高壓氣體放電燈的製作方法
2023-06-26 14:19:16 1
專利名稱：高壓氣體放電燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓氣體放電燈，特別是汽車燈，其包括一具有至少兩個頸部和一個由石英玻璃製成的真空密閉放電容器的燈泡，至少兩個伸入該放電容器中的電極，以及在工作狀態下處於放電狀態的該放電容器中的填料。這種燈特別用於汽車的前燈中。
例如在公開用於公眾查閱的DE3341846中公開了這種類型的高壓放電燈。上述文件中描述的氣體放電燈具有電弧，該電弧也在水平點燃位置沿至少基本上直線延伸，該燈具有較高的光效率，因而上述燈可適當地用於汽車前燈中。上述燈包括一管狀石英燈泡，其中靠近上述燈泡的每一端設有一電極。這些電極可以是鍍釷的鎢絲或者螺旋纏繞在金屬絲上的鎢絲。兩個電流供應導體從電極穿過燈泡的真空密閉密封延伸到外界。上述電流供應導體例如分別由鎢或鉬金屬箔以及金屬絲最好是鉬絲構成。真空密閉密封例如由箍頸形成。在兩電極之間的中心位置，燈泡具有1-3毫米的內徑D。電極末端之間的距離為3.5-6毫米，長度L，即電極伸入燈泡中的量為0.5-1.5毫米。燈泡中含有惰性氣體、水銀和金屬碘化物的電離填料，水銀的量取決於燈泡的直徑D、電極開端之間的距離以及長度L。燈可包括一底座，使它能夠可更換地設置在包括反射器和前玻璃的前燈中。燈可以具體方式實現，以包括或不包括外部燈泡。從歐洲專利EP0562872中同樣可得知用於汽車的高壓放電燈。上述文件公開了一种放電光源，該光源結合了氣體放電電弧的高亮度和充分的對流穩定性。電弧放電光源包括一其中形成有電弧室的放電管，該電弧室中包括可通過供應能量而進入放電狀態的氣體填料。至少兩個電極伸入電弧室中，並具有2到3.5毫米的電弧距離。將電弧室中包含的水銀量以及放電管的不同尺寸選擇成獲得以下三個相關量之間的折衷結果，即確定燈效率的工作電壓，電流穩定性，以及放電燈的結構整體性。
如果燈用於汽車中，則放電容器中的放電電弧的位置和電弧的尺寸很關鍵，因為電弧形成了由反射器投射的光源。為了在街道上形成所需光束，光源必須儘可能成點狀，從而在小區域中產生儘可能高的發光。這能夠改進反射器的設計，將電弧更精確地投射到街道上。這同樣適用於用光學投射系統代替反射器的前燈。構成點狀光源的放電電弧還需要儘可能精確地保持位置。這些條件都特別基於法律規章。已知的用於汽車中的高壓氣體放電燈還有一個缺點，就是在氣體放電的填料中使用了有毒的水銀。
本發明的一個目的是提供一種高壓氣體放電燈，使電弧在小區域中產生更高的發光，高壓氣體放電燈可用作汽車前燈中的光源。
該目的通過一高壓氣體放電燈，特別是汽車燈實現，其中放電容器封閉了一個寬度B低於4毫米而長度C低於8毫米的放電空間，填料包括NaJ、ScJ3、Xe、ZnJ2，而沒有Hg。令人驚奇地發現，在填料中使用ZnJ2使電弧在每電弧尺度的電弧軸線區域中產生了更高的發光。在燈的工作狀態下，填料處於放電狀態，因而在放電容器中可得到大量的自由J，產生電弧集聚以及電弧軸線區域中更高的發光。普通汽車燈發出大約100微坎德拉/平方米，而本發明的燈發出最大約150微坎德拉/平方米的發光強度。在本發明的燈中使用的填料不需要用於發光氣體放電的水銀(Hg)。因此，從環境的觀點來看，這種燈也是非常有利的，因為有毒和環境有害的Hg在製造過程中以及燈的處置中需要昂貴的處理。燈的燈泡最好加長，並包括兩個作為頸部的圓柱形部分，及一個設置於其間的基本為橢圓形的放電容器，在放電容器的中心具有一基本為圓柱形的部分。在這種情況下起源於燈外一部分的電極從兩側延伸穿過圓柱部分進入放電容器中，在此處它們彼此相距大約4毫米的距離。為易於製造，放電容器可以是橢圓或球形形狀，但對於本發明的燈並不是絕對必須的。而應當注意滿足幾何要求，從而使上述燈用於汽車中。上述條件是汽車工業實施的法律規章或要求，使本發明的燈和目前用於汽車前燈中的高壓氣體放電燈可以互換。這些要求特別涉及燈的尺寸以及發光位置(即電弧位置)，必須由鎮流器提供的燈的電數據(例如功率和電壓)，以及燈的效率和彩色再現指數Ra。
