高强度放电灯、弧光灯管及其制造方法

专利名称：高强度放电灯、弧光灯管及其制造方法
技术领域：
本发明大体上涉及高强度放电(“HID”)灯、弧光灯管及其制造方法。
背景技术：
由于与其它类型的灯相比HID灯具有效率相对较高、尺寸较小并且低维护的优点，所以HID灯例如金属卤化物和水银灯已经广泛应用在照明大型室外和室内区域例如运动场、体育馆、仓库、停车场等中。通常优选使用金属卤化物灯，因为这种灯在产生白光方面效率较高。
HID灯包括支撑在外部灯罩内的弧光灯管。弧光灯管包括由透光材料例如石英或陶瓷材料构成的通常为管状的主体，它形成有装有灯填充材料和惰性填充气体的气密封发光腔室。一般来说，HID灯具有几种弧光灯管主体。一种弧光灯管主体为由具有所述大体圆筒形弧光灯管腔室的直径的石英管形成的“圆筒形”主体，其中所述腔室是通过夹紧密封所述管子的端部来形成的。另一种弧光灯管主体是一种“成形”主体，它由直径小得多的石英管形成，其中球形发光腔室是在直径比管子小得多的两个端部之间的内压作用下通过膨胀形成的。上述类型的弧光灯管主体用在形成“双端”弧光灯管即具有间隔开的电极并且每个电极密封在每个端部处的弧光灯管中。用于HID灯的弧光灯管也可以是具有只在其一个端部处密封的球形腔室的“单端”弧光灯管。
弧光灯管包括一对间隔开的电极，在灯工作期间在这些电极之间形成弧光。在双端弧光灯管中，电极引线组件被密封在该弧光灯管的每个端部中。该电极引线组件通常包括一钨电极、一钼薄膜24和一外部钼引线。
在HID灯的双端弧光灯管(圆筒形主体或成形主体弧光灯管)的制造中，通过以下步骤使发光腔室密封将电极引线组件设置在弧光灯管主体的每个端部中、加热每个端部的一部分然后使受热部分收缩或者夹紧在设置在其中的电极引线组件周围，由此使该组件的位置相对于弧光灯管主体固定并且形成气密封。受热部分的温度通常高达大约2000℃或者更高。在这些高温下，设置在端部内的电极引线组件的金属部件在暴露于不受控大气例如工厂生产线周围的空气时非常容易腐蚀，并且任何腐蚀都会显著降低灯的性能并且可能导致引线组件的机械故障。因此，重要的是要避免这些电极引线组件在制造过程中当其温度升高时暴露于不受控大气。
在本发明的上下文中，“不受控大气”是除了其中该大气的组分受到严格控制的大气例如在手套箱中的大气之外的任何大气。工厂生产线周围的大气即使在其温度、湿度、颗粒含量等方面受到一些控制也被认为是不受控大气。
在HID灯的制造中，用固态灯填充材料例如一种或多种金属卤化物投配到弧光灯管主体的发光腔室中。该材料在暴露于受控大气中时容易受到水分污染，这使灯的性能明显降低。因此在该制造过程中，避免该固态灯填充材料暴露于污染气体中也是重要的。
在一种制造HID灯的弧光灯管的已知方法中，弧光灯管主体由玻璃质材料例如石英形成。然后在靠近将形成发光腔室的主体的纵向中心附近将填充/排气管熔合。排气管为腔室内部和弧光灯管主体的外部之间的连通提供一途径。设置电极引线组件，然后将它们夹紧密封在弧光灯管主体的端部中。在夹紧密封过程中，通过填充/排气管注入非反应性气体以防止这些电极引线组件的金属部件在这些部件在密封过程中被加热时暴露在空气中，由此防止这些金属部件腐蚀。在本发明的上下文中，“非反应性”气体是相对于灯部件例如包括电极引线组件和灯填充材料不反应的气体。
一旦将弧光灯管主体的端部密封，就通过填充/排气管将固态填充材料和水银输入到该腔室中。然后在所要求的填充压力下将惰性填充气体注入到该腔室中，并且将填充/排气管熔合封闭，由此使该腔室气密封。
这种现有技术方法具有几个缺点，其包括实质的缺点在于，腔室壁在填充/排气管连接然后熔合封闭并且熔下的位置处包括不规则部分。这个不规则部分在卤化物在灯工作期间将冷凝的腔室壁上引起冷点，并且卤化物的冷凝会在从灯发出的光的色彩均匀性上具有显著影响。在腔室中的不规则性还会干扰从腔室中发射出的光，并且冷凝的卤化物会产生阴影，从而使得难以控制和引导光。这在光学系统例如光纤光学器件、投影显示装置和汽车前灯中尤为不好。这些缺点在功率更低的灯上具有更大的不利效果，这种灯更小并且其中不规则部分包括更大部分的腔室壁。
具有熔合封闭填充/排气管的弧光灯管的另一个缺点存在于安装在保护罩或管状外套内的弧光灯管中。已经被熔合封闭的部分填充/排气管从弧光灯管的腔室壁沿径向伸出。因此，圆筒形罩或管状外套必须具有更大的直径以便用径向伸出的端部包住弧光灯管。
现有技术已经开发出制造“无尖头(tipless)”弧光灯管的方法，从而避免了具有熔合封闭填充/排气管的缺点。但是，制造无尖头弧光灯管的现有技术方法需要在至少一些工艺步骤期间采用受控环境。
一般来说，制造无尖头弧光灯管的已知方法包括以下步骤制备出一弧光灯管主体；将一电极引线组件设置然后密封在该弧光灯管主体的一个端部中；通过该主体的剩下开口端部将固态灯填充材料和惰性填充气体注入到该主体内部中；并且将另一个电极引线组件设置然后密封在主体的剩下开口端部中，由此形成一气密封的发光腔室。
