CN101084568A - 在灯的启动中具有改进的灯性能的灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灯，其中灯包括电极，对于灯在其处于3.2A起动电流起动中在启动状态下，在点亮灯后的最初25ms中电极端温度的平均增加为≤140K/ms且≥3K/ms。

Description

在灯的启动中具有改进的灯性能的灯

本发明涉及在灯的启动中具有改进的灯性能的灯。

目前的灯，特别是例如用在机动车辆上的HID(高强度放电)灯设计为在标称灯电流下运行最佳，标称灯电流用在灯一般的稳态运行中。对于35W无汞汽车灯，此电流典型地为0.8A。然而，在需要在灯的两个电极之间建立“瞬时点亮”的灯的起动(run-up)中，使用更高的、一般为四倍的起动电流，这将在3.2A的范围内。此起动电流在大多数应用中仅使用大约10秒钟，然后使用低得多的稳态电流。

然而，当使用现有技术水平的灯时存在危险，即在灯的启动中，当灯电流高于长时间运行的条件时，这将导致电极的损坏。特别对那些其中电极端将变得热到开始熔化的情况，更是如此。这可能导致灯泡的过热、不稳定和甚至灯的故障。

因此，目的是提供在灯启动中具有改进的灯性能而仍然满足本领域要求，特别是在长时间运行情况下要求的灯。

本目的通过一种灯，优选的无汞灯实现，其中灯包括带有圆柱形部分和头部分的电极，电极被调节使得在启动状态下在灯在3.2A的起动电流下的起动中，对于灯点亮后的最初25ms电极端温度的平均增加≤140K/ms，优选地≤135K/ms，更优选地≤130K/ms，再优选地≤125K/ms，和最优选地≤120K/ms且≥3K/ms。“点亮”在本发明的含义中特别地意为灯内放电的启动。这一般与开启对灯的供电是相同的，除非灯以一定起弧延迟而被点亮；在此情况下点亮将在起弧延迟后开始。

本发明人已经研究了涉及灯的启动性能的问题，特别是研究了灯运行的恶化且发现在点亮灯后最开始的阶段是决定性的。如果电极杆的温度曲线为在灯点亮后的最初25ms电极端温度的平均增加为≤140K/ms，优选地≤135K/ms，更优选地≤130K/ms，再优选地≤125K/ms，且最优选地≤120K/ms，则大多数涉及施加较高电流的启动阶段发生在的现有技术水平的灯上的问题如果不是完全地被克服也可以显著地降低。应该注意到，在灯的一般的起动阶段，在3.2A范围的高的启动电流施加在灯上数秒。然而，最初的毫秒确定了电极温度性能，特别是在灯的起动阶段涉及可能的灯的运行恶化。

根据本发明的优选实施例，灯包括带有圆柱形部分和头部分的电极，其调节为使得在灯处于3.2A起动电流下起动中的启动状态下，在点亮灯后的最初100ms中电极端温度的平均增加为≤50K/ms，优选地≤45K/ms，更优选地≤40K/ms，再优选地≤35K/ms且最优选地≤30K/ms且≥3K/ms。通过使用此电极，上述问题可以更显著地减少。

为发现能满足如上设定的本发明的目的灯的优选设计，本发明人已经彻底地研究了何种灯的设计是最合适的。在其中的特征中，如下的设计原则被发现是重要的：

a)灼热室的总容积必须保持在一定的极限内，以及：

b)围绕每个电极的灼热室的容积，和

c)位于电极之间的灼热室的容积

优选地，灼热室被分为被称为A和B的两个基本上半椭圆形的部分和被称为C的第三部分。A包含了从一个电极端沿此电极延伸到灼热室的包括了电极的内壁部分的容积；B包含了从另一个电极端沿此电极延伸到包括了电极的内壁部分的容积；部分C包含了剩余的电极之间的区域的容积。优选地，部分A和B具有基本上相同的容积。

