专利名称：高压放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压放电灯，其包括由透明陶瓷材料构成并封闭放电空间的灯容器，放电空间包括可电离的放电媒质和至少两个电极，每个电极设有电极尖和电引通(lead-through)元件，电极尖相互以距离d间隔开，电引通元件从电极延伸到外部。
上述类型的高压放电灯例如从US 6,307,321中可知。这些已知灯的缺陷在于放电空间中的电极尖之间的所需距离一般限制了已知灯在投影应用中的效力。
本发明的一个目的是提供一种小的高压汞蒸气放电灯，它近似为点光源并且例如非常适用于如数据/TV投影的应用。
该目的是由本发明通过提供开篇所述类型的高压放电灯来实现的，其中电极尖之间的距离d小于1.0mm，并且灯容器中的汞密度高于0.3mg/mm3。优选地，关于上述汞密度范围，操作期间的汞蒸气压高于35Mpa(350巴)。根据本发明，惊人地发现，通过使用陶瓷材料用于灯容器，例如钇铝石榴石(YAG)，在操作期间可实现高于35Mpa(350巴)的汞蒸气压，其结果是可以大大减小电极尖之间的距离，同时保持相同的灯电压。
根据本发明，已经发现，在高于35Mpa(350巴)的操作压力下，大大增加了发射光谱的红色部分。此外，根据本发明的灯接近于点光源，结果导致电极尖之间的非常小的距离。因此，本发明的灯非常适合于投影目的，例如用于投影由液晶显示器(LCD)和光束器(beamer)产生的图像。根据本发明的灯可以进一步非常适用于投影TV和家庭影院，因为其具有改进的色谱。
在根据本发明的灯的一个优选实际实现中，电极尖之间的距离d具有0.3至0.8mm的范围，更优选地为0.3至0.6mm，因此进一步接近于点光源。由于更短的电弧，因此可以使用更小的LCD屏幕和更简单的光学系统，这在成本节约方面有助于根据本发明的灯。
根据本发明的另一个有利实施例，灯容器中的汞密度具有0.3至0.8mg/mm3的范围，更优选地具有0.4至0.7mg/mm3的范围。灯容器中的冷点温度优选地具有1200至1500K的范围，以便获得根据本发明的灯的高汞压力，这取决于汞密度和冷点温度。至少1250K的冷点温度实现了所有填充的汞蒸发，即获得不饱和的汞压力。
在本发明的一个合适实施例中，灯容器包括封闭放电空间并与至少两个引通通道连通的凸出部分，所述引通通道具有小于凸出部分的直径，其中电引通元件被紧密装配。防止在根据本实施例的灯中出现过热区。而且，灯容器中的温度梯度、进而热应力较小，并且引通部分对灯容器具有很小的影响。
有利地，凸出部分在距离d上是圆柱形的，并具有其范围为1.5至4.5mm的横截面直径Di以及其范围为4至8mm的长度L。
具有30至150W的范围的功率的灯已经被测试，但是预期根据本发明的灯能够也可以在更高的功率下操作。然而，在操作期间，容器内部的壁负载(wall load)优选地具有40至150W/cm2的范围。而外壁负载将大约为20至80W/cm2。
在本申请的上下文中，术语“陶瓷材料”被理解为涉及金属氧化物，如亚微米多晶铝(PCA)、钇铝石榴石(YAG)、Y2O3、MgAl2O4以及金属氮化物(例如氮化铝(AlN))。
根据本发明的灯被设计成用于借助电引通元件通过DC/AC放电而直接将功率耦合到放电容器中，其中电引通元件从电极延伸到放电容器的外部。而且，本发明的灯允许首先用汞和缓冲气体填充放电容器，然后用玻璃料(frit glass)(即，玻璃和晶体的混合物)密封容器，从而填充馈通和容器之间的空间。
电引通元件可以各包括高度耐卤化物的相应部件，例如钼。鉴于其有利的膨胀系数，例如可以使用铌作为外部导体。电极可以例如由钨形成。
根据本发明的灯的放电媒质例如包括汞和缓冲气体，缓冲气体例如包括氩或氙。此外，根据本发明的高压放电灯优选地含有少量的卤素氯、溴、或碘中的至少一种，以作为避免由于从电极蒸发钨而使壁变黑的措施。这些卤素产生钨传输循环，由此蒸发的钨被传输回到电极上。优选地，在根据本发明的灯中所使用的卤素是溴。
本发明的灯可以用于几种类型的照明设备，如汽车头灯和图像投影设备。相应地，本发明还涉及包括一个主体和至少一个上述灯的照明设备。
通过下面参照附图所述的实施例进一步说明本发明。
图1是根据本发明的灯的示意图。