为了防止第一电极引线组件的金属部件在第一端部的密封过程中氧化，已知通过另一个端部将非反应性气体注入到主体内部，因此在密封过程中产生出经过该引线组件的非反应性气体流。这防止了金属部件在密封过程中暴露于反应性的大气例如含水气体。通常通过一般的方法例如将一根软管装配在开口端部的端部上或者通过开口端部将一探测器插入到主体内部中来将非反应性气体注入到主体内部中。
然后在注入固态灯填充材料之前通过开口端部用非反应性气体填充主体内部。灯填充材料通常存放在干燥的非反应性大气中，因此可以没有污染地注入到主体内部中。
为了防止第二电极引线组件的金属部件在第二端部的密封过程中氧化，现有技术教导了，一旦将固态填充材料和水银注入到弧光灯管主体内部中并且将第二电极引线组件设置在剩下开口端部中，就必须使弧光灯管主体内部与不受控大气隔绝。
现有技术披露了，可以通过以下方法使弧光灯管主体与不受控大气隔绝(i)如在于1992年4月28日公开的Heider等人的美国专利No.5108333中所教导的一样将弧光灯管主体设置在受控大气例如手套箱中或者(ii)如在于1996年4月9日公开的Nagasawa等人的美国专利No.5505648中所教导的一样将开口端连接在用来提供必要的密封的真空系统上。如现有技术所述一样，弧光灯管的一个端部必须足够长，以便在将电极引线组件设置在端部内时包住整个电极引线组件。一旦使弧光灯管隔离，在所要求的压力下用惰性填充气体填充弧光灯管主体，然后将端部熔合封闭在电极引线组件外面，从而将整个组件包在主体内。然后，从手套箱或真空系统中取出该弧光灯管，并且通过收缩或夹紧来密封第二端部，之后除去端部的多余部分以露出该电极引线组件的外部引线。
现有技术方法具有需要使弧光灯管主体与不受控大气隔绝的明显缺点。这通常需要使用手套箱或真空系统。这些方法复杂而又难以自动化。

发明内容
因此，本发明的一个目的在于消除现有技术的许多缺陷，并且提供一种新颖的HID灯、弧光灯管以及制造弧光灯管的方法。
本发明的另一个目的在于提供一种新颖的弧光灯管以及制造用于HID灯的弧光灯管的方法，该方法无需在受控大气内进行任何加工步骤。
本发明还有一个目的在于提供一种新颖的弧光灯管和制造用于HID灯的无尖头弧光灯管的方法，其中弧光灯管在最后密封该弧光灯管的步骤期间保持与不受控大气连通。
本发明的再一个目的在于，提供一种新颖的弧光灯管和制造用于HID灯的无尖头弧光灯管的方法，其中使惰性填充气体与不受控大气例如空气保持连通直到使该弧光灯管气密封。
本发明的再一个目的在于，提供一种新颖的弧光灯管和制造用于HID灯的无尖头弧光灯管的方法，该方法无需除去一部分端部以露出电极引线组件的外部。
本发明的再一个目的在于，提供一种新颖的弧光灯管和制造用于HID灯的弧光灯管的方法，其中弧光灯管主体的每个端部具有与完成的弧光灯管的端部基本上相同的长度。
本发明还有一个目的在于，提供一种用于使由弧光灯管主体的端部形成的管状开口延伸的新颖设备以及制造用于HID灯的弧光灯管的方法。
通常优选的是，获得在基本上室温下明显低于大气压的最终填充气体压力，即低于500乇的压力。最终填充气体压力通常低于大约二分之一个大气压，并且可以低至大约30乇。大约为100乇的填充压力在金属卤化物灯中是常见的。为了获得这种最终低于大气压的填充压力，现有技术在，即，通过熔合封闭填充/排气管或者在无尖头弧光灯管中收缩或夹紧剩下开口端部来气密封弧光灯管内部之前采用机械装置来将弧光灯管内部抽空至所要求的压力。这些方法需要使用昂贵的泵和/或真空系统，较复杂并且难以自动化。
Heider等人的专利公开了，可以通过在手套箱内加热填充气体并且熔合封闭开口端部然后从手套箱中取出该弧光灯管以收缩或者夹紧密封剩下的未夹紧的端部来获得填充气体的“轻微”的负压。Heider等人公开了在熔合封闭弧光灯管之前使填充气体温度升高仅100℃以在填充气体冷却时获得轻微的负压。如果在大气压下加热填充气体，100℃的温度差在将弧光灯管密封并冷却时提供大于500乇的最终填充气体压力。在Heider等人的专利中没有披露，可以通过这种工艺获得明显低于大气压力的填充压力即低于500乇的压力，或者在与不受控气体连通的同时在手套箱外面可以控制填充气体温度。
因此，本发明还有一个目的在于，提供一种新颖的弧光灯管和制造用于HID灯的弧光灯管的方法，该方法无需机械地将弧光灯管抽空以获得明显低于大气压的填充压力。
本发明还有另外一个目的在于，提供一种新颖的弧光灯管和制造用于HID灯的弧光灯管的方法，其中填充气体的温度在弧光灯管在不受控大气中密封之前是受控的。
本发明再有另外一个目的在于，提供一种新颖的弧光灯管和制造用于具有超大气压填充压力HID灯的弧光灯管的方法，其中在密封时没有压差。
熟悉本发明所属技术领域的普通技术人员从权利要求书、附图和以下优选实施方案详细说明的研讨中将很容易理解本发明的这些和许多其它目的和优点。


图1为具有球形发光腔室的弧光灯管主体剖视图；图2a-e表示用于形成图1所示弧光灯管主体的现有技术加工步骤；图3a表示在夹紧密封过程中用惰性气体冲洗主体内部同时加热弧光灯管主体端部的步骤；图3b为具有一个端部被夹紧密封的电极引线组件的弧光灯管主体剖视图；图4为电极引线组件示意图；图5表示固体灯填充材料和水银注入腔室内部的步骤；图6为具有封离在电极引线组件之外的细长端部的现有技术弧光灯管主体剖视图；图7表示保持主体内部通向周围大气的同时加热弧光灯管主体上端部分的步骤；图8为由本发明的一种方法制作的弧光灯管剖视图；
