CN100365758C - 高压气体放电灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压气体放电灯(1)，特别是汽车灯，其包括一具有至少两个颈部和一个由石英玻璃制成的真空密闭放电容器(5)的灯泡(2)，至少两个伸入该放电容器(5)中的电极(3，4)，及在工作状态下处于放电状态的该放电容器(5)中的填料。这种灯特别用于汽车前灯中。为了确保高压气体放电灯(1)的电弧在小区域中产生更高发光，且灯(1)可用作汽车前灯中的光源，根据本发明的高压气体放电灯(1)的放电容器(5)封闭了一个宽度B低于4毫米而长度C低于8毫米的放电空间(6)，填料包括NaI、ScI3、Xe、ZnI2，而没有Hg。令人惊奇地发现，在填料中使用ZnI2使电弧在每电弧尺度的电弧轴线区域中产生了更高的发光强度。在汽车前灯的情况下，为了在街道上形成所需光束，要求光源必须尽可能成点状，即在小区域中产生尽可能高的发光强度。这能够改进反射器的设计，将电弧更精确地投射到街道上。这同样适用于用光学投射系统代替反射器的前灯。

Description

高压气体放电灯
技本领域
本发明涉及一种高压气体放电灯，特别是汽车灯，其包括一具有至少两个颈部和一个由石英玻璃制成的真空密闭放电容器的灯泡，至少两个伸入该放电容器中的电极，以及在工作状态下处于放电状态的该放电容器中的填料。这种灯特别用于汽车的前灯中。
背景技术
例如在公开用于公众查阅的DE3341846中公开了这种类型的高压放电灯。上述文件中描述的气体放电灯具有电弧，该电弧也在水平点燃位置沿至少基本上直线延伸，该灯具有较高的光效率，因而上述灯可适当地用于汽车前灯中。上述灯包括一管状石英灯泡，其中靠近上述灯泡的每一端设有一电极。这些电极可以是镀钍的钨丝或者螺旋缠绕在金属丝上的钨丝。两个电流供应导体从电极穿过灯泡的真空密闭密封延伸到外界。上述电流供应导体例如分别由钨或钼金属箔以及金属丝最好是钼丝构成。真空密闭密封例如由箍颈形成。在两电极之间的中心位置，灯泡具有1-3毫米的内径D。电极末端之间的距离为3.5-6毫米，长度L，即电极伸入灯泡中的量为0.5-1.5毫米。灯泡中含有惰性气体、水银和金属碘化物的电离填料，水银的量取决于灯泡的直径D、电极开端之间的距离以及长度L。灯可包括一底座，使它能够可更换地设置在包括反射器和前玻璃的前灯中。灯可以具体方式实现，以包括或不包括外部灯泡。从欧洲专利EP0562872中同样可得知用于汽车的高压放电灯。上述文件公开了一种放电光源，该光源结合了气体放电电弧的高亮度和充分的对流稳定性。电弧放电光源包括一其中形成有电弧室的放电管，该电弧室中包括可通过供应能量而进入放电状态的气体填料。至少两个电极伸入电弧室中，并具有2到3.5毫米的电弧距离。将电弧室中包含的水银量以及放电管的不同尺寸选择成获得以下三个相关量之间的折衷结果，即确定灯效率的工作电压，电流稳定性，以及放电灯的结构整体性。
如果灯用于汽车中，则放电容器中的放电电弧的位置和电弧的尺寸很关键，因为电弧形成了由反射器投射的光源。为了在街道上形成所需光束，光源必须尽可能成点状，从而在小区域中产生尽可能高的发光。这能够改进反射器的设计，将电弧更精确地投射到街道上。这同样适用于用光学投射系统代替反射器的前灯。构成点状光源的放电电弧还需要尽可能精确地保持位置。这些条件都特别基于法律规章。已知的用于汽车中的高压气体放电灯还有一个缺点，就是在气体放电的填料中使用了有毒的水银。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种高压气体放电灯，使电弧在小区域中产生更高的发光，高压气体放电灯可用作汽车前灯中的光源。
本发明提供一种高压气体放电灯，包括：包括至少两个颈部和一个由石英玻璃制成的真空密闭放电容器的灯泡，至少两个伸入该放电容器中的电极，及在工作状态下处于放电状态的该放电容器中的填料，其中放电容器封闭了一个最大直径低于4毫米而纵长尺寸低于8毫米的放电空间，和填料包括NaI、ScI3、Xe、ZnI2，而没有Hg，其特征在于，放电空间的体积为0.025到0.03立方厘米，填料包括下列成分：200-220微克NaI、80-100微克ScI3、在室温下填料压力为约6×105帕斯卡的Xe、以及50到200微克的ZnI2。
