CN107004567A - 用于车辆头灯的气体放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种气体放电灯（1），包括：内容器（100），其包围被间隙（G）分离的一对电极（12、13）；以及外容器（10），其包围内容器（100），并且其中灯（1）包括布置在容器（10、100）的表面上的横向条纹（P），使得横向条纹（P）位于通过纵轴（X）的水平面（H）以下，该纵轴通过灯（1）的中心，并且其中横向条纹（P）基本上仅在对应于电极（12、13）之间的间隙（G）的区域范围延伸。

Description

用于车辆头灯的气体放电灯

技术领域

本发明描述了一种气体放电灯。

背景技术

为了确保交通安全和促进贸易、设计和建筑方面，由国际公认的UN/ECE规章规定了汽车头灯。一般地，具有关键重要性的是前光束轮廓满足严格的要求，例如关于明/暗截止线的形状、在明/暗截止线上方允许的最大光强度等的要求。适当的规章还支配诸如色温、灯驱动器特性、灯尺寸等其它特性。在汽车头灯应用中广泛地使用诸如氙气HID灯之类的高强度放电灯（HID灯），因为其可以提供强光。

基本上存在两个不同类型的车辆头灯，用于与HID灯泡一起使用，即投射式头灯和反射式头灯。在投射式头灯中使用所谓的S型HID灯泡，并且在反射式头灯中使用所谓的R型HID灯泡。在投射式头灯中，来自S型HID灯泡（例如D2S灯泡、D4S灯泡等）的光被椭圆镜集中在护罩上。未被屏蔽光被透镜投射成最终光束图案。在反射式头灯中，在基本上抛物面反射器中水平地放置R型HID灯泡，并且该反射器将放电弧向外成像到道路上。为了防止眩光，R型HID灯泡（例如，D2R灯、D4R灯等）在其外层玻璃容器上具有专用黑色“细条纹”以防止眩光并获得所需的截止，参见例如US20070029916A1和US20130063949A1。另外，反射式头灯使用放置在R型HID灯泡前面的金属护罩以便阻挡将直接地离开头灯（即没有经历任何反射）或者将以不受控方式被HID灯泡本身散射（即被其盐组合物散射）到反射器中且然后朝着对向交通的方向离开灯的任何散射光。外HID灯泡表面上的不透明条纹一般地包括‘竖直’条纹（即在灯座附近绕着灯的圆周布置的条纹）以及沿着灯的长度布置的‘水平’条纹，其基本上水平地安装在照明组合件的反射器中，如在EP 0 708 978 B1中所述。条纹用于阻挡杂散光，其另外将促进光束图案中的过度眩光。供在投射式头灯中使用的S型灯不具有任何条纹，因为投影仪本身用内部护罩来消除杂散光并确保眩光值被降低至满足法定光束要求。

由于已知HID灯具体地被设计为R型或S型的，所以不可能在被设计成用于与S型灯一起使用的头灯中使用R型灯，因为如果R型HID灯被插入S型头灯中，则不能实现可接受的光束图案，并且反之亦然。例如，R型头灯中的S型灯泡将导致不可接受的眩光水平。另一方面，在S型头灯中使用R型灯泡将使光束长度和宽度减小多达50%，这很明显也是不可接受的。

不能假设汽车的驾驶员知道哪个类型的灯被允许用于车辆头灯，并且可能驾驶员不确信灯泡的哪个选择是正确的。面对由各种供应商制造的非常多样性的灯泡，选择正确的灯泡也是困难的。这使得总体情况从制造商、零售商和消费者的观点出发是复杂且混乱的。

当前，在市场上存在这样的解决方案，其提供没有涂层和可以根据需要而组装或拆除的金属护罩的HID灯泡，取决于将在要求S型灯的投射头灯中还是在要求R型灯的反射头灯中使用灯。金属护罩意图实现与直接地施加于灯的细条纹相同的功能。由于复杂的安装构造、要求精度、高温负荷和金属框架的大尺寸，此类解决方案制造起来是非常昂贵的。此外，最终用户必须知道他需要哪个类型的HID灯泡，并然后必须能够根据其头灯类型而附着或拆卸金属框架。然而，在替换解决方案中，金属护罩不能如直接地施加于灯上的细条纹那样有效地阻挡不想要的光，并且安装或构造误差进一步降低最终得到的前光束的质量。

