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，其包括具有笫一端和笫二端的陶 瓷放电容器，其具有在第一端处的第一边缘；在第一边缘处封闭该容 器的第一金属封闭部件，该第一金属封闭部件包括电流馈通；处于该 陶瓷放电容器的笫一端的笫一边缘与笫一封闭部件之间的中间层，其 具有处于该陶瓷放电容器与第一金属封闭部件之间的热膨胀系数，高压放电灯包括高压汞蒸汽灯、金属囟素灯和高压钠蒸汽灯.这 些公知类型的灯具有广泛的应用，比如用于工厂的照明灯、用于高射 投影仪和彩色液晶投影仪的光源、用于汽车和公共照明的灯.背景技术具有光透射陶瓷放电容器的高压放电灯通常包括陶瓷封闭部件和 金属电流馈通.由于所述陶瓷容器和金属馈通的不同热膨胀系数，已 经针对提供用于这种高压放电灯的气密密封进行了许多开发.为了把所述封闭部件密封地接合到所述金属馈通，如美国专利 4,011,480所描述的那样使用了密封陶瓷。在本领域中，密封陶资也被 称作密封玻璃。然而，所述已知的密封陶瓷特别易于受到金属卣素填 充物的影响.尽管做了很大的努力，但是迄今为止还没有可能开发出 一种能够抗腐蚀的密封玻璃.在具有陶瓷突出栓塞的灯中，利用密封陶瓷的端部构造的最大缺 点是仍然存在于所述馈通与所述陶瓷插头之间的或者出现在所述馈通 与所述陶瓷栓塞之间的裂缝.盐可能会蔓延到该裂缝中。特别是当应 用具有强反混合性(demixing)的盐(比如NaCe碘化物)以获得高发 光功效时，由灯头发出的光的色点将受到负面影响，从而导致很大的 色点扩散以及/或者不稳定的校正色温(CCT)和色点.这是由于不同 量的不同盐组分在燃烧期间从所述容器进入所述裂缝而造成的，例如 当多于Ce碟化物的Na硤化物沉积到所述裂缝中时，因此，必须最小 化或者避免所述裂缝。所述构造的其他缺点是由于必要的延伸栓塞而 导致的较长的灯头长度以及由于密封工艺而导致的昂贵且耗时的生产工艺，其中必须例如在批量处理中执行该密封工艺，而所述批量处理 在线性熔炉内每批次只能处理有限数量的灯.在Bunk等人的美国专利5，404，078中声称解决了上迷缺陷，该专 利描述了一种具有管状钼馈通的灯，所述钼馈通在不使用任何密封玻 璃的情况下被紧密地烧结到所述陶瓷栓塞中.该馈通应当能够抵抗腐 蚀以及温度变化，并且从而可以特别用于具有金属面素填充物的灯。 所述灯具有陶瓷放电容器，该陶瓷放电容器带有封闭该灯的两端的陶 瓷栓塞，每个陶瓷栓塞配备有圃形橫截面的钼电流馈通.至少该电流 馈通的主部件或第一部件是管状的，并且具有小于所述陶瓷栓塞的热 膨胀系数。该电流馈通在不使用密封玻璃的情况下以气密的方式被烧 结到所述栓塞中。所述陶资放电容器基本上由氧化铝构成，并且所述 不导电的栓塞具有氧化铝以至少作为其主部件.把所述金属电流馈通 直接烧结到所述栓塞中允许不再使用易受到所述灯内的填充物的攻击 的密封玻璃。该电流馈通在不使用密封材料的情况下以气密的方式被 烧结到所述栓塞中.所述容器和栓塞形状的主体被预先烧制，所述馈通与电极和连接 元件一起被安装到所述预先烧制的栓塞主体的轴向孔洞中，并且子组 件被定位在所述预先烧制的栓塞主体的轴向孔洞中。该子组件与所述 栓塞主体被定位在所述容器主体的预先烧制的边缘内，所述馈通、栓 塞主体与容器主体的最终组件随后被烧结在一起.然而，在一个操作 中把三个部件烧结在一起增大了泄漏的风险，并且管状馈通难于制 作。另一个缺陷在于，该构造使得密封尺寸非常小或者具有高緩冲气 压的灯非常困难.在所述密封工艺期间，灯内容被加热，从而导致气 体和汞的泻出.Nagayama在美国专利5,742,123中已经提出了另 一种针对气密馈 通的解决方案。该专利描述了一种包括陶瓷放电容器的高压放电灯， 该陶乾放电容器具有两个边缘以及封闭该容器的两个封闭部件，所述 封闭部件包括金属电流馈通和处于该陶瓷放电容器与所述封闭部件之 间的几个中间层，所述中间层具有逐渐增大的热膨胀系数，这是通过 在对应的中间层中增大金属的量而获得的。