CN101438378A - 具有有罩弧光管和螺旋引线的紧密hid弧光灯 - Google Patents
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Abstract
一种具有位于紧密外壳(28)内的有罩弧光管(12)的紧密开放额定HID灯(10)，这种灯(10)具有弧光管安装组件(30)，所述安装组件(30)以长引线(32)为特征，长引线(32)从位于该外壳(28)的基座端(28A)的压密封(29)延伸、螺旋式缠绕在罩(26)周围并延伸到该外壳(28)的远端(28B)中且向外偏置在该外壳(28)的远端(28B)上，这样，不但将电流传导至弧光管(12)的远端电极(24)，而且使留置罩(26)居中并支撑该留置罩(26)并用最少的部件和最少的线连接对所述罩的留置功能进行补充。此外，最小化了弧光移位，从而导致较高的维持的流明和较长的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种紧密高强度放电(HID)弧光灯，更特别地涉及这样一种具有有罩弧光管的灯，而且还涉及一种用于这种灯的改进的弧光管安装组件。
背景技术
已知HID弧光灯易受由载流支持构件导致的磁力所引起的弧光弯曲的影响。这种弧光弯曲将弧光移至更接近于弧光放电导管的侧壁，从而将壁的温度升高并导致较短的灯寿命或甚至导致放电导管的灾难性故障。
日本公开号55-105945的专利摘要描述了一种高压蒸气放电灯，该专利摘要说明通过用簧片杆线的螺旋绕组将弧光管包围来抑制由磁场引起的放电弧的涡流。
美国专利申请公开2003/0062831提供了用于稳定陶瓷HID灯的弧光的特殊框架线结构。在一个实施例中，两条相同的框架线沿着弧光管的相对侧面相互平行延伸并与该弧光管等距。至灯座远端的放电电极的电流载荷由这些框架线共用。该申请说明这种布置大大减少或消除了这些框架线与弧光之间的不利的相互作用。在其它实施例中，将这些框架线形成为包围弧光管的螺旋线圈。
在一些HID灯的设计中，弧光管由圆柱形石英罩(见美国专利5,402,033)包围或用圆柱形陶瓷弧光管周围的成卷天线(见美国专利6,861,805)包围弧光管。这些留置(retainment)设备在弧光管破碎的情况下通过散逸破碎弧光管的能量允许灯的外壳保持完好来提高灯的安全性。
留置设备的出现将金属卤化物灯的市场扩大到了开放类型的(无昂贵的盖板)照明器具。有时将这样的灯称为“开放额定(open-rated)”灯。
美国专利6,741,013提供了一种有罩陶瓷放电灯，该专利说明这种放电灯具有更容易且更有成本效率的灯结构。非绝缘主导线用上和下中心支撑机械支撑所述罩。在一些实施例中，支撑线具有中心螺旋部分，该中心螺旋部分环绕或包围所述罩并附接到主导线。
欧洲专利0 186 899 B1提供了一种带有有罩石英弧光管和单线框架构件的灯，所述单线框架构件具有包围并支撑该罩的螺旋部分。
无论有罩或无罩，前面的所有灯结构均以相对较大的玻璃外壳和安装组件为特征，这些相对较大的玻璃外壳具有在基座端的杆和在远端的大波纹，所述安装组件密封到在基座端的杆内并附接到在远端的波纹和/或由在远端的波纹支撑。
目前正在考虑一类紧密开放额定HID灯的商业制造，这些灯具有从约150瓦特至约400瓦特的瓦特值和在100伏特的标称额定电压，由于采用了弧光管周围的石英罩，所以这些灯对于开放额定器具是防护(containment)安全的。
这样的紧密开放额定HID灯具有相对紧密的玻璃外壳，所述玻璃外壳缺乏较大HID灯的杆和波纹。因此，前面所描述的现有技术中的各种弧光管安装布置并不适用于这些紧密灯设计。
在这些紧密开放额定设计中，用平行于灯的弧光管轴的直引线将电流提供给弧光管的远端电极。由于出现在紧密灯中的引线与弧光之间的距离较小，所以来自引线的磁场往往引起弧光从弧光管轴的移位，所述移位随着瓦特值较高的灯的较高的电流而增加。
正如所知的那样，弧光从弧光管的中心的移位局部增加弧光管壁的温度，从而产生穿过弧光管壁的热应力，该热应力导致寿命较短。移位的弧光还产生弧光管内的气体的不对称流型，该不对称流型引起壁变黑和较低的维持的流明。因此，位于中心的弧光会具有较高的维持的流明和较长的寿命。