因此，本发明的目的是提供一种克服上文提到的问题的替换HID灯设计。

发明内容

本发明的目的是通过权利要求1的气体放电灯实现。

根据本发明，所述气体放电灯包括内容器，其包围被间隙分离的一对电极；以及外容器，其包围内容器；并且其中，所述灯包括布置在容器的表面上的横向条纹，使得该横向条纹通过纵轴（通过灯的中心）位于水平面下面，并且其中，该横向条纹基本上仅在对应于电极之间的间隙的区域范围延伸。

在本发明的上下文中，应将措辞“基本上仅在对应于电极之间的间隙的区域范围延伸”理解成仅在与电极之间的间隙成一“视线”的容器的部分上施加横向条纹。换言之，横向条纹将基本上仅在从侧面看灯时掩蔽间隙。

在本发明的上下文中，措辞“通过纵轴的水平面”对应于在放电灯（特别是安装在汽车头灯中的放电灯）的安装位置上通过放电灯的纵轴的水平面。此安装位置由放电灯和车辆头灯的标准化机械连接和/或电连接预先确定。

根据本发明的气体放电灯的优点是，其可以在R型和S型头灯两者中（即在反射式头灯和投射式头灯两者中）使用而不需要最终用户相对于其头灯的类型修改HID灯泡。因此，具有投射式头灯的汽车的驾驶员可以用根据本发明的灯替换有缺陷的D2S灯。同样地，具有反射式头灯的汽车的驾驶员可以用根据本发明的灯来替换有缺陷的D4R灯。根据本发明的HID灯泡关于售后业务方面给制造商、零售商以及消费者带来相当可观的简单化。作为必须制造、配销并从大量不同的氙气HID灯泡类型中进行选择的替代，单个氙气HID灯泡类型可以是足够的。这给制造商且也给经销商带来相当大的成本节省，并且客户可以更容易地识别适当的HID灯泡以替换有缺陷的灯泡。

从属权利要求和以下描述公开了本发明的特别有利实施例和特征。可以适当地将实施例的特征组合。在一个权利要求种类的技术方案中描述的特征可以同样地应用于另一权利要求种类。

在本发明的背景下，应将术语“气体放电灯泡”、“HID灯泡”和“氙气HID灯泡”理解成具有相同的意义，并且这些术语可以互换地使用。术语“灯”和“灯泡”也可以互换地使用。优选地，根据本发明的灯没有任何其它涂层，特别是没有围绕着内端区域（即围绕着底座或镇流器附近的灯的圆周）的任何涂层或条纹。任何其它有涂层区域的这种不存在将本发明灯的此类优选实施例与利用水平以及圆周/竖直条纹来限定前光束的明/暗截止线的任何现有R型灯区别开。此类涂层一般地被施加为不透明材料的窄条纹，并且一般地称为“细条纹”。在下文中，术语“条带”、“条纹”、“涂层”和“细条纹”具有相同的意义，并且可以互换地使用。

如上所述，在灯的容器的表面上施加横向条纹，使得至多其只有当从侧面看灯时才遮蔽电极之间的间隙。在氙气HID灯中，电极之间的间隙一般地仅包括约4-5 mm。因此，在本发明的优选实施例中，横向条纹具有一定长度，该长度优选地不超过电极之间的间隙的长度。

虽然在对应于电极之间的间隙的区域中跨容器施加横向条纹，但为了实现上文提到的效果，优选地将横向条纹的高度选择成阻挡尽可能少的光。因此，在本发明的优选实施例中，横向条纹具有至多2.1 mm、优选地至多1.3 mm的高度。横向条纹的径向位置—即其相对于通过灯的中心轴的水平面的位置—优选地与标准或现有技术R型氙气HID灯上的相应横向条纹的径向位置相同。

由于横向条纹的目的是遮挡从前光束的明/暗截止线上方出现的光，所以优选地使用不透明材料来形成横向条纹。优选地，用来形成横向条纹的材料也是耐热的。

在反射灯或投射灯中，灯光学件用于收集尽可能多的光，对其进行成形以实现期望的前光束形状，并且从头灯向外投射该前光束。明/暗截止线是前光束的关键特性。很少的光（优选地根本没有）应在截止线以上杂散，以便限制针对对向交通的眩光。因此，在本发明的另一优选实施例中，灯包括两个横向条纹，在容器的每侧有一个。此设计促进跨前光束的宽度产生清晰的截止线。优选地，两个横向条纹具有基本上相同的尺寸，并且灯上的两个横向条纹的径向位置（即其相对于通过灯的中心的水平面的位置）优选地对应于标准R型氙气HID灯上的横向细条纹的径向位置。

