这种缩小呈环状包围圆盘形密封元件的边缘。“圆盘形密封元件”的概念在下面是泛指该密封元件只宜推入放电管中并可按所述的方式进行该管的端部密封。在最简单的情况中，该元件是一个圆盘。但只具有圆形圆周的其他形状也是适合的，例如，一个圆柱形塞子等等。
这种放电灯的本发明制造方法选用该圆盘形密封元件的直径稍小于放电管的内直径。这个圆盘形密封元件是这样引入该放电管待密封的一端上的，即首先保留一个环形缝隙，这个缝隙一般为几百微米的范围，例如大约100微米至300微米。合适的缝隙宽度一方面是从圆盘形的密封元件应尽可能方便地引入该放电管的要求得出的，另一方面，该缝隙又必须能在该放电管的端部实现气密连接。最好该缝隙不要太宽，以免相应加深缩小部。此外，最好圆盘形元件和放电管的待密封的一端都事先进行预热。紧接着将密封元件和密封元件范围内的放电管加热到软化温度。最后，在达到软化温度时，放电管这样进行缩小，使密封元件的整个边缘与放电管壁在缩小区气密连接。
为了实现缩小，例如用一个难熔材料制成的滚子，例如石墨滚子把放电管壁的软化部分压到密封元件的边缘上，在进行施压的过程中，该滚子相对于放电管的圆周旋转。在上述典型缝隙宽度的情况下，缩小部的径向深度为几十分之一毫米，典型地为约0.1毫米至1毫米，最好在0.2毫米和0.8毫米之间，特别是最好在0.4毫米和0.6毫米之间，例如0.5毫米，已被证明是足够的。
放电管和圆盘形密封元件最好用相同的玻璃种类。由于因此达到相同膨胀系数的原因，产生的应力也比使用附加连接材料的先有技术小。亦即先有技术由于在连接材料(例如玻璃焊料)和例如用钠石灰玻璃制成的放电管之间的不同的膨胀系数而可导致应力相当高的不可避免的危险。
通过随后的退火可减少在熔接时产生的热应力。
与先有技术首先把粘结剂从烧结工件中排出或玻璃熔料首先熔接不同的是，由于待熔接的元件可直接加热，所以玻璃熔接和随后的退火都进行得相当快。
此外，本发明的玻璃熔接比较便宜，因为不含附加的粘接剂。
在一种优选方案中，圆盘形密封元件面对放电容器内部的一侧涂有一层反射层，例如二氧化钛、三氧化二铝或干涉层。从而可把从放电容器的端面射出的光反射回去，并由此提高边缘区的亮度。由于朝灯的端部方向去的亮度一般是明显下降的，所以提高边缘区亮度是人们所希望的。
此外，圆盘形的密封元件最好设有一个孔口和一根连接在该孔口上的排气管。这样，在制造灯时就可用该排气管进行抽真空或充气。另一个办法是，如果在一个可抽真空的室内例如在一个真空炉内制造灯时，则也可不用该孔口和排气管。
本发明的介电阻挡层放电灯的一个优选的结构型式使用了上述的内电极。其中至少一个内电极布置在放电管的内壁上并在缩小区穿过内壁和密封元件之间的连接气密地向外引出。放电管稍微凸出缩小部，以便为内电极的连接部分提供一个接触面。尽管本发明的连接引起了介电阻挡层的一定的挤压并可能导致这个介电内电极的功能的干扰，但令人惊异的是，介电阻挡的内电极的局部变形没有对介电阻挡的放电产生负面影响。但前提是，缩小部应精确位于圆盘形密封元件的区域内。确切地说，缩小部的轴向膨胀应基本上限制在沿放电管内壁的圆盘形密封元件的轴向。尽管在放电管的轴向内在缩小部附近强迫产生的电极轨道的半圆曲率引起了放电距离的局部的几何缩短，但由此使缩小部邻近范围内的电场明显以这样的方式变形，即在上述文献WO98/49712所述的单个放电离开圆盘形密封元件弯曲。从而加大了有效的放电距离和避免了单个放电不希望的主要沿圆盘形的密封元件进行。其他的细节可参阅实施例。
图1表示一个用钠石灰玻璃制成的放电管1，该放电管在第一端2暂时还是敞着的，但第二端3则已用一块平的熔接料4进行密封。
图2a、2b分别表示放电管1的敞口端2的示意纵截面和沿剖面线A-A剖开的示意横截面。放电管1的内壁已设置了两个径向布置的线状银制内电极5a、5b，这两个电极分别用一个介电的玻璃制成的阻挡层6a、6b覆盖。此外，在放电管1的敞口端2中已同心设置了一个圆盘形的密封元件7。圆盘形密封元件7的外直径稍小于放电管减去两个内电极5a、5b厚度的包括其阻挡层6a，6b的内直径，所以在整个圆周上保留一个100微米至300微米的小缝隙11。密封元件7具有一个中心孔8，在该孔上一体形成了一个排气管9。