需要一种用于这些紧密“开放额定”HID灯的弧光管安装组件，所述弧光管安装组件既简单又紧密，且并不造成弧光的移位。
发明内容
根据本发明，提供一种紧密开放额定HID灯，这种紧密开放额定HID灯具有位于紧密外壳内的有罩弧光管，这种灯具有弧光管安装组件，该弧光管安装组件以长引线为特征，该长引线从位于外壳的基座端的压密封伸出、螺旋式缠绕在该罩周围、延伸到外壳的远端中并向外偏置到外壳的远端上，这样，不但将电流传导至弧光管的远端电极，而且使留置罩居中并支撑该留置罩并用最少的部件和最少的线连接对这种罩的留置功能进行补充。
此外，这种螺旋构造将主引线的磁场重新排列并清除将弧光从弧光管的中心线移位的磁场，从而导致改进的维持的流明和较长的寿命。
根据本发明的一个方面，提供一种紧密开放额定HID灯，这种紧密开放额定HID灯包括：
弧光管，该弧光管具有中心体部分、基座端和远端，中心体部分包覆放电空间，基座端和远端布置在放电空间的相对端部；
基座放电电极和远端放电电极，基座放电电极和远端放电电极分别穿过基座端和远端延伸到放电空间的相对端部中；
留置罩，该留置罩包围弧光管并具有基座端和远端；
外壳，该外壳包覆所述弧光管、放电电极和所述罩；该外壳具有基座端和远端(28B)，所述基座端带有压密封；
短引线和长引线，该短引线电气连接到所述基座放电电极，且该长引线电气连接到所述远端放电电极；
其中，长引线包括从压密封延伸到所述罩的基座端的基座部分、包围所述罩的中心螺旋部分和远端部分，该远端部分从罩(26)的远端延伸到所述壳的远端中并向外偏置到所述壳的远端上。
根据本发明的一个优选实施例，长引线的基座部分包括倾斜部分和第一直部分，该倾斜部分朝向该壳的壁延伸，且该第一直部分沿着基本上平行于该中心轴A的壳的壁延伸。
根据本发明的另一个优选实施例，该长引线的远端部分包括第二直部分，该第二直部分沿着基本上平行于该中心轴A的壳的壁延伸。
根据本发明的再一个优选实施例，所述灯外壳的远端具有曲率，且该长引线的远端部分包括一个部分，该部分具有至少基本上与该壳的远端的曲率一致的曲率。
根据本发明的再一个优选实施例，所述壳具有圆柱形体部分。
根据本发明的另一个方面，用于这种紧密开放额定HID灯的安装组件包括：
弧光管，该弧光管具有中心体部分、基座端和远端，中心体部分包覆放电空间，基座端和远端布置在放电空间的相对端部；
基座放电电极和远端放电电极，基座放电电极和远端放电电极分别穿过基座端和远端延伸到放电空间的相对端部中；
留置罩，该留置罩包围弧光管；
短引线和长引线，该短引线电气连接到该基座放电电极，且该长引线电气连接到该远端放电电极；
其中，长引线包括适合于从灯外壳的压密封延伸到所述罩的基座端的基座部分、包围所述罩的中心螺旋部分和远端部分，该远端部分适合于从所述罩的远端延伸到灯外壳的远端中并向外偏置到灯外壳的远端上。
根据本发明的此方面的一个优选实施例，长引线的基座部分包括倾斜部分和第一直部分，该倾斜部分适合于朝向该灯外壳的壁延伸，且该第一直部分适合于沿着基本上平行于该中心轴A的壳的壁延伸。
根据本发明的此方面的另一个优选实施例，该长引线的远端部分包括第二直部分，该第二直部分适合于沿着基本上平行于该中心轴A的壳的壁延伸。
根据本发明的此方面的再一个优选实施例，所述灯外壳的远端具有曲率，且该长引线的远端部分包括一个部分，该部分具有适合于至少基本上与该壳的远端的曲率一致的曲率。
根据本发明的此方面的再一个优选实施例，该长引线的远端部分包括第三直部分和第四直部分，该第三直部分由第一弯曲(curved)部分连接到该第二直部分，且该第四直部分由第二弯曲部分连接到第三直部分。
根据本发明的此方面的再一个优选实施例，该螺旋部分由第一挠曲(bent)部分连接到第一直部分，且该螺旋部分由第二挠曲部分连接到第二直部分，这些挠曲部分起到停止装置的作用，以避免所述罩的侧滑。
附图说明
将参考附图对本发明的这些和其它方面进一步进行说明，在这些附图中：
图1是本发明的紧密开放额定HID灯的一个实施例的示意图；
图2是用于本发明的另一个实施例的类似于图1的示意图；以及
图3是本发明的再一个实施例的示意图。
这些附图是示意性的且不一定按比例绘制。