由于前光束基本上包括从灯（在反射灯的情况下）向外投射的放电弧的许多图像，所以横向条纹优选地略长于对应于电极间隙的长度的区域。这帮助确保清晰的截止线，即使电极尖端应随时间推移而被烧损，结果是电极缩短且间隙延长。另外，应将约为+/-0.2mm的两个电极尖端的轴向位置容差考虑在内。纵向条纹在灯的外端区域的方向上延伸至多2.0 mm、优选地1.5 mm且最优选地至多1.0 mm的距离，因为发射到氙气HID灯的相应立体角中的光被引导至接近于截止线的中心位置的眩光区的区域中，对应于在对向驾驶员的视线中的区域。

优选地，根据本发明的灯是针对35W的额定功率设计的。针对此类HID氙气灯，内放电容器或燃烧器的容量优选地大于或等于15µl且小于或等于23µl。优选地，燃烧器的内径包括至少2.2 mm和至多2.8 mm；并且燃烧器的外径包括至少5.2 mm和至多5.8 mm。

可以向容器的内表面和/或外表面施加横向条纹。例如，可以在燃烧器的外表面上在其任一侧施加横向条纹。然而，由于燃烧器在操作期间变得非常热，所以横向条纹的材料将必须是极其耐热的。因此，在本发明的优选实施例中，为外容器或封套的外表面施加横向条纹。

在根据本发明的灯的另一实施例中，在灯的内端处（即在最接近于外壳的灯的末端处）施加附加窄周向条带。最接近于放电弧的周向条带的边缘优选地对应于如针对R型氙气HID灯的周向条带的边缘。周向条带的宽度优选地为至多4.0 mm，最优选地至多2.0 mm。周向条带与横向条带分开，使得周向和横向条带的相关边缘分离至少1.0 mm。周向条带显著地减少在明/暗截止线以上很多的眩光。此区域主要对应于由在车辆前面20-100 m的距离处的对向交通感觉到的眩光。即使本实施例除横向条带之外还利用周向条带，此灯仍然可以在S型头灯中使用，因为周向细条纹远远在第一电极后面，并且因此对S型头灯光束图案的光分布仅具有非常弱的影响。另一方面，附加的窄周向细条纹略微增加内放电容器的温度并因此改善HID灯泡的效率，导致更亮的光输出。改善的效率因此可以补偿由于细条纹的“遮蔽”效应而引起的任何光损失。

根据结合附图考虑的以下详细描述，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。然而，应理解的是附图仅仅是出于举例说明的目的而设计的，而并不作为本发明的限制的定义。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一实施例的高强度放电灯；

图2示出了现有技术R型高强度放电灯；

图3A示出了在投射式头灯中使用的根据本发明的灯所产生的前光束；

图3B示出了在投射式头灯中使用的现有技术灯所产生的前光束；

图4A示出了由在反射式头灯中使用的D4R型的现有技术灯实现的光束轮廓的肩部区域；

图4B示出了由在相同类型的反射式头灯中使用的根据本发明的灯实现的光束轮廓的肩部区域；

图4C示出了由在相同类型的反射式头灯中使用的具有可拆卸金属框架的现有技术灯实现的光束轮廓的肩部区域；

图5示出了根据本发明的灯的实施例的其它视图；

图6示出了在灯的内区中具有周向条纹的根据本发明的灯的另一优选实施例。

在附图中，相同的标号自始至终指代相同对象。图中的对象不一定按比例描绘。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的HID灯1。灯1包括包围内容器100或燃烧器100的外容器10或封套10。两个电极12、13延伸到燃烧器100中，并且其尖端跨窄间隙G彼此面对。返回引线130提供外电极13与灯1的底座11或镇流器外壳11之间的电连接，使得两个电极12、13可以被电连接至镇流器（未示出）。此灯1的几何构造细节基本上对应于标准D2R灯的几何构造细节。当灯1被点亮时，在电极尖端之间建立放电弧D。放电弧D将具有在延伸通过灯1的中心的纵轴X上方延伸的弯曲弓形。本图示出了施加于封套10的外表面的横向条纹P。条纹P被布置成使得其并未在纵轴X的水平以上延伸，即条纹P位于通过灯1的中心的水平面以下。横向条纹P的高度H_P在2.0 mm±0.7 mm范围内，即至少1.3 mm且至多2.7 mm，与规范一致。然而，在根据本发明的灯1中，横向条纹P宽到足以正好覆盖对应于电极12、13之间的间隙G的区域，至多宽到与超过电极尖端的区域有轻微重叠。由于此设计，根据本发明的灯1可以在允许与适用规章有偏差的国家中在R型和S型头灯两者中使用。