图9为本发明弧光灯管主体的一个实施方案剖视图；图10为图9所示弧光灯管主体制作的弧光灯管剖视图；图11a表示本发明弧光灯管主体填充最终充填气体和冲洗的步骤；图11b表示本发明的电极引线组件定位和弧光灯管第二端部夹紧密封的步骤。
具体实施例方式
本发明通常提供实用的所有类型和尺寸HID灯用弧光灯管和这种灯的制造方法。下面仅用实例，就本发明有关双端金属卤化物灯无尖头石英构成的弧光灯管的某些方面加以描述。
图1表示由石英管制成的现有技术弧光灯管主体。该弧光灯管主体10包括位于开口管状端部14、16中间的球形发光腔室12。可以采用任何适当的传统方法来制成弧光灯管主体10。
成形的主体弧光灯管可以按照Lamouri等人于2000年6月19日提出题目为“Horizontal Burning HID Lamps And Arc Tubes”受让给本发明受让人的同时待审专利申请No.09/597547中所述的方式制造出来。图2a表示这样一种用石英管(图2a)制成弧光灯管的方法，即通过将该管装在车床上并且加热该管(图2b)、利用该管的轴向运动收缩受热管(图2c)，再通过内压使收缩的管膨胀靠在模具(图2d)上，从而获得所要求的弧光灯管主体形状(图2e)。可以通过在收缩过程中积累的石英量来调节弧光灯管主体的厚度，而通过模具的形状来确定弧光灯管主体的形状。
如图3a和3b所示，将第一电极引线组件18置于开口管状端部14内，再用传统的夹紧密封工艺将该端部14密封。在夹紧密封过程中，将一部分端部14加热使石英软化，然后采用形成夹紧密封20的普通夹钳(未示出)将软化的部分挤压在一起，而包起设在其中的部分电极引线组件18。夹紧密封20将组件18相对于弧光灯管主体10的位置固定，并且通过端部14在腔室12内部和主体10外部之间形成气密封。
电极引线组件18可以是一种普通引线组件，它包括几个金属部件，其中包括如图4所示的钨电极22、钼箔24和钼外引线26。在夹紧密封过程中，金属部件在石英软化时可以达到2000℃或更高的温度。在这种高温下，如果在活性大气例如空气中受潮的话，这些金属部件非常容易腐蚀。为了防止这种腐蚀，在夹紧密封过程中惰性气体通过留下的开口管状端部16被注入到腔室12中，并且流经引线组件18。该气体可以通过任何传统的方法例如图3a所示的插入探测器28或者将软管(未示出)连接在开口端部16上来注入。该气体可以是任何惰性气体，例如氮气或氩气或其混合气。
下面的步骤是通过留下的开口端部16将材料注入到腔室12中来给该弧光灯管主体投配所需的填充材料。可以通过任何普通的装置例如由APL Engineered Materials，Inc.公司制造的灯填充球销式分配器利用留下的开口端部16将固体灯填充材料30注入到腔室12中。必要时，还可以通过任何普通装置利用端部16将水银31注入到该腔室12中。图5表示在腔室12内具有灯填充球30和水银31的弧光灯管主体10。
在该过程中剩下步骤包括用最终填充气体冲洗和填充腔室、将第二电极引线组件置于留下的开口端部中，并密封留下的开口端部。正如对第一端部夹紧密封所述的那样，重要的是要防止电极引线组件的金属部件在高温下暴露于腐蚀性大气。
现有技术的方法指出必须通过以下方法使部件与不受控大气隔离(i)将该弧光灯管主体置于手套箱中；或者(ii)在用最终填充气体填充弧光灯管主体内部和设置第二电极引线组件之前将弧光灯管主体的开口端连接在真空系统上。如图6所示，一旦获得最终填充压力，就可在引线组件32外面将开口端部16熔合封闭，从而将含有惰性气体的腔室12内部隔离。因此现有技术利用部件在弧光灯管主体内部惰性气体的隔离来防止引线组件的金属部件在端部16夹紧密封过程中被腐蚀。
已经发现，通过以下方法可以避免使用手套箱或真空系统时使弧光灯管内部与不受控大气隔离，即弧光灯管主体10如此取向，要使开口端部16如图5和7所示向上延伸，并且依靠填充气体与空气的相对重量来维持惰性气体填充在弧光灯管主体内。可以插入适当的普通探测器34将最终惰性填充气体注入到腔室12的内部。该填充气体可以是任何惰性气体，例如氩气、氖气、氙气、氪气或其组合气体。在本发明的优选实施方案中，填充气体由氩气和氙气的混合物组成，这两种气体的混合物比空气重，而且只要主体保持在基本垂直方位就会保留在弧光灯管主体10的内部，因此阻止了弧光灯管周围不受控大气中较轻污染空气流入。
用填充气体冲洗和填充弧光灯管主体10的内部直至端部16的顶端38，以便置换所有其它气体。一旦对弧光灯管主体进行了冲洗和填充，可以取出探测器34，并且如图中所示将第二电极引线组件32置于端部16内。该端部16必须在引线组件32上方充分延伸，致使尽管在端部16的顶端38附近填充气体与弧光灯管主体周围的不受控大气会有一些混合，但是该引线组件32仍将浸没在端部16内的填充气体柱中。
