专利名称：高压放电灯和高压放电灯馈入电极的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高压放电灯，带有包括陶瓷材料壁的放电管，放电管设有至少一个带有金属陶瓷杆的馈入电极，金属陶瓷杆的第一端通过焊接接头固定到主要成分为钨的电极销的第一端，电极销与金属陶瓷杆成直线延伸。本发明还涉及高压放电灯的馈入电极的制造方法。
背景技术：
开头段落介绍类型的放电灯可从欧洲专利申请EP 0 887 839 A2了解。所述已知的放电灯是高压放电灯，具体地是金属-卤化物放电灯。该灯带有陶瓷材料的放电管，其设有两个包括金属陶瓷杆的馈入电极。在所作介绍和权利要求中，陶瓷材料是高密度的烧结多晶金属氧化物，如氧化铝或钇铝石榴石，或高密度的烧结多晶金属氮化物，如氮化铝。在所作介绍和权利要求中，金属陶瓷是一种混合陶瓷材料和金属的烧结化合物，具体是氧化铝和钼的混合物。这种金属陶瓷是具有导电性的难熔材料。尤其是氧化铝的金属陶瓷，其包括35到70％的钼，非常适合用于高压放电灯的馈入电极。这种已知放电灯的馈入电极的金属陶瓷杆通过焊接接头固定到电极销，所述电极销主要成分是钨。金属陶瓷杆和电极销之间的所述接头实际上是对接接头，金属陶瓷杆的一端通过施加不大的力压到电极销的一端，通过激光束照射所述杆和销之间界面进行焊接。
已知放电灯的馈入电极有很多缺点。激光束用于形成金属陶瓷杆和电极销之间的焊接接头，从操作的效果来看，由于杆上激光照射的位置出现蒸发，馈入电极和工具上有较多的杂质。这些杂质主要来自金属陶瓷杆的氧化铝。当使用较大直径的金属陶瓷杆和金属陶瓷材料具有较少的钼含量时问题更突出。其带来的后果是，功率较大和较高电流密度的灯在使用时出现问题。此外，在焊接接头位置，形成的焊接边严重影响了放电管壁上馈入电极的形成。
发明内容
本发明的一个目的是提供解决现有缺点的措施。
本发明涉及一种高压放电灯，带有包括陶瓷材料壁的放电管，放电管设有至少一个带金属陶瓷杆的馈入电极，金属陶瓷杆的第一端通过焊接接头固定到主要成分为钨的电极销的第一端，电极销与金属陶瓷杆成一直线延伸。本发明还涉及高压放电灯的馈入电极的制造方法。根据本发明的高压放电灯的特征在于，电极销的第一端包括固化的钨熔体，其位于电极销和金属陶瓷杆之间界面附近。
已经发现，如果在焊接的过程中，向杆和销之间界面附近区域的电极销提供焊接能量，且该区域不延伸到金属陶瓷杆，这样可防止直接加热金属陶瓷，金属陶瓷杆和电极销之间可得到很好的焊接接头。这个区域在下面称作焊接区。先决条件是焊接区位于界面附近，即焊接区的中心或中点到所述界面的距离最多等于销直径的一半。此外，焊接能量水平应当高，使得固化的钨熔体形成于电极销上焊接区的位置。在这样选择的焊接区和这样的焊接能量的条件下，电极销的第一端加热到高温，使金属陶瓷杆第一端的温度上升超过金属陶瓷的主要成分的熔点，焊接接头在杆和销之间界面处形成。
根据本发明的放电灯的优点在于馈入电极基本上没有杂质，这是因为防止了金属陶瓷蒸发。对于馈入电极的制造也很有好处，因为工具的污染得到避免。此外，根据本发明的灯不包括金属陶瓷杆和电极销之间界面上碍事的焊接边或焊接流滴，这也是优点。
根据本发明的高压放电灯最好其中固化的钨熔体尺寸最多等于所述电极销的直径，所述固化的钨熔体到所述电极销和金属陶瓷杆界面的距离小于电极销直径的一半。在这样的放电灯中，焊接能量施加区域的尺寸最多等于电极销直径，焊接区的位置非常接近销和杆的界面，所以在焊接接头形成的过程中有最小的焊接能量损失。固化的钨不应当延伸超过界面。
