CN103975411B

CN103975411B - 高压气体放电灯

Info

Publication number: CN103975411B
Application number: CN201280058385.6A
Authority: CN
Inventors: J.G.梅坦斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Lumileds Holding BV
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: CN103975411A; US9159546B2; US20150091431A1; EP2748832A1; EP2748832B1; JP6272232B2; JP2015504585A; WO2013080112A1

Abstract

本文描述了一种高压气体放电灯单元10，其包括具有放电容器18的燃烧器14。燃烧器14包括电接触引线22、24并且从灯帽外壳12突伸并固定到该灯帽外壳，使得接触引线22、24中的至少第一个伸入到外壳12内。灯操作电路50布置于外壳12内，电连接到电接触引线22、24。为了允许特别紧凑的灯单元，外壳包括由金属材料制成的底板44以散热，该底板包括开口68，由电绝缘材料制成的帽元件60插入该开口内以封闭第一电接触引线22。

Description

高压气体放电灯

技术领域

本发明涉及高压气体放电灯的领域，并且特定而言，涉及包括在外壳内的灯操作电路的高压气体放电灯单元，以及用于高压气体放电灯单元的灯帽外壳，以及一种制造高压气体放电灯单元的方法。

背景技术

高压气体放电灯用于其中需要高光通量的很多应用领域中。特别地在汽车领域中，高压气体放电灯用于车辆前灯中。

放电灯通常包括密封的放电容器，其中在放电空间内的电极之间可以点燃电弧以生成光。除了包括放电容器和电极的燃烧器之外，气体放电灯通常还包括灯帽，灯帽包括机械紧固元件和电连接器件，使得燃烧器机械地固定并电连接到灯帽，并且灯帽本身电连接并机械固定到例如车辆前灯单元中。

众所周知，提供包括电连接到燃烧器的电路的灯帽外壳。

US 2004/0066150 A1描述了一种具有点燃装置的气体放电灯座。该灯座包括三个主要组成部分：上外壳部分、引线框和覆盖物。上外壳部分具有中央桩以接纳到灯燃烧器的引线。引线框连接到灯燃烧器。下外壳部分包括覆盖板和形成于板上的圆柱形中空、向下敞开的中空圆柱或桩。在组装期间，电导体焊接或钎焊到印刷电路板或引线框。下外壳部分以其桩插入上外壳部分内，使得桩封闭燃烧器的高压接触件并且形成迷宫以避免闪络。

FR 2 704 937描述了一种用于汽车的照明或信号装置。汽车前灯包括已知的放电灯和抛物面反射器。具有灯帽的灯安装于反射器背部的孔中，使得灯的颈圈压靠在反射器上。杯状物与反射器形成为整体并且延伸到后部，从而限定一个腔体，该腔体容纳灯的灯帽和用来向灯供应高压的电部件。腔体在后部由覆盖物闭合，该覆盖物在灯轴线中具有圆形开口。插塞在灯的颈圈上施加压力以保持它就位。为了移除并更换灯，可以移除插塞以接近灯帽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压气体放电灯单元、灯帽外壳和允许特别紧凑灯单元的制造方法。

