CN101006546A - 具有反射涂层的灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灯(10)和车辆前灯。灯(10)包括：具有电极(20)的放电管壳(16)，这些电极以一个距离布置以产生电弧放电。壳体(22)具有圆柱形形状，并且圆筒壁，该圆筒壁沿着纵向笔直地延伸。反射障(28)布置成至少部分地包围所述放电管壳以反射从电弧放电中所发射出的光。为了实现最佳聚焦反射，因此放电管壳(16)被如此地构造以致电弧(50)基本上是笔直的。反射障(28)沿着纵向也笔直地延伸。

Description

具有反射涂层的灯

本发明涉及一种灯和车辆前灯。

更加具体地说，放电型灯包括：

具有电极的放电管壳，这些电极以一个距离布置在纵向上以产生电弧放电；

及反射障，它至少部分地包围所述放电管壳以反射从所述电弧放电中所发射出的光，在这里，至少一部分所述反射障在所述电极之间布置在所述纵向上。

在US-A-6445129中公开了这种灯。在这里，描述了一种气态放电灯、尤其是摩托车前灯的气态放电灯。放电管壳由玻璃或者类似物形成。两个电极延伸到放电管壳中并且形成电弧间隙。放电管壳被示成具有椭圆形的纵向截面，在电极之间所形成的放电具有弧形。施加在放电管壳的内部或者外部上的涂层具有反射性能并且可以用作光反射器。金属涂层在放电管壳的中央部分上沿着纵向延伸，并且沿着圆周方向在下半部上延伸。公开了借助使用具有合适反射性能的金属涂层，使在其它情况下被损失掉了的光可以被用来照明街道。

但是，所公开的这种灯不是非常适合于用在复杂形状的反射器中，因为在反射涂层上被反射的光可以导致灯的光发射部分不再能被最佳地聚焦。

因此，本发明的目的是提出一种灯和车辆前灯，在这些灯中，改进的用途由没有松散聚焦的发射光形成。

借助如权利要求1所述的灯和如权利要求10所述的车辆前灯实现这个目的。从属权利要求涉及优选实施例。

本发明以下面观察为基础：即两个主要因素有利于聚焦的恶化。一方面，现有技术中的反射障的形状没有被选择成最佳。另一方面，在反射时，放电的弧形形状产生了具有倒转电弧的镜像，这可以产生幻像。

在本发明的灯中，放电管壳被如此地构造，以致电弧放电基本上是直的。此外，反射障沿着纵向直线地延伸。

本发明的灯较好地利用了放电所发射出的光，因为常常被遮蔽的一部分被反射了。同时，保持了较好的聚焦。

在反射时，反射障的形状与基本上是直的电弧放电一起产生了限制得很好的放电镜像。反射障沿着纵向至少布置在圆筒的中央部分上，并且可以向上延伸到电极且还可以超过这些电极，从而以限制得很好的方式沿着它的整个长度反射来自电弧放电的光。但是，如此地布置反射障以致它不能完全向上延伸到电极中因此盖住的距离小于电极距离是优选的。

为了实现基本上是直的电弧，放电管壳可以具有特别选择的内径，被内径如此地被构造，以致电弧放电借助圆筒壁来限定，因此它的横向偏离受到限制。尽管在US-A-6445129中所提及的玻璃材料通常不具有限制电弧所需要的热阻，但是这个通过耐非常高温度的半透明或者透明的陶瓷材料如Al2O3来实现。具有陶瓷圆柱形放电管壳的灯公开在US-A-6404129中，该专利在这里引入以作参考。如果圆柱形放电管壳的内径用Di表示及电极之间的距离用EA表示，那么如此地选择尺寸大小以致Di＜2mm和EA/Di＜5是优选的。相对于电极空间，这个较小的内径导致放电电弧借助这些壁来限制，以致它的形状被拉直，并且优选地沿着中央圆筒轴线在电极之间基本上直线地延伸。

