Керамическая горелка для керамической металлогалогенной лампы
Керамическая горелка содержит разрядный баллон (22), в котором заключено разрядное пространство (24) с ионизируемым наполнителем, содержащим один или более галоидов. Баллон (22) содержит керамическую стенку (30), расположенную между первой и второй концевыми частями (41, 42), сквозь которые проходят токопитающие проводники (51, 52) для электродов (53, 54), расположенных в разрядном пространстве для поддержания разряда. Керамическая стенка (30) содержит трубку (66) для введения ионизируемого наполнителя в разрядный баллон во время изготовления керамической горелки. Трубка (66) выступает от керамической стенки (30) и снабжена газонепроницаемой герметизацией, выполненной посредством облучения выступающего конца трубки лазерным лучом, при этом место расположения трубки относительно керамической стенки (30) выбрано таким образом, чтобы во время работы предотвращать понижение температуры внутри трубки ниже температуры конденсации по существу, любого компонента ионизируемого наполнителя. Технический результат заключается в предотвращении появления трещин в керамическом материале контейнера, за счет возможности выполнять газонепроницаемую герметизацию на отдалении от керамической стенки разрядного баллона. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
ОБЛАСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к керамической горелке для керамической металлогалогенной лампы.
Изобретение также относится к керамической металлогалогенной лампе и к способу герметизации керамической горелки.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Керамические металлогалогенные лампы включают в себя наполнители, которые содержат, помимо инициирующего газа, также смеси металлогалоидных солей, например: иодида NaCe, иодида NaTl, иодида NaSc, иодида NaTlDy или сочетания этих солей. Эти смеси металлогалоидных солей применяют для получения, помимо прочего, высокой световой отдачи, особой температуры с исправленной цветностью и специального индекса цветной визуализации.
Обычно такие керамические металлогалогенные лампы содержат разрядный баллон, в котором заключено разрядное пространство, содержащее наполнитель из смесей металлогалоидных солей. Разрядное пространство дополнительно содержит электроды, между которыми поддерживают разряд. Обычно электроды пропущены сквозь разрядный баллон. Для наполнения керамической металлогалогенной лампы смесью металлогалоидных солей обычно предусматривают отверстие для наполнения, которое затем закрывают запорной пробкой.
Вариант исполнения такой керамической металлогалогенной лампы известен из Японской заявки на патент JP 10284002. Известная разрядная лампа состоит из воздухонепроницаемого контейнера, содержащего пробку, изготовленную из материала, обладающего почти таким же коэффициентом теплового расширения, для выравнивания пары электродов. Контейнер дополнительно содержит выпускное отверстие. Разрядную среду вводят в контейнер через впускное отверстие, которое затем закрывают T-образной пробкой, которую вставляют в отверстие контейнера. T-образную пробку приваривают к стенке контейнера посредством облучения лазером, нацеленным на T-образную пробку. Недостатком известной керамической металлогалогенной лампы является то, что при миниатюризации контейнера T-образную пробку невозможно закрыть без повышения температуры всей горелки, и при этом нагревается наполнитель.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является обеспечение керамической горелки для керамической металлогалогенной лампы с герметизированным выпускным отверстием, которое может быть закрыто без нагрева наполнителя.
Согласно первому аспекту изобретения цель достигают путем использования керамической горелки для керамической металлогалогенной лампы, где керамическая горелка содержит разрядный баллон, в котором заключено разрядное пространство, по существу, газонепроницаемым образом и который снабжен ионизируемым наполнителем, содержащим один или более галоидов; где разрядный баллон содержит керамическую стенку, расположенную между первой и второй концевыми частями; при этом первая и вторая концевые части выполнены таким образом, что токопитающие проводники проходят сквозь концевые части к соответствующим электродам, расположенным в разрядном пространстве, для поддержания разряда; при этом керамическая стенка разрядного баллона содержит трубку для введения ионизируемого наполнителя в разрядный баллон во время изготовления керамической горелки; при этом трубка выступает, по меньшей мере, на 1 мм от керамической стенки и снабжена газонепроницаемой герметизацией, выполненной посредством облучения выступающего конца трубки лазерным лучом.
