CN105765694A - 用于汽车前照灯的高压放电灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有气密地封闭的放电管(10)的高压放电灯，在所述放电管中围住有气体放电电极(11，12)和用于产生气体放电的放电介质，其中放电介质不含汞地构成并且至少包括氙以及金属钠和钪的碘化物，并且其中在气体放电电极之间的间距为在1.8mm至3.2mm的范围中的值，以及氙的冷填充压力在1.35兆帕至2.0兆帕的值域中。

Description

用于汽车前照灯的高压放电灯
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于汽车前照灯的高压放电灯。
背景技术
这种高压放电灯例如在公开文献EP1465237A2中予以描述。所述文献公开一种用于汽车前照灯的高压放电灯，所述高压放电灯具有两个气体放电电极，所述气体放电电极以4.2mm的间距设置，并且具有不含汞的放电介质，所述放电介质包含具有1.18兆帕的冷填充压力的氙和金属钠、钪、锌和铟的碘化物。
发明内容
本发明的目的是，提供一种此类的高压放电灯，所述高压放电灯适用于使用在具有减小的尺寸的汽车前照灯中。
根据本发明，所述目的通过权利要求1的特征来实现。本发明的特别有利的实施方案在从属权利要求中予以描述。
根据本发明的高压放电灯具有气密地封闭的放电管，在所述放电管中围住有气体放电电极和用于产生气体放电的放电介质，其中放电介质不含汞地构成并且至少包括氙以及金属钠和钪的碘化物。根据本发明，在气体放电电极之间的间距为在1.8mm至3.2mm的范围中的值，以及氙的冷填充压力在1.35兆帕至2.0兆帕的值域中。术语“氙的冷填充压力”表示在22摄氏度的温度下测量的在高压放电灯的放电管中氙的填充压力。
由于在气体放电电极之间的间距相对小而确保放电弧相应地更短，所述放电弧实现，根据本发明的高压放电灯比根据现有技术的高压放电灯明显更符合点光源的理想情况。此外，通过在气体放电电极之间的小的间距确保在放电弧中的光密度的提高，并且虽然在气体放电电极之间的间距被缩短但是借助于氙的相对高的冷填充压力保证根据本发明的高压放电灯的足够高的点燃电压。此外，氙的高的冷填充压力提供的优点是，根据本发明的高压放电灯在点燃气体放电之后立即产生具有足够高的光通量的白光。
由于前述原因，在气体放电电极之间的间距的值优选甚至在2.0mm至3.0mm的值域中，以及氙的冷填充压力在1.5兆帕至2.0兆帕的值域中，并且特别优选在1.65兆帕至1.9兆帕的值域中。对于氙的冷填充压力更特别优选的是1.4兆帕至1.8兆帕的值域。
有利地，在根据本发明的高压放电灯中，碘化钠在放电介质中的重量份额在每1mm3放电管体积4.4微克至9.3微克的值域中并且优选在每1mm3放电管体积4.5微克至8.0微克的值域中，并且特别优选在每1mm3放电管体积5.3微克至7.5微克的值域中并且更特别优选在每1mm3放电管体积5.3微克至6.7微克的值域中。碘化钪在根据本发明的高压放电灯的放电介质中的重量份额在每1mm3放电管体积3.3微克至7.4微克的值域中并且优选在每1mm3放电管体积3.5微克至7.2微克的值域中，并且特别优选在每1mm3放电管体积4.4微克至6.5微克的值域中并且更特别优选在每1mm3放电管体积4.4微克至6.2微克的值域中。由此，确保在由根据本发明的高压放电灯发射的光的光谱中的足够高的黄光和红光份额。
根据本发明的高压放电灯的放电介质有利地附加地具有碘化锌作为另外的组分，所述碘化锌具有小于或等于每1mm3放电管体积4.4微克的重量份额，以便进一步提高根据本发明的高压放电灯的点燃电压。优选地，用于上述目的的碘化锌的重量份额在每1mm3放电管体积0.5微克至3.6微克的值域中并且特别优选在每1mm3放电管体积1.8微克至3.4微克的值域中并且更特别优选在每1mm3放电管体积1.8微克至2.2微克的值域中。