借助限制电弧以限制偏离中心轴线，使从现有技术中所公开的、完全不受限制的弧形形状所产生的聚焦损失最小化。在本文的上下文中，即使在任何地方，涉及到电弧放电的术语“基本上是直的”表示具有最小曲率的电弧(从水平放电管壳的侧部看去)。为了测量电弧曲率，因此在这里提出考虑中央弯曲线，在沿着纵向之后，考虑电弧的最大亮度(亮度分布)。在这个曲线上，我们考虑三点，这三点设置在5％、95％和50％的电极距离上。现在，电弧的曲率作为最后一个点距离通过第一两个点的直线的距离来测量。以这种方式所测量到的电弧曲率应该小于0.1mm，优选地甚至小于0.07mm。

通常地，以许多不同的方式来构造反射障。但是，应该考虑最后光束模式中的反射光的有用性随着反射障离电弧的距离增大而减小。因此在这里提出了两个优选实施例。

一方面，可以提供作为内壳体外侧上的涂层的反射障。在这种情况下，内壳体的外表面包括沿着纵向笔直延伸的壁。反射涂层被布置在壁的外表面上。这提供了有用的反射模式，因为离电弧放电的距离非常小。但是，涂层材料需要能够承受放电管壳的高温。

尽管放电管壳的壁至少基本上是圆形的横截面通常是优选的，但是如果电弧放电没有布置在圆的中心上，那么这可以导致聚焦损失。即使直的电弧在许多情况下不会刚好设置在电极中心之间，而是由于传递而沿着向上的方向移离该中心。为了恢复最佳聚焦，因此壁在它的外表面上、至少在涂层区域内具有特别结构。这种结构应该提供聚焦在电弧放电的实际位置上的反射，该电弧放电可以是离开中心的。该结构可以包括若干特别取向的表面，这些表面被布置来把来自电弧放电的位置的光反射回到相同位置上。这种特别取向的表面可以是平面。

另一方面，反射障可以设置在外壳体的内部中，该外壳体绕着放电管壳进行布置。一般地，外壳体已被用来主要防止放电管壳被氧化，并且使温度分布均匀。外壳体有利地包括壁，在那里，内表面沿着纵向直线地延伸。在这个内表面上设置为涂层的反射障仍然足够靠近电弧放电以保持有用的束模式。尽管外壳体上的温度没有放电管壳的高，但是涂层材料仍然需要能承受较高的温度。

在这里，电弧在放电管壳内可以设置成偏离中心。外壳体的内表面优选地具有圆形横截面。为了保持聚焦，因此放电管壳以这样的方式布置在外壳体内，以致电弧放电布置在中心上。因此，借助沿着相反方向在外壳体内把放电管壳布置成偏离中心来阻遏放电管壳内的偏离中心的电弧的效果。

根据本发明的改进，涂层是非导电性的，或者具有绝缘覆盖层，该绝缘覆盖层可以作为非导电材料的另一个涂层来提供。这减小了该涂层变成目前通道的一部分的危险。

本发明的另一个改进涉及由沿着圆周方向的反射障所盖住的壳体的一部分。反射障绕着圆筒延伸小于180度是优选的，最优选的是140-165°。在优选实施例中，反射障如此地延伸，以致它离开以未遮蔽的195°(在横截面上所看到的)的角度所发射的光，因此整个195°可以用来照明而没有半遮蔽效果。如果灯用在前灯反射器、优选为复杂形状的车辆反射器内，那么这个值被显示是有利的。

在下面，参照附图来解释本发明的优选实施例，其中：

图1示出了灯的侧视图；

图2示出了图1的灯的本发明第一实施例的放电管壳的纵向剖视图；

图3示出了图2的放电管壳的透视图；

图4示出了图2的放电管壳的横剖视图；

图5示出了电弧放电的侧视图；

图6示出了本发明第二实施例的放电管壳的横剖视图；

图6a示出了图6的圆A的放大视图；

图7示出了本发明第三实施例的灯的横剖视图；

图8、8a、8b示出了车辆前灯内的光束的示意图。

图1示出了金属卤化物灯10，该灯包括插座12、外圆筒14和外圆筒14内的放电管壳16。外圆筒14由石英材料形成。外圆筒14的形状一般是具有圆形横截面的圆柱形。外圆筒14的内部填充有气体。

