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    • 专利摘要:
    一種氣體放電燈，包括一石英玻璃管、一接合部以及一金屬電極棒。石英玻璃管包括至少一端部以及一軸段，端部位於軸段的末端。接合部由N個玻璃環狀物組成，N為大於或等於4之正整數，此等玻璃環狀物係沿著軸段之軸向依序接合於石英玻璃管的端部，其中與端部接合之第1個玻璃環狀物具有一第一熱膨脹係數。金屬電極棒嵌入於端部中，且金屬電極棒遠離端部的一端與第N個玻璃環狀物接合，其中第N個玻璃環狀物具有一第二熱膨脹係數，第二熱膨脹係數大於第一熱膨脹係數。
    公开号:TW201320146A
    申请号:TW100141123
    申请日:2011-11-10
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Ming-Kai Hsu；Jen-Hung Hsu
    申请人:Ind Tech Res Inst；
    IPC主号:H01J9-00
    专利说明:
    氣體放電燈及其製作方法
    本發明是有關於一種放電燈，且特別是有關於一種氣體放電燈及其製作方法。
    在習知氣體放電燈之製作過程中，在進行金屬電極與石英玻璃接合時，由於石英玻璃的線膨脹係數相當的小，約為5×10-7/℃，而一般金屬的線膨脹係數在(45~90)×10-7/℃之間，因此要直接接合石英玻璃與金屬電極很容易造成石英玻璃的破裂，進而造成氣密性不佳，造成石英玻璃破裂的主要原因是因為金屬電極與石英玻璃的熱膨脹係數差異過大所致，因此為了解決這個問題，諸多接合方法及接合結構設計陸續發展出來，以解決金屬電極與石英玻璃接合之問題，然而該結構設計都造成製程步驟繁鎖，且無法有良好的製程良率。
    本發明係有關於一種氣體放電燈及其製作方法，可提高接合強度，以達到氣密的效果。
    根據本發明之一實施例，提出一種氣體放電燈，包括一石英玻璃管、一接合部以及一金屬電極棒。石英玻璃管包括至少一端部以及一軸段，端部位於軸段的末端。接合部由N個玻璃環狀物組成，N為大於或等於4之正整數，此等玻璃環狀物係沿著軸段之軸向依序接合於石英玻璃管的端部，其中與端部接合之第1個玻璃環狀物具有一第一熱膨脹係數。金屬電極棒嵌入於端部中，且金屬電極棒遠離端部的一端與第N個玻璃環狀物接合，其中第N個玻璃環狀物具有一第二熱膨脹係數，第二熱膨脹係數大於第一熱膨脹係數。
    根據本發明之另一實施例，提出一種氣體放電燈之製作方法，包括下列步驟。沿著一石英玻璃管之軸向依序形成N個玻璃環狀物，N為大於或等於4之正整數，其中與石英玻璃管之端部接合之第1個玻璃環狀物具有一第一熱膨脹係數。將一金屬電極棒插入於石英玻璃管中，並抽離石英玻璃管內的空氣，以使第N個玻璃環狀物與金屬電極棒在真空中進行熱接合，其中第N個玻璃環狀物具有一第二熱膨脹係數，第二熱膨脹係數大於第一熱膨脹係數。
    為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
    本實施例之氣體放電燈及其製作方法，係利用軸向排列之N個玻璃環狀物依序接合於石英玻璃管與金屬電極棒之間，N為大於等於4的正整數，以使金屬電極棒可密封接合於石英玻璃管中。在一實施例中，此等玻璃環狀物依照熱膨脹係數的大小依序排列，因此，石英玻璃管的端部與熱膨脹係數較小的玻璃環狀物接合，而金屬電極棒與熱膨脹係數較大的玻璃環狀物接合，因此能達到接合強度佳的氣密效果。
    以下係提出各種實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並非用以限縮本發明欲保護之範圍。
    請參照第1圖，其繪示依照一實施例之氣體放電燈的剖面示意圖。氣體放電燈1包括一石英玻璃管10、一接合部20以及一金屬電極棒30。石英玻璃管10包括一端部12以及一軸段14，端部12位於軸段14的末端。軸段14可為一中空圓柱體。接合部20由N個玻璃環狀物(僅標示20-1,20-2及20-N)組成，N為大於或等於4之正整數。此等玻璃環狀物係沿著軸段14之軸向C依序接合於石英玻璃管10的端部12，其中與端部12接合之第1個玻璃環狀物20-1具有一第一熱膨脹係數。
    在一實施例中，第一熱膨脹係數例如介於5×10-7/℃～15×10-7/℃之間。相對於石英玻璃管10的熱膨脹係數(5×10-7/℃～6×10-7/℃)而言，第1個玻璃環狀物20-1與石英玻璃管10的熱膨脹係數相當接近，因此可避免反覆熱應力而造成石英玻璃管10產生裂痕。