有利地，根据本发明的高压放电灯的放电介质附加地也具有碘化铟作为另外的组分，所述碘化铟具有小于或等于每1mm3放电管体积1.2微克的重量份额，以便进一步升高由根据本发明的高压放电灯发射的光的光谱中的蓝光份额。优选地，碘化铟的重量份额小于或等于每1mm3放电管体积0.6微克，并且碘化铟的重量份额特别优选在每1mm3放电管体积0.1微克至0.5微克的值域中并且更特别优选在每1mm3放电管体积0.1微克至0.3微克的值域中，以便实现具有高的色温的白光。
根据本发明的高压放电灯的放电管优选具有在17mm3至27mm3的值域中的体积并且特别优选具有在18mm3至27mm3的值域中、更特别优选在18mm3至25mm3的值域中的体积。对于放电管的体积还更优选的是20mm3至25mm3的值域。放电管的内直径在放电腔的区域中优选具有在1.8mm至3.1mm的值域中的值并且特别优选具有在2.1mm至2.8mm的值域中的值。
根据本发明的高压放电灯的电极的直径有利地在0.25毫米至0.38毫米的范围中。具有在该值域中的厚度的电极还可以足够可靠地嵌入在放电管的石英玻璃中并且同时具有足够的电流承载能力，所述电流承载能力尤其在高压放电灯的所谓的启动阶段是重要的，在所述启动阶段期间所述高压放电灯以2至5倍的其额定功率及其额定电流运行。在电极较薄的情况下，在不含汞的高压放电灯中不再确保足够的电流承载能力以及在电极较厚的情况下会有由机械应力引起的在放电管中形成裂纹的风险，该机械应力是由于放电管材料与电极材料明显不同的热膨胀系数而产生的机械应力，所述放电管材料为石英玻璃，所述电极材料是钨或掺杂有钍和氧化钍的钨。电极的长度优选在6.0mm至9.0mm的值域中并且特别优选在7.2mm至8.5mm的值域中，以便确保钼膜密封装置与放电弧的间距尽可能大和高压放电灯的小的结构尺寸。
优选地，根据本发明的高压放电灯的气体放电电极分别与在放电管的密封的端部中嵌入的钼膜连接并且钼膜距与其连接的气体放电电极的放电侧的端部的间距分别具有在6.0mm至7.2mm的范围中的值并且优选具有在6.2mm至7.2mm的范围中的值。由此，确保在钼膜和放电介质之间的大的间距并且降低钼膜受在放电介质中的金属碘化物腐蚀的风险。可选地，气体放电电极能够分别在设置在放电管的密封的端部中的电极部段上由线圈包围，例如在文献WO2010/043490A1或WO2006/058513A1中公开那样，以便进一步减小在放电管中裂缝裂纹的出现和前述腐蚀风险。
附图说明
在下文中，根据一个优选的实施例详细阐述本发明。附图示出：
图1示出根据本发明的优选的实施例的高压放电灯的示意性侧视图。
具体实施方式
本发明的优选的实施例是具有标称35瓦的电功耗的不含汞的金属卤化物蒸汽高压放电灯。所述灯设置为使用在汽车前照灯中。所述灯具有在两侧上密封的、由石英玻璃构成的、具有22.5mm3的容积的放电管10，在所述放电管中气密地围住有放电介质。放电管10具有放电腔106和两个完全相反地设置的、气密地封闭的端部101、102。
在放电腔106的区域中，放电管10的内轮廓圆柱体地构成并且其外轮廓椭圆体地构成。放电管10的内直径在放电腔106的区域中为2.5mm并且其垂直于放电管纵轴线在放电腔106的区域中测量出的最大外直径为6.5mm。放电管10的两个端部101、102分别借助于钼膜熔化部103、104密封。钼膜103、104分别具有6.5mm的长度、2mm的宽度和25μm的厚度。
在放电管10的内腔中存在两个电极11、12，在灯运行期间在所述电极之间形成负责发射光的放电弧。电极11、12由钨或掺杂有钍和氧化钍的钨构成。所述电极的厚度或其直径为0.33mm。电极11、12的长度分别为8.0mm。在电极11、12之间的间距为2.6mm并且其光学有效的间距为3.1mm。术语“光学有效的间距”表示在电极11、12之间的、在电极11、12穿过在车辆前照灯中的放电腔106的管壁形成放电侧的端部之后有效的间距。前述管壁用作光学透镜，使得电极11、12的光学有效的间距大于其实际的或几何结构上的间距。光学有效的间距通过在放电腔106的区域中的放电管壁的形状、放电管材料的折射率和电极11、12的间距来确定。为了清楚，在此应提到，在本专利申请中，术语“电极的间距”总是表示电极之间的几何结构的间距而不表示电极的光学有效的间距。
