专利名称：具有水银释放结构的灯和将水银输送到灯中的方法
技术领域：
本发明涉及放电灯，特别是涉及包含水银的荧光灯，和一种将水银输送到荧光灯中的方法。
荧光灯在目前的技术领域里是公知的并且用于各种类型的发光装置中。这种灯的特点是低压放电灯并且包括一个细长的灯管，其内表面涂有一层荧光物质，并且在灯管的每端有一个电极。灯管还包含一定量的可离子化介质，例如水银，和在低压下的起动气体，通常压力在1-5mmHg。起动气体可以包括氩、氖、氦、氪、氙或其组合。
一种将水银引入这种灯中的最普通的方法是通过机械输送单元来实现的，该机械输送单元构成排气机器的一部分。在这种机器中，水银通过一个开槽的活塞穿过水银槽的运动运送到一个包含排气管的闭合排气腔内。水银通过排气管落入灯中。这个输送水银的方法具有很多缺点。水银输送单元使排气机器变得复杂，通过这种方法引入灯管的水银量不能精确控制。另外，灯在加工过程中是处于高温下并且和排气机器处于打开的连通状态。结果，不可避免地使引入的水银的一部分蒸发和从灯中失去，或填充气体的一部分从灯中排出。另外，通过排出管引入的水银具有粘结在排气管上的危险，从而在灯密封之后，灯中所含的水银太少或根本就没有水银。出于这些原因，需要过剂量的水银以保证灯里含有最低量的水银。最后，在排气机器中和水银接触的人出于医学的原因要求额外的安全保护措施。
另一种输送水银的方法是将一种水银化合物放于灯中，这种水银化合物在灯的工作过程中将不起作用但是后来可以被激活而释放出水银。其缺点是，这种方法还需要排放杂质，它要求特别地排气。另外，该方法还需要比较长时间使水银化合物激活，一般为5-30秒。其结果，这种输送水银的方法不适于高速机械化生产。
另一种将水银引入电弧放电灯的方法是公开在U.S专利NO.4,553,067中(1985年11月12日颁布给Roche等人)。其中，水银输送靶是放在排气后的灯中，该灯在其一端具有一个线圈。输送靶固定到和线圈之一相邻的引线上。在加工过程中，水银注入靶由一个线圈产生的直线电子束轰击加热，从而引起水银释放。尽管该方法减少水银释放的时间到约3秒，但是人们还希望更进一步减少。
美国专利NO.4,870,323，1989年9月26日颁布给Parks，Jr等，描述了一种方法用于将水银输送到荧光灯中，其中安装结构的一部分涂有绝缘涂层(例如二氧化锆)。一个直的电子流集中在没有绝缘涂层的水银输送囊的一部分上。尽管，该方法在减少水银的释放时间上是有效的，但是将绝缘涂层施加到安装结构的各部分是在商业生产中不能实施的。
因此需要一种含有水银的荧光灯和一种将水银注入到灯中的方法，从而水银的量可以精确地控制，而不必要向灯中注入过量的水银，水银可以迅速地释放到灯管中，并且不会产生医学上的危险。生产过程容易适于高速商业化生产。
因此，本发明的一个目的是提供一种荧光灯，其中有精确量的水银，其中所有注入到灯中的水银保留在灯中并且不需要向灯提供过量的水银来保证灯含有需要量的水银。
本发明的另一个目的是提供这样一种灯，使其容易高速生产。
本发明的再一个目的是提供一个将水银注入灯中的方法，从而将一个精确量的水银含量引入灯管并且迅速在其中释放。
本发明的再一个目的是提供一种方法，它基本没有医学危险。
鉴于上述和其他目的，及后面将看到的，本发明的一个特征是提供一种荧光灯，它包括一个密封的透明长灯管，灯管中含有填充气体，在长灯管的两端每一端上有一个线圈，线圈在灯管的横向延伸，并且引线与和线圈的每一个连接并且可连接到电流的外部电源。灯进一步包括一个包含水银且装在灯管的一端上的水银囊，水银囊连接到一个线圈的一个引线上，水银囊具有一个基座端，它位于灯管上装有线圈的一个横向面上，水银囊具有在灯管的轴向朝另一个线圈延伸的本体部分。当由电流激励时，另一个线圈适于向水银囊发射电子以加热和打开水银囊，以将水银释放到灯管。
根据本发明的特征，具有一种方法用于将水银释放到荧光灯中，该荧光灯具有一个密封的、透明的、有两个端部的长灯管，在两端的每一端上有一个线圈，线圈在灯管的横向延伸，并且引线连接到每个线圈上及连接到电流的外电源上。方法包括如下步骤提供一个包含水银的囊，将水银囊安装在灯管的一端，通过将水银囊连接到一个线圈的一个引线上，将水银囊的基座端安装在灯管上装有线圈的横向面上，水银囊沿灯管的轴向朝另一线圈延伸，通过将引线和电流源连接给另一个线圈加电，以引起另一个线圈向水银囊发射电子以加热水银囊和使其破裂，从而使水银释放到灯管中。