尽管这样解决了气密性的 问题，但是在所述馈通与封闭部件之间仍然有裂缝.为了克服现有技术中的已知缺陷，有必要提供一种没有任何裂缝的密封结构，即一种具有改进的化学抗性和用于盐冷凝的减小的空间 的结构。^月^本发明的一个目的是提供一种具有无裂缝的密封结构的灯，其可 以特别被用在具有金属由素填充物的高压灯中.本发明的另 一个目的是提供一种具有更小的尺寸和/或高援冲气压 的灯.本发明的另 一个目的是在提供灯的同时避免管状馈通的构造以及 在一个操作中烧结三个部件的繁瑣工艺。根据本发明， 一种高压放电灯包括具有第一端和第二端的陶瓷 放电容器，其具有在第一端处的第一边缘；在第一边缘处封闭该容器 的第一金属封闭部件，该笫一金属封闭部件包括电流馈通；处于该陶 瓷放电容器的笫一端的第一边缘与第一封闭部件之间的中间层，其具 有处于该陶乾放电容器与笫一金属封闭部件之间的热膨胀系数，该高 压放电灯的特征在于，第一边缘被側剖(profile).虽然本发明的某些优点特别对于所述灯的放电容器的最后将被封 闭的那一端是成立的，但是该灯的放电容器的简单封闭的优点可以被 有利地使用在全部两側，从而产生本发明的灯，其在笫二端处的笫二 側剖边缘与笫二封闭部件之间具有另一个中间层。在本发明的灯中使用一种简单且便宜的密封结构，该密封结构提 供一种稳定的灯并且允许以高气压在金属由素灯中进行填充.本发明的灯包括一个陶瓷放电容器.这里使用的"陶瓷"应当被 理解成意味着半透明的耐热材料，比如单晶金属氣化物(例如蓝宝 石)、多晶金属氣化物(例如多晶致密烧结氣化铝和氧化钇)以及多 晶非氧化物材料(例如氮化铝)。这种材料允许1500-1700K的壁温， 并且可以抵抗商化物和Na的化学攻击.对于本发明的目的，已经发现 多晶氣化铝(PCA)是最为适用的.所述陶瓷放电容器可以是一个管， 但是或者也可以是桶状。本发明的灯优选地包括处于所述陶瓷放电容器的第一端的第一边 缘与第一金属封闭部件之间的至少两个中间层，所述各中间层的热膨 胀系数从该容器到该封闭部件逐渐增大.包括所述一个或多个中间层的陶瓷容器例如可以通过共同成型(粉末注射成型)或插入成型而制 成。如果存在至少两个中间层，则邻近所述金属封闭部件的最后一个 中间层以及该封闭部件本身基本上由类似的金属构成.这样允许把包 括所述馈通的该金属封闭部件熔焊或者铜焊到所述金属化的放电容器 上。在本发明的灯内的所述容器的两端的边缘被側剖。所述側剖的边 缘非常有利于避免在界面处的裂紋产生、层离和/或裂化.该側剖的形 状可以变化，但是其优选地是通过所述容器端部的边缘的斜削的外側 而形成的，在所述灯的另一个优选实施例中，所述边缘的内側也被斜 削。对所述容器端部的边缘的内側和外側进行斜削是实现側剖边缘的 一种非常简单的方式，并且导致所述容器与第一中间层之间的良好的 粘合，而不会在所述氣化铝容器与笫一中间层之间的界面处形成脱 离，所述脱离很容易导致形成裂紋和泄漏.例如通过斜削来对所述放电容器的边缘进行側剖具有重要的优点所述边缘的表面只具有钝角 或者至多直角.特别在所述边缘的外側和内側排除锐角对于减小所述 放电容器的所述封闭构造中的应力是非常有利的，其中该封闭构造由 所述放电容器的端部、所述各中间层以及所述金属封闭部件形成.处于所述陶瓷放电容器的第一端与第一金属封闭部件之间的各中 间层具有从该容器的该端到该封闭部件逐渐增大的热膨胀系数，这可 以优选地通过包括逐渐增大的金属量的各中间层来获得，从而使得作 为最接近该金属封闭部件的该层的最后一层基本上只由金属构成.在最后一个中间层和所述金属封闭部件中所使用的金属优逸地是 具有高抗腐蚀性并且具有接近于该封闭部件的热膨胀系数的金属.该 金属优选地是钼，本发明的灯的一个附加的优点在于，最后一个中间层和所述金属 封闭部件可以很容易地通过激光熔焊或铜焊来密封，从而实现了一种 没有任何裂缝的简单构造。这种密封方式的另一个优点在于，所述灯 内的内压可以更高，同时该灯可以具有更小的尺寸.