比较起来，图2示出了现有技术D4R R型灯2。然而，这种已知类型的灯2利用施加于外容器10的两个类型的条纹S_H、S_V。水平条纹S_H用于实现期望的明/暗截止，而在接近于灯座11的区域中围绕着外容器10施加的竖直条纹S_V用于减少在截止线以上的眩光。由于作为这些条纹S_H、S_V的结果的光束的显著操纵，此类灯泡2仅可以在R型头灯中使用。当在投射式头灯中使用时，由此灯2产生的前光束将是严重不足的。

图3A示出了由安装在投射式头灯中的图1的灯产生并被投射到25 m处的屏幕上的前光束。屏幕沿着X轴从-60°延伸至+60°且沿着Y轴从-10°至+5°。图3B示出了由安装在相同类型的投射式头灯中的常规S型HID灯产生、也在与在图3A中相同的角范围内被投射到25m处的屏幕上的前光束。附图示出了在两个光束轮廓之间存在可忽略的差异。即使图1的灯具有横向条纹，其性能也与根本不具有任何条纹的常规S型灯相当。这可以用横向条纹的物理效应来解释，其使燃烧器温度升高。因此，即使横向条纹有效地从放电弧阻挡某些光，燃烧器温度的增加也导致更亮的放电弧。结果是，与由标准S型灯实现的光束轮廓相比,光束轮廓至多仅略微地偏离。

图4A-4C示出了由在反射式头灯（图4A）中使用的标准D4R灯实现的反射式头灯的光束轮廓中的最关键区域（在车辆前面25-100m处，覆盖沿着X轴-5°至+5°且沿着Y轴- 1.2°至+1.2°的角范围）；这是针对在相同类型的反射式头灯（图4B）中使用的根据本发明的灯而言的；并且也是针对在相同类型的反射式头灯（图4C）中使用的具有可拆卸金属框架的HID灯而言的。图中所示的区域对应于明/暗截止线CO的“肩部”区域。相关测量点HV由将投影划分成四个象限的水平线H和竖直线V的交叉给定。每个图示出了指示发光强度的各区域的九个ISO坎德拉线4_a、4_b、…、4_i，分别地具有400；630；1,000；1,600；2500 cd；4,000；6,300；16,000；以及25,000 cd的值。重要的是，前光束在截止线以上不被杂散光破坏，特别是在右下象限的左上角中的“肩部”区域中。图4A显示常规D4R灯满足前光束要求，在从头灯向外70-80m的距离处具有有利的高水平发光强度，如对应于25,000 cd的最低等值线4_i所指示的那样。针对此灯，测量水平线与竖直线的交叉点处的625 cd的眩光水平。在这里，在1,000—6,300 cd范围内的等值线4_c-4_g紧密地聚集，指示“暗”（在截止线CO以上）与“明”（在截止线以下）之间的有利的突然过渡。图4B显示根据本发明的灯（即使其仅具有较短的横向条纹且不具有周向条纹）仍产生令人满意的光束轮廓。在这种情况下，仅测量到700 cd周围的有利的低眩光水平，如由紧密聚集的等值线4_c-4_g所指示的那样（类似于图4A）。而且在这里，前光束的特征是，从头灯向外70-80 m的距离处具有有利地高水平的发光强度，如由对应于25,000 cd的最低等值线4_i所指示的那样。附图示出了根据本发明的灯可以在R型头灯中使用，因为其提供类似于标准D4R灯的光束轮廓，并且其特征在于，眩光水平显著低于由具有可拆卸金属框架的现有技术氙气HID灯实现的眩光水平，如图4C中图示出的那样，其示出了替换解决方案（具有此类金属框架）未能提供令人满意的前光束。可拆卸金属框架距离放电弧太远而不能实现清晰的截止。在这里，等值线4_c-4_g是相对宽间隔的，指示围绕截止线CO的“暗”与“明”之间的不利过渡。这导致远在车辆前面（在40—80m的距离处）的接近于截止线的明显较低的光照。另外由于来自金属框架的反射而引起的杂散光被散射，这将测量点HV处的光强度增加至1500 cd的水平，其与由本发明的灯实现的性能相比是明显更高的。

