CN101814419B - 钠灯及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及节能型电光源技术领域的一种钠灯及其制造工艺，该钠灯包括玻璃灯壳、灯头、电弧管及相应的导电支架，导电支架分为大支架和小支架，大支架和小支架均连接玻璃灯芯；其设计要点在于所述电弧管外表面沿轴向绕匝有两个线圈，两个所述线圈分别与电弧管两端的储备式电极相邻，两个所述线圈之间通过启动线导电连接；所述电弧管内填充有40Kpa的氙气，以及在所述玻璃灯芯位置处洒有蒸散型消气剂。本发明结构合理，方法可行，光通率及使用寿命增强，而且在助启动方面实现了一种更为简化有效的方式，使钠灯工作更为可靠稳定，适合作为现有道路、机场码头、港口、车站、广场等场所的照明设备及同类钠灯的结构改进。
Description
技术领域
本发明涉及节能型电光源技术领域，尤其是涉及照明的钠灯及其制造工艺。
背景技术
钠灯是利用钠蒸汽放电产生可见的电光源。钠灯又分为低压钠灯和高压钠灯。低压钠灯的工作蒸汽气压不超过几个帕。低压钠灯的放电辐射集中在589.0纳米和589.6纳米的两条双D谱线上，他们非常接近人眼视觉曲线的最高值(555纳米)，故其发光效率极高，目前已达到200流每瓦(lm/W)，成为各种电光源中发光效率最高的节能型光源。高压钠灯的工作蒸气压大于0.01兆帕。高压钠灯是针对低压钠灯单色性过强，显色性较差，放电管过长等缺点而研制的。高压钠灯又分普通型(标准型)，其发光效率为115lm/W，显色指数Ra＝25；改进型，其发光效率为75lm/W，显色指数Ra＝60；高显色型，其发光效率为45～60lm/W，显色指数Ra＝80～85。产生的是黄光。
钠灯主要应用场合：道路、机场、码头、港口、车站、广场，以及无显色要求的工矿照明等。在功能性照明领域，现今节能光源产品如无极灯和LED灯仍然处于技术发展阶段，钠灯还将是这类照明场所的主导产品。但传统高压钠灯缓冲气体压力在4Kpa，光效在115lm/w，相对照射辐度较低。灯在5000小时后光通维持率在80％，灯的使用寿命在15000小时。由于电弧管内的缓冲气体压力低，灯在启动时大量的阴极发射材料溅射到电弧管的内表面上，造成电弧管末端发黑，发黑物质吸热使得更多的钠汞被蒸发，使灯电压进一步升高，随着灯电压不断升高到达镇流器最大允许电压时灯熄灭。灯在工作过程中，电弧管内的缓冲气体压力较低，由于阴极高温下不断的释放出大量的杂质气体，引起电弧管的内缓冲气体变质，使电极发射材料中毒，电极材料中的钨与其它材料起反应造成电弧管末端发黑。周而复始的进行使灯的光效下降，寿命缩短。同时原设计的成灯装架结构的电弧管两端采用硬连接无伸缩装置，灯在工作时电弧管产生的高温使电弧管与铌锆管同时膨胀，但电弧管两端采用的硬连接使电弧管与铌锆管膨胀难以伸展，导致电弧管产生炸裂现象。
为克服上述的问题，技术人员提供了诸多的设计方案。如中国专利文献刊载的专利号ZL03131898.3，授权公告日2007年2月28日，发明名称为“高压钠灯”。该发明公开了一种灯壳为气密性橄榄形玻壳，具体的描述了灯壳内电弧管为半透明多晶氧化铝瓷管，且电弧管内充有钠汞比为重量比1∶4的钠汞剂。该专利的优点在于光效较高，达到了140Lm/W以上，光通、光效比普通钠灯高出20％-30％。但缺点在于灯的光通维持率不高，使用寿命与普通钠灯相差不大，也同样存在着阴极发射材料易中毒，造成电弧管末端发黑等不良效果。
再如中国专利文献刊载的专利号ZL200820030422.3，授权公告日2008年10月22日，实用新型名称为“内启动高压钠灯”。该实用新型主要是将内启动装置和电弧管并联连接且固定在玻壳内部的支架上，特征在于：内启动装置由启辉跳泡、双金属片开关、限流电阻、钨丝串联组成。该专利的优点在于钠灯点亮可靠性好，光效高，减少了钠灯的故障率，寿命也有所增长。但还是存在下述缺点：没有实质性的增长钠灯的使用寿命，同样的阴极发射材料易中毒，导致电弧管末端发黑等技术问题，而且该专利中的启动方式不够简便。
