专利名称:紧凑低压水银蒸汽放电灯的制作方法
本发明涉及所谓紧凑低压水银蒸汽放电灯，即一种包含两个或更多的相互平行的管子的气体放电灯，这些管子的内部涂敷有荧光物质并在其端点附近接在一起，以便在两个电极之间形成放电室。
在先有技术中已知道许多种类的紧凑低压水银蒸汽放电灯。在这些众多的已知设计中，对于仅包括两个直管的灯，有两种结构占优势。这两种结构的第一种可以极容易地描述为具有倒U形状，灯的电极位于管子自由端，而这些自由端装在共用灯座上。这些占优势的灯的第二种结构具有大致为H形状结构，它在两个竖直管间很高的位置设置有一个水平的桥。在这种灯中，电极被设置在距桥最远的管端。设置有电极的管端也安装在共用灯座上，灯座包含启动或点火装置及串联阻抗装置。这两种设计的管子内部涂敷有由所需成分构成的荧光粉。这些荧光粉把由放电产生的紫外光射线转化为可见光。
包含两个以上直管的那些紧凑低压水银放电灯通常包括四个管子。这些管子可以置于一个平面内，或安放在一个正方形的四角，形成一个与管子对称轴成直角的假想截面。直管间的相互连接交替发生在矩灯座最远的管端与距灯座最近的管端之间。只有第一和最后一根管子连到灯座上，电极正是安装在这些连接灯座的管子的管端中。以这种方式，形成了连续的放电腔，当灯通电时，流经电极之间的电流通过它流动。电流经互连管从一个管子流到另一个管子时其方向要发生变化这一事实对于发光效率并不重要。
象其它低压气体放电灯一样，在紧凑低压水银蒸汽放电灯中，在电极之间形成一个光弧阳极区，它在灯中穿过混有水银蒸汽的稀有气体。此紧凑放电灯中的气体压强保持在500帕斯卡(Pa)以下，并且在工作温度下水银分压强低于1帕斯卡。
稀有气体的作用是使灯易于在合适的起始电压下点燃，并在灯通电时增加电子和水银原子间的碰撞几率。在40℃下的低水银蒸汽压提供了产生水银共振线的最佳条件，此共振线在紫外范围，即波长为253.7和185毫微米(nm)。如果低压水银蒸汽放电灯只包括水银蒸汽，那么电子实际上将只与管壁和水银原子碰撞，因此在没有荧光粉的情况下，电子的能量将转化为热而不是光。
从NL-B7902572可了解前面描述的H结构的紧凑低压水银蒸汽放电灯，而倒U形的放电灯在EP-A-0061758(申请号82102636.6)中进行了描述。在上述后一个公开中明确指出，那里所描述的发明的目的是提供一种紧凑低压水银蒸汽灯，其中灯的玻璃壁所具有适当的形状，使得当灯工作时能在某些区域内获得所需的低温，以实现达到平衡的水银蒸汽压的目的。
本发明的基本目的是提供一种紧凑低压水银蒸汽放电灯，当灯通电时，其放电腔中的水银分压强保持在适当的水平，以对水银共振线上的放电产生的辐射提供最大的效应。这种灯还应有适当的结构，以能有效地防止由于在放电电流路径中发生的收缩所引起的功率损失。
这些目的可通过下面权利要求
所定义和表征的发明来达到。
本发明建立在下述概念之上，在用于紧凑低压水银蒸汽灯的实施方案中，在放电腔内，负的空间电荷聚集在管壁上，而在电极之间形成阳极区，而空间电荷0沿其轴线。在灯点燃后的每一瞬间，阴极与阳极区域之间的放电在轴向是一致的。伴随着放电同时形成正离子和电子。它们通过扩散聚集到管壁上。因为阳极区沿轴向是一致的，所以在轴的方向没有粒子损失。在此扩散过程中，由于电子的质量较小，电子的运动要比正离子快得多，因而从管子的中心向外产生正的空间电荷。这改善了阳极区的放电条件，并因而增大了紫外辐射的功率。
为了使放电在灯中自然地传播，这种传播的波前形状具有圆形的截面，按照本发明制造的新型灯沿阳极区的一部分设置有水银凝聚区，而且不以沿径向压缩圆形传播波前的方式沿轴向侵占阳极区，这种径向传播是最佳传播所必不可少的。这在实际中是通过将灯的放电腔做成U形结构来实现的，位于放电室两个直管之间的弯管部分的柱形外周围表面从其具有最大曲率半径部分的圆形截面形状得到拉伸，形成隆脊。隆脊几乎沿整个弯管部分延伸。
当从管子截面看时沿紧凑气体放电灯U形弯管延伸的隆脊最好有等于或小于90°的角。以这种方式，在管的弯管部分形成一个位于阳极区的侧面的空间，并且其中水银凝聚温度在灯中的压强下可保持不变。换一种说法，可以认为不同瓦数的紧凑水银蒸汽放电灯的长度受到适当选择，使得灯在正常室温下工作时，沿隆脊的温度接近40℃，而在电极附近区域的温度可达70℃以上。因此，水银分压强将低于1帕斯卡，或大约5×10-3乇左右，在此压强下，由光弧引起的水银蒸汽中的共振辐射产生的相对效率最高。在更低的水银分压强下，水银原子空间间隔太大，结果原子与电子之间的碰撞很少，因而也就只有少量的激发光子或较低强度的紫外辐射。在更高的水银蒸汽分压强下，水银原子太密集了，使得碰撞次数过多并使得电子弹回，结果也导致激发的光子减少。
现在将参照附图描述本发明的最佳的实施方案，其中图1是紧凑低压水银蒸汽放电灯的局部剖视图;
图2a是灯弯曲部分的图示，显示出一个可行的隆脊角度;
图2b是具有另一个隆脊角度的弯曲部分的图示;
图3是水银蒸汽中作为放电灯中最低温度(底部标度)及相应的水银蒸汽压强(顶部标度)的函数的相对共振辐射产生效率的图示。
