专利名称：蓝宝石陶瓷金属卤化物灯的整体密封的利记博彩app
技术领域：
本发明一般涉及高压放电灯弧光管的密封，特别涉及高压放电灯的由蓝宝石构成的弧光管的密封。
高压放电灯，例如陶瓷金属卤化物(CMH)灯，一般采用透明的或半透明的陶瓷弧光管。该陶瓷灯管应该具有高耐腐蚀性、高温度容量和高透光性。由陶瓷端部组件例如栓塞或盖闭合和密封陶瓷弧光管的相对端部。该端部组件还支撑由钼或钨制成的放电电极。电极延伸过端部组件并被气密性地密封在该组件中。当电流供给电极时，在电极之间的灯管内形成弧光放电。
金属卤化物弧光管可由多晶氧化铝构成，与通常的石英金属卤化物弧光管材料相比，该多晶氧化铝具有优良的化学耐腐蚀性和较高的实际工作温度。在当前的商业实践中，多晶氧化铝是优选的弧光管材料。多晶氧化铝弧光管一般由多晶端部栓塞密封。
为了获得灯性能的进一步改善，已提出使用蓝宝石(单晶氧化铝)代替多晶氧化铝作为弧光管材料的建议。与多晶氧化铝相比，性能的提高主要是由于蓝宝石的较高的透射水平。
但是，制造蓝宝石(单结晶氧化铝)弧光管方面的问题是弧光管端部的密封。密封石英和多晶弧光管的常规方法已不能满足要求。蓝宝石的不同晶体取向有不同的热膨胀系数。因此，蓝宝石弧光管的晶体取向必须精确地取向，以便在最大膨胀和/或收缩方向上其热膨胀系数与栓塞或盖的热膨胀系数接近匹配。当蓝宝石灯管的晶体取向未按这种方式精确取向时，温度的急速变化可使蓝宝石弧光管破裂。因此，在技术上需要改善端部组件与蓝宝石弧光管的连接方法。
本发明提供制造陶瓷金属卤化物放电灯的灯管组件的方法。该方法包括配置由蓝宝石或单晶氧化铝制成的灯管和配置由未烧结的多晶氧化铝构成的端盖的步骤。加热该端盖直至它被预烧结，去除粘接材料。然后，预烧结的端盖被放置于灯管的端部上，在它们之间形成界面。加热预烧结的端盖和灯管，直至端盖被烧结在灯管上和灯管的蓝宝石晶体生长进端盖中，在端盖和灯管之间原先的界面上形成整体密封。
通过下面参照附图的详细说明，本发明的这些和其它特性及优点将变得明显，其中
图1是按照本发明的有蓝宝石弧光管和陶瓷端盖的灯组件一端在焙烧之前的剖面侧视图；图2是与图1相似的剖面侧视图，为焙烧之后的侧视图，表示在弧光管和端盖之间形成整体密封；图3是按照本发明第二实施例的有蓝宝石弧光管和陶瓷端盖的灯组件一端在点火前的剖面侧视图；和图4是与图3相似的剖面侧视图，为焙烧之后的侧视图，表示在弧光管和端盖之间形成整体密封。
图1表示按照本发明的陶瓷金属卤化物(CMH)灯组件10的端部。应该指出，灯组件10的两个端部是相同的或大致相同，因此，这里仅详细图示和说明灯组件10的一个端部。灯组件10包括透明的高压外壳或弧光管12，密封弧光管12开口端的套管或端盖14，和电极组件16，该电极组件16穿过端盖14并由端盖支撑，以便当电流供给电极组件16时，在密封的弧光管12内形成弧光。
由完全致密的蓝宝石(单晶氧化铝)形成透明的弧光管12。可以用任何适当的方式制造该弧光管。例如，参见美国专利Nos.5427051、5451553、5487353、5588992和5683949所披露的制造蓝宝石弧光管的适当方法，这些专利披露的内容在此作为整体被明确地引证。
弧光管12为具有环形端面17和圆柱形状的外表面18及内表面20的管状。而壁厚度可以是任何适当的尺寸。
由适当的处于未烧结状态或“生料状态”的多晶陶瓷材料，最好是多晶氧化铝，构成端盖14。端盖14在有多晶氧化铝粉末的情况下最好包含约0.02wt％至约0.2wt％的MgO。
最好通过把细陶瓷粉末的混合物冷模压制成以下将详细说明的期望形状来形成端盖14。但是，替换地，按喷射铸造或按任何其它适当的工艺方法，把陶瓷粉末模压成体或块，并由块机加工成期望的形状，也可以形成端盖14。
各端盖14有圆盘形状的主壁22，圆柱形状的裙边或凸缘24，和管状的延伸部分26。主壁22有面对弧光管12端面的平的内表面28和背对弧光管12端面的平的外表面30。
凸缘24从主壁22的外周边朝向弧光管12向内轴向延伸。主壁22与凸缘24一起形成盖筒或管筒，以便在其中容纳弧光管12的端部。凸缘24有圆柱形状的内表面32，内表面32有规定尺寸的直径，以便如下所详细说明的那样，形成与弧光管12的外表面18的充分的整体密封。凸缘内表面32的长度有规定的尺寸，以便如下详细说明的那样，在端盖14和弧光管12之间提供足够的密封面积。