为改善钠灯使用寿命，有两种基本思路：一、改善钠灯灯壳及内部电弧管的材质，二、改进钠灯内部的连接结构。前一种方案如中国专利文献刊载的公开号CN1922714A，公开日2007年2月28日，发明名称为“高压钠灯”，该发明是通过改善钠灯发光管材质从而增长了钠灯的使用寿命。再如中国专利文献刊载的专利号ZL200820159869.0，授权公告日2009年10月7日，实用新型名称为“高光效钠灯用支撑架”，该实用新型是通过改变钠灯内部电弧管支撑架的结构，而使得支撑架能够对钠灯内部材料的膨胀起到缓解作用，从而增长了钠灯的使用寿命。但上述两种专利中，前者使钠灯的制造成本有所提高，工艺较为复杂，生产成本较高；后者则只提到了支撑架的结构，关于它在灯内的具体连接方式并没有相应的阐述，故实施较难。
上述披露的专利文献中，对于阴极发生材料易中毒，导致电弧管末端发黑还未有相应的防护措施。现有技术中如中国专利文献刊载的专利号ZL200720066650.1，授权公告日2008年4月23日，实用新型名称为“一种用于高光效高压钠灯的储备式电极”，该实用新型主要阐述了一种储备式电极，该种电极耐离子轰击的能力和抗中毒能力较强，从而使得电极材料不易中毒，相应的电弧管末端不易发黑，在一定程度上是缓解了电弧管末端发黑的情况，但是电弧管末端发黑有多种因素，如电弧管内部的缓冲气压，由于缓冲气压较低，电极高温下不断的释放出大量的杂质气体，引起电弧管内的缓冲气体变质，这也是导致电弧管末端发黑的因素。
通过对以上几个专利文献的综合阐述，得知现有钠灯在结构上还有待进一步改进，性能有待进一步提高。
发明内容
为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种带有助启动装置的钠灯及其制造工艺，使其解决现有钠灯结构和性能欠佳的技术问题而设计的。其目的是通过如下技术方案实现的。
一种钠灯，该钠灯包括玻璃灯壳、灯头、电弧管及相应的导电支架，其中电弧管两端分别通过铌锆管连接到储备式电极，电弧管内填充有钠汞齐和氙气，导电支架分为大支架和小支架，大支架和小支架分别连接电弧管端部，电弧管一端的铌锆管通过不锈钢E型连接片连接在大支架的长轴段，当电弧管因内部温度升高，产生微量膨胀时，不锈钢E型连接片起到膨胀的缓冲作用，待电弧管温度复位时，相应的不锈钢E型连接片也复位，有效防止了电弧管因过热膨胀而产生破裂。电弧管另一端的铌锆管连接到小支架，大支架和小支架均连接玻璃灯芯；其结构要点在于所述电弧管外表面沿轴向绕匝有两个线圈，两个所述线圈分别与电弧管两端的储备式电极相邻，两个所述线圈之间通过启动线导电连接。上述结构即为该高光效长寿命钠灯的助启动装置，与现有助启动方式相比较，该助启动方式采用电弧管外表面连接一根启动线，当电弧管两端储备式电极有电压时，通过电磁感应的方式使得启动线作为两储备式电极的辅助击穿介质，使得两储备式电极击穿更为容易，从而实现助启动作用，较为方便可靠。所述电弧管内填充有Kpa的氙气，以及在所述玻璃灯芯位置处洒有蒸散型消气剂。电弧管内的缓冲气体，也就是氙气压强增大时，能有效的控制电极在工作时杂质气体的产生，放慢电弧管内有氧气体变质的速度，从而减少电极材料中的钨与其他材料的反应，有效避免了电弧管末端的发黑，提高了灯的光通维持率及使用寿命。蒸散型消气剂用于真空排气，使钠灯内部气压处于稳定状态。
该钠灯的制造工艺，其包括以下步骤：将电弧管一端的铌锆管通过不锈钢E型连接片连接在大支架的长轴段，将电弧管另一端的铌锆管连接到小支架，将大支架和小支架均连接到玻璃灯芯；将所述电弧管内的氙气压强增加至40Kpa，该电弧管采用高纯a-Al2O3多晶体氧化铝陶瓷材料焙烧制成柱状，在所述电弧管外表面沿轴向绕匝两个线圈，两个所述线圈分别与电弧管两端的储备式电极相邻，在两个所述线圈之间通过启动线导电连接，并向玻璃灯芯位置处喷洒蒸散型消气剂；电弧管两端分别通过铌锆管经激光焊接连接到储备式电极，待储备式电极被充分激活后，将铌锆管分别封接在电弧管二端，封接时采用玻璃态密封环气密封接。
本发明与现有钠灯相比，在结构和性能上都有所改进，使得本发明的钠灯结构更为合理，方法可行，光通率及使用寿命增强，而且在助启动方面实现了一种更为简化有效的方式，使钠灯工作更为可靠稳定，适合作为现有道路、机场码头、港口、车站、广场等场所的照明设备，以及同类钠灯的结构改进。
附图说明
图1是钠灯电弧管结构示意图，图中作了局部剖视。
图2是钠灯电弧管外连接有启动线的结构示意图。