Эффективность мер согласно изобретению заключается в том, что использование трубки позволяет выполнять газонепроницаемую герметизацию на отдалении от керамической стенки разрядного баллона, на выступающем конце трубки. Благодаря этому расстоянию между газонепроницаемой герметизацией и керамической стенкой трубку можно газонепроницаемым образом герметизировать без повреждения керамической стенки разрядного баллона. В известном контейнере выпускное отверстие выполнено непосредственно в стенке контейнера. Герметизация выпускного отверстия выполняют путем введения в выпускное отверстие T-образной пробки и последующего приваривания T-образной пробки к стенке контейнера посредством облучения лазером. Лазерным излучением локально повышают температуру T-образной пробки и контейнера до температуры плавления керамического материала, которая составляет около 2100°C. Это локальное повышение температуры приводит к значительному локальному градиенту температуры, в результате чего могут появиться трещины в керамическом материале контейнера. Для уменьшения вероятности появления трещин часть известного контейнера нагревают приблизительно до 800°C для уменьшения градиента температуры вблизи места расположения спекания T-образной пробки при герметизации известного контейнера. Однако следующая часть контейнера должна быть при температуре ниже 350°C для обеспечения того, чтобы ионизируемый наполнитель контейнера не испарялся и не выдувался из контейнера через выпускное отверстие до герметизации контейнера. Для преодоления этой проблемы следующую часть контейнера охлаждают. В керамической горелке согласно изобретению, однако, разрядный баллон содержит трубку, выступающую от керамической стенки. После наполнения разрядного баллона ионизируемым наполнителем через трубку, выступающий конец трубки должен быть герметизирован. Выступающий конец трубки выступает достаточно далеко от керамической стенки таким образом, что его можно герметизировать, но при этом температура керамической стенки и, следовательно, разрядного баллона не будет превышать предварительно определенную границу температуры, что позволяет предотвратить испарение ионизируемого наполнителя. Кроме того, ограниченное повышение температуры керамической стенки, позволяет предотвращать образование трещин в керамической стенке из-за напряжений и натяжения материала, которые могли бы иметь место в результате большого градиента температуры. Использование трубки, выступающей от керамической стенки, позволяет уменьшить размеры разрядного баллона керамической горелки, так как выступающий конец трубки можно герметизировать, исключая локальный предварительный нагрев керамической стенки и охлаждение другой части разрядного баллона.
Авторами изобретения установлено, что при миниатюризации разрядного баллона герметизация известного контейнера посредством локального нагрева контейнера больше не возможна без повышения температуры всего контейнера. Использование трубки в керамической горелке согласно изобретению позволяет производить газонепроницаемую герметизацию на выступающем конце трубки без повышения температуры разрядного баллона выше предварительно определенного уровня.
Дополнительным преимуществом прикрепления трубки к керамической стенке разрядного баллона является то, что газонепроницаемая герметизация может быть выполнена на выступающем конце трубки относительно быстро, что позволяет сократить затраты времени на обработку и является экономически целесообразным. В известном контейнере одну часть контейнера следует нагревать приблизительно до 800°C до того, как можно будет использовать лазер для установки T-образной пробки в контейнере. Кроме того, это следует выполнить на каждом контейнере, и для этого требуется использовать нагревательное кольцо, прикладываемое к части контейнера, которую требуется нагревать, и все это занимает значительное рабочее время и время для нагрева. В керамической горелке согласно изобретению дополнительный локальный нагрев разрядного баллона может быть исключен благодаря тому, что трубка выступает от керамической стенки. Требуется нагревать только выступающий конец трубки для выполнения газонепроницаемой герметизации, что обычно требует меньшего времени. В результате этого затраты рабочего времени для герметизации керамической горелки после введения ионизируемого наполнителя в разрядный баллон согласно изобретению значительно уменьшаются.
В данном документе «керамический» означает огнеупорный материал, например, монокристаллический оксид металла (например, сапфир), поликристаллический оксид металла (например, поликристаллический плотноспеченный оксид алюминия и оксид иттрия) и поликристаллический неокисляющийся материал (например, нитрид алюминия). Стенка из таких материалов может выдерживать температуры от 1500 до 1700 K и оказывать сопротивление химическим воздействиям галоидов и других компонентов наполнителей. Установлено, что для осуществления настоящего изобретения наиболее пригодным является поликристаллический оксид алюминия.
Использование трубки в качестве токопитающего проводника около первой и второй концевых частей для наполнения керамического разрядного баллона раскрыто в международной заявке на патент WO 93/07638. Однако недостатком использования трубки в качестве токопитающего проводника является то, что трубка расположена около относительно низкотемпературной части разрядного баллона, в результате чего обычно получается цветонеустойчивая разрядная лампа из-за конденсации в трубке соединений из ионизируемого наполнителя разрядной лампы. В керамической горелке согласно изобретению трубку располагают около керамической стенки разрядного баллона. Как следствие этого, температура внутри трубки во время работы остается относительно высокой, благодаря чему предотвращают конденсацию в трубке соединений ионизируемого наполнителя таким образом, что получают, по существу, цветоустойчивую разрядную лампу.
В варианте исполнения керамической горелки трубка выступает на предварительно определенное расстояние от керамической стенки разрядного баллона с целью ограничения напряжения материала ниже предварительно определенного уровня при выполнении газонепроницаемой герметизации. Под предварительно определенным уровнем понимают, например уровень напряжения материала, при котором не появляются трещины в керамическом материале. При напряжении материала, превышающем предварительно определенный уровень, обычно появляются трещины в керамическом материале, из-за которых существенно ограничивается срок службы разрядного баллона или в результате этого разрядный баллон не является газонепроницаемым. Оптимальное расстояние, на которое выступает трубка и при котором напряжение материала остается ниже предварительно определенного уровня, может быть различным для различных керамических материалов разрядного баллона.
В варианте исполнения керамической горелки предварительно определенное расстояние составляет, по меньшей мере, 1 мм от керамической стенки. Не связывая себя обязательством представить какие-либо теоретические объяснения, авторы изобретения установили, что трубку, выступающую, по меньшей мере, на 1 мм от керамической стенки, можно герметизировать, например, посредством облучения выступающего конца трубки лучом лазера, по существу, исключая появление трещин в керамической стенке разрядного баллона.