这个目的由根据下述高压气体放电灯单元、用于高压气体放电灯单元的灯帽外壳和制造高压气体放电灯单元的方法来解决。

其中，该高压气体放电灯单元包括：

-燃烧器，其具有放电容器，所述燃烧器包括电接触引线，

-灯帽外壳，其中所述燃烧器从所述外壳突伸并且固定到所述外壳上，使得所述接触引线中的至少第一个延伸到所述外壳内，

-其中灯操作电路布置于所述外壳内，电连接到所述电接触引线，

-其中所述外壳包括由金属材料制成的底板以散热，

-并且其中所述底板包括开口，由电绝缘材料制成的帽元件插入所述开口内以封闭并电绝缘所述第一电接触引线。

其中，该用于高压气体放电灯单元的灯帽外壳，包括：

-用来接纳具有放电容器和电接触引线的燃烧器的空间，使得所述燃烧器从所述外壳突伸，

-用来接纳所述接触引线中的至少第一个的空间，使得其伸入到所述外壳内，

-用来将布置于所述外壳内的灯操作电路布置成电连接到所述电接触引线的空间，

-其中所述外壳包括由金属材料制成的底板以散热，

-并且其中所述底板包括开口，由电绝缘材料制成的帽元件插入所述开口内以至少部分地封闭并电绝缘用来接纳所述第一电接触引线的空间。

其中，该制造高压气体放电灯单元的方法包括：

-提供燃烧器，其具有放电容器，所述燃烧器包括电接触引线，

-将所述燃烧器固定到灯帽外壳上使得所述电接触引线中的至少第一个布置于所述外壳内，

-将灯操作电路设置于所述外壳内并且将所述灯操作电路电连接到所述电接触引线，其中所述外壳包括由金属材料制成的底板以散热，并且其中所述底部覆盖物包括开口，

-将电绝缘材料制成的帽插入所述开口内以封闭并电绝缘所述第一电接触引线。

根据本发明，灯单元包括燃烧器，燃烧器包括放电容器，在放电容器中可生成电弧。通常，燃烧器将具有两个电接触引线，使得两个电极中的每个电极可以被供应电力。也可被称作中央接触引线的第一电接触引线优选地从放电容器延伸，并且优选地至少部分地在从放电容器延伸的燃烧器管内引导。第二电接触引线或返回接触件优选地平行于燃烧器设置并且部分地封闭于陶瓷管中。除了放电容器和电接触引线之外，燃烧器还可以包括围绕放电容器设置的透明外泡。

根据本发明，燃烧器从灯帽外壳突伸使得放电容器布置于离外壳一定距离处。燃烧器固定到灯帽外壳上，使得电接触引线中的至少第一个布置于外壳内。优选地，燃烧器的部分（特别地围绕电接触引线设置的石英管）可以布置成伸入到外壳内，诸如超过外壳轴向长度的一半和进一步优选地甚至超过其三分之二。

在外壳内，布置灯操作电路，其电连接到燃烧器的电接触引线。灯操作电路是设置成在操作期间向灯供应电力的电路。可以使用不同的电路（诸如点燃电路）来向燃烧器供应高压以便点燃电弧并且启动灯。相应的点燃电路包括（如本领域技术人员本身已知的那样）诸如变压器、电容器和火花隙的部件。但是，根据本发明的优选实施例，布置于外壳内的电路不仅供应高点燃电压，而且还包括驱动器电路以在灯稳态操作期间向燃烧器供应电力。在此情况下，电路包括生成具有所希望的电流、电压和功率的波形和值的灯操作电流所需的部件。例如，相应的驱动器电路可以包括用来开关供应电压以便以受控制的方式获得所希望的操作电压的半导体部件。特别地，驱动器电路可以包括用来控制灯操作的微控制器。

根据本发明，外壳至少包括由金属材料制成的底板以散热。在放电灯操作期间，从燃烧器向外壳传热。此外，在灯操作电路中生成热。为了维持仍允许灯操作电路的部件操作的温度，传到灯帽外壳的热或者在灯帽外壳内生成的热应被耗散。这可以通过至少将灯帽外壳的底板设置成由金属材料制成来实现，金属材料提供良好的热传导和散热性质，诸如铜、铝或合适合金。进一步优选地，不仅底板，而且灯帽外壳的其它部分也可由金属材料制成，特别是一个或多个（优选地全部）侧壁。

根据本发明，金属化的底板包括开口，由诸如优选地塑料材料的绝缘材料制成的帽元件插入开口内以封闭至少第一接触引线。

因此，本发明组合至少第一接触引线的可靠绝缘与有效散热，同时维持易于组装。由于绝缘和散热，灯单元可以制得很紧凑，而不会增加电闪络或者不容许的操作温度的风险。通过在底板中设置开口并且插入帽元件，灯单元可以易于组装。

一般而言，帽元件可以具有适合于至少部分地封闭第一接触引线的任何形状。根据本发明的优选实施例，帽元件包括底部段和至少第一封闭壁结构。底部段可例如为平坦的并且可以优选地与底板的外表面齐平定位。壁结构优选地在灯单元的轴向方向上从底部段延伸，优选地至少基本上垂直于底部段的外表面。壁结构可以优选地围绕第一接触件闭合，例如，提供在截面上包围第一电接触引线的所有侧的闭合结构。

根据本发明的优选实施例，帽元件包括至少第一封闭壁结构和第二封闭壁结构。第一封闭壁结构优选地布置成以较小的距离封闭第一接触引线，并且第二封闭壁结构围绕第一封闭壁结构布置以便以较大的距离包围第一接触件。将多个这样的壁结构一个设置于另一个内用来增加绝缘长度。虽然可能提供相同轴向长度的至少两个封闭壁结构，但是已经证明提供具有较小轴向长度的第一壁结构和具有较大轴向长度的第二壁结构是有利的。相应的帽元件可以提供靠近第一接触引线的充分的安装空间。

