[发明专利]金属穿过结构和具有金属穿过结构的灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属穿过(lead-through)结构，该结构尤其用于在高温下工作的灯。具体来说，本发明涉及用于具有箍缩的端部密封部和通过该密封部的至少一条引线的灯的一种金属穿过结构。

背景技术

灯通常具有围绕在保护性外壳内的光源和用于将光源连接到外部电源的引线。灯的外壳可具有变化极大的外形，但每一种外形均具有至少一个密封的端部，且引线通过该密封的端部。灯的外壳，也包括该密封的端部，通常由玻璃制成并包括金属引线。光源形成一定量的热量，导致暴露于该热量的部件发生热膨胀。由不同材料制成的不同部件通常具有不同的热膨胀系数，当暴露在热量中时，会膨胀至不同程度。灯的温度越高，处于热量中的部件的膨胀就越大。由于不同的部件膨胀至不同的程度，直接彼此接触的部件的不同热膨胀会遭受由于热膨胀差异而引起的机械应力。温度越高以及直接接触的不同部件的热膨胀系数的差异越大，导致密封的端部的玻璃材料中的裂纹的机械应力越高。这些裂纹，如果随着时间蔓延到密封的端部的玻璃材料的外表面，会终结灯的寿命。

为了降低更高温度下的机械应力，将玻璃材料和金属引线选择成使得热膨胀系数彼此尽可能接近。当使用硬玻璃制造具有箍缩的端部密封部的灯外壳时，玻璃材料和钼或钨制的引线的热膨胀系数之间的差异很小。硬玻璃，如硼硅酸盐玻璃，铝矽酸盐玻璃或此类的玻璃，具有为3.5ppm/K的典型的热膨胀系数值。对于钨来说，这个值为4.5ppm/K，而对于钼的值则为4.8ppm/K。由于硬玻璃材料和钼或钨制成的引线的热膨胀系数的微小差异，如US 4,178,050里所公开的，可没有任何额外手段而将引线引过灯管或外壳的箍缩的端部密封部。硬玻璃具有更高的软化温度，因此其制造需要更多的热能，这导致更高的制造成本。

因此，典型地使用熔融硅石(或石英)来形成用于灯的玻璃管或外壳。石英玻璃具有较低的软化温度，因此制造过程更节省成本。这种玻璃材料具有极低的为0.55ppm/K的热膨胀系数值，这使其适于用在高温范围下而在玻璃材料中没有热应力或机械应力。石英玻璃材料和钼或钨制成的引线之间的较大系数差异，使得在灯的箍缩的端部密封部中需要使用钼箔，该钼箔常被称为密封箔片。密封箔片焊接在引线上，而此焊接结构则由箍缩的端部密封部保持。即便如此，在工作过程中，当暴露在高温下时，灯的玻璃材料仍然易于碎裂。

US 6,992,446公开了包括如下部件的12V卤素灯：玻璃部件，该部件的一部分是内有空间的发光部分，而该部件的其余部分是密封部分，两部分均由石英玻璃制成；红外线反射涂层，其形成以覆盖玻璃部件的外表面；由密封部分支承的灯丝，其设于发光部分的内部空间中；钼箔片，其埋置于密封部分中并电连接到灯丝上；以及供电线，其一端连接到钼箔片上，另一端向外暴露。

US 4,578,616公开了一种单头卤钨白炽灯，其具有用于平面多股灯丝的改进过的安装组件。该改进过的安装组件部分地包括刚性地位于灯的箍缩密封端内的构件，该构件用于将外部引入线联接到安装组件的支承杆元件上。该用于联接的构件包括第一箔片元件和第一突片元件，及第二箔片元件和第二突片元件。箔片元件和突片元件和外部引入线以及支承杆布置在一起以形成类扭力杆的结构，该结构将平面多股灯丝保持在灯自身内的中心区域中。类扭力杆的结构也可用于该卤钨白炽灯之外的灯。引线、箔片、灯丝结构和带有桥接元件的安装组件也会导致复杂且成本高昂的结构。

特种灯的工作温度越高，密封端失效的危险越大，这可能导致提早失效。卤素灯具有200-500℃范围内的工作温度。高强度放电灯可能具有约5000℃的等离子体温度而密封的端部的温度在400-600℃的范围内。

因此，对于用于可在高温下工作的灯的玻璃到金属的密封结构存在特定的需求，该密封结构应能够轻易地制造，不需要用于制造灯的额外的手段或制造步骤，尤其是在如果使用熔融硅石(石英玻璃)或陶瓷材料作为灯管或灯的外壳材料的情况下。

发明内容

在本发明的一个示范实施例中，提供了：

一种金属穿过结构，其埋置在埋置材料中且工作在一定温度范围内，该金属穿过结构具有起点和终点，并包括：

-彼此连接且在彼此之间围成角度的基本段(elementary section)；

-基本段具有的长度小于导致金属穿过结构的材料和埋置材料之间热膨胀差异的长度，该热膨胀差异在埋置材料中形成开裂；