用於放電燈的點燃輔助件和安裝護罩的製作方法

2023-11-09 07:39:32

專利名稱：用於放電燈的點燃輔助件和安裝護罩的製作方法
技術領域：
本公開涉及諸如車輛前燈的放電燈，尤其涉及用於放電燈的點燃 輔助件(ignitionaid)。此外，本公開涉及作為支承件的點燃輔助件，其 用於控制電弧管(arc tube)和周圍護罩之間的間隙，以便電弧管的最大 熱應力在期望的範圍內。然而，應理解的是，本乂>開在相關環境和應 用中荻得應用。
背景技術：
高強度放電(HID)燈要求非常高的點燃電壓，以擊穿間隙並在間隔 電極之間產生弧。例如，需要大約25KV數量級的點燃脈沖以啟動車 輛放電前燈。應認識到的是，這種高點燃電壓對提供滿足這些要求的 鎮流器的燈設計者提出挑戰，並典型地導致燈構件成本增加。此外， 電^f茲幹擾(EMI)在這些高電壓下成為問題，並且通常需要接地或屏蔽 以抑制EMI而不會有害地影響附近的電子構件。
此外，陶瓷放電前燈具有熱應力問題。解決熱應力的一種方式是 採用緊密地安裝在電弧管周圍的護罩。護罩和電弧管之間的間距必須 小，例如大約1毫米數量級。然而，在裝配期間很難保持該間距。
一種用於降低放電燈的啟動電壓或點燃電壓的已知點燃輔助件 示出並描述在共有的美國專利N0.4,053,809中。該公開涉及短弧放電 燈，其中，間隔電極密封在厚壁石英管殼中。在示例性的300瓦金屬 面化氣體短弧放電燈中，電極間隙或電弧長度大約是2毫米或3毫米。 鵠絲電極接收在包括諸如氬的惰性氣體和諸如銦碘化物的卣化物或 金屬卣化物的電離填充中。細長的導電部件連接到電極或？ 1入線的一 個上，並且該導電部件朝著另一個電極延伸以作為啟動裝置或點燃輔第 一電極，並且在相對端連接到環繞第二電極的柄部的金屬條。啟動裝 置與第二電極間隔得比電極之間的電弧間隙近。因此，燈的啟動電壓顯著降低。另 一種用於啟動輔助件的方法教導在美國專利NO.5,541,480中， 其中，高壓放電燈在燈的陶資壁的外表面上採用金屬覆層。更具體地， 該金屬覆層是作為啟動輔助件的燒結在陶瓷壁上的高溫金屬。不幸的 是，該布置需要高溫材料以便經受燒結工藝，並且該工藝成本較昂貴 以便保持良好的接觸。又一種啟動輔助件布置/>開在US2005/0042967A1中，其採用纏 繞電弧管的傳導天線線圈以便降低燈填充氣體的擊穿電壓。該線圏還 提供封閉保護，以防止當電弧管破裂時對外燈泡的破壞。需要顯著降低啟動放電燈必需的點燃電壓，並且需要支承與電弧 管成緊密間隔關係的護罩，使得電弧管的最大熱應力保持在期望範圍 內。發明內容陶乾放電燈包括主體和在連接處從主體向外延伸的腿部。第 一電 極和第二電極具有由主體內的放電間隙隔離的終端。點燃輔助傳導部 件圍繞包圍第 一 電極的區域中的主體和腿部中的至少 一個延伸，並且 該點燃輔助傳導部件機械地和/或電氣地連接到第 一電極和第二電極 中的一個上。封閉護罩接收在燈周圍，點燃輔助傳導部件在尺寸方面構造成 (dimensioned)在護罩開口內支岸義燈。點燃輔助傳導部件包括纏繞主體和腿部中的至少 一個的線圏部。點燃輔助傳導部件優選地包括接收在燈的相應的第一腿部和第 二腿部上方的第 一線圈部和第二線圈部。點燃輔助傳導部件電氣地連接到第一電極和第二電極中的一個在另一個優選布置中，第一線圈部和第二線圏部接收在燈的相應 的第 一腿部和第二腿部上方。在另 一個實施例中，點燃輔助傳導部件機械地連接到第 一 電極和 第二電極中的至少一個上。在包括封閉護罩的這些實施例中，點燃輔助傳導部件還有利地用 於在燈周圍支承護罩。在選定的實施例中，點燃輔助件僅僅電氣地聯接到第一電極和第 二電極中的一個或兩個上。首要益處是提供一種點燃輔助件，以降低與放電燈相關的擊穿電壓。另一個益處在於使用點燃輔助件作為支承件以控制在放電燈和 周圍護罩之間的間距，以便燈的最大熱應力在期望範圍內。通過閱讀和理解以下詳細說明，本^Hf的其它益處和優點將變得明顯。