如图7和8中所示，因而可以通过传统夹紧密封方法来密封第二端部16。对一部分端部16进行加热，使石英软化，然后采用普通的夹钳(未示出)将软化的部分挤压在一起，而包起设在其中的部分电极引线组件32，从而形成夹紧密封36。夹紧密封36将组件32相对于弧光灯管主体10的位置固定，并且通过端部16在腔室12内部和主体10外部之间形成气密封。在另一个实施方案中，端部可以通过收缩密封方法来密封。
如图8进一步所示，此刻腔室12与弧光灯管主体10的外部气密封。然后可以除去端部16的多余部分，露出电极引线组件32的外引线42。
图9和10表示本发明的另一个实施方案。该弧光灯管主体50可以形成具有开口端部54、56中间的腔室52。端部54、56可以具有基本上相同的长度。在优选实施方案中，弧光灯管主体50的端部54、56长度可以基本上为成品弧光灯管的端部长度，因而可以免除只要腔室被密封便要修整第二端部的多余部分的步骤。但是，仍有必要提供足够长的填充气体柱，以便使设在第二端部56内的第二电极引线组件58在第二端部的夹紧密封过程中完全浸没在填充气体中。
在本发明的一个实施方案中，通过使所述开口端部与形成具有与端部外径基本相同直径的细长轴机械装置连通来使填充气体柱延伸超出端部长度之外。在图11a和11b所示的实施方案中，冲洗和填充块60形成一主轴62，该主轴62在设置电极引线组件58、用最终填充气体冲洗/填充主体50以及夹紧密封端部56的步骤期间与弧光灯管主体50的开口端部56连通。
所述块60形成主轴62和一个或多个辅助轴64，这些辅助轴64在主轴62和周围气体之间形成连通。端部56的开口端可相对于块60设置以实现主轴62与由端部56形成的管状开口连通。可以通过如图11a所示将普通探测器66插入到所述腔室52中来用最终填充气体冲洗和填充弧光灯管腔室52的内部和开口端部56。
一旦用最终填充气体冲洗和填充了弧光灯管主体50，就可以取出探测器66。此刻填充气体填充了端部56和主轴62，并且由于填充气体对周围气体的相对重量所以必定保留在轴62内。然后采用如图11b所示的普通组件支座68将电极引线组件58设置在端部56和主轴62内。随着填充气体填充轴62至顶部，电极引线组件58可以完全浸没在填充气体中，从而防止了在夹紧密封过程中出现腐蚀。一旦设置好电极引线组件58，就可以采用普通的夹紧密封工艺来将端部56夹紧密封。在另一个实施方案中，可以通过收缩密封工艺来密封端部56。
在许多用途中，理想的是提供一种其填充气体压力在室温下明显低于大气压例如低于500乇的压力的弧光灯管。其填充气体压力低于二分之一个大气压并且设置甚至低至30乇的弧光灯管是常见的。为了获得低于大气压的填充气体压力，现有技术方法采用了机械系统例如真空泵来在熔合封闭端部然后夹紧或收缩密封端部以最终密封所述腔室之前控制填充气体压力。这些机械系统是昂贵的，并且采用这些系统的工艺步骤难以自动化。
在本发明的一个方面中，在弧光灯管中形成明显低于大气压的填充气体压力中避免了使用这些机械系统。在进行最终夹紧密封过程以气密封上端部16、56的期间，使腔室12、52的内部与包围着该弧光灯管主体10、50的不受控大气之间保持连通。因此，填充气体和周围气体的压力相同，并且填充气体可以响应于填充气体的温度相对于周围大气的温度膨胀或收缩。为了在基本室温下获得明显低于大气压的填充气体压力，可以对弧光腔室进行加热由此在夹紧密封过程中提高填充气体的温度，从而在对该腔室进行气密封时降低了在腔室内的填充气体密度。填充气体在对腔室进行密封时的压力将等于周围大气的压力，因为在密封过程中在这些气体之间保持连通。在工厂生产区域的不受控气体中，压力将基本上为大气压，并且使填充气体温度升高将导致填充气体从弧光灯管流动通过开口端部，从而防止由于在灯管端部处的气体混合而导致的污染。当弧光灯管和填充气体冷却至室温，则在腔室的固定体积中的填充气体压力将下降，并且填充气体在基本室温下的最终压力可以通过控制填充气体在腔室被密封时的温度来进行控制。
在优选的实施方案中，燃烧器70在夹紧密封过程中直接向弧光灯管主体50的球形腔室52施加热量来控制在腔室52内的填充气体温度。可以根据完成的弧光灯管的所要求的填充气体压力来控制燃烧器70的强度，因此控制施加在给填充气体的热量。
或者，在本发明的另一个方面，在对腔室进行气密封时可以对填充气体进行冷却以在基本室温下获得超大气压的填充气体压力。必须注意例如通过在冷却过程中继续将填充气体注入到弧光灯管中来防止污染。
尽管对本发明的优选实施方案已进行了描述，但是要理解的是，所述的实施方案只是示例性的，而且本发明的范围只应由所附权利要求来限定，在符合全部等效范围的情况下、熟悉本领域技术人员对其阅读后自然可作出许多变化和改进。
权利要求