第一实施例的放电管壳16更加详细地示出在图2的剖视图中。放电管壳16具有圆柱形的陶瓷壁22，该陶瓷壁22封闭放电空间24。电极20的端部伸入到该放电空间24并且布置成以距离EA相互相对。放电管壳具有内部直径Di。放电管壳16在两端借助陶瓷塞26来封闭。

这种灯通常是公知的，例如从US-A-6404129中可以知道。因此，在这里不再进一步讨论灯本身的进一步细节如放电空间24的材料、工作、气体填充的参数和其它方面。

内部直径Di很小、例如只有1.2mm或者1.3mm是放电管壳16的特别特征。位于电极端部20之间的距离EA是3、4或者5mm，因此比率EA/Di是2.5或者3.07，但是至多为4.17。由于这个，因此电极20之间的电弧受到壁22的严格限制并且在电极端部20之间基本上沿着直线延伸。

电弧的精确形状和位置依赖于若干参数如放电管壳16内的压力和填充气体和所加入的盐的类型。基本上是直的本发明电弧仍然表示非常小的曲率。图5示出了如何测量电弧50的曲率。

电弧50在侧视图中被认为沿着灯的水平位置。当然，电弧放电50没有尖的边缘，因此考虑亮度分布。

沿着与最大亮度相对应的电弧50的长度限定出中央弯曲线C。在这个曲线C上，在位于电极之间的距离EA的5％上限定出第一点P1，在EA的95％上限定出第二点P2。中央点Pc被限定为50％。点Pc距离通过P1、P2的线的距离被定义为距离d，该距离d是电弧曲率的测量值。

应该注意到，曲率没有被定义为点Pc距离电极20的中央轴线的距离。这是由于这样的事实，即在许多情况下，电弧50不会从电极中心延伸，而是向上移动(尽管基本上直线地延伸)。

现在返回到图2，放电管壳的圆柱形中央部分22具有外部涂层28。涂层28具有反射性能，因此它反射从电弧放电所发射的光。如在图2-4中所看到的一样，涂层28沿着圆柱形壁22进行延伸，因此盖住放电管壳的中央部分，其中中心部分位于电极20之间。涂层28盖住的距离小于电极20之间的距离EA。减小的涂层28的长度用来减小沿着纵向所产生的镜像的尺寸大小。在镜像长度不重要的一些情况下，也可以盖住位于电极20之间的空间的整个长度，或者甚至超出整个长度，直到盖住圆柱形壁22的整个长度。

沿着圆周方向，涂层绕着图3中的放电管壳16的下半部延伸，更加精确地说，如图4所示，在圆柱形圆周的下半部上盖住延伸超过小于165度的区域。

图4还示出了为什么涂层128盖住小于165度从而在延伸195度的区域中提供照明。该原因在于，电弧50没有聚中在横截面的一个点上，而是在某区域延伸。为了在理想的195度照明区域内不产生半遮蔽效果，因此涂层28相应地较小。

直线(几乎是直线)的电弧(该电弧设置在放电管壳16的圆筒的纵向中心轴线上或者靠近该轴线)和壁22的圆柱形的结合产生了这样的效果，即沿着屏蔽(＜165°)方向从电弧放电所发射出的光被刚好(几乎)反射回到电弧中。因此，从放电管壳16中所发射出的光一起受到强烈的聚焦。

在灯20可以用于车辆前灯时，可以有利地采用该性能。上述灯可以有利地用在反射器型和投影型的车辆前灯中。

图8以示意性横剖视图示出了反射型车辆前灯60，它包括反射器62和布置在反射器62内的上述灯10。反射器62是复杂形状的反射器，即借助计算出大量表面元件的方向来设计反射内表面以实现理想的照明输出式样。

这里，直接沿着有用的195°方向从电弧中发出主要光。另一方面，发射到覆盖涂层方向上的辅助光部分被反射回到电弧中，因此进入有用的195°方向。在这种方法中，较好用途由所发射的光形成。此外，所输出的模式可以包括强烈的光/黑暗关闭。