    請參照下表一，其為四個依序接合的玻璃環狀物之熱膨脹係數與軟化溫度的比較表。其中，與石英玻璃管10之端部12接合的第1個玻璃環狀物20-1(編號1)的熱膨脹係數約為10×10-7/℃，而越遠離端部12的玻璃環狀物(編號2～4)的熱膨脹係數越高，分別為20×10-7/℃、30×10-7/℃及39×10-7/℃。此外，二相鄰之玻璃環狀物的熱膨脹係數相差約等於10×10-7/℃。
    在第1圖中，當完成各個玻璃環狀物的接合之後，可將金屬電極棒30插入於石英玻璃管10中，並抽離石英玻璃管10內的空氣，以確保第N個玻璃環狀物20-N與金屬電極棒30在真空中進行熱接合時，金屬電極棒30不會氧化。此時，第N個玻璃環狀物20-N將被加熱到其軟化溫度，並與金屬電極棒30密封接合。金屬電極棒30例如為鎢棒或其他電極材料。
    在本實施例中，與金屬電極棒30接合之第N個玻璃環狀物20-N具有一第二熱膨脹係數。第二熱膨脹係數例如介於35×10-7/℃～45×10-7/℃之間。在表一中，第N個玻璃環狀物20-N(編號4)的熱膨脹係數約為39×10-7/℃，相對於金屬電極棒30的熱膨脹係數(40×10-7/℃～45×10-7/℃)而言，第N個玻璃環狀物20-N與金屬電極棒30的熱膨脹係數相當接近，因此可避免反覆熱應力而造成氣密不佳。
    接著，請參照下表二，其為七個依序接合的玻璃環狀物之熱膨脹係數與軟化溫度的比較表。其中，與石英玻璃管10之端部12接合的第1個玻璃環狀物20-1(編號1)的熱膨脹係數約為10×10-7/℃，而越遠離端部12的玻璃環狀物(編號2～7)的熱膨脹係數越高，分別為15×10-7/℃、20×10-7/℃、25×10-7/℃、30×10-7/℃、33×10-7/℃及39×10-7/℃。此外，二相鄰之玻璃環狀物的熱膨脹係數相差約為3～6×10-7/℃。
    請參照第2A～2D圖，其分別繪示依照一實施例之氣體放電燈之製作方法的示意圖。首先，沿著石英玻璃管10之軸向C依序形成N個玻璃環狀物，N為大於或等於4之正整數，其中與石英玻璃管10之端部12接合之第1個玻璃環狀物20-1具有一第一熱膨脹係數。接著，將一金屬電極棒30插入於石英玻璃管10中，並抽離石英玻璃管10內的空氣，以使第N個玻璃環狀物20-N與金屬電極棒30在真空中進行熱接合。第N個玻璃環狀物20-N具有一第二熱膨脹係數，且第一熱膨脹係數小於第二熱膨脹係數。
    如表一所述，與石英玻璃管10之端部12接合的第1個玻璃環狀物20-1(編號1)的軟化溫度約為1210℃，而越遠離端部12的玻璃環狀物(編號2～4)的軟化溫度越低，分別為1190℃、1075℃以及775℃。因此，石英玻璃管10之端部12與第1個玻璃環狀物20-1的接合溫度約為1200℃，而金屬電極棒30與第N個玻璃環狀物20-N的接合溫度約為775℃。
    接著，在第2B圖中，將管徑較小的第N個玻璃環狀物20-N接合於軸向排列的較大管徑之玻璃環狀物上，以使接合部20的管徑向內縮減，並恰好可容納金屬電極棒30。因此，金屬電極棒30之一端(軸部30a)可由管徑較大的石英玻璃管10插入，並嵌合於較小管徑之第N個玻璃環狀物20-N中。
    接著，在第2C圖中，抽真空的步驟例如先以氫氧焰將第N個玻璃環狀物20-N的尾端密封，接著在石英玻璃管10的管壁中插入一導管32，以抽離石英玻璃管10內的空氣，使真空度小於5×10-5torr。因此，在石英玻璃管於抽真空的狀態下，進行金屬電極棒30與第N個玻璃環狀物20-N之熱接合。等到完成密封接合之後，再移除導管32並以熱熔玻璃接合管壁，以保持石英玻璃管10內為真空狀態，如第2D圖所示。完成後的氣體放電燈1，經過耐壓測試，將可承受至少30大氣壓力。
    接著，請參照第3圖，其繪示另一實施例之氣體放電燈的剖面示意圖。依照上述之說明，本實施例之氣體放電燈2於石英玻璃管11的二端部12分別設置一第一金屬電極棒30以及一第二金屬電極棒50，並藉由二接合部20、40分別密封接合第一金屬電極棒30以及第二金屬電極棒50。密封完成的石英玻璃管11內填充氙氣等放電氣體，並在填充氙氣之前其真空度小於5×10-6torr，如此可確定二金屬電極棒30、50與石英玻璃管11達到氣密接合。接合部40之玻璃環狀物(僅標示40-1、40-2及40-N)的排列方式及組成如同接合部20之玻璃環狀物，請參照圖1、表一以及表二之說明，在此不再贅述。