В варианте исполнения керамической горелки трубку пропускают сквозь керамическую стенку. Так как трубка проходит сквозь керамическую стенку, трубка не только выступает из разрядного баллона для ограничения напряжения материала при выполнении газонепроницаемой герметизации, но ее также вводят в разрядный баллон сквозь керамическую стенку, что способствует прочному и газонепроницаемому соединению керамической стенки и трубки.
В варианте исполнения керамической горелки трубка содержит, по существу, тот же керамический материал, что и керамическая стенка. Достоинством этого варианта исполнения является то, что при использовании того же керамического материала обеспечиваются относительно небольшие давления сжатия и/или растяжения между керамической стенкой и трубкой во время работы керамической горелки в керамической металлогалогенной лампе и во время повышения температуры при выполнении газонепроницаемой герметизации.
В варианте исполнения керамической горелки газонепроницаемая герметизация представляет собой расплавленный материал трубки. Достоинством этого варианта исполнения является то, что газонепроницаемую герметизацию выполняют путем расплавления выступающего конца трубки, в результате чего обеспечивают относительно простой процесс герметизации. Для этого не требуется никаких дополнительных материалов, например, стеклоприпоя, которые могли бы загрязнить разрядный баллон или могли бы взаимодействовать с ионизируемым наполнителем керамической горелки, таким образом изменяя цвет испускаемого света. Кроме того, не требуются пробки, что позволяет упростить обращение с разрядным баллоном, так как не требуется вставлять пробку в выступающий конец трубки. Для установки пробки на выступающем конце трубки при миниатюризации разрядного баллона требуется специальный, относительно дорогостоящий инструментарий, особенно.
В варианте исполнения керамической горелки трубка имеет внутренний диаметр, составляющий от 250 до 400 мкм, и имеет толщину стенки от 150 до 250 мкм. Внутренний диаметр трубки составляет, по меньшей мере, 250 мкм для того, чтобы можно было вводить ионизируемый наполнитель керамической горелки в разрядный баллон. Внутренний диаметр предпочтительно не должен превышать 400 мкм, так как при этом потребовалось бы расплавлять слишком много материала трубки для выполнения газонепроницаемой герметизации, что приводило бы к относительно большому тепловому напряжению при выполнении газонепроницаемой герметизации и, возможно, к повреждению трубки. Кроме того, толщина стенки трубки должна составлять, по меньшей мере, 150 мкм для обеспечения достаточной прочности трубки для противостояния градиенту температуры, вызванному выполнением газонепроницаемой герметизации, и для обеспечения достаточного количества материала керамической стенки для расплавления, для закрывания выступающего конца трубки. Толщина стенки трубки не должна превышать 250 мкм, так как расплавление трубки для выполнения газонепроницаемой герметизации занимало бы относительно продолжительный период времени, что также приводило бы к относительно большому температурному напряжению, которое могло бы приводить к повреждению трубки при выполнении газонепроницаемой герметизации. Толщина стенки должна предпочтительно составлять, по существу, половину диаметра трубки.
В варианте исполнения керамической горелки газонепроницаемая герметизация содержит пробку, герметически установленную в трубке. Достоинством этого варианта исполнения является то, что при использовании пробки значительно уменьшают площадь, которую следует герметизировать для выполнения газонепроницаемой герметизации. При введении пробки в выступающий конец трубки должна быть герметизирована только область контакта между пробкой и трубкой. Для этого обычно требуется меньше времени и меньшее количество материала для герметизации.
В варианте исполнения керамической горелки пробка имеет T-образную, коническую или, по существу, сферическую форму. Достоинством T-образной пробки является то, что при установке пробка не может проскочить в разрядный баллон. Достоинством конической формы является то, что допуски на размеры выступающего конца трубки могут быть достаточно свободными. Достоинством пробки, по существу, сферической формы является то, что пробку сферической формы можно легко захватывать и устанавливать на выступающем конце трубки с помощью монтажного инструмента, например, с использованием вакуума.
В варианте исполнения керамической горелки пробку приваривают непосредственно к трубке. Достоинством этого варианта исполнения является то, что при приваривании пробки к трубке исключают использование герметизирующего стеклоприпоя. Обычно герметизация, выполненная из стеклоприпоя, может разлагаться под воздействием химически жестких условий окружающей среды внутри разрядного баллона и из-за высокой температуры около керамической стенки керамической горелки. При таком разложении обычно происходит со временем протечка герметизации, что приводит к ограничению срока службы керамической горелки. Кроме того, в трещинах или щелях температура обычно ниже, в результате чего часть ионизируемого наполнителя конденсируется и, по существу, удаляется из газоразрядного процесса, что ведет к изменению цвета керамической горелки. Наличие выступающей трубки позволяет приваривать пробку непосредственно к выступающему концу трубки, например посредством облучения лучом лазера, тогда как повышение температуры остальной части разрядного баллона ограничено таким образом, что ионизируемый наполнитель не вытекает из разрядного баллона до герметизации разрядного баллона, что позволяет исключить возникновение больших градиентов температуры в керамической стенке, которые могли бы приводить к образованию трещин и повреждению разрядного баллона.