电极11、12分别经由钼膜熔化部103、104以及经由远离灯头的电流输送部13和电流反馈部17或经由灯头侧的电流输送部14导电地与基本上由塑料构成的灯头15的电接头连接。在电极11和与其连接的钼膜103之间的重叠为1.3mm。钼膜103距电极11的伸入放电管10的内腔中的端部的最小间距为6.7mm。也就是说，钼膜103距在灯运行期间在放电管10中形成的放电弧的间距为6.7mm。类似的结论也适用于钼膜104和电极12。对此的细节在WO2005/112074中公开。电极11、12可以可选地分别设有根据公开文献WO2010/043490A1或WO2006/058513A1的电极柱形螺旋体(未示出)，以便将在放电管中出现裂纹的风险最小化。
放电管10由玻璃质的外泡壳16包封。外泡壳16具有在灯头15中固定的突出部161。放电管10在灯头侧具有由石英玻璃构成的管状的延长部105，灯头侧的电流输送部14在所述延长部中伸展。
放电管10的朝向电流反馈部17的表面区域设有透光的、导电的覆层107。所述覆层107沿灯的纵向方向在放电腔106的整个长度上以及在放电管10的密封的端部101、102的长度的一部分上延伸。覆层107安置在放电管10的外侧上并且在放电管10的环周的大约百分之五至百分之十上延伸。然而，覆层107也可以在放电管10的环周的百分之五十上或甚至在放电管10的环周的大于百分之五十上延伸。覆层107的这种宽的实施方案具有下述优点，即该覆层增加高压放电灯的效率，因为所述覆层将由放电产生的红外辐射的一部分向回反射到放电管中并进而用于选择性地加热放电管10的在灯运行期间位于电极之下的较冷的区域，可离子化的填充物的金属卤化物聚集在所述区域中。覆层107由掺杂的氧化锡构成，例如由掺杂有氟或锑的氧化锡或例如由掺杂有硼和或锂的氧化锡构成。所述高压放电灯在水平姿态中运行，也就是说，电极11、12设置在水平平面中，其中灯定向为，使得电流反馈部17在放电管30和外泡壳16之下伸展。用作点燃辅助的覆层107的细节在EP1632985A1中描述。外泡壳16由石英玻璃构成，所述石英玻璃掺杂有吸收紫外辐射的材料，例如氧化铈和氧化钛。对于外泡壳玻璃适合的玻璃成分在EP0700579B1中公开。
在放电管10中被围住的放电介质由具有冷填充压力、即在22℃的温度下测得的1.75兆帕的填充压力的氙构成，以及由金属钠、钪、锌和铟的碘化物构成。在放电介质中的前述金属碘化物的重量份额分别以每1mm3放电管体积计下面以微克(μg)/立方毫米(mm3)为单位来列举。
碘化钠：6.0μg/mm3
碘化钪：5.3μg/mm3
碘化锌：2.0μg/mm3
碘化铟：0.2μg/mm3
由金属卤化物蒸汽高压放电灯发射的光的色温为4500开尔文。
根据本发明的金属卤化物蒸汽高压放电灯直接在气体放电在放电管中点燃的之后以两倍至五倍其额定功率或其额定电流运行，以便保证可离子化的填充物中的金属卤化物快速蒸发。直接在气体放电点燃之后，所述气体放电几乎仅由氙承担，因为仅氙在该时间点气态地存在于放电管中。高压放电灯在该时间点并进而在所谓的启动阶段期间(在此期间可离子化的填充物的金属卤化物转变为汽相)如氙最高压力放电灯(其中放电的电特性以及光发射，尤其在放电路段上的电压降仅由氙确定)那样工作。只有当可离子化的填充物的上述碘化物蒸发并且所述碘化物参与到放电时，才达到灯的准静态的运行状态，在所述运行状态中灯以其35瓦的额定功率运行并且在使用寿命中以大约30-60伏的点燃电压工作。据此，术语“点燃电压”表示高压放电灯在近似静态的运行中的运行电压。所述点燃电压对应于在近似静态运行中高压放电灯的放电弧上的电压降。