根据本发明的优选实施例，灼热室的总容积为≥15mm³且≤30mm³，优选地≥19mm³且≤25mm³且最优选地≥21mm³且≤23mm³。

根据本发明的优选实施例，从一个电极端沿此电极延伸到灼热室的包括了电极的内壁部分的部分(A；B)的至少一个的总容积为≥2mm³且≤3.5mm³，优选地为≥2.4mm³且≤3.0mm³且最优选地为≥2.5mm³且≤2.7mm³。优选地两个部分A和B都具有的容积为≥2mm³且≤3.5mm³，优选地为≥2.4mm³且≤3.0mm³且最优选地为≥2.5mm³且≤2.7mm³。

根据本发明的优选的实施例，在两个电极之间的灼热室(C)的容积为≥10mm³且≤25mm³，优选地≥13mm³且≤20mm³且最优选地≥15mm³且≤18mm³。

此外，本发明人已经发现在灼热室内的电极的长度(称为D)在实现如上设定的目的中也起到了作用。根据本发明的优选实施例，在灼热室内的电极的长度(D)为≥1.0mm且≤4.0mm，更优选地为≥1.5mm且≤3.0mm且最优选地为≥1.8mm且≤2.3mm。

对于进一步的阐述参考图1，其中容积A、B和C以及长度D示出为在本发明的优选实施例的范围内。

根据本发明的优选实施例，灯的内部压力在“关闭”状态为≥6巴且≤12巴，优选地为≥8巴且≤10巴氙，和/或在“开启”状态≥50巴且≤90巴，优选地≥64巴且≤80巴。在灼热灯内的盐压力为≥0.6巴且≤1.4巴，优选地≥0.8巴且≤1.2巴且最优选地大约为1巴。

优选的灯的填料包括≥90-≤360μg NaI；和/或≥60-≤180μg ScI₃；和/或≥0-≤100μg ZnI₂和/或≥0-≤12μg InI，和/或≥0-≤12μg ThI₄和/或≥8-10巴氙气。

应该注意，根据本发明的灯不仅显示了好的起动性能，而且在使用低得多电流的长时间运行中也具有优良的特征。因此，灯的设计必须以如下方式选择，即使得也满足在一般稳态条件下的运行标准。然而，如现在在现有技术状态下广泛应用的简单的杆类电极不适合于满足这两个上述的要求，特别是如果被包含的电流的范围相当宽，例如在2.4A范围内变化因子4。

细杆达到太高的温度且在起动阶段中灼热较短，导致例如灯泡过热、不稳定和灯的故障的后续问题。

粗杆在长时间运行阶段的性能不稳定，因为由于太强的传导冷却阴极将造成点接附。另外，在灯的运行中传导损失太高以至于不能满足本领域的要求。到灯的封接的热流(＝传导功率损失)也使得端部温度升得过高且因封接破裂导致短的寿命。另外，特别是目前的汽车灯的小的馈通区域为杆的粗度作了限制，因此杆的粗度不能超过某一点。

本发明人花费了许多时间在这点上调查且发现优选地灯包括带圆柱形部分和头部分的电极，其中头部分的最大直径大于圆柱形部分的最大直径。通过使用此电极，在涉及灯的稳态运行中较低电流下，例如0.8A的电流下的最佳运行的领域内的要求得以容易地满足。

已经发现，电极的圆柱形部分的特征和设计对于灯的长时间运行特征是特别重要的，而待使用的电极头部分的特征和设计对于灯的起动性能是特征重要的。圆柱形部分和头部分必须互相匹配且互相调节以实现带有需要的运行特征的灯。尺寸应该被选择为使得：

a)对于起动，温度曲线的性能被改善且不发生恶化；

b)对于标称电流，阳极温度大约与阴极温度相同或略高于阴极温度；和

c)热传导和功率损失最小化。

因此，根据本发明的进一步的优选实施例，圆柱形部分的最大直径为≥150μm且≤400μm，优选地为≥200μm且≤350μm且最优选地为≥250μm且≤300μm。