在根据本发明的高压放电灯的另一优选实施例中，电极销在其第一端周边上的3个位置有钨熔体，钨熔体互相间隔120°，距所述界面的距离相等。这个实施例可使金属陶瓷杆和电极销之间有非常可靠的焊接接头，因为在形成焊接接头的过程中，可由3个激光束提供的焊接能量以基本均匀分布的方式施加到电极销的第一端的非常接近杆和销之间界面的位置。
在根据本发明的放电灯的实施例中，馈入电极的金属陶瓷杆的第二端连接到铌销。这样作的原因是灯能得到可靠的电流供应。
根据本发明的放电灯最好包括电极销，所述电极销的第二端支承螺旋钨电极。通过这种方式，电极销的发射性能得到提高。
提出一种根据本发明的高压放电灯的馈入电极的制造方法，其特征在于，金属陶瓷杆设置成其第一端对接主要成分为钨的电极销的第一端，所述电极销与金属陶瓷杆成直线排列，激光束照射到电极销的第一端，目标点位于电极销和金属陶瓷杆之间界面的附近，其结果是在所述界面得到焊接接头，此外冷却后固化的熔体形成于所述电极销第一端的目标点。
根据本发明的方法的优点在于焊接能量可非常精确地施加到接近金属陶瓷杆和电极销之间界面的希望位置，其结果是，一方面消除了杂质，另一方面避免了在金属陶瓷杆上出现焊接边和飞刺。
最好使用根据本发明的方法，其中2个或多个激光束照射到所述电极销第一端的周边上的2个或多个目标点，所述目标点位于所述电极销的周边，互相形成相等的角度，所在位置距所述电极销和金属陶瓷杆的界面的距离相等。已经发现该方法可得到可靠的焊接接头，接头可快速地形成。此外，施加的焊接能量、目标点直径和激光束聚焦的小变化对焊接过程的影响很小。另外，焊接过程完全独立于金属陶瓷杆的直径和成分。该方法已证明非常适合于大直径电极销，如1.0毫米或更大。已经发现，利用这个方法，使用设置成互相为120°角度的3个激光束实际上可获得非常好的结果。此外，焊接能量可重现地以非常局部的方式施加到界面附近的希望位置。
根据本发明的灯和方法的这些和其他方面可通过参考附图清楚了解，通过参考附图对本发明进行了说明。
图1示意性显示了根据本发明的灯的部分剖开的侧视图；和图2详细显示了图1放电灯的馈入电极。
具体实施例方式
图1显示了带有放电管1的高压放电灯，放电管中设有含金属卤化物的离子化充填物。放电灯的功率是400瓦。放电管1是用高密度的烧结多晶氧化铝制成，并设有两个馈入电极2和3。通过封接玻璃馈入电极2以真空密封的方式连接到高密度烧结氧化铝管4，管4烧结到放电管1的端壁5。馈入电极2包括金属陶瓷杆6，其第一端7通过焊接接头固定到电极销9的第一端8。金属陶瓷杆由烧结的氧化铝和35％钼的混合物组成。电极销的材料是钨，可掺杂入K和/或Re；或是钨合金，掺杂Re。金属陶瓷杆6的第二端12连接到铌销13，电极销9的第二端10支承螺旋状钨电极11。
图2是图1所显示的放电灯的馈入电极的详图。金属陶瓷杆26的直径是2.05毫米，其第一端27通过焊接接头固定到钨销29的第一端28。销29的直径是1.18毫米，其第二端部30支承螺旋电极31。在销和杆的界面34附近，销具有固化的钨熔体35，是通过在制造馈入电极的过程施加焊接能量到所述位置而形成的。熔体35的直径是0.6毫米，距界面34的距离大约为0.1毫米。熔体35不接触界面34。此外，金属陶瓷杆上的焊接边和飞刺等缺陷也不会出现。熔体35和界面34之间的距离(从熔体中点到界面的距离)大约为0.4毫米。这个距离一般不会超过钨销直径，以便使金属陶瓷杆的第一端的温度足够高，在制造馈入电极期间在界面34形成焊接接头。钨销29在第一端28还有第二固化钨熔体(图中未显示)，其尺寸基本与熔体35相同，第二固化钨熔体位于与固化的熔体35径向相对的位置，距界面34的距离相同。总之，在制造焊接接头期间，焊接能量基本相等地分布在电极销上的相关位置。