图5示出了根据本发明的灯的其它视图，示出了通过竖直面截取的截面图（图的上部）和通过水平面截取的截面图（图的下部）。附图示出了被外容器10或封套10包围的燃烧器100以及延伸通过电极12、13和灯1的中心的纵轴X。外容器的直径在根据D4R规范构造的35 W灯的情况下为约8.7 mm。相对于通过灯10的中心的水平面50示出了在灯1的每侧的横向条纹P的位置。在图的下部中，电极12、13被示为被间隙G分离，其具有约4.2 mm的间隙长度LG。横向条纹P被示为在对应于间隙G的区域中施加，并且朝着位于灯10的“前面”的外区18（即从头灯布置面朝外）且朝着内区17（朝着灯10的底座11或镇流器外壳）少量延伸，使得横向条纹P具有总长度L_P。横向条纹P朝着灯10的外区18比朝着内区17延伸略微更远，使得横向条纹P“偏离”间隙G。以间隙G的中心作为参考点，横向条纹P包括：具有长度L₁的第一部分，其朝着对应于阴极尖端的点延伸并超过该点；以及具有长度L₂的第二部分，其朝着对应于阳极尖端的点延伸并超过该点。如上文所解释的那样，以这种方式施加横向条纹P的效果是，在弧由于烧损而延长的情况下和/或考虑到电极12、13的定位公差而确保横向条纹P始终沿着放电弧的整个长度延伸。

如图6中所示，通过在接近于灯1的底座的内区中添加2-4mm周向条纹P_R来实现另一优选实施例。周向条纹P_R的内边缘60对应于标准D4R灯上的周向涂层的内边缘的位置。周向条纹P_R的“内”边缘60（即最接近于放电弧的边缘）与横向条纹P的相应短边缘61分离约2mm的距离。在根据本发明的灯中，周向条纹P_R将在20-100 m的距离处接近的对向驾驶员所经历的眩光减少至二分之一。

虽然已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但将理解的是在不脱离本发明的范围的情况下可以对其进行许多附加修改和变更。

为了清楚起见，将理解的是，遍及本申请的“一”或“一个”的使用并不排除多个，并且“包括”不排除其它步骤或元件。“单元”或“模块”的提及不排除超过一个单元或模块的使用。

Claims (12)

1.一种用于在车辆头灯中的水平安装的气体放电灯（1），包括

- 内容器（100），其包围被间隙（G）分离的一对电极（12、13）；以及

- 外容器（10），其包围内容器（100）；

其中灯（1）包括横向条纹（P），用于阻挡灯（1）的光在车辆头灯的前光束的明/暗截止线上方出现，横向条纹（P）被布置在内容器（100）或外容器（10）的表面上，位于通过纵轴（X）的水平面（H）以下，该纵轴通过灯（1）的中心，并且其中横向条纹（P）：

- 在对应于电极（12、13）之间的间隙（G）的区域范围延伸，以及

- 在朝向灯（1）的内端区域（17）的方向上延伸超过间隙（G）至多1.0 mm的距离，以及

- 在朝向灯（1）的外端区域（18）的方向上延伸超过间隙（G）至多2.0 mm的距离。

2.根据权利要求1所述的灯（1），其中，所述横向条纹（P）具有至多6.0 mm、优选地至多5.0 mm的长度（L_P）。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的灯（1），其中，所述横向条纹（P）具有2.0±0.7 mm的高度（H_P）。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的灯（1），其中，灯（1）包括两个横向条纹（P），在内容器（100）或外容器（10）的每侧具有一个。

5.根据权利要求4所述的灯（1），其中，所述横向条纹（P）具有基本上相同的尺寸。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的灯（1），其中，所述纵向条纹（P）在朝向灯（1）的内端区域（17）的方向上延伸至多0.5 mm的距离。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的灯（1），其中，所述纵向条纹（P）在朝向灯（1）的外端区域（18）的方向上延伸至多0.5 mm的距离。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的灯（1），其中，所述横向条纹（P）包括不透明材料。

9.根据前述权利要求中的任一项所述灯（1），其中，所述灯（1）在内端区域（17）周围不具有任何涂层。

10.根据权利要求1至8中的任一项所述的灯，包括在灯（1）的内区（17）中布置在内容器（100）或外容器（10）的表面上的周向条纹（P_R），并且其中所述周向条纹（P_R）与横向条纹（P）分离至少1.5 mm的距离。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的灯（1），具有35 W的额定功率，对于灯（1）而言，

- 内放电容器（100）的容量大于或等于15µl且小于或等于23µl；

- 内放电容器（100）的内径包括至少2.2 mm和至多2.8 mm；以及

- 内放电容器（100）的外径包括至少5.2 mm和至多5.8 mm。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的灯（1），其中，所述横向条纹（P）被施加于灯（1）的外容器（10）的外表面。