由于灯10的下半部受到遮蔽，因此不需要采用完全的、通常是对称的反射器62，如图8所示一样。而是，反射器的下部可以省去，如图8a所示的反射器64一样。在反射型前灯中，具有较好的发射光聚集从而产生理想的输出模式非常重要。因此，灯10有利地具有涂层28，该涂层只在电极之间的一部分中延伸，如图2所示一样，从而限制反射电弧的轴向长度。此外，涂层沿着圆周方向小于165°地延伸。

图8b示出了用在投影型车辆前灯61上的灯10。在这里，包括光/黑暗关闭的理想输出模式借助遮光罩58来实现。

反射器62基本上是椭圆形。透镜56用来把光投影到街上。在所示出的投影型前灯中，涂层28沿着纵向进一步延伸，并且沿着圆周方向未遮盖住的195°区域的精确值在这里不重要，因为与反射型前灯相比，以不同方式来实现光/黑暗关闭。

施加在放电管壳16的陶瓷壁22的外表面上的涂层28一定能耐得住灯的工作温度。可能的反射涂层在具有反射性能的结构中包括许多层的SiO2。在优选实施例中，设置了30层的SiO2和ZrO2或者30层的SiO2和Ta2O5，这产生了能够耐高达1275°的温度的反射涂层。层的数目和它们的厚度依赖于不同波长的理想反射系数。

给定的材料是非导电性的，这被优选来减小电压击穿放电管壳外部的危险。

图6示出了放电管壳16的第二实施例，该放电管壳16是图4的第一实施例的改进。在图4的第一实施例中，电弧放电50足够靠近由壁22所形成的圆筒的中心。但是，如上面所解释的那样，电弧50可以设置成远离中心。在第一实施例的结构(参见图4)中，这将导致聚集恶化，因为光不能精确地反射到电弧中，从而在电弧本身的旁边产生镜像。尽管这个在许多应用中仍然可以接受，但是第二实施例提出了这样的特别结构，即通过更好的聚集来反射离开中心的电弧50。

如图6所示一样，并且更加详细地示出在图6a的放大视图中，放电管壳16的壁22包括若干平面的、特别取向的表面40，这些表面沿着纵向延伸并且在涂层28所盖住的区域内设置成相互并排。每个表面40沿着面对电弧放电50的实际位置中心的方向布置，该中心不同于圆柱形放电管壳16的中心。因此，从电弧50中心所发射出的光在每个聚集表面40上非常精确地被反射回到原始位置上。当然，由于电弧的延伸(该电弧不仅从它的准确中心处发射光)，反射图像仍然稍稍大于电弧50本身。但是，离开中心的电弧50所产生的聚焦损失借助相应布置的表面40得到一定程度的阻遏。这些表面因此形成了一种菲涅耳(Fresnel)透镜，这些透镜聚焦到实际电弧位置上。

当然，应该注意到，电弧相对于布置在中心的电极的移动是由于重力作用而产生的，并且因此它的方向依赖于灯10的方向。但是，灯具有使用的推荐方向，该方向通常是水平的，通过聚焦表面40所实现的补偿与这个优选的方向相对应。

由于借助挤压可以形成陶瓷壁22，因此在生产期间加入聚焦表面40的形状。当然，在一个替换实施例中，聚焦表面40不必是平坦的，但是可以类似圆形段等等。

图7示出了根据本发明第三实施例的、通过具有外圆筒14和放电管壳16的图1的灯的横剖视图。

具有电弧放电50的放电管壳16布置外圆筒的内部中。与上面第一和第二实施例相反，反射涂层28没有布置在放电管壳16上，而是布置在外圆筒14的内部上。

外圆筒14至少在包括放电管壳16的中心部分上是圆柱形形状，并且它的内表面42具有圆形横截面。圆筒14的壁沿着纵向直线延伸，因此内表面42平行于圆筒14的中心轴线地延伸。因此，布置在圆筒14的内部中的反射涂层28被聚集到中心轴线上。