圖1是具有點燃輔助件的放電燈的縱向截面圖，該點燃輔助件包 含本公開的特徵。圖2-6是具有點燃輔助件的不同實施例的放電燈的正視圖。圖7是通過比較具有點燃輔助件的放電燈和不具有點燃輔助件的放電燈說明與冷啟動和熱重新啟動(hot re-strike)相關的降低的點燃脈沖的表格。圖8-11示出陶乾金屬卣化物燈的不同實施例，其中，啟動輔助件 還用於支承圍繞放電燈的緊密安裝的護罩。圖12和圖13是具有電源的燈電極和啟動輔助件的電氣連接的示意圖。7參考圖1，示出的是具有電弧管套或主體22的燈或高強度》文電 (HID)燈20，該電弧管套或主體22由諸如石英、多晶藍寶石或多晶礬 土的半透明(translucent)材料形成並包圍或圍繞空腔或電弧管室24。陶 瓷金屬卣化物(CMH)是放電燈的普遍類型，其希望用於包括例如用作 車輛放電前燈的光源的多種應用中。相對的直徑縮小的第 一和第二端 部或腿部26,28從主體延伸並在相應的肩部30,32處鄰靠主體。電弧 管腿部具有尺寸縮小的開口，第一電極和第二電極34,36通過該開口 延伸，並延伸進入電弧管室內並終止為彼此相距間隔尺寸或間隙。當 向電極提供足夠電壓時在電極之間形成電弧，該電弧電離電弧管室24 內的填充物。擊穿間隙並引起電弧所需的高點燃電壓可通過採用傳導點燃輔 助件或啟動裝置50而改變。例如，任何導電材料可用於使線圏作為 點燃輔助件並減小擊穿通路的長度。更具體地，在電極34,36之間是 距離Dgap，點燃輔助件50的距離Daid應短於第一電極和第二電極之間的間隙Dgap。在此，Daid(Daid-!+Daid-2)是電極的外表面到點燃輔助件50的內徑或內表面的距離。如圖1所示，點燃輔助件50包括第一線圏 部52和第二線圈部54,第一線圏部52纏繞第一月逸部26多次，優選 地在與肩部30縱向間隔的尺寸處；第二線圏部54纏繞第二腿部28 多次並同樣地與肩部32縱向間隔。在該布置中，點燃輔助件不與電 極物理地或直接機械地接合。相反，點燃輔助件被稱為電連接或電浮 接(electrically floating),或可替換地被稱為與電極形成傳導聯接或電 容耦合。點燃電壓的減小百分率取決於圖1中所示的表示為Daid/Dgap 的通路比率PR。較小的通路比率PR導致更大的點燃電壓減小。因此，在圖l的所示實施例中，放電通路的Daid基本上是腿部的直徑，即從第 一電極34的外表面到第 一線圏部52的內表面的徑向尺寸結合從第 二電極36的外表面到第二線圈部54的內表面的徑向尺寸。此外，在 圖1的實施例中，點燃輔助件50包括使第 一線圏與第二線圏電氣地(且機械地)互連並沿著燈主體縱向延伸的互連部或導線56。僅4又舉例來 說，Dgap可為大約七到八毫米(7-8mm)的數量級上，腿部直徑大約三毫 米(3mm)。當然，本領域技術人員應認識到，可使用其它尺寸而不脫 離本發明的範圍和意圖。然而，為了與工業中已知的短電弧燈相區另'J， 主體長度與腿部外徑的比率大於2.5，更優選地大於4.0。
才艮據圖l說明的基本原理，以下進一步示出和說明其它實施例。 為了一致性和簡潔性，相同的附圖標記表示電弧管燈的相同部件，而 點燃輔助件的替代布置由新標號表示。例如，在圖2的實施例中，點 燃輔助件60以電容耦合的關係多次纏繞主體的中央部分，以形成線 圈62，諸如鍍鎳導線64的導線部在一個腿部附近縱向延伸，這裡指 的是第二腿部28，導線在此機械地且電氣地連接到第二電極36。該 布置不如本文說明的其它布置那樣可取，因為電弧室的主體處於高 溫，並與處於低溫的點燃輔助件接觸，可施加熱應力至燈組件。此外， 沿著主體纏繞點燃輔助件的導線可不利地影響燈組件的光學性能。
在圖3中，點燃輔助件70包括纏繞第一腿部的第一部分或線圈 72。優選地，線圈72優選地具有單匝，並位於在第一肩部30處或附 近的腿部上，其中燈的溫度相對於主體降低。並且，從加工角度來看， 由於構件的相對位置是可重複的，故使點燃輔助件70鄰靠肩部是期