图1表示高压放电灯1的示意图，它包括由壁厚为w的透明陶瓷材料制成且封闭放电空间3的灯容器2，该放电空间含有可电离的放电媒质，放电媒质例如包括汞和合适的缓冲气体。在放电空间3内设置一对电极4、5，它们彼此面对并设有以相互距离d隔开的电极尖4a、5a，在灯处于操作状态时，放电在该距离d之间延伸。所述电极连接到电引通元件6、7，而电引通元件6、7延伸到外部。根据图1所示的实施例，灯容器2具有封闭放电空间3的凸出部分8，这个凸出部分至少在距离d上是圆柱形的，并具有横截面直径Di。
如图1所示，灯容器2具有陶瓷壁并由具有横截面直径Di和长度L的单块凸出部分8以及细长的引通通道10、11形成，在引通通道10、11中紧密地装配引通元件6、7。陶瓷材料至少在放电空间3的区域内是透明的。电极尖以相互距离d隔开，在本发明的一个实际实现例中，距离d具有0.3至0.8mm的范围。
引通元件和引通通道的通道壁之间的合适的气密连接例如通过包括Al、Si和Dy氧化物的陶瓷玻璃来形成。
根据本发明的灯还可以由用气体填充的外壳(未示出)包围。
例子例1在另一实验中，制成具有直径Di为3.4mm、长度L为6mm和壁厚为0.7mm的YAG灯容器的8个灯。电极尖之间的距离d为0.5至0.6mm。用0.6mg/mm3的汞填充燃烧器(burner)并达到50W，所估计的压力为60Mpa(600巴)。在10次开关操作之后，所有灯都正常操作，并且没有观察到爆炸。
例2制成具有以下特性的灯材料YAG
放电媒质0.4mg/mm3汞直径Di3.6mm壁厚0.5mm长度L7.0mm距离d0.8mm对于在垂直位置燃烧的这种灯，达到41Mpa的工作压力，功率为50W，电压为105V，电流为0.15A。
权利要求
1.一种高压汞蒸气放电灯(1)，包括由透明陶瓷材料制成并封闭放电空间(3)的灯容器(2)，放电空间(3)包括可电离放电媒质和至少两个电极(4、5)，每个电极设有电极尖(4a、5a)和电馈通元件(6、7)，电极尖(4a、5a)以相互距离d间隔开，电馈通元件(6、7)从电极(4、5)延伸到外部，其特征在于，电极尖(4a、5a)之间的距离d小于1.0mm，并且容器(2)中的汞密度高于0.3mg/mm3。
2.根据权利要求1的灯，其特征在于，电极尖(4a、5a)之间的距离具有0.3至0.8mm的范围。
3.根据权利要求1或2的灯，其特征在于，电极尖(4a、5a)之间的距离具有0.3至0.6mm的范围。
4.根据权利要求1、2或3的灯，其特征在于，容器(2)中的汞密度具有0.3至0.8mg/mm3的范围。
5.根据权利要求1、2或3的灯，其特征在于，容器(2)中的汞密度具有0.4至0.7mg/mm3的范围。
6.根据前述任一权利要求的灯，其特征在于，灯容器(2)包括与至少两个馈通通道(10、11)连通的凸出部分(8)，所述馈通通道具有小于凸出部分(8)的内径。
7.根据权利要求6的灯，其特征在于，凸出部分(8)在距离d上基本上是圆柱形的，并具有其范围为1.5至4.5mm的内部横截面直径Di和其范围为4至8mm的长度L。
8.根据权利要求6或7的灯，其特征在于，在操作期间容器(2)内部的壁负载具有40至150W/cm2的范围。
9.根据前面的权利要求1-8中任一项的灯，其特征在于，陶瓷材料选自包括亚微米多晶铝(PCA)、钇铝石榴石(YAG)、Y2O3、MgAl2O4以及氮化铝(AlN)的一组材料。
10.一种照明设备，包括一个主体和至少一个根据权利要求1-9中任一项所述的灯。
全文摘要
一种高压汞蒸气放电灯(1)，包括由透明陶瓷材料制成并封闭放电空间(3)的灯容器(2)，放电空间(3)包括可电离放电媒质和至少两个电极(4、5)，每个电极设有电极尖(4a、5a)和电馈通元件(6、7)，电极尖(4a、5a)以相互距离d间隔开，电馈通元件(6、7)从电极(4、5)延伸到外部，其中电极尖(4a、5a)之间的距离d小于1.0mm，并且容器(2)中的汞密度高于0.3mg/mm
文档编号H01J61/20GK1830062SQ200380106016
公开日2006年9月6日 申请日期2003年11月14日 优先权日2002年12月13日
发明者宁长龙 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司