图3是钠灯的整体结构示意图，图中电弧管作了局部剖视。。
以上附图序号及名称：1、电弧管，2、启动线，201、线圈，3、储备式电极，4、铌锆管，5、玻璃态密封环，6、氙气，7、钠汞齐，8、大支架，9、不锈钢E型连接片，10、小支架，11、玻璃灯芯，12、灯头，13、蒸散型消气剂，14、玻璃灯壳。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的结构及工艺作进一步描述。
该高光效长寿命钠灯由玻璃灯壳14、电弧管1、灯头12及相应的导电支架构成，电弧管两端通过铌锆管4连接储备式电极3，电弧管1外壁上还连接有启动线2。铌锆管4与储备式电极3是通过激光焊接。铌锆管4与电弧管1封接时采用玻璃态密封环5，该玻璃态密封环5为碱性焊料。在电弧管1两端封接之前，首先向电弧管1内填充钠汞齐7和氙气6，使电弧管1内部缓冲气体氙气6达到40Kpa。将上述电弧管1一端通过铌锆管焊接不锈钢E型连接片9，不锈钢E型连接片焊接大支架8，大支架一端连接灯芯11。电弧管的另一端通过铌锆管连接小支架10，小支架直接连接灯芯。在灯芯位置还洒有蒸散型消气剂13，蒸散型消气剂13用于真空排气，使钠灯内部气压处于稳定状态。最后将上述结构置于玻璃灯壳14内，装上灯头即完成该钠灯的装配过程。
本发明的特征就在于以下几点：电弧管1的外表面沿轴向绕匝有两个线圈201，两个线圈之间通过启动线2导电连接，且两个线圈绕匝的位置分别与电弧管内储备式电极3相邻。通过上述结构即可实现钠灯的助启动，不仅结构简单，而且启动时较为可靠稳定，可作为现有内启动式钠灯的结构改进；电弧管1内填充有40Kpa的氙气6，从而有效的控制电极在工作时杂质气体的产生，放慢电弧管内有氧气体变质的速度，从而减少电极材料中的钨与其他材料的反应，有效避免了电弧管末端的发黑，提高了灯的光通维持率及使用寿命；以及在玻璃灯芯11位置处洒有蒸散型消气剂13，蒸散型消气剂13用于真空排气，使钠灯内部气压处于稳定状态。
Claims (2)
1.一种钠灯，该钠灯包括玻璃灯壳(14)、灯头(12)、电弧管(1)及相应的导电支架，其中电弧管(1)两端分别通过铌锆管(4)连接到储备式电极(3)，电弧管(1)内填充有钠汞齐(7)和氙气(6)，导电支架分为大支架(8)和小支架(10)，大支架和小支架分别连接电弧管端部，电弧管(1)一端的铌锆管(4)通过不锈钢E型连接片(9)连接在大支架(8)的长轴段，电弧管(1)另一端的铌锆管(4)连接到小支架(10)，大支架和小支架均连接玻璃灯芯(11)；所述电弧管采用a-Al2O3多晶氧化铝陶瓷材料制成柱状；所述储备式电极与铌锆管经激光焊接，待储备式电极被充分激活后，将铌锆管分别封接在电弧管两端，封接时采用玻璃态密封环气密封接，该玻璃态密封环为碱性焊料；其特征在于所述电弧管(1)外表面沿轴向绕匝有两个线圈(201)，两个所述线圈分别与电弧管两端的储备式电极(3)相邻，两个所述线圈之间通过启动线(2)导电连接，当电弧管两端储备式电极有电压时，通过电磁感应的方式使得启动线作为两储备式电极的辅助击穿介质；所述电弧管(1)内填充有40Kpa的氙气(6)，以及在所述玻璃灯芯(11)位置处洒有蒸散型消气剂(13)。
2.一种如权利要求1所述的钠灯的制造工艺，其制造工艺的特征在于包括以下步骤：将电弧管(1)一端的铌锆管(4)通过不锈钢E型连接片(9)连接在大支架(8)的长轴段，将电弧管(1)另一端的铌锆管(4)连接到小支架(10)，将大支架(8)和小支架(10)均连接到玻璃灯芯(11)；将所述电弧管(1)内的氙气(6)压强增加至40Kpa，该电弧管采用高纯a-Al2O3多晶体氧化铝陶瓷材料焙烧制成柱状，在所述电弧管(1)外表面沿轴向绕匝两个线圈(201)，两个所述线圈分别与电弧管(1)两端的储备式电极(3)相邻，在两个所述线圈之间通过启动线(2)导电连接，并向玻璃灯芯(11)位置处喷洒蒸散型消气剂(13)；电弧管(1)两端分别通过铌锆管(4)经激光焊接连接到储备式电极(3)，待储备式电极被充分激活后，将铌锆管分别封接在电弧管(1)二端，封接时采用玻璃态密封环(5)气密封接。
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