具体实施方式
由于外灯泡的外径基本上小于类似瓦特值的HID灯，所以将紧密HID灯如此进行分类。单端灯在灯的一个端部含有两条引线，且一条引线必须向弧光管的远端电极传导电流。在带有至平行于弧光管的轴线延伸的远端电极的导体的标准构造中，出于载流长引线的磁场的原因，弧光放电受到指向离开该单引线的方向的力的影响。作用于放电上的排斥力作为灯电流的平方增加且作为该引线与弧光放电之间的距离的倒数增加。这种力在紧密灯中和较高瓦特值的灯中更高得多，在紧密灯中，单引线更接近于弧光放电，且在较高瓦特值的灯中，灯电流更高得多。放电从弧光管的中心轴的移位降低维持的流明并在弧光管壁中产生热应力，这种热应力导致较短的灯寿命。
在本发明的紧密开放额定HID灯中，长引线形成绕着所述罩的螺旋。这种结构用于将该罩固定在适当的位置、提高该罩的防护性能、将载流引线的磁场重新排列且并不促使放电从放电中心的移位。这种螺旋几何结构的磁场沿着弧光管的轴线，与单引线的排斥力相反，所述磁场产生带电粒子围绕中心轴的进动。
图1示出了这种灯10的一个实施例，在该实施例中，具有轴线A的弧光管12具有包覆放电空间16的体部分14，放电空间16充有放电持续材料。放电电极对22和24经由延伸插头19和21穿过基座端18和远端20延伸到放电空间16的相对端部中。将这些电极22和24密封到这些延伸插头19和21内，以确保放电空间16气密。
优选地，用多晶氧化铝(PCA)制造弧光管12以及延伸插头19和21，但也可用熔融石英制成。
放电空间16中的放电持续材料通常是汞、稀有气体和一种或多种金属卤化物(如碘化钠、碘化钙)和一种或多种稀土碘化物，或者在熔融石英弧光管的情形中，是碘化钠、碘化钙和碘化钪。
圆柱形开端石英留置罩26包围弧光管12并与轴线A同心，所述圆柱形开端石英留置罩26的功能在于在弧光管破裂的情况下避免弧光管碎片向外飞出。
玻璃外壳28包围弧光管12和罩26，所述玻璃外壳28通常用熔融石英制成并具有基座部分28A、远端圆顶形部分28B和圆柱形体部分28C。在基座端28A的压密封29形成气密封装，通常将该气密封装保持真空，但也可用少量的(如1/2至1/3atm)惰性气体(如氮)填充，以降低尤其是在较高的瓦特值时的弧光管的工作温度。
用于这种紧密开放额定HID灯的弧光管、罩和外壳的典型外径随着瓦特值的增加而增加，分别从对于20瓦特的灯的大约5mm、10mm和14mm增加到对于400瓦特的灯的19mm、28mm和35mm。
弧光管12在外壳28内由短引线34和长引线32支撑，这些引线还经由钼箔36和38以及外部引线40和42分别向基座放电电极22和远端放电电极24供电。
钼箔36和38相对较薄并可具有锥形边缘，以有助于确保所述压密封形成气密密封。
除了支撑弧光管12并向远端放电电极24供电之外，长引线32还具有包围并支撑罩26的螺旋部分32B。虽然在本实施例中示出具有两匝，但一匝足以支撑该罩，而两匝足以用于防护。虽然可有三个或更多的匝数，但更多的匝数会降低弧光管的流明输出。这在某种程度上可通过减小这些匝的线径来进行补偿，条件是这种减小并不过多地削弱对罩26的支撑。在所示出的该实施例中，长引线具有约为0.76mm的线径，但线径可在约0.55mm至0.90mm的范围内变化，若低于这种范围，该线就缺乏足够的刚性来经受常规跌落试验，若高于这种范围，就会不合乎要求地降低流明输出。
图2示出了弧光管的另一个实施例，该弧光管为熔融石英弧光管54的形式并具有体54A以及端密封对54B和54C，放电电极56和58穿过端密封对54B和54C延伸。其它元件如图1所示。
若有需要，可设有另外的用于罩26的支撑。图2示意性地示出了这种另外的支撑，这种支撑为分别在罩26的基座端26A和远端26B的停止装置50和52的形式。例如通过点焊将这些停止装置50和52附接到长引线32。
有利地用具有弹簧性能的热阻导电材料制成长引线32，所述材料优选地是钼，但也可采用其它材料，如钽、钨和铌，而且也可采用它们的合金。使长引线32的远端32C具有一定的形状和尺寸，以压配合到壳28的远端28B中，从而导致靠在壳28内壁上的远端32C的向外弹簧偏置，该向外弹簧偏置用于将弧光管12和罩26定位于该外壳的中心并支撑弧光管12和罩26。在所示出的该实施例中，远端32C具有带有曲率的部分32G，所述曲率近似于壳28的圆顶形远端28B的曲率。这就允许远端32C相对于远端28B紧配合，从而增强这种设计的紧密性。