望的。此外，點燃輔助件的Daid小於圖2的實施例，這是因為腿部具
有比主體直徑更小的直徑。導線部74延伸到燈的另一端，其中導線 部機械地且電氣地連接到第二電極36。如進一步所描述，當導線部與 電弧管成偏置關係地朝著第二電極連接處軸向前進時，導線部74與 電弧管主體間隔。
圖4示出單一端部放電燈。該實施例與圖3的布置大致相同，使 得使用主後綴(，)表示這些構件。也就是說，點燃輔助件70，具有位於 第一腿部26和主體22的肩部連接處的單匝線圏72，。導線部74，平行 於電弧管的縱向軸線延伸，其中導線部機械地且電氣地連接到第二電 極36。因為該燈用於單一端部的方位，即外部電引線78均布置在一
9端，第二電極與相關外部引線的連接通過連接到啟動輔助件70，而實
現。雖然該連接可形成在沿著點燃輔助件長度的任何位置處，但是由
於線圏布置成更靠近外引線78，故點燃輔助件/外引線連接優選地在 線圏72，附近。
圖5的布置具有點燃輔助件80,其包括在肩部處或附近纏繞相應 的第一腿部和第二腿部的第一線圏部和第二線圈部82,84。雖然從加 工角度來看肩部位置是期望的，但是應相信的是，將點燃輔助件80 定位在該位置處可增加相應腿部與主體的連接處的熱應力。此外，線 圈部82,84與相應的電極電容耦合，在該布置中，各個線圈部僅包括 單匝，而互連導線部86以偏置關係大致平行於電弧管主體延伸。
因此，圖1和圖6的優選實施例包括使線圈部52，,54，遠離相應肩 部30,32移動的益處(並且因此不再增加相應腿部和主體之間的連接處 的熱應力)，但是有利地纏繞更小直徑的腿部以減小Daid。應理解的是， 其它實施例可具有用於選定情況下的選定的多個期望特徵。除了在圖 6布置中的第一線圈部和第二線圈部52，， 54，僅僅是單匝以外，圖6在 其它方面與圖1大致相同。
圖7是說明在冷啟動或者熱重新啟動之後點燃燈或者啟動電弧所 需的點燃脈衝的改進的圖表。具體而言，該表大體上說明通過將沒有 線圈(或點燃輔助件)的燈的冷啟動或熱重新啟動與如圖2， 3, 5和6中 的不同燈構造的實施例中所示的包括點燃輔助件的燈相比較而產生 的改進百分率(即，具有點燃輔助件的點燃電壓值除以沒有點燃輔助件 的點燃電壓值以得到圖7所列的百分率值)。產生電弧的需求點燃電壓 脈衝的減小百分率在使用點燃輔助件時是顯著的，從圖2的實施例中 的平均值40%到圖6的布置中的平均百分率69%的範圍。
圖8示出點燃輔助件還作為用於接收在CMH燈周圍的安裝護罩 的支承件的布置。如本領域中已知的，密封的安裝護罩通常用於控制 CMH燈中的熱應力。然而，這要求在電弧管和周圍護罩之間的小間 隙或間距。小間距為大約1毫米(lmm)的數量級，因此這對保持這種緊密安裝關係提出了挑戰。護罩90包括形成內壁92的貫穿開口，其
94,96設置在相對的端部處以封堵或關閉開口 ，但是允許電引線延伸 通過。
在圖8的實施例中，啟動輔助件100還起到在燈周圍支承安裝護 罩90並保持燈主體和護罩內壁92之間的緊密間距的作用。該對於控 制如前所述的熱應力是重要的。因此，啟動輔助件100包括多匝線圈 部102,104，其分別包括具有與電弧管腿部26，28的外尺寸大致相同尺 寸的至少一匝106,108。這^f吏啟動輔助件相對於電弧管布置。線圈部 102,104的剩餘匝具有大致等於護罩中的開口 92的內徑的外徑。因此， 護罩90在各端處由線圏部的至少一匝支承，在此處為由三匝支承， 以防止電弧管接觸護罩，否則將引起熱衝擊並可能破壞電弧管。這還 保持一致的小間距。此外，存在在第一線圈部和第二線圈部102,104 之間延伸的互連導線部110。因此，啟動輔助件不會不利地影響燈的 光學性能。