В варианте исполнения керамической горелки место расположения трубки относительно керамической стенки выбирают таким образом, чтобы предотвратить понижение температуры внутри трубки, во время работы, ниже температуры конденсации, по существу, любого компонента ионизируемого наполнителя. Достоинством этого варианта исполнения является то, что, когда температура внутри трубки, во время работы, остается достаточно высокой, никакие компоненты из ионизируемого наполнителя не конденсируются и поэтому не удаляются из разрядной среды, в результате чего керамическая горелка остается, по существу, стабильной по цвету. Распределение температуры в керамической стенке, особенно в керамических горелках с уменьшаемой силой света, может изменяться во время уменьшения силы света. Во время уменьшения силы света керамической горелки температура керамической стенки разрядного баллона обычно уменьшается относительно незатемненного состояния, в результате чего изменяется температура в трубке. Место расположения трубки относительно керамической стенки следует выбирать таким образом, особенно для керамической горелки с уменьшаемой силой света, чтобы во время уменьшения силы света температура внутри трубки также была не ниже температуры конденсации любого компонента ионизируемого наполнителя, в результате чего можно получать керамическую горелку с уменьшаемой силой света, которая остается, по существу, стабильной по цвету во время уменьшения силы света.
В варианте исполнения керамической горелки токопитающие проводники, проходящие сквозь каждую из первой и второй концевых частей, формируют из твердых стержней, непосредственно запекаемых в керамический материал первой и второй концевых частей. Достоинством этого варианта исполнения является то, что при такой конструкции токопитающих проводников возможна миниатюризация разрядного баллона, который не содержит стеклоприпой. В известных горелках токопитающие проводники обычно устанавливают посредством использования выступающих пробок, которые герметизируют с применением стеклоприпоя. Выступающие пробки необходимы для исключения того, чтобы температура стеклоприпоя превышала предварительно определенную температуру, которая обычно существенно ниже рабочей температуры разряда в разрядном баллоне. Недостатком этого известного решения с применением стеклоприпоя для герметизации разрядного баллона вокруг токопитающих проводников является то, что использование выступающих пробок препятствует миниатюризации разрядного баллона и керамической горелки. Кроме того, герметизация газоразрядного баллона с использованием стеклоприпоя обычно ведет к образованию щелей при относительно низких температурах, и в этих щелях могут конденсироваться соединения из ионизируемого наполнителя, приводя в результате к изменению цвета разрядной лампы во время работы. Щели отсутствуют, если токопитающие проводники непосредственно запечены согласно изобретению, в результате чего получают, по существу, цветоустойчивую керамическую горелку.
Изобретение также относится к керамической металлогалогенной лампе. Изобретение дополнительно относится к способу герметизации керамической горелки согласно изобретению, где способ содержит этап выполнения газонепроницаемой герметизации посредством облучения лазерным лучом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты изобретения очевидны из приведенного ниже описания вариантов исполнения, которые пояснены ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
на фиг.1A, 1В и 1C - поперечные разрезы вариантов исполнения керамической горелки согласно изобретению, содержащих цилиндрический разрядный баллон;
на фиг.2A и 2B - поперечные разрезы вариантов исполнения керамической горелки согласно изобретению, содержащих компактный разрядный баллон; и
на фиг.3 - керамическая металлогалогенная лампа согласно изобретению.
Чертежи являются просто схематическими и выполнены не в масштабе. Некоторые размеры увеличены особенно сильно для большей ясности чертежа. Сходные компоненты на чертежах обозначены одинаковыми номерами позиций по мере возможности.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИСПОЛНЕНИЯ
На фиг.1A, 1В и 1C изображены поперечные разрезы вариантов исполнения керамической горелки 10, 12, 14 согласно изобретению, содержащих цилиндрический разрядный баллон 20. Керамическая горелка 10, 12, 14 содержит разрядный баллон 20, в котором заключено разрядное пространство 24. Разрядный баллон 20, по существу, сформирован из керамического материала, например оксида алюминия (Al2O3). Разрядный баллон 20 содержит первую и вторую концевые части 41, 42, где токопитающие проводники 51, 52 проходят сквозь разрядный баллон 20. Токопитающие проводники 51, 52 предпочтительно сформированы из стержней 51, 52, непосредственно запеченных в керамический материал разрядного баллона 20. Обычно электрод 53, 54 соединен с токопитающими проводниками 51, 52 со стороны токопитающих проводников 51, 52, обращенной к разрядному пространству 24. Электрод 53, 54 часто изготовлен из вольфрама. Токопитающие проводники 51, 52 соединены с электродами 53, 54 для подачи энергии к электродам для инициирования и поддержания разряда в разрядном пространстве 24. Керамическая горелка 10, 12, 14 содержит трубку 60, 62, 64, выступающую от керамической стенки 30 и от разрядной стенки 30. Трубка 60, 62, 64 предназначена для введения ионизируемого наполнителя в разрядный баллон 20 во время изготовления керамической горелки 10, 12, 14. Трубку 60, 62, 64 закрывают газонепроницаемой герметизацией 70, 72, 74.