此外，头部分的最大直径为≥250μm且≤800μm，优选地为≥350μm且≤600μm且最优选地为≥400μm且≤450μm是优选的。使用这些几何形状的电极已经在实践中被验证。

根据本发明的进一步的优选实施例，头部分具有基本上球形的形状。球形的直径优选地为≥400μm且≤600μm。替代地，根据本发明的另一个进一步的优选实施例，头部分具有基本上圆柱形的形状。优选的圆柱直径为≥250μm且≤500μm，优选地为≥320μm且≤420μm且其长度优选地为≥400且≤1200μm。

根据本发明的进一步的优选实施例，头部分的最大直径为大于圆柱形部分的最大直径≥20μm且≤250μm，优选地≥50μm且≤150μm。使用此特征的电极将变得不至过于庞大而仍具有本发明内的优点。

根据本发明的进一步的优选实施例，头部分具有在≥150μm和≤1500μm之间，优选地在≥400μm和≤1200μm之间且最优选地在≥700μm和≤1000μm之间的纵向长度。以此，电极的头部分将变得不至过于庞大。

前述的部件以及要求的部件和根据本发明在所描述的实施例中待用的部件对于它们的尺寸、形状、材料选择和技术构思不受到任何特殊例外的要求，使得在相关领域中已知的选则标准可以不受限制的应用。

本发明的目的的附加的细节、特征和优点在从属权利要求中和如下的各图的描述中披露，各图以典型的样式示出了根据本发明的灯的优选实施例。

图1示出了通过根据本发明的一个实施例的灯的截面示意性视图；

图2示出了通过根据本发明的一个实施例的灯的截面示意性视图；和

图3示出了图1中的电极杆的示意性放大视图；

图4示出了根据本发明的进一步的实施例的电极杆的示意性放大视图；

图5示出了根据本发明进一步的实施例的电极杆的示意性放大视图；和

图1示出了通过根据本发明的一个实施例的灯的截面示意性视图。优选地灼热室被分为两个被称为A和B的半椭圆形的部分，和被称为C的第三部分。A包含了从一个电极端沿此电极延伸到灼热室的包括了电极的内壁部分的容积；B包含了从另一个电极端沿此电极延伸到包括了电极的内壁部分的容积；部分C包含了剩余的电极之间的区域的容积。优选地，部分A和B具有基本上相同的容积。根据本发明的优选实施例，灼热室的总容积为≥15mm³且≤30mm³，优选地为≥19mm³且≤25mm³且最优选地为≥21mm³且≤23mm³。根据本发明的优选实施例，从一个电极端沿此电极延伸到灼热室的包括了电极的内壁部分的部分(A；B)的至少一个的总容积为≥2mm³且≤3.5mm³，优选地为≥2.4mm³且≤3.0mm³且最优选地为≥2.5mm³且≤2.7mm³。优选地，部分A和部分B都具有的容积为≥2mm³且≤3.5mm³，优选地为≥2.4mm³且≤3.0mm³且最优选地为≥2.5mm³且≤2.7mm³。根据本发明的优选实施例，在两个电极之间的灼热室(C)的容积为≥10mm³且≤25mm³，优选地为≥13mm³且≤20mm³且最优选地为≥15mm³且≤18mm³。此外，在灼热室内的电极的长度(指示为D)优选地为≥1.0mm且≤4.0mm，更优选地为≥1.5mm且≤3.0mm且最优选地为≥1.8mm且≤2.3mm。

图2示出了通过根据本发明的一个实施例的灯1的截面示意性视图。灯1包括灯体10、灼热室20和两个电极30，当灯1在运行中时，在两个电极30之间形成了光弧40。电极30包括头部分60和从头部分延伸到灼热室20外的圆柱形的部分50。如可从图3中可见，电极头部分60可以基本上为球形或如从图4中可见为圆柱形形状。如在图5中可见，进一步的合适的和优选的电极头60也可以包括连接到半球形端零件的圆柱形部分。此设计对于固定在尖上的孤接附是特别有利的。