附加的稳定性由长引线32的直部分32E和32F提供，这些直部分接触壳28的侧壁。此外，直部分32F由弹簧偏置推靠在该侧壁上。优选地，所述螺旋部分具有比所述罩的直径略小的直径，以使该螺旋部分紧绕在所述罩的周围并在所述罩上施加压力。
优选地，也用钼制成箔36和38以及外部引线40和42，但也可采用任何足够热阻并导电的材料，如钽、钨、铌和它们的合金。
图3示出了本发明的紧密开放额定HID灯的另一个实施例60，其中，长引线62中的螺旋部分62B与远端部分62C之间的过渡区域和螺旋部分62B与直部分62E之间的过渡区域由弯头62H和62J限定，弯头62H和62J起到停止装置的作用，以避免罩在螺旋部分62B内侧向滑动。长引线62的远端部分62C以直部分62K和62L以及弯曲部分62M和62N为特征。出于长引线62的弹簧偏置的原因，直部分62F和62L向外压靠在外壳64的内壁66上。正如将会理解的那样，直部分62K和62L不一定是直的，而是可略微弯曲。
石英罩和石英外壳的典型的外径分别为28mm和35mm。
电极67和69分别经由导电过渡元件68和72附接到长引线62和短引线70。钼箔78和80经由导电过渡元件82至88附接到长引线62、短引线70以及外部引线74和76。这些过渡元件起到助熔材料的作用，以有助于带有钼引线和钼箔的焊点的形成，且这些过渡元件可以是如Nb或Ta。
已必要地就数量有限的实施例对本发明进行了描述。本领域技术人员会从该描述明白其它实施例和这些实施例的变化形式，且旨在将其它实施例和这些实施例的变化形式完全涵盖在本发明和所附的权利要求书的范围之内。
Claims (20)
1.一种紧密开放额定HID灯(10)，包括：
弧光管(12)，所述弧光管(12)具有中心体部分(14)、基座端(18)和远端(20)，所述中心体部分(14)包覆放电空间(16)，所述基座端(18)和远端(20)布置在所述放电空间的相对端部；
基座放电电极(22)和远端放电电极(24)，所述基座放电电极(22)和远端放电电极(24)分别穿过所述基座端(18)和远端(20)延伸到所述放电空间(16)的相对端部中；
留置罩(26)，所述留置罩(26)包围所述弧光管(12)并具有基座端(26A)和远端(26B)；
外壳(28)，所述外壳(28)包覆所述弧光管(12)、所述放电电极(22，24)和所述罩(26)；所述外壳具有基座端(28A)和远端(28B)，所述基座端(28A)带有压密封(29)；
短引线(34)和长引线(32)，所述短引线(34)电气连接到所述基座放电电极(22)，且所述长引线(32)电气连接到该远端放电电极(24)；
其中，所述长引线(32)包括从所述压密封(29)延伸到所述罩(26)的所述基座端(26A)的基座部分(32A)、包围所述罩(26)的中心螺旋部分(32B)和远端部分(32C)，所述远端部分(32C)从所述罩(26)的所述远端(26B)延伸到所述壳(28)的所述远端(28B)中并向外偏置到所述壳(28)的所述远端(28B)上。
2.如权利要求1所述的紧密开放额定HID灯(10)，其中所述长引线(32)的所述基座部分(32A)包括倾斜部分(32D)和直部分(32E)，所述倾斜部分(32D)朝向所述壳(28)的壁延伸，且所述直部分(32E)沿着所述壳(28)的所述壁延伸。
3.如权利要求1所述的紧密开放额定HID灯(10)，其中所述长引线(32)的所述远端部分(32C)包括直部分(32F)，所述直部分(32F)沿着所述壳(28)的所述壁延伸。
4.如权利要求1所述的紧密开放额定HID灯(10)，其中所述壳(28)的所述远端(28B)具有曲率，且所述长引线(32)的所述远端部分(32C)包括部分(32G)，所述部分(32G)具有至少基本上与所述壳(28)的所述远端(28B)的曲率一致的曲率。
5.如权利要求1所述的紧密开放额定HID灯(10)，其中所述壳(28)具有圆柱形体部分(28C)。