1.一种制造用于灯的弧光灯管的方法，该方法包括以下步骤(a)提供出一个包括有开口管状端部的弧光灯管主体；(b)设置所述弧光灯管主体，使得所述管状端部基本上垂直；(c)将第一电极引线组件设置在下开口管状端部中，同时用通过上开口管状端部输入的惰性气体冲洗所述主体的内部；(d)通过以下步骤气密封所述下管状端部并且使第一电极引线组件的位置相对于所述弧光灯管主体固定(i)加热一部分下管状端部；并且(ii)将下管状端部的受热部分夹紧密封在设置在其中的部分组件周围；(e)通过上管状端部将灯填充材料输入到弧光灯管主体内部；(f)通过上管状端部用惰性填充气体冲洗和填充弧光灯管主体内部；(g)将第二电极引线组件设置在所述上管状端部中；并且(h)通过以下步骤气密封所述上管状端部并且使第二电极引线组件的位置相对于所述弧光灯管主体固定(i)加热一部分上管状端部同时通过上管状端部使弧光灯管周围的大气与弧光灯管主体的内部之间保持连通；并且(ii)将上管状端部的受热部分夹紧密封围绕在设置在其中的部分组件上，所述上端部分的密封是使所述弧光灯管主体内部气密封的最终密封。
2.如权利要求1所述的方法，包括在气密封主体内部时在改变填充气体相对于弧光灯管主体周围的大气温度的温度的同时使填充气体压力保持在基本上为大气压的压力下的步骤，从而在填充气体回到周围大气温度时填充气体压力将与周围大气压力不同。
3.如权利要求2所述的方法，其中在对弧光灯管主体内部进行气密封时使所述填充气体温度充分升高，从而填充气体的压力在周围大气的温度下将基本上低于大气压。
4.如权利要求3所述的方法，还包括在其气密封上管状端部的步骤期间在加热该上管状端部的同时加热位于管状端部之间的部分弧光灯管主体的步骤，由此在夹紧密封上管状端部之前提高惰性填充气体相对于周围大气的温度的温度。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述惰性填充气体比围绕着弧光灯管主体的大气更重，由此减小了在上端部的密封过程中填充气体与周围大气的混合。
6.如权利要求5所述的方法，还包括在气密封所述上管状端部的期间在加热上管状端部的同时加热管状端部之间的部分弧光灯管主体的步骤，由此提高惰性填充气体相对于周围大气的温度，从而在夹紧密封上管状端部的步骤期间影响填充气体从弧光灯管主体内部流出。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述灯填充材料包括一种或多种金属卤化物，并且填充气体包括一种或多种惰性气体。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述弧光灯管主体包括位于所述管状端部中间的一球形发光腔室。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述管状端部具有基本上相同的长度。
10.如权利要求9所述的方法，还包括使上管状端部的长度延伸超过设置在其中的电极引线组件的步骤，从而在夹紧密封上端部时电极引线组件完全浸没在填充气体中。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述弧光灯管主体的端部的长度与密封弧光灯管的端部长度基本上相同。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述弧光灯管为圆柱形。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述灯填充材料包括水银和一种或多种金属卤化物，而且填充气体包括氩气、氙气或氪气或者其混合物。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述灯填充材料包括氩气和氪气。
15.一种制造用于高强度放电灯的弧光灯管的方法，其中所述弧光灯管包括在基本室温下处于低于大气压的压力的填充气体，所述方法包括以下步骤在使填充气体与周围大气之间保持连通的同时在基本大气压力下提高在弧光灯管主体的内部中的填充气体相对于主体周围的不受控大气温度的温度；并且在提高填充气体温度的同时气密封弧光灯管主体，从而密封在弧光灯管内部中的填充气体的压力在填充气体温度不再升高时低于大气压。
16.如权利要求15所述的方法，还包括在密封弧光灯管并且填充气体温度不再升高时控制填充气体的升高的温度以获得所需要的填充气体压力的步骤。
17.如权利要求15所述的方法，所述使填充气体温度升高的步骤包括加热弧光灯管主体的纵向中心部分的步骤。
18.如权利要求15所述的方法，包括以下步骤密封主体的一个管状端部；密封主体的另一个管状端部，由此在所述密封端部之间形成气密封发光腔室；并且加热该腔室，由此在密封另一个管状端部的步骤期间升高在腔室内的填充气体的温度。
19.如权利要求18所述的方法，其中将所述端部夹紧密封。
20.如权利要求18所述的方法，其中将所述端部收缩密封。
21.如权利要求15所述的方法，其中所述填充气体是惰性的，并且周围大气是空气。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述惰性填充气体包括氩气。
23.如权利要求15所述的方法，其中密封在腔室内的填充气体的压力在基本室温下低于半个大气压。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述填充气体压力为大约30乇与大约350乇之间。
25.如权利要求15所述的方法，其中气密封弧光灯管的步骤包括使从弧光灯管的发光腔室延伸出的管状部分密封的步骤。