从放电管壳16内的电弧放电50中所发射的光因此在反射涂层28上被反射回到它的原始位置上，因此可以保持较好的聚焦。如果电弧50出于上面解释的原因而设置成离开中心，那么具有一定的聚焦损失。一直到某种水平，这仍然可以接受。但是，在图7的实施例中，借助在外圆筒1 4内把放电管壳16本身布置成离开中心来阻遏这种效果，因此电弧50又终止于中心轴线，从而提供了较好的聚焦。

除了给定的补偿方法之外，或者作为这些给定补偿方法的替代方式，可以采用其它方法来补偿离开中心的电弧。例如，与第二实施例相比，外圆筒包括位于内表面42上的补偿结构，以使聚焦恢复到离开中心的电弧上。

设置在外圆筒14的内表面42上的涂层28可以设置为浸渍涂层。可能的材料包括根据磷含量熔点为600到1000°的Ni-P和甚至能耐更高温度的Ni-W。

在这里，又要关心避免电压击穿放电管壳16的外部，而不是内部，尤其对于大约25KV的高压点火蜂值而言，更是如此。借助在目前的电线和导电涂层如Ni-P或者Ni-W之间提供足够的距离来实现这个。优选地，该涂层应该是非导电的。但是，如果导电层23用在距离不够大的结构中，那么可以设置透射绝缘层44，如图7所示一样。

Claims (10)

1.一种灯，其具有：

具有电极(20)的放电管壳(16)，这些电极以一个距离布置在纵向上以产生电弧放电(50)，所述放电管壳(16)被如此地构造，以致所述电弧放电(50)基本上是直的；以及

反射障(28)，它至少部分地包围所述放电管壳(16)以反射从所述电弧放电(50)中所发射出的光，至少一部分所述反射障(28)在所述电极(50)之间布置在所述纵向上，所述反射障(28)沿着纵向基本上笔直地延伸。

2.如权利要求1所述的灯，其特征在于，

所述放电管壳(16)包括具有壁(22)的内壳体，该壁沿着所述纵向笔直地延伸；

所述反射障(28)是所述内壳体外侧上的涂层。

3.如权利要求2所述的灯，其特征在于，

所述壁(22)在它的外侧上、至少在所述涂层(28)的区域内包括若干特别取向的表面(40)，每个特别取向的表面(40)如此地布置，以致从所述电弧放电(50)中所发射的光被反射回到所述电弧放电(50)中。

4.如权利要求1所述的灯，所述灯还包括：

外壳体(14)，它绕着所述放电管壳(16)进行布置；

所述外壳体(14)包括壁(22)，该壁沿着所述纵向笔直地延伸；

所述反射障(28)是所述外壳体(14)的内表面(42)上的涂层。

5.如权利要求4所述的灯，其特征在于，

所述内表面(42)的至少一部分具有圆形横截面；

所述放电管壳(16)布置在所述外壳体(14)内，以致所述电弧放电(50)布置在由所述内表面(42)所形成的所述圆的中心上。

6.如权利要求2-5任一所述的灯，其特征在于，所述涂层(28)是非导电的或者具有绝缘覆盖层(44)。

7.如前述权利要求任一所述的灯，其特征在于，

沿着所述电弧放电(50)的纵向的中央弯曲线(C)具有曲率，该曲率作为中心线(C)的纵向中心(Pc)的距离通过位于所述弯曲线上的5％(P1)和95％(P2)的电极距离(EA)上的点的线的距离(d)来测量；

所述曲率小于0.1mm；

优选地小于0.07mm。

8.如前述权利要求任一所述的灯，其特征在于，

所述放电管壳(16)包括内壳体，该内壳体由半透明或者透明陶瓷材料形成。

9.如前述权利要求任一所述的灯，其特征在于，所述反射障(28)绕着所述放电管壳沿着圆周方向延伸小于180°；

及优选地在区域内这样地延伸，以致从在195°区域内的电弧放电(50)中所发射出的光没有被遮蔽。

10.一种车辆前灯，它包括：

反射器(62)；

及根据前面权利要求任一所述的灯(10)。

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