根据本发明的再一优选实施例，帽元件在轴向延伸到外壳内以便至少部分地包围（在截面上）从燃烧器伸入到外壳内的燃烧器管。燃烧器管优选地为石英玻璃材料，并且最优选地与放电容器的壁设置为整体。来自燃烧器的第一中央接触引线布置于燃烧器管内。通过用帽元件包围燃烧器管，提供合适绝缘。

在其中来自燃烧器的第一中央接触引线和第二返回接触引线布置成突伸到外壳内的配置中，帽元件优选地布置成使得其壁结构的至少一部分布置于中央接触引线与返回接触引线之间。特别是在点燃期间，可以因此避免接触引线之间在灯帽外壳内的闪络。

进一步优选地，帽元件具有底部，底部包括（轴向）覆盖中央接触引线的第一底部段和覆盖返回接触引线的第二底部段。优选地，第一底部段大于第二底部段并且布置在中央，并且第二底部段布置成直接邻接于第一底部段。

根据本发明的另一优选实施例，设置于灯帽外壳内的灯操作电路布置于载体上。载体可以例如为印刷电路板（PCB）、引线框或者用来承载和互连电路的电部件的任何其它合适布置。优选地，开口可以设置于载体内，并且来自燃烧器的电接触引线可以延伸穿过此开口。特别地，至少来自燃烧器的中央电接触引线（其可以包含于燃烧器管中）可延伸穿过该开口。这允许将燃烧器较深地布置于灯帽外壳内，并且因此实现具有减小的光中心长度（LCL）的很紧凑的布置。

根据优选实施例，载体（特别地印刷电路板）直接布置于底板上，使得实现良好的热接触。以此方式，底板有效地用作载体上的电部件的散热器。在特别优选的实施例中，载体为夹在底板上的基本上平坦的印刷电路板。

在组装后，帽元件可以以不同方式保持就位，诸如通过焊接、胶合或其它固定措施。特别地，优选地在形成于灯帽外壳中的腔体内设置保持结构，保持结构被成形和布置成在插入后压靠在帽元件上，通过所产生的力保持帽元件就位。特别地，保持结构可以包括薄层元件或其它形状，使得在将帽元件插入腔体内的期间，保持结构和/或帽元件变形，从而导致保持力。

在根据本发明的灯帽外壳中，设置用来接纳燃烧器的空间（和优选地用来固定燃烧器的器件）、用来接纳第一接触引线的空间和用于灯操作电路的空间。底板由金属材料制成以散热。帽插入底板中的开口内并且封闭用于第一接触引线的安装空间。

在根据本发明的制造方法中，燃烧器被固定到灯帽外壳上并且灯操作电路设置于外壳内。外壳底板由金属材料制成以散热。帽插入底板中的开口内并且封闭来自燃烧器的第一接触引线。

附图说明

通过下文优选实施例的描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得显然，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的灯单元的透视图；

图2示出了沿着图1中的线A..A的图1的灯单元的截面；

图3示出了图1、图2的灯单元的底视图；

图4示出了图1至图3的灯单元的分解透视图。

具体实施方式

图1示出了包括灯帽外壳12的灯单元10，燃烧器14从所述灯帽单元突伸。

如从图2的截面图可以看出，燃烧器14包括燃烧器管16和外泡20，所述燃烧器管形成具有封闭的放电空间的放电容器18，所述外泡布置于放电容器18周围。外泡20和具有放电容器18的燃烧器管16由石英玻璃材料制成。在放电空间内，设置第一电极和第二电极。第一电极电连接到第一中央接触引线22，所述第一中央接触引线在燃烧器管16内伸入到外壳12中。第二电极连接到返回接触引线24，所述返回接触引线平行于燃烧器14的纵向轴线X延伸。陶瓷管26围绕返回接触引线24布置。

燃烧器14由保持部段30相对于灯帽外壳12机械地保持，所述保持部段包括保持环结构32，所述保持环结构设置于燃烧器14周围，由点焊弹簧舌部36固定到燃烧器14的颈圈34上。

灯帽外壳12包括上外壳覆盖物40、侧壁42和作为下外壳覆盖物的底板44。所有外壳壁元件40、42、44由铝制成，因为金属材料具有良好的导热性质。

在灯帽外壳12内，布置灯操作电路50的电部件。通过向灯帽外壳12侧部开口的电连接器52为灯操作电路50供电。对于机动车辆前灯中的应用，灯单元10经由连接器52电连接到车载电源。整合于灯帽外壳12内的灯操作电路50提供为了使连接器52处所供应的电压适配于在点燃、随后的起转和稳态操作期间燃烧器14操作所需的驱动电压和电流类型而需要的所有电路。灯操作电路50在印刷电路板58上包括用于点燃灯的电路（诸如变压器54）以及用来控制到燃烧器14的交变电流的微控制器56。