电极30优选地由金属注模制成为单件；然而，电极头部分60也可以连接到圆柱形部分50，例如通过焊接或任何其他合适的方法。也可以使用激光成形技术。

根据本发明的灯被设计为用于不同的用途，包括：商店照明、家用照明、头灯、重点照明、点光源照明、剧院照明、消费者电视机应用、光纤应用、车辆照明和投影系统。

Claims (10)

1.灯，优选地为无汞灯，其中灯包括带有圆柱形部分(50)和头部分(60)的电极(30)，电极调节为使得在启动状态下在灯处于3.2A起动电流起动中，在点亮灯后的最初25ms电极端温度的平均增加为≤140K/ms且≥3K/ms。

2.根据权利要求1所述的灯，其中灯包括带有圆柱形部分(50)和头部分(60)的电极杆(30)，其调节为使得在启动状态下在灯处于3.2 A起动电流起动中，在点亮灯后的最初100ms电极端温度的平均增加为≤50K/ms且≥3K/ms。

3.根据权利要求1或2所述的灯，其中头部分(60)的最大直径大于圆柱形部分(50)的最大直径。

4.根据权利要求3所述的灯，其中圆柱形部分(50)的最大直径在≥150μm和≤400μm之间，优选地在≥200μm和≤350μm之间，且最优选地在≥250μm和≤300μm之间。

5.根据权利要求3或4所述的灯，其中头部分(60)的最大直径在≥250μm和≤800μm之间，优选地在≥350μm和≤600μm之间，且最优选地在≥400μm和≤450μm之间。

6.根据权利要求3到5的任意权利要求所述的灯，其中头部分(60)具有基本上球形的形状，直径优选地为≥400且≤600μm，或具有基本上圆柱形的形状，直径优选地为≥250μm且≤500μm，优选地为≥320μm且≤420μm且长度优选地为≥400且≤1200μm。

7.根据权利要求1到6的任意权利要求所述的灯，其特征在于，头部分(60)的最大直径为大于圆柱形部分(50)的最大直径≥20μm且≤250μm，优选地≥50μm且≤150μm。

8.根据权利要求1到7的任意权利要求所述的灯，其特征在于，头部分(60)具有≥150μm且≤1500μm，优选地≥400μm且≤1200μm的纵向长度。

9.根据权利要求1到8的任意权利要求所述的灯，其特征在于，灼热室被分为两个基本上半椭圆形的部分(A和B)和第三部分(C)，而A包含了从一个电极端沿此电极延伸到灼热室的包括了电极的内壁部分的容积；B包含了从另一个电极端沿此电极延伸到包括了电极的内壁部分的容积且部分C包含了剩余的电极之间的区域的容积，其中

-部分A和B具有基本上相同的容积；和/或

-灼热室的总容积为≥15mm³且≤30mm³，优选地为≥19mm³且≤25mm³且最优选地为≥21mm³且≤23mm³；和/或

-从一个电极端沿此电极延伸到灼热室的包括了电极的内壁部分的部分(A；B)的至少一个的总容积为≥2mm³且≤3.5mm³，优选地为≥2.4mm³且≤3.0mm³且最优选地为≥2.5mm³且≤2.7mm³；和/或

-部分A和B的容积都为≥2mm³且≤3.5mm³，优选地为≥2.4mm³且≤3.0mm³且最优选地为≥2.5mm³且≤2.7mm³；和/或

-在两个电极之间的灼热室(C)的容积为≥10mm³且≤25mm³，优选地为≥13mm³且≤20mm³且最优选地为≥15mm³且≤18mm³；和/或

-在灼热室内的电极的长度(D)优选地为≥1.0mm且≤4.0mm，更优选地为≥1.5mm且≤3.0mm且最优选地为≥1.8mm且≤2.3mm。

10.根据权利要求1到9的任意权利要求所述的灯，设计为在如下一个应用中使用：商店照明、家用照明、头灯、重点照明、点光源照明、剧院照明、消费者电视机应用、光纤应用、车辆照明和投影系统。

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