本发明不受本发明的上文详细阐述的实施例限制。例如，放电介质的组分的重量份额可以在上述边界中变化，以便改变由高压放电灯发射的光的色温或点燃电压。同样，氙冷填充压力也可以在上述边界中变化。此外，本发明也可以应用于具有标称25瓦的电功耗的高压放电灯。此外，本发明也可以应用于功率在例如标称25瓦至35瓦的范围中变化的高压放电灯。此外，本发明也可以应用于能用两个或更多个不同的离散的功率级(例如用25W和35W)运行的高压放电灯。
此外，在根据本发明的高压放电灯的灯头中可以设置有点燃设备，例如脉冲点燃设备，以点燃在高压放电灯中的气体放电或者除点燃设备外也设置有完整的用于运行高压放电灯的运行设备。

Claims (12)

1.一种具有气密地封闭的放电管(10)的高压放电灯，在所述放电管中围住有气体放电电极(11，12)和用于产生气体放电的放电介质，其中所述放电介质不含汞地构成并且至少包括氙以及金属钠的碘化物和金属钪的碘化物，
其特征在于，
-在所述气体放电电极之间的间距为在1.8mm至3.2mm的范围中的值，以及
-氙的冷填充压力在1.35兆帕至2.0兆帕的值域中。
2.根据权利要求1所述的高压放电灯，其中在所述气体放电电极之间的间距为在2.0mm至3.0mm的范围中的值以及氙的冷填充压力在1.5兆帕至2.0兆帕的值域中，并且特别优选在1.65兆帕至1.9兆帕的值域中。
3.根据权利要求1所述的高压放电灯，其中在所述气体放电电极之间的间距为在2.0mm至3.0mm的范围中的值以及氙的冷填充压力在1.4兆帕至1.8兆帕的值域中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高压放电灯，其中碘化钠的重量份额在4.4微克/1mm3放电管体积至9.3微克/1mm3放电管体积的值域中以及碘化钪的重量份额在3.3微克/1mm3放电管体积至7.4微克/1mm3放电管体积的值域中。
5.根据权利要求4所述的高压放电灯，其中碘化钠的重量份额在4.5微克/1mm3放电管体积至8.0微克/1mm3放电管体积的值域中以及碘化钪的重量份额在3.5微克/1mm3放电管体积至7.2微克/1mm3放电管体积的值域中。
6.根据权利要求5所述的高压放电灯，其中碘化钠的重量份额在5.3微克/1mm3放电管体积至7.5微克/1mm3放电管体积的值域中并且特别优选在5.3微克/1mm3放电管体积至6.7微克/1mm3放电管体积的值域中，以及碘化钪的重量份额在4.4微克/1mm3放电管体积至6.5微克/1mm3放电管体积的值域中并且特别优选在4.4微克/1mm3放电管体积至6.2微克/1mm3放电管体积的值域中。
7.根据权利要求1至6中任一项或多项所述的高压放电灯，其中所述放电介质附加地包含碘化锌并且碘化锌的重量份额小于或等于4.4微克/1mm3放电管体积。
8.根据权利要求7所述的高压放电灯，其中碘化锌的重量份额在0.5微克/1mm3放电管体积至3.6微克/1mm3放电管体积的值域中。
9.根据权利要求8所述的高压放电灯，其中碘化锌的重量份额在1.8微克/1mm3放电管体积至3.4微克/1mm3放电管体积的值域中并且特别优选在1.8微克/1mm3放电管体积至2.2微克/1mm3放电管体积的值域中。
10.根据权利要求1至9中任一项或多项所述的高压放电灯，其中所述放电介质附加地包含碘化铟，其中碘化铟的重量份额小于或等于1.2微克/1mm3放电管体积并且优选小于或等于0.6微克/1mm3放电管体积。
11.根据权利要求10所述的高压放电灯，其中碘化铟的重量份额在0.1微克/1mm3放电管体积至0.5微克/1mm3放电管体积的值域中并且特别优选在0.1微克/1mm3放电管体积至0.3微克/1mm3放电管体积的值域中。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的高压放电灯，其中所述气体放电电极分别与在所述放电管的密封的端部中嵌入的钼膜连接并且所述钼膜距与其连接的所述气体放电电极的放电侧的端部的间距分别具有在6.0mm至7.2mm的范围中的值并且特别优选具有在6.2mm至7.2mm的范围中的值。
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