如特别地从图2的截面图可以看出，燃烧器14布置成沿着轴线X在轴向突伸到灯帽外壳12内相当远的距离。燃烧器管16延伸超过灯帽外壳12轴向长度的一半。燃烧器14在灯帽外壳12内相当深的相应布置的结果导致减小的光中心长度（LCL），即放电容器18的中心相对于保持环32的距离，所述保持环包括位置参考元件以用于在机动车辆前灯单元的反射器内的相对定位。

因此，由于燃烧器14安装成突伸到灯帽外壳12内，所以来自燃烧器14的电接触引线（即中央接触引线22和返回接触引线24）也延伸到灯帽外壳12内并远超过轴向距离的一半，并且在图示的优选示例中，甚至超过其轴向长度的2/3。在灯单元10的操作中并且特别是在点燃期间，需要设置绝缘以防止在电接触引线22、24之间的闪络，以及从接触引线22、24中任一个到灯操作电路50的部件或接触引线或者到灯帽外壳12的部分的闪络。为了提供这种绝缘，设置塑料帽60，其包括底部段62，所述底部段包括在轴向覆盖中央接触引线22的第一底部段62a和覆盖返回接触引线24的第二底部段62b。如特别地从图3可以看出，帽60的第一底部段较大并且相对于纵向轴线X基本上布置于中央，而第二底部段62b较小并且布置于侧部。

帽60包括直接设置于中央接触件22周围的第一封闭壁结构64使得在垂直于纵向轴线X的截面中观察，接触件22完全被壁结构64封闭。帽60还包括设置于第一壁结构64周围的第二壁结构66，所述第二壁结构比第一封闭壁结构在轴向延伸得更远，直到灯帽外壳12的纵向长度的大约一半。

因此帽60用来提供电绝缘，特别是在中央接触引线22与返回接触引线24之间，并且也在接触引线22、24与金属底板44之间。

如从图4可以看到，灯操作电路50布置在印刷电路板58上，所述印刷电路板设置于灯帽外壳12内，保持并且电互连电路部件。在顶表面上安装有灯操作电路50的电部件的印刷电路板（PCB）58直接布置于底板44上。因此，在灯操作电路50与底板44之间存在紧密的热接触，使得底板44用作散热器。

绝缘塑料插件43设置于灯帽外壳12内以容纳连接器52并且引导并保持燃烧器14的突伸部分和返回接触件24。插件43还包括竖直塑料壁45，在图2中可见，其形成用于帽60的开口68。印刷电路板58包括中央开口68以容纳其中具有封闭的中央接触引线22的燃烧器管16。因此，灯操作电路50的载体和部件54、56布置于开口周围并且在组装之后布置于延伸穿过开口的燃烧器管16周围。因此，实现了具有短LCL的很紧凑的布置。

在组装期间，如图4所示，帽60插入设置于金属底部覆盖物44和印刷电路板58内的开口68中。

在灯帽外壳12内，帽60布置于腔体内，其中壁结构64、66进入到装配凹槽内。这些凹槽提供薄层形保持结构70。在组装灯单元10期间，帽60被用力打入到腔体内，使得壁结构66和保持结构70变形以在之后提供将帽60固定就位的保持力。

虽然在附图和前文的描述中已经详细地图示并描述了本发明，但是这些图示和描述应当视为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本发明并不限于公开的实施例。

例如，不同的灯操作电路可以设置于灯帽外壳12内。另外，在实施中被示出为平坦表面的灯帽外壳12的外壳元件可以具有不同形状，以例如包括散热结构，诸如散热翅片等。

所公开的实施例的其它变型可由本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时，通过学习附图、公开内容和所附权利要求而理解和实现。在权利要求中，词语“包括”或“包含”并不排除其它元件且不定冠词“一”并不排除多个。在彼此不同的权利要求中陈述特定措施的简单事实并不表示不能使用这些措施的组合来取得益处。在权利要求中的任何附图标记不应理解为限制其范围。