下面将参照附困进一步描述本发明的各主要方面，其中困1示出了本发明的灯的一部分；图2和3示出了利用本发明的灯内的封闭部件的放电容器封闭的 细节的SEM困片；困4示出了在根据现有技术的灯内的容器与封闭部件之间的密封 的细节的SEM图片.具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的灯的一部分的例子，该部分位 于具有笫一边缘100的陶瓷放电容器1的第一端11处，其中通过钼中 间层4上的激光密封6利用钼封闭部件2来封闭该氧化铝容器，在该 钼中间层4与分别具有斜削的内、外边缘側8和9的该容器的第一端 之间存在第一中间金属陶乾层3，其例如由氧化铝和钼的1:1混合物构 成，该第一中间层与该氧化铝容器l被共同成型在一起.钼馈通5和 鵠电极7被熔焊到该封闭部件2.困2示出了参照困l描述的根据本发明的灯内的放电容器l的封 闭的SEM图片.这里，该容器1的笫一边缘100的斜削外側9以气密 的方式连接到第一中间金属陶瓷层3，该笫一中间金属陶瓷层包括钼和 氧化铝的25:"重量百分比(w/w)的混合物。第二金属陶瓷中间层10 包括钼和氧化铝的50/50的w/w的混合物.最后一个中间层4由钼制 成，并且被熔焊到所述钼封闭部件(未示出)。图3示出了根据本发明的灯内的放电容器1的另一种封闭的SEM 图片。这里，该容器的第一端11的笫一边缘100的斜削側9、 8以气密的方式连接到笫一中间金属陶瓷层3，该笫一中间金属陶瓷层包括钼和 氧化铝的50/50的w/w的混合物，最后一个中间层4由钼制成，并且被熔焊到所述钼封闭部件(未示出)。困4示出了容器21与封闭部件(未示出)之间的利用中间层23、 210的现有技术密封，所述中间层23、 210具有类似于图2中示出的层 3和10的成分。该容器21的边缘側未被斜削。在该氣化铝容器与第一 中间层之间的界面处示出了脱离22。这种脱离是两个平坦表面之间的 现有技术密封的严重缺点，这是因为已经发现在该放电容器与封闭部 件之间形成的密封在这种脱离的位置处很容易形成裂紋和泄漏。
权利要求
1. 一种高压放电灯，包括具有第一端和第二端的陶瓷放电容器，其具有在第一端处的第一边缘；在第一边缘处封闭该容器的第一金属封闭部件，该第一金属封闭部件包括电流馈通；处于该陶瓷放电容器的第一端的第一边缘与第一封闭部件之间的中间层，其具有处于该陶瓷放电容器与第一金属封闭部件之间的热膨胀系数，其特征在于，第一边缘被侧剖。
2、 根据权利要求l的灯，其具有处于第二端处的第二側剖边缘与 第二封闭部件之间的另 一个中间层.
3、 根据权利要求l的灯，其中，所述侧剖的第一边缘是通过所述 容器的第一边缘的斜削的外侧形成的.
4、 根据权利要求1或3的灯，其中，所述側剖的第一边缘是通过所述容器的第一边缘的斜削的内側形成的。
5、 根据权利要求1或2的灯，其具有处于所述陶瓷容器的笫一端与第 一金属封闭部件之间的至少两个中间层，所述各中间层具有从该容 器的该端到该封闭部件逐渐增大的热膨胀系数，
6、 根据权利要求5的灯，其中，所述各中间层从第一层到最后一层包括逐渐增大的金属量。
7、 根据权利要求5或6的灯，其中，至少邻近所述金属封闭部件的 所述层基本上由类似的金属构成.
8、 根据权利要求1或2的灯，其中，第一金属封闭部件的金属是钼.
9、 根据权利要求1至7当中的任意一条的灯，其中，该灯是金属卤 素灯.
全文摘要
本发明涉及一种高压放电灯，其包括具有第一和第二边缘的陶瓷放电容器；封闭该容器的第一和第二金属封闭部件，所述金属封闭部件的至少其中之一包括电流馈通；处于该陶瓷放电容器的边缘与至少第一封闭部件之间的中间层，其具有处于该容器与第一封闭部件之间的热膨胀系数。其中，第一边缘被侧剖。该侧剖的边缘可以通过该容器的该边缘的斜削的内、外表面形成。这样提供了一种低成本的密封，这种密封特别适用于高压金属卤素灯。
文档编号H01J61/36GK101258578SQ200580039708
公开日2008年9月3日 申请日期2005年11月15日 优先权日2004年11月19日
发明者B·T·弗林登, F·J·G·哈肯斯, R·A·霍芬坎普 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司