Эффект от использования трубки 60, 62, 64 заключается в том, что с ее помощью можно выполнять газонепроницаемую герметизацию на отдалении от керамической стенки 30 разрядного баллона 20 на выступающем конце трубки 60, 62, 64. Достоинством этой конструкции является то, что при установке газонепроницаемой герметизации 70, 72, 74 должен быть нагрет только выступающий конец трубки 60, 62, 64. Газонепроницаемую герметизацию 70, 72, 74 формируют, например, из расплавленного материала 70 самой трубки 60, 62, 64 или, например, оно представляет собой пробку 72, 74 из материала, вставленную в выступающий конец трубки 60, 62, 64. Выступающий конец трубки 60, 62, 64 должен быть нагрет для выполнения газонепроницаемой герметизации 70, 72, 74.
В варианте исполнения керамической горелки 10, изображенной на фиг.1A, часть материала выступающей трубки 60 расплавляют. В варианте исполнения керамической горелки 12, 14, изображенной на фиг.1В и 1C, выступающий конец трубки 62, 64 содержит пробку 72, 74, которую приваривают к выступающему концу трубки 62, 64 путем нагрева пробки 72, 74 и/или выступающей трубки 62, 64 на границе раздела между пробкой 72, 74 и выступающим концом трубки 62, 64. Благодаря предварительно определенному расстоянию h, преимущественно имеющему место между газонепроницаемой герметизацией 70, 72, 74 и керамической стенкой 30, трубка 60, 62, 64 может быть герметизирована при ограниченном повышении температуры остальной части разрядного баллона 20. Благодаря ограниченному повышению температуры разрядного баллона 20 при выполнении газонепроницаемой герметизации 70, 72, 74 обеспечивают в результате относительно низкий градиент температуры вдоль разрядного баллона 20, чем обычно предотвращают появление трещин в керамическом материале разрядного баллона 20. Кроме того, температура разрядного баллона 20, содержащего ионизируемый наполнитель, не должна превышать предварительно определенную температуру до выполнения газонепроницаемости разрядного баллона 20. Этим предотвращают вытекание части ионизируемого наполнителя из разрядного баллона 20, что могло бы приводить к понижению концентрации ионизируемого наполнителя до уровня меньше требуемого для обеспечения хорошей работы керамической горелки 10, 12, 14. Дополнительным достоинством трубки 60, 62, 64 является то, что локальный нагрев выступающего конца трубки 60, 62, 64 для создания газонепроницаемой герметизации 70, 72, 74 осуществляют относительно быстро, чем значительно уменьшают время обработки для герметизации разрядного баллона 20 и, таким образом, создают экономически целесообразный способ герметизации.
Трубка 60, 62, 64 выступает из горелки на предварительно определенное расстояние h. Оптимальное расстояние h, на которое выступает трубка 60, 62, 64, может быть различным для различных керамических материалов, используемых для изготовления керамической стенки 30 и/или для изготовления трубки 60, 62, 64. Авторами изобретения установлено, что трубка 60, 62, 64, выступающая, по меньшей мере, на 1 мм от керамической стенки 30, может быть герметизирована, например, посредством облучения выступающего конца трубки 60, 62, 64 лазерным лучом (указан стрелкой 90 на фиг.1В и 1C), и при этом может быть, по существу, исключено появление трещин в керамической стенке 30 разрядного баллона 20.
В варианте исполнения, изображенном на фиг.1A, трубка 60 является отдельной трубкой 60, расположенной в керамической стенке 30 разрядного баллона 20. Трубка 60 выступает от керамической стенки 30 на предварительно определенное расстояние h. В варианте исполнения, изображенном на фиг.1A, выступающий конец трубки 60 герметизирован путем расплавления выступающего конца трубки 60. Вариант исполнения, изображенный на фиг.1A, дополнительно содержит дополнительную пробку 32, расположенную в концевой части 42 разрядного баллона 20. Дополнительная пробка 32 содержит, например, токопитающий проводник 52, непосредственно запеченный в дополнительной пробке 32. В варианте исполнения, изображенном на фиг.1A, дополнительная пробка 32 изготовлена из того же керамического материала, что и керамическая стенка 30. Использованием дополнительной пробки 32 обеспечивают возможность выполнения герметизации (показано жирной пунктирной линией около границы раздела между дополнительной пробкой 32 и токопитающим проводником 52) между дополнительной пробкой 32 и токопитающим проводником 52 путем применения процесса, отличного от процесса изготовления керамической стенки 30. При этом альтернативном способе изготовления дополнительной пробки 32 можно, например, осуществлять относительно прочное скрепление дополнительной пробки 32 с токопитающим проводником, где дополнительная пробка 32 может быть непроницаемой для света, испускаемого из разрядного пространства 24 керамической горелки 10; для этого можно использовать, например, специальный процесс спекания. Дополнительная пробка 32, таким образом, позволяет выполнять герметизацию токопитающих проводников с обеспечением относительно прочного скрепления, тогда как керамическая стенка 30 керамической горелки 10 остается при этом, по существу, прозрачной для света, испускаемого из разрядного пространства 24.