上面介绍类型的馈入电极通过下面的方式制造。施加1到2牛顿的力将直径为2.05毫米的金属陶瓷杆压到直径为1.18毫米钨电极销上，杆和销在轴向上仍保持自由移动。接下来，能量为4千瓦的激光用于产生脉冲宽度为20毫秒的激光脉冲，激光束分成两个分光束，分光束聚焦在杆和销界面附近的钨销第一端上径向相对的目标点。在目标点上的分光束的直径是0.6毫米，目标点的中点到界面的距离是0.4毫米。激光脉冲提供的能量是80焦耳。通过这种方式，可在金属陶瓷杆和电极销之间得到牢固的焊接接头，冷却后固化的钨熔体在激光束的目标点形成。发现这个方法是很容易重现的，几乎独立于加工参数的微小变化。
权利要求
1.一种高压放电灯，带有包括陶瓷材料壁的放电管，所述放电管设有至少一个带有金属陶瓷杆的馈入电极，所述金属陶瓷杆的第一端通过焊接接头固定到主要成分为钨的电极销的第一端，所述电极销与所述金属陶瓷杆成直线延伸，其特征在于，所述电极销的第一端具有固化的钨熔体，其位于所述电极销和金属陶瓷杆之间界面的附近。
2.根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，所述固化的钨熔体的尺寸最多等于所述电极销的直径，所述固化的钨熔体到所述电极销和金属陶瓷杆界面的距离小于所述电极销直径的一半。
3.根据权利要求1或2所述的高压放电灯，其特征在于，所述电极销在其第一端周边上的3个位置设有钨熔体，所述钨熔体互相间隔120°，与所述界面的距离相等。
4.根据权利要求1，2和3中任一项所述的高压放电灯，其特征在于，所述金属陶瓷杆的第二端连接到铌销。
5.根据前面权利要求中任一项所述的高压放电灯，其特征在于，所述电极销的第二端支承螺旋状钨电极。
6.一种制造如前面权利要求中任一项所述的高压放电灯的馈入电极的方法，其特征在于，金属陶瓷杆设置成其第一端对接主要成分为钨的电极销的第一端，所述电极销与所述金属陶瓷杆成直线排列，激光束照射到所述电极销的第一端，目标点位于电极销和金属陶瓷杆之间界面的附近，其结果是在所述界面得到焊接接头，此外，冷却后固化的熔体形成于所述电极销第一端的目标点。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，2个或多个激光束照射到所述电极销第一端周边上的2个或多个目标点，所述目标点位于所述电极销的周边，互相形成相等的角度，其位置距所述电极销和金属陶瓷杆界面的距离相等。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，3个激光束以互相成120°的角度施加。
全文摘要
本发明涉及一种高压放电灯，带有包括陶瓷材料壁的放电管，其设有至少一个带有金属陶瓷杆(26)的馈入电极。金属陶瓷杆的第一端(27)通过焊接接头连接到主要成分为钨的电极销(29)的第一端(28)，电极销与金属陶瓷杆成直线排列。根据本发明，电极销的第一端具有固化的钨熔体(35)，其位于电极销和金属陶瓷杆之间的界面(34)附近。
文档编号H03K5/13GK1613132SQ02826902
公开日2005年5月4日 申请日期2002年12月19日 优先权日2002年1月8日
发明者M·J·皮纳 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司