本发明的上述和其他特征，包括各种新的具体结构和部件的组合将参考附图和权利要求书具体地描述。应该理解在本发明中给出的具体装置和方法步骤仅仅是示意性地描述而不是限制本发明。本发明的原理和特征可以在不脱离本发明范围的前提下使用在各种实施例中。
参考显示本发明的实施例的附图，从中新颖的特点和优点将显而易见。
图中
图1是荧光灯一种形式去调一部分的侧视图，用于表示本发明的一个实施例；图2是图1的局部去调一部分的视图；图3是图2沿线III-III剖开的图；图4是表示本发明的方法步骤的图。
现在参考附图，在图1-3所示，一个电弧放电灯10(例如一个荧光灯)具有一个由透光的玻璃材料制成的密封的长灯管12。灯管12具有相对端部分14，16并且包括一种惰性起动气体，它们是在约1-5mmHg的低压下的氩、氖、氦、氪、氙或其组合。
第一线圈电极18和第二电极20分别位于相对端部分14和16之中。线圈18和20可以涂有电子发射材料，例如含有MZrO3的BaO-SrO-CaO。第一对引入线22，24连接到第一电极18及第二对引入线26，28连接到第二线圈20上。适当的基座30，32，带有接触头34，36和38，40，分别与端部14，16相邻被密封。引入线22，24和26，28分别电连接到接触头34，36和38，40。
荧光涂层42可以涂于灯管12的内表面。荧光涂层42是对等离子放电所产生的紫外线发射敏感从而产生期望的发射光谱。
进一步参考图1-3，荧光灯10包括一个水银输送靶，例如一个金属囊46，与支撑导线44相连，该支撑导线和一个引入线24相连并且和第一线圈18相邻设置。
水银囊46具有一个管形主体部分48，它在破裂之前包括有一定量的液态水银。水银通过平顶基座部分50密封在水银囊46的主体部分。例如水银可以通过使用美国专利NO.4,754,193(1988年6月28日颁布给James L.Holmes等)密封在水银囊中。
使用电子流来释放水银的基本电路装置如图1所示，它包括一个灯镇流器54以调节电流和直流电源52。电源52可以包括全波桥式整流器(未示)以将线路的交流电压转换为直流电压。灯10的端部14(包括其上装有水银囊46的安装件)连接到电源52的正端。基座32的接触头38和40(位于灯10的端部16)连接到电源52的负端。
在水银囊破裂的过程中从荧光灯10中流出的电流基本为电子流。在灯10中的电子流的一次源是在直流电路中的灯的阴极，它是和电源52的负端相连的电极20。一次电子流通过离子化过程在真空的、填充的、气密的灯的正极产生二次电子。这些电子具有一个在阴极-阳极方向由灯中电场产生的速度。到达灯的正端(即，阳极)的电子由电子线圈18，引入线22，24和水银囊46收集。水银囊的温度升高的速率正比于电子收集的量，由于水银囊的破裂是由囊的温度的增加所引起的，因此证明水银囊加热越快，囊的破裂时间越短。
尽管在图1中破裂电路使用的是直流电流，灯也可以使用交流电路。
再参照图1-3，可以看出根据本发明，水银囊46置于灯10中，从而水银囊46的基座端50置于灯管中装有第一线圈18的横向面上，水银囊的长主体部分48在灯管12的轴向朝第二线圈20延伸。水银囊46的基座端50置于与第一线圈部分18的中心部分相邻处并且水银囊的主体部分48垂直于线圈18的平面并且沿着灯管12的中心轴朝着灯10的端部16延伸。水银囊46的基座端50与线圈18之间在横向面限定一个约1/32-1/4英寸的间隙。间隙越小，加热和爆裂水银囊46放出水银蒸气就越快。
一种容易将水银释放到荧光灯10的方法，该荧光灯具有密封的、透明的、长灯管12，灯管12带有第一和第二端14，16，线圈18，20分别置于端14和16的每一个上，线圈18，20沿灯管横向延伸并且引入线22，24和26，28分别连接到线圈18，20的每一个上。方法包括如下步骤(图4)提供一个含有液态水银的囊46，通过支撑线44将囊46连接到引入线24上，从而在灯管12的第一端14安装囊46。在囊46定位时，其基座端50置于装有第一线圈18的灯管12的横向面上。囊的主体部分48在灯管12的轴向方向朝第二线圈20延伸。线圈20通过将引入线26，28连接到电源52上而被供电从而引起线圈20朝囊46发射电子以加热和爆裂水银囊，从而释放水银蒸气到灯管中。
