CN100576424C - 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，这种高压气体放电灯至少包括灯管(1)和两个电极(41和42)，其中，这两个电极(41和42)中的每一个由密封区域附接到灯管(1)，在该密封区域的外面，每个电极具有相对于其纵向轴线的距该灯管(1)的垂直最小距离。

Description

高压气体放电灯
技术领域
本发明涉及包括至少一个灯管和两个电极的高压气体放电灯，其中，这两个电极中的每一个由密封区域附接到灯管，在密封区域外面，每个电极具有相对于其纵向轴线的距灯管的垂直最小距离。
背景技术
除了其它灯之外，高压气体放电灯[氙HID(高密度放电)灯]由于其光学特性而更多地用于汽车技术中，尤其是用在前大灯。在本发明的范围之内，术语氙HID灯也包括由其它制造商制造的类似的灯。
高压气体放电灯通常具有两个电极，这两个电极都在AC运行中实现阳极和阴极功能。这些电极往往相对布置在放电室中，放电室位于灯管中。在各种情况下，这些电极在其端部中的一个具有顶端，并在其另一个端部具有电极基部。电极基部连接到灯管且通常用石英或硬玻璃制成。
在灯的运行期间，灯管的最高温度通常在电极基部进入灯管的区域出现。
电极基部进入灯管的区域是电极首次完全受到包围的区域，电极的顶端距这个区域的距离称为电极的自由路径长度。出于技术上的原因，所称的凹槽通常也位于这个区域之中，灯管的材料在这个凹槽首次将电极基部完全包围。几何量上的凹口通常可出现在凹槽的位置，不过，这种凹口并不是在各种情形中均在凹槽的位置出现。一个电极的凹槽的位置与另一个电极的凹槽的位置之间的距离称为凹槽间距。
将高压气体放电灯的放电室密封并特别用惰性气体填充。电弧放电在位于电极的相对的顶端之间的放电室中产生，电弧作为高压气体放电灯的光源。
穿过内电极将能量引入，优选这些内电极用钨制成。这些电极通常由钼丝连接到外镇流器。钼通常形成为钼膜或带和钼丝。气密封闭通常由类似于玻璃的材料之间的至少一个气密密封区域产生，类似于玻璃的材料通常是石英和钼。
可以用公知的方式将密封区域设计成所称的夹紧密封或钼膜密封。由于石英玻璃和钼的热膨胀系数有着极大的不同，所以在温度变化很大的情况下，钼在密封区域中的收缩不可避免。通过确定钼尤其是钼膜的尺寸以及密封区域的尺寸来确保密封区域的气密封闭。
出于功能上的原因，在电极或气体放电电弧与灯管之间必须有最小距离。例如，灯管的内表面与电弧之间的太小的距离会导致结晶的增加，这样就会缩短灯的使用寿命。在较大内径的情况下，在其它相当的条件下在灯管上起作用的热负荷较小。
另外，灯的使用寿命还由于在灯的运行期间所增加的并不希望的灯管材料的结晶在电极基部或密封区域发生而受到影响。通过传导来自电极的热，将热传递到灯管的密封区域的范围中，该范围用于将电极附接到灯。该范围的尤其是密封区域的石英材料的并不希望的再结晶并不能够排除，但必须保持得尽可能低。
为了减少向密封区域的热传递，减小用于给定的最大灯功率的电极基部的尺寸在原则上通常是可行的。不过，这受到所要求的机械稳定性的限制，在搬运和运输灯时，必须确保这种机械稳定性。
与具有汞填料的灯相比，在所称的无汞灯中，通常要求较高的灯电流，以实现相当的灯功率。因此，对于这种灯的给定的最大灯功率来讲，电极基部的尺寸通常较大。
若由于最大灯功率的使用的原因而要求最大灯功率的增加，那么通常也必须增加电极基部的尺寸，这就会导致并不希望的热传递的增加。
当在汽车技术中尤其是前大灯中使用灯时，灯的设计必须考虑安装位置和与反光镜的配合。出于这种原因，除了其它的因素之外，已按照规定将光学电极间距标准化，并且大约应为4.2mm。
所称的光学电极间距不必与由如X光确定的实际电极间距相对应，即X光电极间距(EAR)。光学电极间距可出于灯管的不同透镜效果的原因而改变，或者尤其出于灯管的内部形状的原因而改变，例如，在圆柱形和椭圆形内部形状之间有着相当大的差异。