图3与图2a相似，表示放电管1敞口端2的示意纵截面，但圆盘形密封元件7的边缘已与放电管1内壁的对应部分熔接。由于这个纵截面沿电极5a、5b或阻挡层6a、6b延伸，所以在图3中看不到实际的熔接。但可清楚看到环绕圆盘形密封元件7的边缘或更精确地说环绕其圆周面的缩小部10。该缩小部的深度约为0.5毫米。还可看出放电室内在缩小部10范围内的两个阻挡层6a、6b的轻微的压缩以及在压缩部10相邻范围内的电极5a、5b的半圆曲率12a、12b。
图4表示在制造本发明灯的过程中回火炉(未示出)内的适合无应力熔接的时间温度曲线。在基本上呈线性的加热阶段在大约50秒钟达到大约640℃的温度后，保温大约10秒钟。然后接着进行回火，在回火的过程中，在大约110秒的时间间隔内，温度接近于呈指数冷却到大约370℃。图3所示圆盘形密封件7和放电管1相邻内壁之间的熔接是在快达到大约640℃的保温温度之前，用局部加热到被熔接的元件和缩小部10的软化点-这个过程也叫做挤压-开始并持续大约10秒钟。
下面参看图5所示的制成的灯13。与上述图示相同的特征用相同的附图标记表示。在此图中，看不到两个内电极和相应的介电阻挡层。在放电管1通过排气管9充气后，把该排气管熔封成一个排气头14。然后根据需要可将灯旋入灯座中。
权利要求
1.带介电阻挡层的放电灯(13)，具有一个封闭的管状放电容器(1，4，7)和长的电极(5a；5b)，其中，放电容器(1，4，7)由一个两端密封的放电管(1)组成，其特征为，放电管(1)的至少一端用一个圆盘形的密封元件(7)在不用粘结剂的情况下进行气密性密封，即把该密封元件(7)布置在放电管(1)内的相应端(2)上并通过它的整个圆周直接与放电管(1)的内壁进行气密性连接，其中放电管(1)在连接区内沿整个圆周这样缩小，使缩小部(10)呈环状包围圆盘形密封元件(7)的边缘。
2.按权利要求1的放电灯，其中缩小部(10)的轴向限制在沿放电管内壁的圆盘形密封元件(7)的轴向膨胀。
3.按权利要求1或2的放电灯，其中缩小部(10)的径向深度大约为0.1毫米至1毫米的范围，最好为0.2毫米和0.8毫米之间，特别是最好为0.4毫米和0.6毫米之间。
4.按前述权利要求任一项的放电灯，其中至少一个电极(5a；5b)布置在放电管(1)的内壁上并在缩小区(10)穿过该内壁和密封元件(7)之间的连接气密地向外引出。
5.按前述权利要求任一项的放电灯，其中圆盘形密封元件(7)具有一个孔(8)，在该孔上形成一个排气管(9)。
6.按前述权利要求任一项的放电灯，其中圆盘形密封元件面向放电容器内部的一侧涂有一层反射层。
7.按前述权利要求任一项的放电灯，其中放电管凸出于密封元件(7)。
8.按前述权利要求任一项的放电灯，其中放电管(1)和圆盘形密封元件(7)用相同的玻璃种类制成。
9.用于按权利要求1至8的放电灯的制造方法，具有如下的工序·制备一个圆盘形密封元件(7)，其直径小于放电管(1)的内直径；·把圆盘形密封元件(7)这样放入放电管(1)要密封的一端(2)，使其保留一个环形间隙；·加热密封元件(7)和该密封元件范围内的放电管(1)直至达到软化温度；·对放电管(1)这样进行缩小，使密封元件(7)的边缘与缩小区(10)的放电管(1)的内壁相互气密连接。
10.按权利要求9的方法，用一个难熔材料制成的滚子把该壁的软化部分压到该密封元件的边缘上，以达到缩小的目的。
11.按权利要求9或10的方法，在放入之前，圆盘形密封元件(7)和放电管(1)的要密封的一端(2)应进行预热。
全文摘要
介电阻挡层－放电灯的放电管(1)，用一个圆盘形密封元件(7)在不用粘结剂的情况下进行气密性密封。为了达到这个目的，放电管(1)具有一个呈环形包围圆盘形密封元件(7)的边缘的缩小区(10)。
文档编号H01J65/04GK1393026SQ01802963
公开日2003年1月22日 申请日期2001年8月31日 优先权日2000年9月29日
发明者W·伯林霍夫, R·贝尔勒, G·德尔 申请人:电灯专利信托有限公司