В альтернативном варианте исполнения токопитающий проводник 51 может быть непосредственно запечен в разрядном баллоне 20 (показано жирной пунктирной линией около границы раздела между разрядным баллоном 20 и токопитающим проводником 51), как это показано, например, на другой концевой части 41 керамической горелки 10, изображенной на фиг.1A.
В варианте исполнения, изображенном на фиг.1В, трубка 62 проходит сквозь керамическую стенку 30 разрядного баллона 20. Так как она проходит прямо сквозь керамическую стенку 30, то трубка 62 не только выступает из газоразрядного баллона 20, но также проникает в разрядный баллон 20 за керамическую стенку 30. Это ведет к прочному и газонепроницаемому соединению между керамической стенкой 30 и трубкой 62. Трубка 62 сформирована из того же материала, что и керамическая стенка 30, благодаря чему получаются относительно низкие механические напряжения, например, в случае градиента температуры при выполнении газонепроницаемой герметизации 72 или во время работы керамической горелки 12. Выступающая концевая часть трубки 62, показанной в варианте исполнения, изображенном на фиг.1В, дополнительно содержит пробку 72 для обеспечения газонепроницаемой герметизации 72 и герметизации разрядного баллона 20. Пробку 72 приваривают к выступающему концу трубки 62, например, путем локального нагрева пробки 72 и/или путем локального нагрева выступающего конца трубки 62. В варианте исполнения, изображенном на фиг.1В, пробка 72 имеет T-образную форму.
В варианте исполнения, изображенном на фиг.1C, трубка 64 составляет общую часть керамической стенки 30. Разрядный баллон 20 может быть, например, изготовлен способом литья под давлением или экструзионным способом, хорошо известными специалистам в данной области техники. Трубка 64 может быть, например, сформирована непосредственно во время литья под давлением разрядного баллона 20. Достоинством трубки 64, составляющей общую часть керамической стенки 30, является то, что процесс изготовления разрядного баллона 20 может быть упрощен, но при этом трубка 64 относительно прочно прикреплена к керамической стенке. Конечно тот факт, что трубка 64 составляет общую часть керамической стенки 30, позволяет предполагать, что коэффициенты расширения трубки 64 и керамической стенки 30 являются одинаковыми, в результате чего имеют место относительно небольшие механические напряжения в случае градиента температуры. Выступающая концевая часть трубки 64, показанная в варианте исполнения, представленном на фиг.1C, дополнительно содержит пробку 74 для выполнения газонепроницаемой герметизации 74, которая закрывает разрядный баллон 20. Пробка 74 имеет, например, сферическую форму. Под сферической формой здесь понимают шар или эллипсоид. Достоинством, по существу, сферической формы является то, что с помощью монтажного инструмента (не изображен) для установки пробки 74 на выступающем конце трубки 64 можно легко захватывать и укладывать сферическую пробку 74, например с помощью вакуумного захвата. Благодаря сферической форме ориентирование пробки 74 на выступающем конце трубки 74, по существу, не требуется, что значительно упрощает процесс размещения пробки 74. Пробку 74 изготавливают из того же материала, что и керамическую стенку 30 и трубку 64, что опять-таки ведет к возникновению относительно небольших механических напряжений в случае градиента температуры. Пробку 74, например, приваривают к выступающему концу трубки 64, например, посредством локального нагрева пробки 74 и/или локального нагрева выступающего конца трубки 64.
В варианте исполнения разрядного баллона 20, изображенного на фиг.1C, трубка 64 расположена относительно керамической стенки 30, по существу, между первой и второй концевыми частями 41, 42. При таком положении керамической стенки 30 температура керамической стенки 30 во время работы относительно высока, посредством чего предотвращают понижение температуры внутри трубки 64 во время работы ниже температуры конденсации, по существу, любого компонента ионизируемого наполнителя. Это является особенно благоприятным фактором для керамической горелки 14 с уменьшаемой силой света, в которой распределение температуры вдоль керамической стенки 30 может изменяться во время уменьшения силы света. Во время уменьшения силы света керамической горелки 14 температура керамической стенки 30 обычно снижается относительно незатемненного состояния. Благодаря расположению трубки 64, по существу, между первой и второй концевыми частями 41, 42, где температура обычно относительно высока, температура во время уменьшения силы света остается выше температуры конденсации компонентов ионизируемого наполнителя, в результате чего получают, по существу, цветоустойчивую керамическую горелку 14.