作为示例，EP 05700681公开了一种高压气体放电灯，这种高压气体放电灯包括至少一个灯管和两个电极，其中，这两个电极由密封区域附接到灯管，在密封区域外面，每个电极具有相对于其纵向轴线的距灯管的垂直最小距离。这种类型的灯在商业上可以按照D2类从飞利浦公司获得。优选这种无汞灯用在汽车技术中尤其是前大灯中。
光学电极间距是4.2mm，X光电极间距(EAR)约为3.7mm。电极主要包括钨材料，在每一种情况下大约6.0mm长，且每个电极的自由路径的长度为1.8mm。凹槽间距(RA)为7.4mm。
对于2.7mm的最大垂直直径(ID)来讲，得到20.0mm2的值，以作为RA和ID的乘积。
发明内容
本发明的目的在于提供一种前面所提及的类型的高压气体放电灯，在这种灯中，从电极到高压气体放电灯的密封区域的热传递受到限制。
本发明的目的可通过如下高压气体放电灯来实现，所述高压气体放电灯至少包括：
灯管，所述灯管包括无汞的灯填料，和
两个电极，其中，所述两个电极中的每一个由密封区域附接到所述灯管，在所述密封区域的外面，每个电极具有相对于其纵向轴线的距所述灯管的垂直最小距离，
其中，在各所述电极首次被所述灯管完全包围的位置之间限定出凹槽间距RA，并且
其中，所述灯管具有一最大垂直内径ID，该最大垂直内径ID小于2.7mm，
所述电极布置成获得约4.2mm的光学电极间距，并且
对于所述电极，凹槽间距RA的尺寸和所述最大垂直内径ID被选择成使RA和ID的乘积至少为18.5mm2，以减少从所述电极至所述密封区域的热传导。
从电极中的至少一个将热传递到各自的密封区域可通过确定该电极的自由路径的尺寸以及该电极与该密封区域外的灯管之间的垂直距离的尺寸来确定，这对本发明来讲是必要的。
在本发明的上下文中，电极的自由路径的长度是从电极顶端到密封区域的长度，即凹槽间距(RA)与电极间距的差额的一半。前面所提及的参数如电极间距是可由如X光确定的实际值，所以是如X光电极间距(EAR)。
根据本发明的解决方法是指在高压气体放电灯的密封区域中可极大地降低灯的工作温度。
出于根据本发明的电极的自由路径长度的原因，每单位时间的减少的热传递在灯管的密封区域的范围内出现。这样就限制了这个范围尤其是密封区域的石英材料的并不希望的再结晶的风险。
电极头以及电极的顶端用传统上的电极材料制成、特别设计成是坚固的并且可形成不同的形状，如圆柱形、圆锥形或甚至可以是球形。
可用公知的方法或公知的方式将电极的部件如电极头和电极基部永久相互连接，如公知的焊接方法或激光技术或其它研磨方法。单个部件、多个部件或所有的部件均可在一起或单独制造，并可相互连接。
根据本发明，这种电极的自由路径长度的尺寸的确定可受到凹槽间距的长度的影响。通过增加凹槽间距，不但在所称的启动时期而且在所称的稳定状态(连续运行)均可将热传递极大地减少。从属权利要求涉及本发明的有利实施例。
优选电极基部的范围具有设计特征，如减少的截面，以使在电极基部的热传导低于电极顶端的热传导。这对具有相对较大的电极头截面的电极尤为重要。
现有许多公知的热力学方面，如导致改进的冷却的设计措施，特别是由于热传递的改进的条件，如冷却肋片的布置，因此，这些独立方面可有利地在本发明的范围之内。
除了设计措施之外，这还与涉及物理性能如密度的材料选择有关。
当根据本发明的灯是无汞高压气体放电灯时，优选在约4.2mm的光学电极间距的情况下，对凹槽间距(RA)的尺寸和最大垂直内径(ID)进行选择，以使RA和ID乘积至少为18.5mm2，其中，最大垂直内径(ID)小于2.7mm。更优选RA和ID的乘积在19.0至19.9mm2的范围内，最大25.0mm2。
更优选在约4.2mm的光学电极间距的情况下，对凹槽间距(RA)的尺寸、最大垂直内径(ID)和X光电极间距(EAR)进行选择，以使ID与RA和EAR的差额的乘积至少为9.5mm2，其中，最大垂直内径(ID)小于2.7mm。
更优选ID与RA和EAR的差额的乘积在10.3至11.5mm2的范围内，最大15.0mm2。更优选灯填料无汞，其中，在本发明范围内的灯还可以是具有汞填料的高压气体放电灯。
更优选灯和灯的组成部分无钍。
本发明的目的还由前大灯来实现，这种前大灯包括根据权利要求1至9的特征的至少一个高压气体放电灯。