26.如权利要求15所述的方法，其中所述弧光灯管主体主体包括具有单个开口端的发光腔室。
27.如权利要求15所述的方法，其中所述弧光灯管主体由陶瓷材料构成。
28.如权利要求15所述的方法，其中所述弧光灯管主体由石英构成。
29.如权利要求15所述的方法，其中气密封所述弧形灯管主体的步骤包括以下步骤，将一个或多个电极引线组件设置在主体的开口端部中，并且将端部密封在设置在其中的一个或多个电极引线组件周围，由此固定一个或多个引线组件的位置并且气密封所述弧光灯管主体。
30.一种制造具有气密封发光腔室的弧光灯管的方法，所述腔室装有在基本室温下具有低于大气压的压力的填充气体，改进是，不用在受控气体中进行任何步骤，其中无需机械抽空腔室就可以获得在基本室温下的低于大气压的填充气体压力。
31.一种制造用于高强度放电灯的弧光灯管的方法，该放电灯具有气密封在弧光灯管的发光腔室内的填充气体，其中所述填充气体压力小于在基本室温的二分之一大气压，所述方法包括以下步骤使腔室内的填充气体的温度升高，从而由于其温度升高而使得填充气体从腔室中流动；并且在充分的填充气体已经从腔室流动之后气密封所述腔室，从而密封在该腔室内的填充气体的压力在填充气体温度不再升高时将小于二分之一个大气压。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述填充气体通过弧光灯管的开口管状端部从腔室流动。
33.如权利要求31所述的方法，其中所述弧光灯管包括一对管状端部。
34.如权利要求31所述的方法，其中所述弧光灯管包括单个端部。
35.如权利要求31所述的方法，其中所述腔室位于密封端部中间，并且填充气体通过开口管状部分从腔室流动。
36.如权利要求31所述的方法，其中所述填充气体为惰性的，并且从腔室流入到不受控大气中。
37.如权利要求31所述的方法，其中在基本室温下的填充气体压力为大约30乇至大约350乇之间。
38.如权利要求31所述的方法，其中气密封所述弧光灯管主体的步骤包括以下步骤，将一个或多个电极引线组件设置在主体的开口端部中，并且将端部密封在设置在其中的一个或多个电极引线组件周围，由此固定一个或多个引线组件的位置并且气密封所述弧光灯管主体。
39.一种制造具有气密封发光腔室的弧光灯管的方法，所述腔室装有在基本室温下具有小于二分之一个大气压的压力的填充气体，改进是，无需机械抽空腔室就可以获得低于大气压的填充气体压力。
40.一种制造用于高强度放电灯的无尖头弧光灯管的方法，该放电灯具有位于一对夹紧密封端部中间的气密封发光腔室和密封在该腔室内的填充气体，所述方法包括以下步骤通过开口端部用填充气体冲洗和填充腔室的内部；并且在通过端部使填充气体与弧光灯管周围的大气之间保持连通的同时通过夹紧密封所述开口端部来对该腔室进行气密封直到将该腔室密封。
41.如权利要求40所述的方法，还包括在冲洗和填充以及密封所述腔室的步骤期间将弧光灯管设置成使开口管状端部向上延伸的步骤。
42.如权利要求41所述的方法，其中所述填充气体比周围大气更重。
43.如权利要求42所述的方法，其中所述填充气体是惰性的，而弧光灯管周围的大气是空气。
44.如权利要求42所述的方法，其中所述填充气体包括氩气或氙气。
45.如权利要求40所述的方法，其中所述填充气体是惰性的并且弧光灯管周围的大气为空气。
46.如权利要求40所述的方法，其中所述弧光灯管由石英构成。
47.一种制造用于弧光放电灯的弧光灯管的方法，它包括通过其开口管状端部用惰性填充气体填充该弧光灯管然后在端部中形成夹紧密封由此使弧光灯管气密封的步骤，改进是，包括通过管状端部保持弧光灯管内部通向弧光灯管周围的大气体直到形成夹紧密封的步骤，由此就无需在形成夹紧密封时控制弧光灯管周围的大气。
48.一种制造弧光灯管的方法，包括用填充气体填充发光腔室然后密封该腔室的步骤，其改进在于，使腔室内的填充气体与该腔室周围的不受控大气保持连通直到将该腔室密封。
49.如权利要求48所述的方法，还包括使腔室内的填充气体相对于周围大气的温度升高步骤，由此使得填充气体在腔室密封过程中从腔室中流出。
50.如权利要求49所述的方法，其中所述填充气体在密封弧光灯管内的压力在基本室温下低于大气压。
51.如权利要求48所述的方法，其中所述填充气体是惰性的，并且弧光灯管周围的大气是空气。
52.如权利要求48所述的方法，其中通过弧光灯管的开口端部将填充气体输入到发光腔室中。
53.如权利要求48所述的方法，其中通过开口填充管将所述填充气体输入到发光腔室中。
54.一种制造具有含有填充气体的气密封发光腔室的无尖头弧光灯管的方法，所述方法包括以下步骤将无尖头腔室放置在气态大气中；通过所述弧光灯管的开口端部冲洗并填充所述腔室；并且在通过端部使填充气体与弧光灯管周围的气态大气保持连通的同时通过密封所述端部来将腔室气密封，填充气体的组分与弧光灯管周围的气态大气的组分不同。
55.如权利要求54所述的方法，其中所述气态大气为空气，并且所述填充气体为惰性的。
56.如权利要求54所述的方法，其中所述气态大气为非活化的，而填充气体为惰性的。