На фиг.2A и 2B изображены поперечные разрезы вариантов исполнения керамической горелки 16, 18 согласно изобретению, содержащих компактный разрядный баллон 22. Достоинством использования компактной керамической горелки 16, 68 в керамической металлогалогенной лампе 100 (см. фиг.3) является то, что размеры керамической металлогалогенной лампы 100 могут быть миниатюризированы. Разрядный баллон 22, изображенный на фиг.2A и 2B, обладает дополнительным достоинством, заключающимся в том, что разряд, поддерживаемый между электродами 53, 54 в разрядном пространстве 24, дополнительно удален от керамической стенки 30, благодаря чему снижена температура керамической стенки 30. Кроме того, благодаря форме разрядного баллона 22 достигается более гомогенное распределение температуры вдоль керамической стенки 30, в результате чего имеется меньшее количество мест на керамической стенке, где температура достаточно низкая и где могут конденсироваться некоторые компоненты ионизируемого наполнителя и, таким образом, могут быть удалены из разрядного процесса, что приводило бы к изменению цвета света, испускаемого разрядным баллоном 22.
Разрядный баллон 22 в вариантах исполнения, изображенных на фиг.2A и 2B, может быть, например, по существу, шарообразным или, по существу, эллипсовидным (кроме трубки).
Вариант исполнения керамической горелки 16, изображенной на фиг.2A, содержит первую и вторую концевые части 41, 42, через каждую из которых проходит соответствующий токопитающий проводник 51, 52 к соответствующим электродам 53, 54 для поддержания разряда. Первая и вторая концевые части 41, 42 каждая содержат дополнительную пробку 32, которая содержит токопитающие проводники 51, 52, например, непосредственно запеченные в дополнительных пробках 32, как это указано выше. Разрядный баллон 22 в варианте исполнения, изображенном на фиг.2A, сформирован из двух различных частей 22A, 22B (отделенных на фиг.2A пунктирной линией). Только первая часть 22 разрядного баллона содержит трубку 66, имеющую газонепроницаемую герметизацию 76. Каждая из двух различных частей 22A, 22B может быть изготовлена, например, способом литья под давлением или экструзионным способом, известными специалистам в данной области техники. Этими способами трубку 66 формируют как общую часть первой части 22 разрядного баллона. Обычно две различные части 22A, 22B соединяют вместе, например сваркой, и герметизируют. В варианте исполнения, изображенном на фиг.2A, газонепроницаемая герметизация 76, расположенная на выступающем конце трубки 66, выполнена из расплавленного материала трубки 66, например, получаемого посредством облучения выступающего конца трубки 66 лазерным лучом (не показан). Трубку 66 также располагают, по существу, между первой и второй концевыми частями 41, 42 для предотвращения того, чтобы во время работы температура была бы ниже температуры конденсации любого компонента ионизируемого наполнителя.
В варианте исполнения керамической горелки 18, изображенной на фиг.2B, трубка 68 выполнена в виде отдельной трубки 68, расположенной в керамической стенке 30 разрядного баллона 22. Выступающий конец трубки 68 содержит пробку 78, например, непосредственно приваренную к трубке 68, для выполнения газонепроницаемой герметизации 78. В варианте исполнения, изображенном на фиг.2B, трубку 68 и пробку 78, каждую, формируют из того же материала, что и керамическую стенку 30. Трубку 68 также располагают между первой и второй концевыми частями 41, 42. Разрядный баллон 22 формируют из двух, по существу, одинаковых частей 22C (отделенных пунктирной линией на фиг.2B), каждая из которых может быть изготовлена, например, способом литья под давлением или экструзионным способом, известными специалистам в данной области техники. Две, по существу, одинаковые части 22C, которые изготавливают, например, из оксида алюминия, соединяют вместе газонепроницаемым способом путем спекания таким образом, чтобы был образован разрядный баллон 22. В варианте исполнения разрядного баллона 22 каждая из, по существу, одинаковых частей 22C может включать в себя, например, одну половину трубки 68, что приводит в результате к варианту исполнения, в котором трубка 68 составляет общую часть разрядного баллона 22 (не показан). Достоинством использования двух, по существу, одинаковых частей 22C, составляющих разрядный баллон 22, является то, что процессы литья под давлением или экструзии могут быть выполнены относительно просто, и для изготовления разрядного баллона 22 необходима только одна пресс-форма, что позволяет снизить стоимость изготовления керамической горелки 18. В альтернативном варианте исполнения, по существу, одинаковые части 22 могут быть изготовлены способами литья под давлением или экструзионным способом без трубки 68, которую можно, например, добавить в отверстие в области соединения между, по существу, одинаковыми частями 22 позже.
Трубка 68 может быть, например, проходит сквозь керамическую стенку 30 разрядного баллона 22, как это изображено на фиг.2B. Как было указано выше, при прохождении сквозь керамическую стенку 30 трубка 68 не только выступает от разрядного баллона 20 обеспечивая расстояние между керамической стенкой 30 и газонепроницаемой герметизацией 78, но также входит в разрядный баллон 20. Этим обеспечивают прочное и газонепроницаемое соединение между керамической стенкой 30 и трубкой 68.
В варианте исполнения керамической горелки 18, изображенной на фиг.2B, пробку 78 и трубку 68 изготавливают из того же материала, что и керамическую стенку 30. Этим обеспечивают возникновение относительно небольших механических напряжений в случае градиента температуры. Пробка 78 имеет коническую форму, достоинством которой является то, что при изготовлении допуски на размеры пробки 78 и размеры выступающего конца трубки 68 могут быть достаточно свободными. Кроме того, благодаря постепенно изменяющейся конической форме обычно достигается герметизация между конической пробкой 78 и трубкой 68, которая обычно заходит на значительную глубину в трубку 68.
