专利名称：放电灯及其外部灯泡的制作方法
技术领域：
本发明涉及了一个放电灯和用于放电灯的外部灯泡。
在这样的放电灯的放电管周围进一步带有一个玻璃罩的原理是已知的。例如，在用于汽车前灯的放电灯的情况下，实际的放电灯通常为椭圆形，经常由一个外部灯泡包围，如一个圆柱形玻璃管。玻璃管的内壁通常很窄，其结果是在一些部位它到放电灯的距离非常小(例如0.2到1毫米)。在一些部位甚至可能发生放电灯和外部灯泡相互接触的情况。外部灯泡通常永久性的连接到放电管的保持元件上。在外部灯泡内部是一个气体空间，其内部通常注入空气。
环绕放电管的罩(外部灯泡)的功能一方面包括减轻放电管的热负载。在运行中，放电管达到高温。由于在外部灯泡的内部形成了一个高温区域，放电管区域的温差不像没有罩时那样大。外部灯泡的另一功能通常是过滤来自放电灯光的紫外线辐射。为此目的，根据已知原理，将罩的玻璃材料掺杂各种不同的材料以提高吸收紫外线的能力。
US-A-5541471描述了一个适合于汽车灯的放电灯，其中构成包围放电管的罩的石英玻璃掺杂了元素铈、钛、铕和铝，从而对可见光提供了很好的渗透性，而吸收紫外线。这种情况下玻璃灯泡形式的罩围绕着放电管。
同样，EP-A-5582701描述了带有石英玻璃罩的灯。高纯度的石英砂掺杂了二氧化钛和二氧化铈，以更好地吸收紫外线。所用的石英砂包含许多不同的元素杂质，其中碱性金属钾和锂为0.5ppm，钠为0.6ppm。
为了影响处理性能给罩的玻璃掺杂质的原理是已知的。EP-A-0601391描述了一种掺杂质的石英玻璃，它用来作为灯的罩体。除了高纯度的二氧化硅之外，石英玻璃还特别包含土壤碱金属氧化物和氧化硼，以降低玻璃的粘性。由于碱金属氧化物在高温下有蒸发的倾向，建议仅少量加入它们，最好完全不用它们。
在运行放电灯的过程中产生的问题是，灯的性能在其使用寿命期间不恒定。随着运行的增加，灯发出的光的量逐步减少。同样也能观察到颜色的偏移。
EP-A-0583122公开了一种带有外部玻璃灯泡和放电管的气体放电灯。就灯在其使用寿命期间，其性能的改变，尤其是颜色的偏移，提到的一个原因是钠在放电管内气体中的扩散。为了抵消这个离子扩散引起的问题，在玻璃放电管内侧涂上了一层金属硅酸盐层。
US-A-5631522描述了一种带有放电管的气体放电灯。为了避免钠在放电管中的扩散，它建议了一种用于放电管玻璃的特别的合成物，称为高纯度石英玻璃或合成硅氧化物，两种情况下都掺杂有20到1000ppm的钇或铯，最好混合有铝的氧化物。它表明放电管玻璃中碱性金属的存在促成扩散。
在权利要求1所主张的放电灯和权利要求5所主张的用于放电灯的外部灯泡中该目的得到了实现。从属权利要求涉及了本发明的有利的具体实施方式
。
令人惊奇的是，已经得知在长时间运行过程中，比如两千个小时的燃烧过程中，其性能的改变受到适当选择的放电管罩材料的决定性影响。这特别令人惊奇是因为罩，在下文中也称为外部灯泡，并不与实际的放电有任何直接接触。因此本发明的一个优点是不需要对实际放电管作精心处理，如采用阻挡层。对放电管的优化可根据常规需要进行，而不需要单独考虑钠离子扩散的问题。优先选择的是，将罩布置在与放电管间隔一定距离的位置，在罩和放电管之间保留一个空间。该空间可以是封闭的，并且最好注入空气。
根据本发明，罩的玻璃材料上掺杂了少量钠。假定在运行过程中将发生下列反应与实际放电管相似，特别是在外部灯泡很接近的情况下，罩将变得非常热。这种情况下，罩内温度可能上升到650℃以上。这种情形下从罩的材料上会发生钠的扩散，其结果是，钠扩散到位于放电管和罩之间的空间中。这种钠离子的浓度阻碍钠离子从放电管的扩散。
根据本发明，钠在罩的玻璃材料中的重量比浓度应该至少为10ppm。钠的含量的上限由玻璃所需的性能，特别是其可加工性和温度稳定性来决定。对于外部灯泡温度升高到650℃以上(是由于放电管的高温和小间距造成)的灯，钠的含量最好低于2000到3000ppm。特别好的浓度至少为30ppm。
根据本发明的一个进一步的实施方式中，罩的材料进一步包含一些碱性金属(除了钠之外)，但浓度非常低。所有这些碱性金属(除了钠之外)的总量最多为25ppm，最好低于15ppm。特别是，钾的浓度最多为10ppm，但最好低于6ppm。
背景中的这些任务将由这些碱性金属，特别是钾，在钠离子从放电管扩散中来完成。在运行过程中，这些碱性金属也可能由于罩的高温而蒸发，也可能在内部灯泡的表面被钠原子替代。从而，促进了钠离子的扩散。
图1是根据本发明的一个放电灯的具体实施方式
的侧视图。
放电管16和引线18形成一个单件玻璃体。引线18内部有电导体，这些电导体连接到放电管16的内部空间的电极22上。通过在连接端24上施加一个电压，在放电管16内部可引起气体放电，其中连接端24连接到了电极22上。