本发明还提出了一种高压气体放电灯，包括：包括至少两个颈部和一个由石英玻璃制成的真空密闭放电容器的灯泡，至少两个伸入该放电容器中的电极，及在工作状态下处于放电状态的该放电容器中的填料，其中放电容器封闭了一个最大直径低于4毫米而纵长尺寸低于8毫米的放电空间，和填料包括NaI、ScI3、Xe、ZnI2，而没有Hg，其中填料包括下列成分：45-55微摩尔/立方厘米的NaI、7-9微摩尔/立方厘米的ScI3、在室温下填料压力为约6×105帕斯卡的Xe、以及5到20微摩尔/立方厘米的ZnI2。
令人惊奇地发现，在填料中使用ZnI2使电弧在每电弧尺度的电弧轴线区域中产生了更高的发光。在灯的工作状态下，填料处于放电状态，因而在放电容器中可得到大量的自由J，产生电弧集聚以及电弧轴线区域中更高的发光。普通汽车灯发出大约100微坎德拉/平方米，而本发明的灯发出最大约150微坎德拉/平方米的发光强度。在本发明的灯中使用的填料不需要用于发光气体放电的水银(Hg)。因此，从环境的观点来看，这种灯也是非常有利的，因为有毒和环境有害的Hg在制造过程中以及灯的处置中需要昂贵的处理。灯的灯泡最好加长，并包括两个作为颈部的圆柱形部分，及一个设置于其间的基本为椭圆形的放电容器，在放电容器的中心具有一基本为圆柱形的部分。在这种情况下起源于灯外一部分的电极从两侧延伸穿过圆柱部分进入放电容器中，在此处它们彼此相距大约4毫米的距离。为易于制造，放电容器可以是椭圆或球形形状，但对于本发明的灯并不是绝对必须的。而应当注意满足几何要求，从而使上述灯用于汽车中。上述条件是汽车工业实施的法律规章或要求，使本发明的灯和目前用于汽车前灯中的高压气体放电灯可以互换。这些要求特别涉及灯的尺寸以及发光位置(即电弧位置)，必须由镇流器提供的灯的电数据(例如功率和电压)，以及灯的效率和彩色再现指数Ra。
光的产生是通过放电室中由ZnI2和Xe以及NaI和ScI3金属卤化物的混合物组成的填料的气体放电而实现的。znI2的使用对于调节足够高的弧降压降是必要的。金属卤化物(NaI和ScI3)决定性地有助于发光，而惰性气体Xe增强了放电过程的点燃和起动。金属卤化物还通过粘结不纯气体成分而提高了灯的工作寿命(污物吸气剂)。此外，卤化物NaI和ScI3还影响所发出光的色点。
在其它权利要求以及此处描述的例子中列出了根据本发明的高压气体放电灯的有利的修改。
根据本发明的高压气体放电灯的所述这些和其它方面将从下面描述的实施例中了解，并将结合实施例进行说明。
附图说明
附图中：
图1示出根据本发明的用作汽车前灯的高压气体放电灯。
具体实施方式
图1示出一高压气体放电灯1，包括一由石英玻璃制成的管状灯泡2和两个相对的电极3和4。灯泡2的长度为50到110毫米。大致靠近灯泡2的中心设有一放电容器5。放电容器5由灯泡2的两个箍颈以真空密闭方式密封。
电极4由一用于外部触点的外部电极41、一钼箔42和一内部电极43构成。第二电极3构造相似。钼箔42将与位于灯泡2的箍颈区域中的外部电极41和内部电极43相互联接起来。内部电极43延伸到放电容器5中，在此处它与另一内部电极之间的距离Ea约为4毫米。这种灯泡用作汽车前灯中的所谓D2灯泡。
放电容器5封闭了一个放电空间6，该放电空间6具有一以B表示的直径为2.7毫米的基本为圆柱形的中心部分。该放电容器5以A表示的外部宽度约为6.2毫米，以C表示的长度约为7.4毫米。放电空间6的体积约为0.027立方厘米。放电空间6包括一种填料，该填料由100微克的ZnI2、冷填料压力(即室温下)为6×105帕斯卡(6巴)的Xe、以及NaI和ScI3金属卤化物组成。由于ZnI2一般以压缩形式获得，所输入的数量只有很小的变化。填料总共包含约300微克的比例约为70∶30的卤化物混合物，因此填料包括约210微克的NaI和90微克的ScI3。在放电空间6的上述体积中，这大致对应于50微摩尔/立方厘米的NaI和8微摩尔/立方厘米的ScI3(对应于摩尔比例约6∶1)以及大约11微摩尔/立方厘米的ZnI2。上面表示的NaI和ScI3的数量可根据相应的制造方法而改变，而不会对根据本发明的灯泡1的光技术特征产生负面影响。填料中的金属卤化物将放电容器5的平均壁温度限制在大约1270K，因为在高温下，卤化物将与用作壁材料的石英发生化学反应。