На фиг.3 изображена керамическая металлогалогенная лампа 100 согласно изобретению. Керамическая металлогалогенная лампа 100 содержит керамическую горелку 10, 12, 14, 16, 18 согласно изобретению.
Следует отметить, что приведенными выше вариантами исполнения изобретение скорее проиллюстрировано, чем ограничен его объем, и специалисты в данной области техники могут создать множество альтернативных вариантов исполнения без отступления от объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.
Любые номера позиций, заключенные в скобках, в пунктах формулы изобретения не следует рассматривать как ограничение пункта. Использование слова «содержит» и других его форм не исключает наличие элементов или этапов, отличных от указанных в данном пункте. Артикли единственного числа перед элементом не исключают наличие множества таких элементов. Изобретение может быть осуществлено с помощью аппаратных средств, содержащих несколько отдельных элементов. В пункте, характеризующем устройство, в котором перечислено несколько средств, несколько из этих средств может быть воплощено в одном изделии аппаратного средства. Простой факт того, что определенные меры указаны в различных зависимых пунктах, не означает, что невозможно с успехом использовать сочетание этих мер.
1. Керамическая горелка (10, 12, 14, 16, 18) для керамической металлогалогенной лампы (100), содержащая разрядный баллон (20, 22), в котором заключено разрядное пространство (24), по существу, газонепроницаемым образом и который снабжен ионизируемым наполнителем, содержащим один или более галоидов; причем разрядный баллон (20, 22) содержит керамическую стенку (30), расположенную между первой и второй концевыми частями (41, 42); причем первая и вторая концевые части (41, 42) выполнены таким образом, что токоподводящие проводники (51, 52) проходят через концевые части (41, 42) к соответствующим электродам (53, 54), расположенным в разрядном пространстве (24), для поддержания разряда; при этом керамическая стенка (30) разрядного баллона (20, 22) содержит трубку (60, 62, 64, 66, 68) для введения ионизируемого наполнителя в разрядный баллон (20, 22) во время изготовления керамической горелки (10, 12, 14, 16, 18), причем трубка (60, 62, 64, 66, 68) выступает, по меньшей мере, на 1 мм от керамической стенки (30) и снабжена газонепроницаемой герметизацией (70, 72, 74, 76, 78), выполненной посредством облучения выступающего конца трубки лазерным лучом, при этом место расположения трубки (60, 62, 64, 66, 68) относительно керамической стенки (30) выбрано таким образом, чтобы во время работы предотвращать понижение температуры внутри трубки (60, 62, 64, 66, 68) ниже температуры конденсации, по существу, любого компонента ионизируемого наполнителя.
2. Керамическая горелка (10, 12, 14, 16, 18) по п.1, в которой трубка выступает из керамической стенки (30) разрядного баллона (20, 22) на предварительно определенное расстояние (h) для ограничения напряжений материала ниже предварительно определенного уровня при выполнении газонепроницаемой герметизации (70, 72, 74, 76, 78).
3. Керамическая горелка (10, 12, 14, 16, 18) по п.1 или 2, в которой трубка (60, 62, 64, 66, 68) проходит сквозь керамическую стенку (20, 22).
4. Керамическая горелка (10, 12, 14, 16, 18) по п.1 или 2, в которой трубка (60, 62, 64, 66, 68) содержит, по существу, тот же керамический материал, что и керамическая стенка (30).
5. Керамическая горелка (10, 12, 14, 16, 18) по п.1 или 2, в которой газонепроницаемая герметизация (70, 76) образована из расплавленного материала трубки (60, 66).
6. Керамическая горелка (10, 12, 14, 16, 18) по п.5, в которой трубка (60, 62, 64, 66, 68) имеет внутренний диаметр (D1) от 250 до 400 мкм, при этом трубка (60, 62, 64, 66, 68) имеет толщину (D2) стенки от 150 до 250 мкм.
7. Керамическая горелка (10, 12, 14, 16, 18) по п.1 или 2, в которой газонепроницаемая герметизация (72, 74, 78) содержит пробку (72, 74, 78), запечатывающую трубку (62, 64, 68).
8. Керамическая горелка (10, 12, 14, 16, 18) по п.7, в которой пробка (72, 74, 78) имеет Т-образную форму (72), сферическую форму (74) или коническую форму (78).
9. Керамическая горелка (10, 12, 14, 16, 18) по п.7, в которой пробка (72, 74, 78) непосредственно приварена к трубке (62, 64, 68).
10. Керамическая горелка (10, 12, 14, 16, 18) по п.1 или 2, в которой токоподводящие проводники (51, 52), проходящие сквозь каждую из первой и второй концевых частей (41, 42), сформированы из твердых стержней (51, 52), непосредственно запеченных в керамический материал первой, и второй концевых частей (41, 42).
11. Керамическая металлогалогенная лампа (100), содержащая керамическую горелку (10, 12, 14, 16, 18) по п.1 или 2.