延伸部分26从主壁22的外表面30向外轴向地延伸，并且延伸部分26一般处于主壁22的中心。延伸部分26和主壁22一起形成整体穿过端盖14的轴向延伸的孔或洞34。孔34的尺寸和形状，如下详细说明的那样，在电极组件16和端盖14之间形成足够的气密性密封。孔34最好是圆柱形状。延伸部分26的长度是规定尺寸，以便对电极组件16提供充分的支撑，并提供端盖14和电极组件16之间的足够的密封面积。
电极组件16为一般具有直线支杆36和固定于该支杆36内端上的线圈38的标准结构。支杆36和线圈38各自经高温形成，并由例如钼或钨这样的导电金属构成。
“生料”端盖14最初被加热至预烧或预烧结温度，以除去有机或粘接材料，并增强生料强度。与烧结温度相比，预烧温度较低。预烧温度最好在约900℃至约1100℃的范围内。最好在空气中完成预烧，另外，也可以在其它适当的氧化气氛中完成预烧，以便烧掉有机材料。
一旦冷却，便将预烧结的端盖14放在弧光管12的端部上，使弧光管12的端面17与端盖主壁22的内表面28啮合，并使弧光管12的外表面18与端盖凸缘24的内表面啮合。因此，端盖14闭合弧光管12的开口端。
如图2中的最佳表示所示，弧光管12和端盖14被加热至烧结和/或结晶生长温度，导致在弧光管12和端盖14之间的整体密封。烧结温度最好在约1800℃至约1900℃的范围内。烧结最好在氢气氛中进行，但另一方面，也可以在真空、氦或任何其它适当的还原性气氛中进行。在两个原先的界面上产生整体密封，第一界面40在弧光管端面17和端盖内表面28之间，而第二界面42在端盖内表面32与弧光管外表面18之间。
由于端盖14是“生料”，所以当它们被加热至烧结温度时，该端盖收缩。蓝宝石弧光管12是完全致密的，以致当其被加热至烧结温度时，蓝宝石弧光管的尺寸也不收缩。最好测量弧光管12和端盖14的尺寸，以便由端盖14的收缩产生端盖14的内径，在烧结后，该内径比弧光管12的外径约小3％至约7％。端盖14的收缩产生应力，由于该应力有利于扩大的晶粒生长过程，因而该应力驱使整体密封的形成。弧光管12的蓝宝石(单晶氧化铝)生长成多晶端盖14，以形成整体密封。在烧结温度下进行连续加热处理以退火因端盖14的收缩性在界面上起初产生的应力。
在图2中，虚线表示原先在弧光管12和端盖14之间的界面40、42。但是，应该指出，在部件12、14之间不再有间断，在原先的界面上整体密封完全连续。还应该指出，在有晶粒边界的多晶区域与没有晶粒边界的蓝宝石区域之间有可见的边界，该边界在原先的界面上并不明显。美国专利No.5451553的图2中示出了这种边界，该专利所披露的全部内容在此引证。
可以用边界可动性(mobility)增强材料例如镓或铬掺杂端盖14。该掺杂物增强界面上的孔隙去除和蓝宝石(单晶氧化铝)变成为多晶氧化铝的生长。或者，可以用边界增强材料涂敷部件12、14的界面区域。
用普通的密封剂涂敷并焙烧电极组件16，并把该组件插入孔中。接着，按公知的方式，预烧该组件10，熔化密封剂，于是在陶瓷端盖14和金属电极组件16之间提供气密性密封。
图3展示按照本发明第二实施例的陶瓷金属卤化物(CMH)灯组件44的端部，其中相同的参考标号用于相同的结构。除端盖14有环形凹槽46而不是凸缘24(图1)之外，灯组件44与图1所述的灯组件10相同。
凹槽46从主壁22的内表面28向外轴向延伸进入主壁22。凹槽46形成在其中容纳弧光管12端部的支座或插座。由环形底部表面48、圆柱形的外表面50和圆柱形的内表面52形成凹槽46。外表面50的直径，设计得使与弧光管12的外表面18形成充分的整体密封，并且内表面的直径也设计得使与弧光管12的内表面20形成充分的整体密封。凹槽46的轴向长度或深度这样确定，以便在端盖14和弧光管12之间提供充分的密封面积。
如上述第一实施例所述，一旦预烧结端盖14，那么，弧光管12的端面17与端盖凹槽46的底部表面48啮合、弧光管12的外表面18与端盖凹槽46的外表面50啮合和弧光管12的内表面20与端盖凹槽46的内表面52啮合，端盖14就被放置在弧光管12的端部上。
如图4所示，因烧结在弧光管12和端盖14之间产生整体密封。在所有界面上不产生整体密封。在弧光管端面17和凹槽底部表面28之间的第一界面40上和在弧光管的外表面18和凹槽外表面50之间的第二界面上产生整体密封，但在弧光管内表面20和凹槽内表面52之间不产生整体密封。由于在烧结期间“生料”端盖14的收缩，当凹槽内表面52脱离弧光管内表面20时，在弧光管内表面20和凹槽内表面52之间产生环形间隙或空间。最好用合适的玻璃相材料54填充该间隙，以便端盖14与弧光管12进一步密封。