Claims

1.一种高压气体放电灯单元（10），包括：

-燃烧器（14），其具有放电容器（18），所述燃烧器（14）包括第一电接触引线(22)和第二电接触引线(24)，

-灯帽外壳（12），其中所述燃烧器（14）从所述灯帽外壳（12）突伸并且固定到所述灯帽外壳上，使得至少所述第一电接触引线(22)延伸到所述灯帽外壳（12）内，

-其中灯操作电路（50）布置于所述灯帽外壳（12）内，电连接到所述第一电接触引线(22)和第二电接触引线(24)，

-其中所述灯帽外壳（12）包括由金属材料制成的底板（44）以散热，

-并且其中所述底板（44）包括开口（68），由电绝缘材料制成的帽元件（60）插入所述开口内以封闭并电绝缘所述第一电接触引线（22）。

2.根据权利要求1所述的单元，其中，

-所述帽元件（60）包括底部（62）和至少第一封闭壁结构(64)。

3.根据权利要求1或2所述的单元，其中，

-所述帽元件（60）包括第一封闭壁结构（64）和围绕所述第一封闭壁结构（64）布置的第二封闭壁结构（66）。

4.根据权利要求3所述的单元，其中，

-所述第二封闭壁结构（66）具有比所述第一封闭壁结构（64）更长的轴向长度。

5.根据权利要求1或2所述的单元，其中，

-所述燃烧器（14）包括伸入到所述灯帽外壳（12）内的轴向布置的燃烧器管（16），

-其中所述第一电接触引线(22)被布置为位于所述燃烧器管（16）内的中央接触引线，

-并且其中所述帽元件（60）在轴向延伸到所述灯帽外壳（12）内以至少部分地包围所述燃烧器管（16）。

6.根据权利要求1或2所述的单元，其中，

-所述燃烧器（14）包括作为中央接触引线的所述第一电接触引线（22）和作为返回接触引线的所述第二电接触引线（24），

-其中包含在所述帽元件（60）中的第一封闭壁结构(64)的至少一部分布置于所述中央接触引线（22）与所述返回接触引线（24）之间。

7.根据权利要求1或2所述的单元，其中，

-所述第一电接触引线(22)被布置为中央接触引线，而所述第二电接触引线(24)被布置为返回接触引线，以及

-所述帽元件（60）包括覆盖所述中央接触引线（22）的第一底部段（62a）和覆盖所述返回接触引线（24）的第二底部元件（62b）。

8.根据权利要求1或2所述的单元，其中，

-所述灯操作电路（50）包括布置于载体（58）上的电部件(54, 56)；

-其中开口（68）设置于所述载体（58）内，使得所述第一电接触引线（22）延伸穿过所述开口（68）。

9.根据权利要求1或2所述的单元，其中，

-其中所述载体（58）直接布置于所述底板（44）上。

10.根据权利要求1或2所述的单元，其中，

-所述灯帽外壳包括腔体，所述帽元件（60）接纳于所述腔体内，

-其中所述帽元件（60）由压靠在所述帽元件（60）上的保持结构（70）保持在所述腔体内。

11.一种用于高压气体放电灯单元（10）的灯帽外壳（12），包括：

-用来接纳具有放电容器（18）和第一电接触引线(22)及第二电接触引线(24)的燃烧器（14）的空间，使得所述燃烧器（14）从所述灯帽外壳（12）突伸，

-用来接纳至少所述第一电接触引线(22)的空间，使得其伸入到所述灯帽外壳（12）内，

-用来将布置于所述灯帽外壳（12）内的灯操作电路（50）布置成电连接到所述第一电接触引线(22)及第二电接触引线(24)的空间，

-并且其中所述底板（44）包括开口（68），由电绝缘材料制成的帽元件（60）插入所述开口内以至少部分地封闭并电绝缘用来接纳所述第一电接触引线（22）的空间。

12.一种制造高压气体放电灯单元的方法，包括

-提供燃烧器（14），其具有放电容器（18），所述燃烧器（14）包括第一电接触引线(22)及第二电接触引线(24)，

-将所述燃烧器（14）固定到灯帽外壳（12）上使得至少所述第一电接触引线（22）布置于所述灯帽外壳（12）内，

-将灯操作电路（50）设置于所述灯帽外壳（12）内并且将所述灯操作电路（50）电连接到所述第一电接触引线(22)及第二电接触引线(24)，其中所述灯帽外壳（12）包括由金属材料制成的底板（44）以散热，并且其中所述底板（44）包括开口（68），

-将电绝缘材料制成的帽元件（60）插入所述开口（68）内以封闭并电绝缘所述第一电接触引线（22）。