光的產生是通過放電室中由ZnJ2和Xe以及NaJ和ScJ3金屬滷化物的混合物組成的填料的氣體放電而實現的。ZnJ2的使用對於調節足夠高的弧降壓降是必要的。金屬滷化物(NaJ和ScJ3)決定性地有助於發光，而惰性氣體Xe增強了放電過程的點燃和起動。金屬滷化物還通過粘結不純氣體成分而提高了燈的工作壽命(汙物吸氣劑)。此外，滷化物NaJ和ScJ3還影響所發出光的色點。
在其它權利要求以及此處描述的例子中列出了根據本發明的高壓氣體放電燈的有利的修改。
根據本發明的高壓氣體放電燈的所述這些和其它方面將從下面描述的實施例中了解，並將結合實施例進行說明。
附圖中
圖1示出根據本發明的用作汽車前燈的高壓氣體放電燈。
圖1示出一高壓氣體放電燈1，包括一由石英玻璃製成的管狀燈泡2和兩個相對的電極3和4。燈泡2的長度為50到110毫米。大致靠近燈泡2的中心設有一放電容器5。放電容器5由燈泡2的兩個箍頸以真空密閉方式密封。
電極4由一用於外部觸點的外部電極41、一鉬箔42和一內部電極43構成。第二電極3構造相似。鉬箔42將與位於燈泡2的箍頸區域中的外部電極41和內部電極43相互聯接起來。內部電極43延伸到放電容器5中，在此處它與另一內部電極之間的距離Ea約為4毫米。這種燈泡用作汽車前燈中的所謂D2燈泡。
放電容器5封閉了一個放電空間6，該放電空間6具有一以B表示的寬度或直徑為2.7毫米的基本為圓柱形的中心部分。該放電容器5以A表示的外部寬度約為6.2毫米，以C表示的長度約為7.4毫米。放電空間6的體積約為0.027立方釐米。放電空間6包括一種填料，該填料由6巴冷填料壓力下(即室溫下)的100微克ZnJ2、Xe以及NaJ和ScJ3金屬滷化物組成。由於ZnJ2一般以壓縮形式獲得，所輸入的數量只有很小的變化。填料總共包含約300微克的比例約為70∶30的滷化物混合物，因此填料包括約210微克的NaJ和90微克的ScJ3。在放電空間6的上述體積中，這大致對應於50微摩爾/立方釐米的NaJ和8微摩爾/立方釐米的ScJ3(對應於摩爾比例約6∶1)以及大約11微摩爾/立方釐米的ZnJ2。上面表示的NaJ和ScJ3的數量可根據相應的製造方法而改變，而不會對根據本發明的燈泡1的光技術特徵產生負面影響。填料中的金屬滷化物將放電容器5的平均壁溫度限制在大約1270K，因為在高溫下，滷化物將與用作壁材料的石英發生化學反應。
重量為100微克的ZnJ2對應於放電容器中2.4巴的局部壓力。最大ZnJ2壓力受到由碘原子的高電子親合力產生的電弧集聚的限制。例如在汽車前燈的水平燈泡工作中，電弧集聚由於重力而產生電弧反射。當上述電弧位於反射器的軸線外部時，上述電弧反射使電弧由前燈的反射器較差地投射。這同樣適用於其中使用了投射系統的前燈。上述電弧反射還導致放電容器5中最高和最低溫度之間相當大的差值，這對燈泡1的光技術特性產生了負面影響，如效率和顏色溫度。已經發現，這些缺點可忽略地小到4巴的ZnJ2局部壓力。因此燈泡1最好包括50-200微克的ZnJ2，在放電空間6的上述體積中對應於大約5-20微摩爾/立方釐米或者大約1.2-3.6巴的局部壓力。由於與已知燈泡中大約25巴的Hg局部壓力相比緩衝氣體ZnJ2的較低的局部壓力，根據本發明的燈泡1的工作電壓為UB＝39-45V。由於工作電壓減小，燈泡電流必須增大到大約0.8-1A。