重量为100微克的ZnI2对应于放电容器中2.4×105帕斯卡(2.4巴)的局部压力。最大ZnI2压力受到由碘原子的高电子亲合力产生的电弧集聚的限制。例如在汽车前灯的水平灯泡工作中，电弧集聚由于重力而产生电弧反射。当上述电弧位于反射器的轴线外部时，上述电弧反射使电弧由前灯的反射器较差地投射。这同样适用于其中使用了投射系统的前灯。上述电弧反射还导致放电容器5中最高和最低温度之间相当大的差值，这对灯泡1的光技术特性产生了负面影响，如效率和颜色温度。已经发现，这些缺点可忽略地小到4×105帕斯卡(4巴)的ZnI2局部压力。因此灯泡1最好包括50-200微克的ZnI2，在放电空间6的上述体积中对应于大约5-20微摩尔/立方厘米或者大约1.2～3.6×105帕斯卡(1.2-3.6巴)的局部压力。由于与已知灯泡中大约25×105帕斯卡(25巴)的Hg局部压力相比缓冲气体ZnI2的较低的局部压力，根据本发明的灯泡1的工作电压为UB＝39-45V。由于工作电压减小，灯泡电流必须增大到大约0.8-1A。
该例子中，向灯泡1供应39W功率下的42V工作电压，产生的灯泡电流大约0.9A。可通过上述电极3、4获得明显较高的灯泡电流。内部电极43包括钨丝。放电容器5中钨针43的直径约为0.25毫米，可将该直径增加到大约0.4毫米来提高导电性。使用100微克的ZnI2产生轻微的电弧集聚，发光强度增加到150微坎德拉/平方米。灯泡1具有如下的光技术值：效率约为90流明/瓦，彩色再现系数Ra＝68，所发出光的颜色温度约为Tc＝4300K，放电容器5的平均壁温度为1270K。因此灯泡1满足了用作汽车前灯的光源的必要条件，并可用作现有D2灯泡的替代品。

Claims (9)

1.一种高压气体放电灯(1)，包括：
包括至少两个颈部和一个由石英玻璃制成的真空密闭放电容器(5)的灯泡(2)，
至少两个伸入该放电容器(5)中的电极(3，4)，及
设置在放电容器(5)中的填料，该填料在工作状态下处于放电状态，
其中放电容器(5)封闭了一个最大直径(B)低于4毫米而纵长尺寸(C)低于8毫米的放电空间(6)，和填料包括NaI、ScI3、Xe、ZnI2，而没有Hg，其特征在于，
放电空间(6)的体积为0.025到0.03立方厘米
填料包括下列成分：200-220微克NaI、80-100微克ScI3、在室温下填料压力为约6×105帕斯卡的Xe、以及50到200微克的ZnI2。
2.一种高压气体放电灯(1)，包括：
包括至少两个颈部和一个由石英玻璃制成的真空密闭放电容器(5)的灯泡(2)，
至少两个伸入该放电容器(5)中的电极(3，4)，及
设置在放电容器(5)中的填料，该填料在工作状态下处于放电状态，
其中放电容器(5)封闭了一个最大直径(B)低于4毫米而纵长尺寸(C)低于8毫米的放电空间(6)，和填料包括NaI、ScI3、Xe、ZnI2，而没有Hg，其特征在于，
填料包括下列成分：45-55微摩尔/立方厘米的NaI、7-9微摩尔/立方厘米的ScI3、在室温下填料压力为约6×105帕斯卡的Xe、以及5到20微摩尔/立方厘米的ZnI2。
3.如权利要求2所述的灯(1)，其特征在于，电极(3，4)由钨丝构成。
4.如权利要求2所述的灯(1)，其特征在于，在工作状态下，将低于60V的工作电压施加到灯(1)上。
5.如权利要求2所述的灯(1)，其特征在于，在工作状态下，将39到45V的工作电压施加到灯(1)上。
6.如权利要求2所述的灯(1)，其特征在于，在工作状态下，灯(1)的电流消耗是0.8到1.0A。
7.如权利要求2所述的灯(1)，其特征在于，在工作状态下，灯(1)的功率消耗是35到40W。
8.如权利要求2所述的灯(1)，其特征在于，灯(1)的发光功效为至少85流明/瓦，彩色再现指数Ra为62到72。
9.如权利要求2所述的灯(1)，其特征在于，填料包括对应于2.4×105帕斯卡气体压力的100微克ZnI2。
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