附图说明
将通过参考实施例的示例对本发明进行进一步的描述，该实施例在附图中示出，但本发明并不仅限于该实施例。
图1示出了具有电极装置的氙HID高压气体放电灯的灯管的示意性截面图。
具体实施方式
图1示意性地示出了灯管1的截面图，灯管1具有用于汽车前大灯的氙HID高压气体放电灯的放电室2。灯管1制成单件式并密封放电室2，放电室2充有传统上用于这种目的的气体，这种灯管的材料通常是石英玻璃，灯管1包括密封区域31和32的两个圆柱形范围，密封区域31和32相对并在它们之间有范围33，范围33具有约为2.4mm的最大垂直内径(ID)，即垂直于灯的纵向轴线测得，在此情况下，灯的纵向轴线也是灯的最长对称轴。
电极装置主要包括第一电极41和第二电极42，在第一电极41和第二电极42的相对顶端之间，在放电室2中产生电弧放电，其中，电弧作为高压气体放电灯的光源。
光学电极间距为4.2mm，在范围33的圆柱形内轮廓(未在图1中示出)的情况下，X光电极间距(EAR)约为3.6mm。
电极41和42的端部，即电极基部43和44通过钼带51和52连接到钼丝61和62。钼丝61和62还连接到灯的电端子(未在图1中示出)，电源通过这些电端子提供运行灯所要求的电源电压，这种电源可具有设计用于普通电源电压的镇流器。
电极41和42主要由钨材料组成、呈圆柱形且每个约为6mm长；电极41和42的自由路径长度为2.2mm，且在每种情况下，电极基部43和44具有约为0.3mm的直径。凹槽间距(RA)为8.0mm。
对于2.4mm的最大垂直直径(ID)来讲，得到值19.2mm2以作为RA和EAR的乘积值。
在此情况下，得到约为10.6mm2的值，该值作为ID与RA与EAR的差额的乘积。
与RA＝7.4mm和ID为2.4mm的普通的凹槽间距相比，在根据本发明的灯的密封区域的范围中得到较低温度。这种温度差异在启动时期约为100至200K，在连续运行时约为50至100K。

Claims (10)

1.一种高压气体放电灯，所述高压气体放电灯至少包括：
灯管(1)，所述灯管包括无汞的灯填料，和
两个电极(41，42)，其中，所述两个电极(41，42)中的每一个由密封区域附接到所述灯管(1)，在所述密封区域的外面，每个电极具有相对于其纵向轴线的距所述灯管(1)的垂直最小距离，
其中，在各所述电极(41，42)首次被所述灯管完全包围的位置之间限定出凹槽间距RA，并且
其中，所述灯管具有一最大垂直内径ID，该最大垂直内径ID小于2.7mm，
其特征在于：所述电极布置成获得约4.2mm的光学电极间距，并且
对于所述电极，凹槽间距RA的尺寸和所述最大垂直内径ID被选择成使RA和ID的乘积至少为18.5mm2，以减少从所述电极至所述密封区域的热传导。
2.如权利要求1所述的灯，其特征在于：RA与ID的乘积小于25.0mm2。
3.如权利要求1所述的灯，其特征在于：RA与ID的乘积在19.0mm2至19.9mm2的范围内。
4.如权利要求1所述的灯，其特征在于：对凹槽间距RA的尺寸、最大垂直内径ID、和实际X光电极间距EAR进行选择，以使ID与RA和EAR的差额的乘积至少为9.5mm2。
5.如权利要求4所述的灯，其特征在于：ID与RA和EAR的差额的乘积小于15.0mm2。
6.如权利要求4所述的灯，其特征在于：ID与RA和EAR的差额的乘积在10.3mm2至11.5mm2的范围内。
7.如权利要求1所述的灯，其特征在于：所述电极基部(43，44)的范围具有这样的设计特征，即使得在所述电极基部范围的热传导低于在所述电极头的热传导。
8.如权利要求7所述的灯，其特征在于：所述电极基部(43，44)的在所述基部进入所述密封区域的范围的截面小于在电极头的截面。
9.如权利要求1所述的灯，其特征在于：所述灯和灯的组成部分无钍。
10.一种汽车前大灯，所述汽车前大灯包括权利要求1至9中所主张的至少一个高压气体放电灯。
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