放电管16的外围是外部灯泡20，它是一个封闭的玻璃体。由玻璃材料构成的外部灯泡20的两端(图1中仅有外部灯泡20的前端可见)卷在柔软的引线18上，其结果是在外部灯泡20和放电管16之间形成了一个封闭的空间26。该空间注入了空气。
图1中的放电灯10大约8厘米长。喷灯的长度约为5厘米。椭圆形的放电灯16的最大直径约为6毫米。外部灯泡20的内径约为7毫米，结果是放电管16不与外部灯泡20接触，而仅通过引线18机械地固定到外部灯泡20上。
放电管内是一种特殊的填充气，它包含发光物质(盐)，如碱性卤化物(碘化钠、溴化钠)。混合的填充气将决定光输出和放电颜色。
运行中，由于在电极22之间存在气体放电，灯10将产生明亮的光。这种形势下，产生了一个高的运行温度。特别是，放电管16的玻璃材料加热到1000℃以上。外部灯泡20也加热到650℃以上。
这里所描述的灯的构造很容易理解。除了介绍了的类型以外，对本领域普通技术人员而言，放电灯的大量其它设计也是已知的。灯的特别特征在于放电管16的罩的材料，罩在这里也称为外部灯泡20。
外部灯泡20由一种特别的玻璃材料制造，即带有特定添加剂的石英玻璃。
为此目的，实施了诸多试验，对其外部灯泡由不同的玻璃材料制成的灯在灯的使用寿命过程中的性能作了比较。其它条件不变时，分别在15小时和2000小时燃烧时间的情况下，对颜色的变化和光量作了比较。
比较结果总结如下表所示元素含量(ppm) 材料A材料B钾2500 5锂＜1.5 ＜1.5除钠之外碱的总量 2500 7钠＜1.5 65灯的稳定性15小时-2000小时颜色坐标(Δx/Δy)*1000-32/-24-11/-17光量(15小时时)66％ 77％清楚的是，通过材料B，即一种掺杂了所列碱性金属的高纯度二氧化硅石英玻璃，能够观察到，灯在使用寿命过程中性能的细微变化。材料B的光量损失和颜色偏移都显著小于材料A。这归功于低含量的碱性金属(除了钠之外)，特别是低含量的钾，也归功于外部灯泡20的材料掺杂有少量的钾(本例中为65ppm)，它阻碍钠离子从放电管内部扩散。
由于光量稳定性和释放的颜色的改变得到了提高，相对传统的灯(材料A)而言，这种灯相互间的可更换性(如意外事件发生后更换灯的一部分)得到更好地保证。
对本领域普通技术人员而言，制造具有相应浓度的掺入杂质材料的玻璃材料的方法已经很早就公开了。合适的掺杂质的玻璃材料(如粒状石英玻璃)也可购买到。
由于在材料B而不是材料A上掺杂有少量钾，外部灯泡材料的硬度变好。其结果是，在外部灯泡上发生杂质沉淀或外部灯泡20与放电管16接触时，不易产生不希望的结晶。
总之，本发明公开了一个带有一个封闭的放电管的放电灯和包围该放电管的玻璃罩，该放电管用来产生放电。为使灯在其使用寿命期间性能尽可能的稳定，建议罩的玻璃材料掺杂浓度至少为10ppm的钠，最好至少为30ppm。根据本发明的进一步的实施方式，建议进一步包含一些碱性金属(除了钠之外)，其浓度最多为25ppm。令人惊奇的是，通过适当选择与实际放电无任何直接接触的外部灯泡，可以减少从放电管发生的钠的扩散。另外，外部灯泡材料的结晶倾向也降低。
权利要求
1.一种放电灯(10)包括一个用于放电的封闭的放电管(16)和一个包围放电管(16)的玻璃罩(20)，其特征在于所述罩(20)的玻璃材料掺杂有重量比浓度至少为10ppm的钠。
2.如权利要求1所述的放电灯，其特征在于所述罩(20)的玻璃材料包含除了钠之外的其它碱性金属，其总的重量比浓度至多为25ppm。
3.如前述任一个权利要求所述的放电灯，其特征在于所述罩(20)的玻璃材料包含有重量比浓度至多为10ppm的钾。
4.如前述任一个权利要求所述的放电灯，其特征在于所述罩(20)的玻璃材料包含有重量比浓度至少为30ppm的钠。
5.一种用于放电灯的外部灯泡，由这样一种玻璃材料组成，该玻璃材料掺杂重量比浓度至少为10ppm的钠。
全文摘要
本发明公开了一种放电灯，它包括一个用于产生放电的封闭的放电管和一个包围放电管的玻璃罩。为使灯在其使用寿命期间性能尽可能的稳定，建议罩的玻璃材料掺杂浓度至少为10ppm的钠，最好浓度至少为30ppm。根据本发明的进一步的实施方式，建议进一步包含一些碱性金属(除了钠之外)，其浓度最多为25ppm。令人惊奇的是，通过适当选择与实际放电无任何直接接触的外部灯泡，可以减少从放电管发生的钠的扩散。另外，外部灯泡材料的结晶倾向也降低。
文档编号H01J61/30GK1407595SQ0214373
公开日2003年4月2日 申请日期2002年8月24日 优先权日2001年8月28日
发明者M·库邦, J·舍内希, P·赫尔维格 申请人:皇家菲利浦电子有限公司