[发明专利]高压放电灯

说明书

本发明涉及高压放电灯，包括：

以真空密闭方式密封并在其内填充可电离物的灯室；

其端部分别在灯室中的一对耐热电极，分别与从灯室伸向外部的相应电流导体连接；

耐热金属线匝的绕组绕在各电极的自由端周围，在远离电极端部的位置上固定该绕组，所述匝有一个绕制方向。

美国专利US-A-1,952,841披露了这种高压放电灯。

电极绕组可起到在工作期间实现期望的温度梯度的作用，或容纳发射体，以起到降低电极功函数的作用。

一定类型的绕组适合于一定类型的灯，亦即：单层或多层匝绕组，各层的预定匝数，选择金属丝的厚度，与电极端部的预定距离等等，美国专利US-A-4,929,863详细披露了这种绕组。

绕组可预先绕制在比电极粗的绕组芯棒上，绕组通过整个电极并固定在其上。为此目的，可使绕组的一匝或几匝变扁平，以使绕组绕电极卡紧，或焊接连接电极和绕组，比如进行电阻焊或激光焊。

此外，绕组可直接在电极上制成。可是，由于绕组应力导致匝变宽，所以在这种情况下通常也需要紧固绕组。

上述类型的电极适用于各种类型和额定功率的高压放电灯。

美国专利US-A-5,001,397和US-A-4,783,611披露了一种对绕组的捆扎方法，以防止绕组应力使匝变宽从而导致绕组移动。例如，在捆扎绕组的情况下，就不需要用焊接进行附加固定。可是，由于捆扎仅能在绕组至少有两层匝时使用，所以绕组不是普遍适用的。此外，绕组的制造需要复杂的设备。

尚未公开的专利申请WO-IB 95/00298(N1 4.838)描述了在导线已围绕电极的地方使电极有非圆形横截面变形的电极。由于这些非圆形横截面，绕组将其自身钩在电极周围匝就不可能变宽。可是，要以自动化的工艺制造用于高额定功率，大约为150W以上的电灯的电极仍然是困难的。

如开篇所述的使灯的电极绕组与电极端部有一定距离的缺点在于重复性差。不将绕组固定于电极上，在灯工作之后发现破裂时，可发现绕组与电极端部的距离发生了明显的变化。在用以预先精确设定好至电极端部距离，比如通过夹具，加工的一批绕组所制造的灯中，并且在远离端部的位置固定绕组的情况下，仍然出现上述现象。某些绕组已变得稍长些，另一些绕组几乎没变长。结果一些电极的端部略微伸出绕组，而另一些电极则伸出很多。

电极端部和绕组间的距离变化可认为是因绕组加工过程中在绕组中的应力引起的。在绕组装配过程中对每一种类型的灯要考虑这种变化。不可能发现这些变化上的波动，事实上它是不可预见的。然而，绕组与电极端部的距离对灯的特性有重要影响，也就是说，无论该距离为正，自由地伸出端部；还是为负：端部被绕组围绕；或是为零。该距离的影响特别表现在：(i)放电的稳定性，比如放电电弧是否从一头跃至另一头，它确定灯是否闪烁，(ii)灯室最冷点温度，该温度可改变发光的颜色或横跨在灯上的电压降，并因此改变光输出，(iii)灯寿命期间的流明保持。

本发明的目的在于提供如开篇所述的那种高压放电灯，即使在该灯工作之后，本绕组也位于电极的精确的预定位置上。

根据本发明，利用金属线中的扭矩(torsion)绕制匝来实现本发明的目的，扭矩有与匝绕组方向相反的方向，从而邻接的匝靠压在另一匝上。

由于匝中的扭矩，导线有要变形的趋势，以便使导线中扭矩应力变小。给定的扭矩方向与导线的绕制方向相反，这明显表现为使邻接匝间的距离最小和各匝相互靠压在一起，绕组有变短和变薄的趋势。当绕组在工作温度下自己松开时，会产生与电极端部设定好的距离保持不变的效果，匝不但横向相互压着，而且，事实上金属线被旋转绕制，把扭矩引入匝中，在导线拉伸模具中制造时从导线表面上出现的槽不是沿导线轴向方向延伸而是与轴成一定角度地旋转。

这里，“扭矩方向”的说法表示如下意思：该方向是指由观察者沿导线朝向绕组芯棒所看到的导线自由端在绕制期间相对其轴的旋转方向，即顺时针或逆时针方向。那种情况下，拉伸导线分别逆时针自转和顺时针转动，正如观察者所看到的一样。所谓“匝绕制方向”表示如下意思：该方向是指匝中的导线围绕电极在匝层中远离观察者移动的方向。