6.如权利要求1所述的紧密开放额定HID灯(10)，其中第一和第二导电箔(36，38)处于所述压密封(29)内，且所述长引线(32)和所述短引线(34)延伸到所述压密封(29)中并分别电气连接到所述第一和第二导电箔(36，38)。
7.如权利要求6所述的紧密开放额定HID灯(10)，其中第一和第二外部引线(40，42)延伸到所述压密封(29)中并分别电气连接到所述第一和第二导电箔(36，38)。
8.如权利要求1所述的紧密开放额定HID灯(10)，其中所述长引线(32)的所述螺旋部分(32B)包括一至三个匝。
9.如权利要求8所述的紧密开放额定HID灯(10)，其中所述长引线(32)具有在约0.55mm至0.90mm范围内的线径。
10.如权利要求2所述的紧密开放额定HID灯(10)，其中所述直部分(32E)基本上平行于所述灯的所述长轴A延伸。
11.如权利要求3所述的紧密开放额定HID灯(10)，其中所述直部分(32F)基本上平行于所述灯的所述长轴A延伸。
12.一种用于紧密开放额定HID灯(10)的安装组件(30)，所述安装组件包括：
弧光管(12)，所述弧光管(12)具有中心体部分(14)、基座端(18)和远端(20)，所述中心体部分(14)包覆放电空间(16)，所述基座端(18)和远端(20)布置在所述放电空间的相对端部；
基座放电电极(22)和远端放电电极(24)，所述基座放电电极(22)和远端放电电极(24)分别穿过所述基座端(18)和远端(20)延伸到所述放电空间(16)的相对端部中；
留置罩(26)，所述留置罩(26)包围所述弧光管(12)；
短引线(34)和长引线(32)，所述短引线(34)电气连接到所述基座放电电极(22)，且所述长引线(32)电气连接到该远端放电电极(24)；
其中，所述长引线(32)包括适合于从灯外壳(28)的所述压密封(29)延伸到所述罩(26)的所述基座端(26A)的基座部分(32A)、包围所述罩(26)的中心螺旋部分(32B)和远端部分(32C)，所述远端部分(32C)适合于从所述罩(26)的所述远端(26B)延伸到所述灯外壳(28)的所述远端(28B)中并向外偏置到所述灯外壳(28)的所述远端(28B)上。
13.如权利要求12所述的安装组件(30)，其中所述长引线(32)的所述基座部分(32A)包括倾斜部分(32D)和第一直部分(32E)，所述倾斜部分(32D)适合于朝向所述灯外壳(28)的所述壁延伸，且所述第一直部分(32E)适合于沿着所述壳(28)的所述壁延伸。
14.如权利要求12所述的安装组件(30)，其中所述长引线(32)的所述远端部分(32C)包括第二直部分(32F)，所述第二直部分(32F)适合于沿着所述壳(28)的壁延伸。
15.如权利要求12所述的安装组件(30)，其中所述长引线(32)的所述远端部分(32C)包括部分(32G)，所述部分(32G)具有适合于至少基本上与所述灯外壳(28)的所述远端(28B)的曲率一致的曲率。
16.如权利要求14所述的安装组件(60)，其中所述长引线(62)的所述远端部分(62C)包括第三直部分(62K)和第四直部分(62L)，所述第三直部分(62K)由第一弯曲部分(62M)连接到所述第二直部分(62F)，且所述第四直部分(62L)由第二弯曲部分(62N)连接到所述第三直部分(62K)。
17.如权利要求14所述的安装组件(60)，其中所述螺旋部分(62B)由第一挠曲部分(62H)连接到所述第一直部分(62E)，且所述螺旋部分(62B)由第二挠曲部分(62J)连接到所述第二直部分(62F)。
18.如权利要求12所述的安装组件(30)，其中所述长引线(32)的所述螺旋部分(32B)包括一至三个匝。
19.如权利要求18所述的安装组件(30)，其中所述长引线(32)具有在约0.55mm至0.90mm范围内的线径。
20.如权利要求16所述的安装组件(60)，其中所述远端电极(67)和所述基座电极(69)分别由过渡元件(68，72)附接到所述长引线(62)和所述短引线(70)。
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