    本發明上述實施例所揭露之氣體放電燈及其製作方法，係利用軸向排列之N個玻璃環狀物依序接合於石英玻璃管與金屬電極棒之間，以使金屬電極棒可密封接合於石英玻璃管中。由於石英玻璃管的端部與熱膨脹係數較小的玻璃環狀物接合，而金屬電極棒與熱膨脹係數較大的玻璃環狀物接合，因此能達到接合強度佳的氣密效果。
    綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    1、2．．．氣體放電燈
    10、11．．．石英玻璃管
    12．．．端部
    14．．．軸段
    20、40．．．接合部
    20-1、20-2、20-N．．．玻璃環狀物
    40-1、40-2、40-N．．．玻璃環狀物
    30、50．．．金屬電極棒
    30a．．．軸部
    32．．．導管
    C．．．軸向
    第1圖繪示依照一實施例之氣體放電燈的剖面示意圖。
    第2A～2D圖分別繪示依照一實施例之氣體放電燈之製作方法的示意圖。
    第3圖繪示另一實施例之氣體放電燈的剖面示意圖。
    1．．．氣體放電燈
    10．．．石英玻璃管
    12．．．端部
    14．．．軸段
    20．．．接合部
    20-1、20-2、20-N．．．玻璃環狀物
    30．．．金屬電極棒
    30a．．．軸部
    C．．．軸向
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] 一種氣體放電燈，包括：一石英玻璃管，包括至少一端部以及一軸段，該端部位於該軸段的末端；一接合部，該接合部由N個玻璃環狀物組成，N為大於或等於4之正整數，該等玻璃環狀物係沿著該軸段之軸向依序接合於該石英玻璃管的該端部，其中與該端部接合之第1個玻璃環狀物具有一第一熱膨脹係數；以及一金屬電極棒，位於該石英玻璃管中，且該金屬電極棒遠離該端部的一端與第N個玻璃環狀物接合，其中該第N個玻璃環狀物具有一第二熱膨脹係數，該第二熱膨脹係數大於該第一熱膨脹係數。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之氣體放電燈，其中該等玻璃環狀物係依照熱膨脹係數的大小依序排列。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之氣體放電燈，其中二相鄰之該等玻璃環狀物的熱膨脹係數相差小於或等於10×10-7/℃。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之氣體放電燈，其中該第一熱膨脹係數介於5×10-7/℃～15×10-7/℃之間。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之氣體放電燈，其中該第二熱膨脹係數介於35×10-7/℃～45×10-7/℃之間。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之氣體放電燈，其中該金屬電極棒為鎢棒。
    [7] 一種氣體放電燈之製作方法，包括：沿著一石英玻璃管之軸向依序形成N個玻璃環狀物，N為大於或等於4之正整數，其中與該石英玻璃管之端部接合之第1個玻璃環狀物具有一第一熱膨脹係數；將一金屬電極棒插入於該石英玻璃管中，並抽離該石英玻璃管內的空氣，以使第N個玻璃環狀物與該金屬電極棒在真空中進行熱接合，其中該第N個玻璃環狀物具有一第二熱膨脹係數，該第二熱膨脹係數大於該第一熱膨脹係數。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述之氣體放電燈之製作方法，其中該等玻璃環狀物係依照熱膨脹係數的大小依序排列。
    [9] 如申請專利範圍第7項所述之氣體放電燈之製作方法，其中二相鄰之該等玻璃環狀物的熱膨脹係數相差小於或等於10×10-7/℃。
    [10] 如申請專利範圍第7項所述之氣體放電燈之製作方法，其中該第一熱膨脹係數介於5×10-7/℃～15×10-7/℃之間。
    [11] 如申請專利範圍第7項所述之氣體放電燈之製作方法，其中該第二熱膨脹係數介於35×10-7/℃～45×10-7/℃之間。
    [12] 如申請專利範圍第7項所述之氣體放電燈之製作方法，其中該端部與該第1個玻璃環狀物的接合溫度大於或等於1200℃。
    [13] 如申請專利範圍第7項所述之氣體放電燈之製作方法，其中該金屬電極棒與該第N個玻璃環狀物的接合溫度小於800℃。
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