圖9的實施例的稍微不同在於，啟動輔助件120包括第一線圏部 和第二線圈部122,124，其包括圍繞相應的電弧管腿部26，28的多匝和 外徑接近護罩開口 92的外徑的至少一個直徑增大的匝。更重要地， 該大直徑匝位於電弧管主體的各個端部，並具有互連導線部126。與 圖8的實施例相同，啟動輔助件與電極的電容耦合確保感應能量提供 到線圏部。啟動輔助件的較小匝圍繞腿部定位，而各個線圏部的最大 匝布置在主體端部上方以在護罩內充分地支承電弧管。這種布置被認 為比圖8的布置略微更可靠，這是因為較大直徑的線圏部位於高溫主 體周圍並因此防止主體接觸護罩。該布置還能夠更好地承受振動。
圖10包括在電弧管的相應腿部上方具有增大的多匝線圈部 132，134的啟動輔助件130。第一線圏部132包括在尺寸方面構造成接 合第一腿部的位於端部處的小直徑匝，同樣地，第二線圏部134具有 在尺寸方面構造成接合第二腿部的位於端部處的小直徑匝。第二線圏部134不是電浮接的或與電極電容耦合，而是經由連接部138機械地 且電氣地連接到第二引線36。這導致線圈具有與一個引線相同的電 勢。此外，互連導線部140連接第一線圈部和第二線圈部132,134。
圖11的實施例包括基本上是圖9和圖10的實施例的混合結合體 的啟動輔助件150。第一線圈部152具有直徑變化的匝，並且至少一 匝在尺寸方面構造成接合電弧管的第一腿部26。第一線圏部還包括在 主體22的第一端部上方的大直徑匝，以確保電弧管主體不接觸護罩 90。然後，互連導線部156前進到第二線圈部154,其具有在電弧管 主體的第二端部上方的大直徑匝和在電弧管的第二腿部28上方延伸 的一個或更多個較小直徑匝。第二線圈部154還電氣地且機械地連接 到第二引線36。
圖12示出不包括護罩的HID燈20。該實施例與圖IO的實施例 具有許多相同點，然而，沒有護罩，並且啟動輔助件160包括不同的 隔離部，即第一線圈部162和第二線圈部164。線圈部162,164各具 有多匝，其中至少一匝在尺寸方面構造成接合相應電弧管腿部26,28 的外徑，而另一端部枳4成地且電氣地連4妄到相對的端部電才及34,36。 然而，應理解的是，剩餘臣可增大並連接到與其所纏繞的腿部相對的 引線上。因此，放電通路基本上是腿部的半徑。
在圖13中，啟動輔助件170的各線圈部的至少一個匝在尺寸方 面構造成接合相應的電弧管腿部，而另一較大直徑的線圈匝在尺寸方 面構造成圍繞主體的相應端部接收。
通過參考優選的實施例說明了本發明。顯然，本領域技術人員在 閱讀和理解前述詳細說明後可進行修改和變更。意圖是使本發明理解 為包括所有這種修改和變更。
1權利要求
1.一種形成陶瓷放電燈的方法，所述陶瓷放電燈具有主體和在連接處從所述主體向外延伸的腿部，其中，主體長度與腿部外徑的比率大於2.5，所述方法包括提供第一電極和第二電極，其具有由所述主體內的放電間隙隔離的終端；圍繞包圍所述第一電極的區域中的所述主體和腿部中的至少一個纏繞點燃輔助傳導部件；和將所述點燃輔助傳導部件機械地且電氣地連接到所述第一電極和所述第二電極中的一個上。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述纏繞步驟包括 圍繞包圍所述第 一 電極的所述主體的至少 一部分形成線圈。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述纏繞步驟包括 圍繞包圍所述第 一 電極的所述腿部的至少 一部分形成線圏。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述纏繞步驟包括 圍繞包圍所述第 一 電極的所述主體和腿部的至少 一部分形成線圈。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述纏繞步驟包括 圍繞第一腿部和圍繞第二腿部纏繞所述點燃輔助傳導部件，所述第一 腿部接收穿過其中的所述第 一電極，所述第二腿部接收穿過其中的所 述第二電極。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述纏繞步驟包括 圍繞所述主體和腿部的所述連接處巻繞所述點燃輔助傳導部件。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述纏繞步驟包括 圍繞所述主體和第二腿部的第二連接處巻繞所述點燃輔助傳導部件。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述纏繞步驟包括 圍繞所述主體的至少 一部分形成線圈。
9. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述纏繞步驟包括圍繞所述主體的至少 一部分形成線圈。
10. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述點燃輔助傳 導部件在尺寸方面構造成用於在接收在所述燈周圍的封閉護罩的開 口內支7 義所述》文電燈。
11. 根據權利要求IO所述的方法，其特徵在於，所述點燃輔助傳導部件與所述主體徑向地間隔。
12. 根據權利要求IO所述的方法，其特徵在於，所述點燃輔助傳 導部件與所述腿部徑向地間隔。
13. 根據權利要求IO所述的方法，其特徵在於，所述點燃輔助傳 導部件包括接收在相應腿部的上方並電氣地連接到第一引線和第二 引線上的第一線圏和第二線圏。
14. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述主體長度與 腿部外徑的比率大於4.0。
15. —種陶乾放電燈，其包括 主體和在連接處從所述主體向外延伸的腿部；第 一電極和第二電極，其具有由所述主體內的放電間隙隔離的終端；點燃輔助傳導部件，其圍繞包圍所述第一電極的區域中的所述主 體和腿部中的至少一個延伸，並且，所述點燃輔助傳導部件以電容耦 合、機械連接和電氣連接中的一種連接到所述第一電極和所述第二電 極中的一個；以及封閉護罩，其接收在所述燈周圍。
16. 根據權利要求15所述的燈，其特徵在於，所述點燃輔助傳導 部件在尺寸方面構造成用於在所述封閉護罩的開口內支承所述放電 燈。
17. 根據權利要求16所述的燈，其特徵在於，所述點燃輔助傳導 部件具有在尺寸方面構造成接合所述封閉護罩的內壁的第一部分和 在尺寸方面構造成接合所述燈的第二部分。
18. 根據權利要求16所述的燈，其特徵在於，所述點燃輔助傳導部件具有在尺寸方面構造成接合所述封閉護罩的內壁的第 一部分和 機械地接合引線的第二部分。
19. 根據權利要求16所述的燈，其特徵在於，所述燈還包括第一 線圏部和第二線圈部，其接收在所述燈的相應的第一腿部和第二腿部 上方並分別機械地且電氣地連接到所述第 一 電極和所述第二電極上。
20. 根據權利要求19所述的燈，其特徵在於，所述第一線圏部和 第二線圏部還至少部分地在所述主體上方延伸。
21. —種陶t;^:電燈，其包括 主體和在連接處從所述主體向外延伸的腿部； 第一電極和第二電極，其具有由所述主體內的放電間隙隔離的終端；點燃輔助傳導部件，其圍繞包圍所述第 一電極的區域中的所述主 體和腿部中的至少 一個延伸；以及封閉護罩，其接收在所述燈的周圍，其中，所述點燃輔助傳導部件在尺寸方面構造成用於在所述封閉護罩的開口內支承所述放電燈。
全文摘要
提供一種用於HID燈(20)的點燃輔助件(50，52，54，56)。具體而言，該點燃輔助件包括纏繞電弧管(22)的選定部分的導電線圈或線圈部(52，54)，以作為點燃輔助件並降低擊穿電壓。在其它實施例中，啟動輔助件，尤其傳導線圈或線圈部的一匝或更多匝，在周圍護罩的開口內支承電弧管，並因此控制電弧管和護罩之間的間距。這將電弧管的最大熱應力限制在期望的範圍內。
文檔編號H01J61/54GK101681795SQ200880019019
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月9日 優先權日2007年6月6日
發明者A·博羅茨基, J·李, V·K·瓦加 申請人:通用電氣公司