57.如权利要求54所述的方法，其中将所述腔室气密封的步骤包括夹紧密封所述端部的步骤。
58.如权利要求54所述的方法，其中将所述腔室气密封的步骤包括收缩密封所述端部的步骤。
59.如权利要求54所述的方法，其中所述弧光灯管的开口端部基本上向上延伸，并且所述填充气体比所述气态大气更重。
60.一种在第一大气中制造弧光灯管的方法，该方法包括以下步骤，通过弧光灯管的开口端部将灯填充气体注入到弧光灯管腔室的内部，然后在端部中形成密封，由此在使填充气体和第一大气之间保持连通的同时将所述弧光灯管腔室从第一大气气密封直到形成密封，弧光灯管周围的第一大气的组分与填充气体的组分不同。
61.如权利要求60所述的方法，其中所述填充气体为非活化的，而第一大气体为活性的。
62.如权利要求61所述的方法，其中所述填充气体是惰性的，而所述第一大气为空气。
63.如权利要求60所述的方法，其中所述填充气体为非反应性的，而所述第一大气是非反应性的。
64.如权利要求63所述的方法，其中所述填充气体是惰性的。
65.如权利要求64所述的方法，其中所述第一大气是惰性的。
66.如权利要求60所述的方法，其中所述弧光灯管是双端部的。
67.如权利要求60所述的方法，其中所述弧光灯管是单端部的。
68.一种制造用于高强度放电灯的弧光灯管的方法，它包括以下步骤提供一种石英弧光灯管主体，它包括位于具有基本相同长度的管状端部中间的球形发光腔室；将电极引线组件密封在一个端部中；通过另一个端部将灯填充材料、水银和惰性填充气体注入到腔室中；并且将一电极引线组件密封在所述另一个端部中，由此将该腔室气密封。
69.一种用于制造用于高强度放电灯的弧光灯管的方法，该方法包括以下步骤，设置具有位于管状端部中间的球形发光腔室的弧光灯管主体并且将电极引线组件夹紧密封在每个端部中由此将该发光腔室气密封，其改进为，无需在密封弧光灯管之后除去任一个端部的端部的步骤就可以获得密封弧光灯管的基本上相等长度的端部。
70.如权利要求69所述的方法，其中所述端部的长度在密封每个端部时基本上相同。
71.一种可以形成弧光灯管的石英弧光灯管主体，它包括位于具有基本上相同长度的开口管状端部中间的球形腔室。
72.如权利要求71所述的弧光灯管主体，其中所述弧光灯管主体的管状端部的长度与所形成的弧光灯管的端部的长度基本上相同。
73.如权利要求70所述的弧光灯管主体，其中所述腔室的内部只是通过开口管状端部而通向所述主体周围的大气连。
74.一种可以形成弧光灯管的石英弧光灯管主体，它包括位于开口管状端部中间的球形发光腔室，每个端部其长度足够短，从而使密封在其中的至少一部分电极引线组件暴露。
75.如权利要求74所述的弧光灯管主体，其中所述端部的长度基本上相同。
76.一种制造弧光灯管的方法，该方法包括以下步骤(a)提供一种石英弧光灯管主体，它包括位于具有基本相同长度的开口管状端部中间的弧光灯管腔室，该腔室的内部只是通过端部通向大气；(b)将第一电极引线组件设置在其中一个端部中；(c)将所述端部夹紧密封在设置在其中的一部分第一电极引线组件周围，由此使该组件相对于弧光灯管主体的位置固定，并且在所述端部和所述第一电极引线组件之间形成气密封；(d)通过另一个端部将固体灯填充材料、水银和惰性填充气体输入到弧光灯管腔室中；(e)将第二电极引线组件设置在所述另一个端部中；(f)将所述另一个端部夹紧密封在设置于其中的一部分第二电极引线组件周围，由此相对于弧光灯管主体固定该组件的位置，并且对该弧光灯管腔室进行气密封同时通过另一端部使腔室和大气之间保持连通直到将该腔室被气密封。
77.一种制造无尖头弧光灯管的方法，它包括以下步骤(a)提供一弧光灯管主体，它包括位于开口管状端部中间的球形发光腔室，所述腔室只是通过这些端部通向该弧形灯管主体的外部；(b)将一电极引线组件设置到其中一个开口管状端部中；(c)使惰性气体流过所述电极引线组件；(d)在惰性气体正在流动的同时将所述管状端部夹紧密封在设置于其中的电极引线组件周围；(e)通过所述弧光灯管主体的剩下开口管状端部将固态灯填充材料注入进腔室内部；(f)通过所述弧光灯故主体的剩余的开口管状端部将水银投配到所述腔室的内部中；(g)通过剩余的开口管状端部将填充气体排入到所述腔室，由此从所述腔室排出所有其它气体。(h)将第二电极引线组件设置到所述剩余的开口管状端部中；(i)控制在所述腔室内的填充气体温度，由此控制将要气密封在所述腔室内的填充气体的密度；并且(j)将剩余的开口管状端部夹紧密封在设置在其中的电级引线组件周围，由此将该腔室气密封。
78.如权利要求77所述的方法，其中密封在所述腔室内的填充气体压力在基本室温下低于大气压。
79.如权利要求77所述的方法，其中密封在所述腔室内的填充气体的压力在基本室温下高于大气压。
80.如权利要求77所述的方法，其中将弧光灯管设置成使剩下开口管状端部向上延伸，并且所述填充气体比所述弧光灯管周围的大气更重。
81.如权利要求77所述的方法，其中所述弧光灯管主体设置成使剩下开口管状端部向下延伸，并且所述填充气体比所述弧光灯管周围的大气更轻。