該例子中，向燈泡1供應39W功率下的42V工作電壓，產生的燈泡電流大約0.9A。可通過上述電極3、4獲得明顯較高的燈泡電流。內部電極43包括鎢絲。放電容器5中鎢針43的直徑約為0.25毫米，可將該直徑增加到大約0.4毫米來提高導電性。使用100微克的ZnJ2產生輕微的電弧集聚，發光強度增加到150微坎德拉/平方米。燈泡1具有如下的光技術值效率約為90流明/瓦，彩色再現係數Ra＝68，所發出光的顏色溫度約為Tc＝4300K，放電容器5的平均壁溫度為1270K。因此燈泡1滿足了用作汽車前燈的光源的必要條件，並可用作現有D2燈泡的替代品。
權利要求
1.一種高壓氣體放電燈(1)，特別是汽車燈，包括包括至少兩個頸部和一個由石英玻璃製成的真空密閉放電容器(5)的燈泡(2)，至少兩個伸入該放電容器(5)中的電極(3，4)，及在工作狀態下處於放電狀態的該放電容器(5)中的填料，其中放電容器(5)封閉了一個寬度B低於4毫米而長度C低於8毫米的放電空間(6)，填料包括NaJ、ScJ3、Xe、ZnJ2，而沒有Hg。
2.如權利要求1所述的燈(1)，其特徵在於，電極(3，4)由鎢絲構成。
3.如權利要求1所述的燈(1)，其特徵在於，放電空間(6)的體積為0.025到0.03立方釐米。
4.如權利要求3所述的燈(1)，其特徵在於，填料包括下列成分在室溫下和約6巴的填料壓力狀態下的200-220微克NaJ，80-100微克ScJ3、Xe，以及50到200微克的ZnJ2。
5.如權利要求1所述的燈(1)，其特徵在於，填料包括下列成分在室溫和約6巴的填料壓力狀態下的45-55微摩爾/立方釐米的NaJ，7-9微摩爾ScJ3/立方釐米的ScJ3、Xe，以及5到20微摩爾/立方釐米的ZnJ2。
6.如權利要求1所述的燈(1)，其特徵在於，在工作狀態下，將低於60V的工作電壓UB施加到燈(1)上。
7.如權利要求1所述的燈(1)，其特徵在於，在工作狀態下，將39到45V的工作電壓UB施加到燈(1)上。
8.如權利要求1所述的燈(1)，其特徵在於，在工作狀態下，燈(1)的電流消耗是0.8到1.0A。
9.如權利要求1所述的燈(1)，其特徵在於，在工作狀態下，燈(1)的功率消耗是35到40W。
10.如權利要求1所述的燈(1)，其特徵在於，燈(1)的發光功效為至少85流明/瓦，彩色再現指數Ra為62到72。
11.如權利要求1所述的燈(1)，其特徵在於，填料包括對應於2.4巴氣體壓力的100微克ZnJ2。
全文摘要
本發明涉及一種高壓氣體放電燈(1)，特別是汽車燈，其包括一具有至少兩個頸部和一個由石英玻璃製成的真空密閉放電容器(5)的燈泡(2)，至少兩個伸入該放電容器(5)中的電極(3，4)，及在工作狀態下處於放電狀態的該放電容器(5)中的填料。這種燈特別用於汽車前燈中。為了確保高壓氣體放電燈(1)的電弧在小區域中產生更高發光，且燈(1)可用作汽車前燈中的光源，根據本發明的高壓氣體放電燈(1)的放電容器(5)封閉了一個寬度B低於4毫米而長度C低於8毫米的放電空間(6)，填料包括NaJ、ScJ3、Xe、ZnJ2，而沒有Hg。令人驚奇地發現，在填料中使用ZnJ2使電弧在每電弧尺度的電弧軸線區域中產生了更高的發光強度。在汽車前燈的情況下，為了在街道上形成所需光束，要求光源必須儘可能成點狀，即在小區域中產生儘可能高的發光強度。這能夠改進反射器的設計，將電弧更精確地投射到街道上。這同樣適用於用光學投射系統代替反射器的前燈。
文檔編號H01J61/86GK1460281SQ02800811
公開日2003年12月3日 申請日期2002年3月21日 優先權日2001年3月23日
發明者M·博恩, R·約斯特 申請人:皇家菲利浦電子有限公司