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。 通常优选使用金属卣化物灯，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。C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卣化 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g化物在灯工作期间将冷凝的腔室壁上引起冷 点，并且卣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 卣化物会产生阴影，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釆用受控环境。
一般来说，制造无尖头孤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；通过该主体的剩余的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余的开口端部中，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孤光灯管
主体内部中并且将第二电极引线组件设置在剩余的开口端部中，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
14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孤光灯 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IOO乇的填充压力 在金属卣化物灯中是常见的。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 管中收缩或夹紧剩余的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 密封剩余的未夹紧的端部来获得填充气体的"轻微"的负压。Hdder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。C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。C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
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4为电极引线组件示意图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組件之外的细长端部的现有技术弧光 灯管主体剖视图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9为本发明弧光灯管主体的一个实施方案剖视图IO为图9所示弧光灯管主体制作的弧光灯管剖视图lla表示本发明弧光灯管主体填充最终充填气体和冲洗的步
图lib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l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。可以釆用任 何适当的传统方法来制成弧光灯管主体IO。
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所示的鴒电极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。C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4艮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沖洗和填充腔室、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組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
18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。
用填充气体沖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沖洗和填充， 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lla和llb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lla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lib 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，现有技术方法釆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IO、 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相对于主体周围的无控制的大气的温度提高在弧光灯管主体的内部中的填充气体的温度；并且在提高填充气体温度的同时气密封弧光灯管主体，从而使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。
2. 如权利要求1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。
3. 如权利要求1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。
4. 如权利要求l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。
5. 如权利要求4所述的方法，其中将所述端部夹紧密封。
6. 如权利要求4所述的方法，其中将所述端部收缩密封。
7. 如权利要求1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。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述惰性填充气体包括氩气。
9. 如权利要求1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。
10. 如权利要求9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。
11. 如权利要求l所述的方法，其中气密封弧光灯管的步骤包括 使从弧光灯管的发生腔室延伸出的管状部分密封的步骤。
12. 如权利要求l所述的方法，其中所述弧光灯管主体包括具有 单个开口端的发光腔室。
13. 如权利要求l所述的方法，其中所述弧光灯管主体由陶瓷材 料构成。
14. 如权利要求l所述的方法，其中所述弧光灯管主体由石英构成。
15. 如权利要求l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。
16. —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，其中，不用在 受控大气中进行任何步骤，在保持填充气体与周围大气连通的同时进 行气密封发光腔室的步骤，其中无需机械抽空腔室就获得在基本室温 下的低于大气压的填充气体压力。
17. —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实现填 充气体从腔室进入围绕弧光灯管的大气的流动；并且在充分的填充气体已经从腔室流入围绕弧光灯管的大气之后气 密封所述腔室，从而使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。
18. 如权利要求17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。
19. 如权利要求17所述的方法，其中所述弧光灯管包括一对管 状端部。
20. 如权利要求17所述的方法，其中所述弧光灯管包括单个端部。
21. 如权利要求17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。
22. 如权利要求17所述的方法，其中所述填充气体为惰性的， 并且从腔室流入到无控制的大气中。
23. 如权利要求17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。
24. 如权利要求17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。
25. —种制造用于高强度放电灯的弧光灯管的方法，该放电灯具 有位于一对开口管形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管形端部用填充气体沖洗和填充腔室的内部；并且 在通过开口管形端部使填充气体与弧光灯管周围的无控制的大气之间保持连通的同时通过夹紧密封所述开口管形端部直到将该腔室密封来对该腔室进行气密封。
26. 如权利要求25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
27. 如权利要求25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。
28. 如权利要求25所述的方法，其中所述弧光灯管由石英构成。
29. —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，其中，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直到形成夹紧密封的步骤，形成 夹紧密封时弧光灯管周围的大气被形成为无控制的大气。
30. —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 围的无控制的大气保持连通直到将该腔室密封。
31. 如权利要求30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的步骤，由此使得填充气体在腔室密封过程 中从腔室中流出。
32. 如权利要求31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。
33. 如权利要求30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。
34. 如权利要求30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。
35. 如权利要求30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。
36. —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沖洗并填充所述腔室；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，其中填充气体的组分与弧光灯管周围的气态大气的组分不同。
37. 如权利要求36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。
38. 如权利要求36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。
39. 如权利要求36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。
40. 如权利要求36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。
41. 如权利要求36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。
42. —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組分与填充气体的组分不同。
43. 如权利要求42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。
44. 如权利要求43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。
45. 如权利要求42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。
46. 如权利要求45所述的方法，其中所述填充气体是惰性的。
47. 如权利要求46所述的方法，其中所述第一大气是惰性的。
48. 如权利要求42所述的方法，其中所述孤光灯管是双端部的。
49. 如权利要求42所述的方法，其中所述弧光灯管是单端部的。
50. —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，由此使该第一电极引线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第二电极引线组件的 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与 弧光灯管周围无控制的大气之间保持连通直到将该腔室被气密封。
51. —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 )通过所述孤光灯管主体的剩余的开口管状端部将固态灯填充 材料注入进腔室内部；(f) 通过所述弧光灯管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极引线组 件周围，由此将该腔室气密封，同时经由剩余的开口管状端部保持腔 室与大气之间的连通，直到腔室被气密封为止。
52. 如权利要求51所述的方法，其中密封在所述腔室内的填充 气体压力在室温下低于大气压。
53. 如权利要求51所述的方法，其中密封在所述腔室内的填充气体的压力在室温下高于大气压。
54. 如权利要求51所述的方法，其中将弧光灯管设置成使剩余 的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。
55. 如权利要求51所述的方法，其中所述弧光灯管主体设置成 使剩余的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。
56. —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 中，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。
57. 如权利要求56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。
58. —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 无控制的大气隔绝的设备，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无控制的大气体连通，并且在下端处用来与 球形孤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 并且在所述主轴的长度中间位置与所述主轴形成连通，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。
59. 如权利要求58所述的设备，包括一密封装置，当所述弧光 灯管在电极引线组件由所述电极引线夹具定位的情况下与所述主轴相配时，所述密封装置用于将弧光灯管的开口管状端部夹紧密封在电极 引线组件周围。
60. 如权利要求58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无控制的大气混合， 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。
61. —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 无控制的大气隔绝的设备，该设备包括一通道，它在上端处通向无控制的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大气注入进弧光灯管；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 管通过所述通道与无控制的大气连通，但是仍可以通过所述受控大气 源来控制弧光灯管在与通道相配时的大气。
62. —种制造用于高强度放电灯的弧光灯管的方法，该放电灯具 有位于一对管状端部中间的气密封发光腔室，和密封于该腔室内的填 充气体，所述方法包括以下步骤通过开口管状端部用填充气体冲洗和填充腔室内部；和 在通过开口管状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，用火焰加热开口管状端部的一部分来气密封该腔室；并且压缩被加热的部分，以形成该端部内的气密封。
63. 如权利要求62所述的方法，其中弧光灯管周围的大气是无 控制的大气。
64. 如权利要求62所述的方法，其中弧光灯管被定位成使开口 端部向上延伸，并且其中填充气体重于弧光灯管周围的大气。
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无控制的气体连通。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H01J61/30GK101552169SQ200910132800
公开日2009年10月7日 申请日期2002年4月9日 优先权日2002年4月9日
发明者尤里斯·舒尔茨斯, 阿巴斯·拉穆里, 顾永卫 申请人:现代照明技术有限公司