82.一种制造弧光灯管的方法，它包括以下步骤，通过弧光灯管的开口管状端部将灯填充气体注入进弧光灯管腔室的内部，然后在所述端部中形成密封，由此使弧光灯管腔室与周围大气气密封，其中密封在腔室内的填充气体的压力在基本室温下低于二分之一大气压，其改进是，在密封该腔室时在填充气体压力与弧光灯管周围的大气压力之间没有压力差。
83.如权利要求82所述的方法，其中所述弧光灯管主体周围的大气在密封所述腔室时的压力基本为大气压。
84.一种便于填充在一个端部处打开的弧光灯管主体并且使之与不受控大气隔绝的设备，该设备包括一主体，它具有基本上垂直的主轴和一根或多根副轴，所述主轴在上端处与不受控大气体连通，并且在下端处用来与球形弧光灯管主体的开口管状端部相配，以便在与之配合时在所述主轴的下端和弧光灯管主体的管状端部之间可密封地建立连通，所述一根或多根副轴在一个端部处用来密封与受控大气的连通并且与位于其长度中间的所述主轴形成连通，从而在与所述主轴相配时可以选择地控制的弧光灯管内的大气；以及一电极引线组件夹具，用于选择地将弧光灯管电极引线组件设置在所述主轴中，从而当弧光灯管与所述主轴相配时所述电极引线组件延伸进入所述弧光灯管的球形腔室。
85.如权利要求84所述的设备，包括一密封装置，用于在所述弧光灯管在电极引线组件由所述电极引线组件夹具定位的情况下与所述主轴相配时将弧光灯管的开口管状端部选择地夹紧密封在电极引线组件周围。
86.如权利要求84所述的设备，其中所述主轴的长度在与和所述主轴配合弧光灯管的管状端部的长度结合时足够长，从而防止了在弧光灯管中的受控大气与在所述主轴的上端处的不受控大气混合，由此防止了设置在其中的弧光灯管引线组件暴露到混合的大气。
87.一种用于填充在一个端部处打开的弧光灯管主体并且使之与不受控大气隔绝的设备，该设备包括一通道，它在上端处通向不受控大气并且在下端处用来与球形弧光灯管主体的开口管状端部相配，从而在与之相配时在所述通道的下端与弧光灯管主体的管状端部之间密封地建立连通；一受控大气源，用于在与所述通道相配时将受控气体注入进弧光灯管；一电极引线组件夹具，用于将弧光灯管引线组件设置在所述通道中，从而该电极引线组件在弧光灯管与所述通道相配时延伸进入弧光灯管的球形腔室中；一夹紧密封装置，用于在所述弧光灯管与所述通道相配时并且在所述电极引线组件设置在其中时将所述弧光灯管选择地密封在所述电极引线组件上，由此尽管在由所述夹具将所述电极引线组件设置到所述弧光灯管中时并且在通过所述夹紧密封装置密封所述弧光灯管时所述弧光灯管通过所述通道与不受控大气连通，但是仍可以通过所述气源来控制弧光灯管在与通道相配时的大气。
88.一种夹紧密封弧光灯管的方法，该灯管具有一球形腔室和在长度上与所完成的夹紧密封的所要求长度基本相等的管状端部，该方法包括以下步骤(a)在使受控大气经过所述端部的同时将第一电极引线组件夹紧密封在第一端部中；(b)通过另一个管状端部将填充材料注入进所述球形腔室；(c)将第二电极引线组件部分设置在可拆卸通道的下端内；(d)使所述可拆卸通道的下端与另一个管状端部密封配合，由此使端部的有效长度延伸，同时使通道的上端和不受控大气之间保持连通，所述第二电极引线组件延伸进入所述球形腔室；(e)通过所述通道和所述另一个管状端部使足够量的受控大气进入到所述弧光灯管中，从而从中将不受控大气基本上除去；(f)在使通道的上端与不受控气体保持连通的同时将第二电极引线组件夹紧密封在所述另一个管状端部中；并且(g)拆除所述通道，在夹紧密封所述另一个端部的过程中的所述可拆卸通道的存在存在显著地减少了不受控大气在夹紧密封过程中进入到弧光灯管中。
89.如权利要求88所述的方法，还包括以下步骤，将弧光灯管的球形部分加热由此使受控大气膨胀，从而确保在密封过程中受控气体从弧光灯管中流出并且内部弧光灯管压力低于不受控大气的压力。
90.一种夹紧密封弧光灯管的方法，该灯管具有一球形腔室和在长度上与所完成的夹紧密封的所要求长度基本相等的管状端部，该方法包括以下步骤(a)将第一电极引线组件夹紧密封在第一端部中；(b)通过另一个管状端部将填充材料注入进所述弧光灯管中；(c)将第二电极引线组件部分设置在可拆卸通道的下端内；(d)使所述可拆卸通道的下端与所述另一个管状端部相配，由此使端部的有效长度超过所完成的夹紧密封的所要求长度，并且将所述电极引线组件设置在所述另一个端部内；(e)将所述第二电极引线组件夹紧密封在所述另一个管状端部中；并且(f)拆除所述通道。
全文摘要
这里涉及一种用于高强度放电灯的无尖头弧光灯管(12)及其制造方法，其中通过依靠气体的不同密度来隔绝密封气体，弧光灯管(12)在提起填充步骤和通过在引线组件(32)处进行夹紧密封来将该灯管气密封的随后步骤期间可以保持与不受控气体连通。另外，可以通过在密封期间控制填充气体的温度来控制密封在弧光灯管(12)内的填充气体的最终压力，因此避免了需要采用泵来控制填充气体压力。
文档编号H01J9/395GK1513194SQ02810851
公开日2004年7月14日 申请日期2002年4月9日 优先权日2002年4月9日
发明者阿巴斯·拉穆里, 尤里斯·舒尔茨斯, 顾永卫, 舒尔茨斯, 阿巴斯 拉穆里 申请人:现代照明技术有限公司