如上所述，水银囊基座端50与第一线圈18(图3)的中心部分56相邻设置，最好是离线圈18约1/32-1/4英寸。
人们已经发现，使用上面所述的装置和方法，在生产40W的灯时，以平均约1秒的时间将水银释放到灯中，而使用水银直接焊接到40瓦灯的引线上时，引起较长的释放时间，平均大于3秒。因此，将水银囊放置在这里所述的位置可以减少释放所需的时间，从平均3秒减到平均1秒。而通过使阳极导线打开，而不是在通常的情况下在生产过程中使引线和水银囊焊接，可以进一步减少释放时间，但这在多数生产线中是不能实施的。
应该理解，本发明并非限制到这里公开的结构和/或附图所示，而是在权利要求书的范围内还包括各种变形或等同物。
权利要求
1.一种灯包括一个密封的透明长灯管，含有填充气体；一个线圈，置于所述长灯管的两端的每一个上，所述的线圈在所述的灯管横向延伸；第一和第二引入线，连接到所述线圈的每一个上并且连接到电流的外部电源上；和一个囊，含有水银并且安装在所述灯管中灯管的一端上，所述囊连接到所述线圈之一的所述第一和第二引入线的一个上，所述囊设置在所述一个线圈的中心部分相邻处并且具有一个主体部分在所述灯管中朝所述另一线圈轴向延伸；所述另一线圈当由电流激励时朝所述囊发射电子以加热和爆裂所述囊，以将所述水银释放到所述灯管中。
2.根据权利要求1所述的灯，其特征在于所述囊具有一个基座端，它设置在装有一个所述线圈的所述灯管横向面上。
3.根据权利要求1所述的灯，其特征在于所述囊的基座端被固定到从所述一个引入线延伸的支撑线。
4.根据权利要求2所述的灯，其特征在于所述一个线圈的中心部分与所述囊之间在横向面上限定了一个间隙，该间隙约1/32-1/4英寸。
5.根据权利要求1所述的灯，其特征在于所述囊是长的并且沿所述灯的中心轴，垂直于所述一个线圈延伸。
6.根据权利要求1所述的灯，其特征在于所述气体是由氩、氖、氦、氪、氙或其组合构成的一组气体中选出的一种气体。
7.根据权利要求1所述的灯，其特征在于所述水银是在水银囊爆裂之前是液态形式。
8.根据权利要求1所述的灯，其特征在于所述囊是金属制的。
9.一种将水银释放到灯中的方法，灯具有一个密封的、透明的、长灯管，灯管有两端，在两端的每一个上有一个线圈，所述线圈在灯管的横向延伸，并且第一和第二引入线与所述线圈的每一个连接并且可以和电流的外部电源连接，所述方法包括如下步骤提供一个含有水银的囊；通过将所述囊连接到所述一个线圈的一个引入线，将所述囊安装到所述灯管的一端将所述囊安装到所述一个线圈的中心部分相邻处，所述囊的主体部分在所述灯管中向所述线圈的另一个延伸；和通过将所述引入线连接到电流电源上，使另一个线圈激励，以引起从另一个线圈向所述囊发射电子，以加热和爆裂所述囊，从而将所述水银释放到灯管中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述水银是液态水银，所述囊被加热以蒸发所述水银并且爆裂所述囊以将水银蒸气释放。
全文摘要
一种灯包括一个密封的透明长灯管，灯管中含有填充气体，在灯管的两端每一端上有一个线圈，线圈在灯管的横向延伸，以及引入线与线圈相连接并且与外部电源相连。灯还包括一个含水银且装在灯管的一端上的水银囊，水银囊连接到一个线圈的一个引入线上。该囊具有一个基座端，它置于灯管上装有一个线圈的一个横向面上。该囊还有在灯管的轴向朝另一个线圈延伸的本体部分。当由电流激励时，另一个线圈向水银囊发射电子以加热和打开水银囊，将水银释放到灯管中。
文档编号H01J61/00GK1162833SQ97101238
公开日1997年10月22日 申请日期1997年1月31日 优先权日1997年1月31日
发明者T·纽曼-伊文斯, J·-L·哈洛克 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司