尽管已经详细说明了本发明的特定实施例，但应该指出，本发明并不限于此，而包括在所附权利要求的精神和范围内的所有变化和改进。
权利要求
1.一种制造高压放电灯的灯管组件的方法，所述方法包括下列步骤配置由蓝宝石制成的灯管；配置由未烧结的多晶氧化铝制成的端盖；加热所述端盖，直至所述端盖被预烧结，以除去粘合剂；将所述预烧结的端盖放置于所述灯管的端部上，在它们之间形成界面；和加热所述预烧结的端盖和所述灯管，直至所述端盖被烧结在所述灯管，和所述蓝宝石灯管生长进所述端盖，在所述端盖和所述灯管之间原来的界面上形成整体密封。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，加热所述端盖和所述灯管的所述步骤包括使所述端盖的内径缩小达到小于所述灯管外径的尺寸。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，将所述端盖的所述内径缩小至比所述灯管的所述外径小约3％至约7％的尺寸。
4.如权利要求1的方法，其特征在于，配置端盖的所述步骤包括形成圆盘形状的主壁和从所述主壁的外周边轴向延伸的凸缘，而加热所述预烧结的端盖和所述灯管的所述步骤包括在所述端盖凸缘的内表面与所述灯管的外表面之间的界面形成整体密封。
5.如权利要求4的方法，其特征在于，在所述灯管的端部上放置所述预烧结的端盖的所述步骤包括使所述灯管的端面与所述端盖主壁的内表面啮合。
6.如权利要求5的方法，其特征在于，加热所述预烧结的端盖和所述灯管的所述步骤包括在所述端盖主壁的所述内表面与所述灯管的所述端面之间的界面形成整体密封。
7.如权利要求1的方法，其特征在于，配置端盖的所述步骤包括形成圆盘形状的主壁和从所述主壁侧轴向延伸的环状凹槽。
8.如权利要求7的方法，其特征在于，加热所述预烧结的端盖和所述灯管的所述步骤包括在所述端盖凸缘的外表面与所述灯管的外表面之间的界面形成整体密封。
9.如权利要求8的方法，其特征在于，将所述预烧结的端盖放置于所述灯管端部上的所述步骤包括把所述灯管的端面与所述端盖凹槽的底部表面啮合。
10.如权利要求9的方法，其特征在于，加热所述预烧结的端盖和所述灯管的所述步骤包括在所述端盖凹槽的所述底部表面与所述灯管的所述端面之间的界面形成整体密封。
11.如权利要求8的方法，其特征在于，加热所述预烧结的端盖和所述灯管的所述步骤包括在所述端盖凹槽的内表面与所述灯管的内表面之间的界面形成环形的间隙。
12.如权利要求11的方法，其特征在于，还包括用玻璃相材料填充该间隙以进一步密封端盖与弧光管的步骤。
13.如权利要求1的方法，其特征在于，还包括在所述端盖完全烧结到所述灯管上后继续加热所述端盖和所述灯管，直至消除所述界面的初始应力的步骤。
14.如权利要求1的方法，其特征在于，设置端盖的所述步骤包括形成圆盘形状的主壁，从所述主壁侧轴向延伸的管状延伸部分，和穿过所述主壁和所述延伸部分的轴向延伸的孔。
15.如权利要求1的方法，其特征在于，还包括用边界增强材料掺杂所述端盖的步骤。
16.如权利要求15的方法，其特征在于，还包括从镓和铬中选择所述边界增强材料的步骤。
17.如权利要求1的方法，还包括用边界增强材料涂敷在界面上的所述端盖和所述灯管中的至少一个的步骤。
18.如权利要求17的方法，其特征在于，还包括从镓和铬中选择所述边界增强材料的步骤。
19.用权利要求1的方法制造的高压放电灯。
20.用权利要求1的方法制造的陶瓷金属卤化物放电灯。
全文摘要
一种制造陶瓷金属卤化物(CMH)放电灯的方法,该放电灯在蓝宝石(单晶氧化铝)弧光管与多晶氧化铝端盖之间有整体密封。该方法包括配置完全致密的蓝宝石弧光管和配置由未烧结的加压多晶氧化铝粉末制成的端盖的步骤。加热端盖直至该端盖被预烧结,以除去有机粘合剂材料。将预烧结的端盖放在弧光管的端部上,在它们之间形成界面。然后加热组装的预烧结的端盖和弧光管至烧结温度,其中端盖被完全烧结在弧光管上,并且蓝宝石灯管生长进入端盖。在端盖和弧光管之间的原来的界面上形成整体密封。
文档编号H01J61/36GK1256787SQ99800130
公开日2000年6月14日 申请日期1999年2月10日 优先权日1998年2月11日
发明者C·E·斯科特, M·S·卡里斯泽维斯基 申请人:通用电气公司