在其最简单的形式中，紧凑水银蒸汽放电灯仅包括一个U型玻璃管1，其两个端点2和3以气密方式接到灯座4上。灯座上装有非圆形外壳5，它被安在灯座远离玻璃管1的一侧，里面装有启动器和必要的串联阻抗装置。灯座4还提供了两个接触管脚6、7，以便使灯和灯座电连接。
导体8从管脚6、7延伸到灯电极9。导体8及相应的回馈导体熔接到在2，3端的玻璃芯柱10上，而芯柱熔接到管1的端2，3。至少一个芯柱10设置有抽气管道(未画出)，以便抽空管1，并用惰性气体清洗管1，再将稀有气体充入其中。
灯或管1内部覆上有一或多层荧光层11，它能有效地把灯点燃时在电极之间传播的光弧所形成的紫外辐射转变为可见光。层11可具有两个或三个夹层，或者具有另外的组成，这取决于期望得到的灯发出的光的色温。所敷荧光粉的组分可以在很宽的限度内改变，并且所充的稀有气体可在纯氩与混有不同量的各种其它气体的氩之间变化，例如85%的氩和15%的氖或者20%氩和80%氪。
本发明的新的特征在于管1弯曲部分12区域的设计，其中在灯的连续工作过程中，其温度保持在适当低的水平(40℃)，使得管1中引入的水银按照图3的曲线获得所需的分压强。图1显示了在管的弯曲部分12中不同高度所具有的温度。图2a和图2b显示出弯曲部分12的横截面形状偏离管1其余部分的圆形横截面。相反地，该弯曲区域的周围管表面的向外弯曲部分被往外拉伸形成隆脊13。
隆脊13比圆形区域14高出给定的高度，当假想将管1插进弯管部分并达到其内曲率半径时，区域14对应管1的横截面范围。已经发现，当区域14之上的隆脊13的高度大约两倍于弯管部分12的内弯曲表面的曲率半径时，就能获得好处。这使得能在整个弯管部分12得到有效的体积，那里电子聚集提供了有益的负的空间电荷。这使全部圆形区域14不含发生放电的阳极区。
隆脊13有助于解决限制水银蒸汽凝聚的问题，因为在整个放电室内保持最佳水银蒸汽压，凝聚分布在平行于阳极区的足够长的距离上。为了基本上避免在水银共振线产生紫外辐射时所受的干扰，隆脊的顶角应在60°至90°之间。当角度大于90°时，在阳极区开始发生干扰，而当角度小于60°时，将发生技术性的生产问题。也就是说，在生产机器中很难吹制出更锐的隆脊。对迄今所用的那种质量或阶别的玻璃，从生产技术角度来考察，70°至80°的范围最好。尽管用其它级别的玻璃可以生产具有比60°更锐顶角的隆脊13，但这样隆脊内部的温度将低于40℃，而这是不期望的。
在包括两个以上直管部分的紧凑水银蒸汽放电灯情况下，连接这些直管部分的连接部分可都具有带隆脊13的弯曲部分12的形状。或者只有一或两个相互连接部分具有隆脊13，以便水银蒸汽凝聚。
权利要求
1.紧凑的水银蒸汽放电灯，它至少包括两个相互平行的直管，并通过在其一端的相互连接装置接到一起，并且其内部覆有荧光物质(11)，并一起构成位于所述管子自由端(2，3)的两个电极(9)之间的放电腔，所述端以气密封的方式连到共用灯座(4)上，其特征在于直管之间的相互连接装置(12)的横截面有一个沿相互连接装置远离灯座(4)的一边延伸的隆脊(13)，从而使所述沿相互连接装置(12)的放电腔圆形横截面(14)得到了扩大。
2.按照权利要求
1的灯，其特征在于隆脊(13)沿相互连接装置(12)的主要部分是尖形的，其角度在60°至90°之间，最好是70°至80°。
3.按照权利要求
1或2的灯，其特征在于隆脊(13)高于圆形截面(14)区域的高度相当于两直管间连接装置(12)所通过的弯曲部分的内弧半径的两倍。
4.按照前面任何一个权利要求
的灯，其特征在于直管的长度适合于灯所消耗的瓦特数，以使得灯通电时沿隆脊(13)的温度不超过40℃。
5.按照前面任何一个权利要求
的灯，其特征在于灯内充入稀有气体，最好是纯氩，其压强约为500帕斯卡。
6.按照权利要求
1至4的任何一项的灯，其特征在于它所充入的稀有气体包括10-20%的氩和80-90%的氪。
7.按照权利要求
1至4的任何一项的灯，其特征在于它所充入的稀有气体包括85%的氩和15%的氖。
8.按照前面任何一个权利要求
的灯，其特征在于它装有水银，当灯通电时，水银将汽化，其分压强在4×10-3乇与7.5×10-3乇之间。
专利摘要
紧凑低压水银蒸汽放电灯，包括两或多个由弧形连接装置12连接的直管，以在两电极9之间形成放电腔。电极安在灯的末端2、3，两端2、3又以气密方式同包含接触管脚6、7和导体8的灯座4相连。连接装置12设有沿其延伸的隆脊13，隆脊13的横截面呈锐角形，它限定了灯中水银蒸汽的凝聚空间。由于隆脊13的形状，水银蒸汽在灯工作时形成通过放电电流的阳极区的圆形横截面区域14之外凝聚。
文档编号H01J61/32GK86103477SQ86103477
公开日1986年12月31日 申请日期1986年5月22日
发明者阿克·布约克曼 申请人:鲁马拉姆普安公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan