[发明专利]用于放电灯的陶瓷电弧管及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及用于诸如陶瓷金属卤化物放电灯或高压钠放电灯的高强度放电(HID)灯的陶瓷放电电弧管以及制造用于这样的灯的陶瓷放电电弧管的方法。

背景技术

放电灯，例如陶瓷金属卤化物放电灯，通过电离诸如金属卤化物和汞的混合物的填料或者在无汞放电灯中作为缓冲剂/电压升高材料(如含汞灯中的汞)的其备选材料而发光，电弧在两个电极之间传递，由于填料的电离而形成放电等离子体。电极和填料密封在半透明或透明的放电室内，放电室维持经激励的填充材料的压力且允许所发出的光穿过它。也称作“剂料”的填料响应于被电弧激发而发出可见电磁辐射(也称作“光”)的期望光谱能量分布。

高强度放电灯中的电弧管可由诸如熔融二氧化硅(也称作“石英玻璃”)的材料形成，其在被加热到软化状态后成形为期望的放电室几何形状。然而，熔融二氧化硅具有某些缺点，这些缺点源于高操作温度下的其反应化学性质以及其热力学不稳定的结构性质。例如，在大于约950℃至1000℃的温度下，卤化物填料与石英玻璃起反应，该过程产生硅酸盐和硅酸盐卤化物，从而减小了填充组分的有效量。升高的温度还导致纳渗透穿过石英壁。这些填料消耗现象随时间推移而导致色移，这减少了灯的使用寿命。此外，在高温下，还发生熔融二氧化硅从非晶相到结晶相的转变(“再结晶”)，这减小了放电室壁的机械强度和透光性。

开发了陶瓷放电电弧管以在相对较高的温度下操作用于改进色控制、现色性和发光性质，同时显著地减小放电室壁与填充材料的反应。例如，已知采用半透明的多晶氧化铝烧结体，其使得可见波长辐射能够穿过该体且使该体可用作用于高压钠灯和陶瓷金属卤化物放电灯的电弧管。

在陶瓷电弧管放电灯以水平设置采用的某些应用中，例如在机动车前灯应用中，形成用于发光的等离子体的电极之间的电弧被配置为向上弓形轮廓，这导致了电弧管的上壁表面上的过高温度。这种极高的“热点”温度和在放电室壁内产生的相关温度梯度将在电弧管组件中引起过高的热诱导机械应力。暴露于这些过高的温度和热应力迄今已导致降低的灯可靠性；并且，在诸如机动车的应用中，导致了归因于电弧管组件内的裂缝产生和传播的过早灯故障、高成本的替换和所伴随的用户不满。

因此，希望找到一种方式或手段来防止在电弧放电灯的陶瓷电弧管组件中过高的温度和热应力，且特别是在这样的灯以水平布置设置有电弧管的情况下，例如在机动车前灯应用的情况下发现的。

发明内容

本公开描述了一种具有陶瓷电弧管的高强度放电灯，陶瓷电弧管在其中心部分有大致管状的部件，其在该中心电弧管部件的相对端之间限定放电室，开口设于相对端中的每一个中用于接收电极。热屏蔽件在放电室内部从大致管状陶瓷部件的相对端中的每一个延伸且与大致管状陶瓷部件的壁限定径向间隙。电极接收于相对端开口中的每一个中且延伸到放电室内；并且，热屏蔽件从大致管状陶瓷部件的每个相对端向内延伸，以便在它们之间限定轴向间隙。

在本公开的放电灯的一个示例性型式中，限定放电室的大致管状陶瓷部件具有端塞，端塞融合于每个相对端中，开口设于端塞中用于电极；并且，热屏蔽件从每个端塞向内延伸。端塞融合到大致管状的部件；并且，热屏蔽件可与端塞一体地形成为单件，或者可为融合至其的单独部件。

在另一示例性实施例中，可绕热屏蔽件采用多个轴向间隔开的环以向大致管状陶瓷部件提供径向间隙，其中，环融合到热屏蔽件和大致管状陶瓷部件以形成多个轴向间隔开的环形室，这在热屏蔽件与大致管状陶瓷部件之间限定多个径向间隔。在另一型式中，可通过形成于端塞中的凹槽来形成环形间隔，从而排除对于要融合到端塞的单独环的需要。

在另一示例性型式中，限定放电室的大致管状陶瓷部件的区域可具有环形凸起以提供在等离子体区域中放电室直径的扩大，热屏蔽件之间的轴向间隙位于此区域。

在另一型式中，热屏蔽件可包括从端塞轴向向内延伸的多个单独指状物，端塞被布置成在它们之间限定弓形间隔，弓形间隔在热屏蔽件与大致管状陶瓷部件之间形成径向间隙。

在又一型式中，电弧管可形成于两个纵向延伸的半段中，每个半段与相对闭合端一体地形成，并且热屏蔽件与其一体形成并从其轴向延伸。开口一体地形成于相对端中的每一个中以在其中接收电极。两个电弧管半段然后融合或烧结在一起以在电弧管组件内形成闭合的放电室。