CN1244136C - 气体放电灯和其照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体放电灯，特别是用于机动车的高压放电灯。本发明还涉及一种照明系统，具有至少一个光源，至少一个光耦合系统，至少一个光波导管，及至少一个光传输系统。这种具有中央光源和通过在远端的光波导管(也就是，适当的光纤系统)分布光的照明系统，特别适用于机动车中。应用中，在短暂的灯启动时间之后，即可获得高亮度。为提供这样一种在短时间内可获得足够亮度的，具有高亮度的气体放电灯，提出了如下一种气体放电灯，它具有；一个中间位置为电极放电腔的灯管，放电腔表面积的最大值小于2.5cm2；两个伸入放电腔中的电极，在放电腔内，它们之间的电极间距Ea介于1.5mm至3.0mm之间；放电腔中的填充物，在灯工作过程中处于放电状态，填充密度在80-90mg/cm3间；在填充物中至少有决定填充密度的汞成分；灯工作过程中，放电腔中电极之间的工作电压为80至90伏。

Description

气体放电灯和其照明系统
发明领域
本发明涉及一种气体放电灯，特别是一种用于机动车上的高压放电灯。本发明还涉及一种照明系统，包括至少一个光源，至少一个光耦合系统，至少一个光波导管，以及至少一个光传输系统。
背景技术
这种具有中央光源和通过在远端的光波导管(也就是，适宜的光纤维系统)分布光的照明系统，特别适用于机动车中。另外，光也可产生在非常近的位置上，或者产生在不可能产生直射光的地方或是因为别的原因很难(例如，在有爆炸性填充物的容器中)产生直射光的地方。中央光源必须具有从已知灯中所不可得知的特性。这些特性有，例如，接通时的启动性能，灯的有效亮度，及气体放电的弧稳定性。而且，这样的系统(遥控照明系统，RLS)利用光波导管使得光弯曲分布并节约了光源，以至于节约了空间并避免了光源的缺陷。此外，在光线发射区域内(例如光传输系统，机动车的前灯投光器)的照明装置结构有一个很宽的自由度。中央光源可安置于机动车中一个易于达到且被保护的位置上，其中的光线可以经由不易被损坏的光波导管而传输给前反射镜。由此而产生的前灯的设计自由度，在机动车领域中特别需要。
上述的这种气体放电灯可由欧洲专利EP0562872中得知，其中所述的放电灯光源将高亮度和气体放电电弧足够的对流稳定性结合起来。灯的亮度或者更准确地说是它的发光(luminescence)，有利地以有效发光表示，而有效发光是以每平方米弧长的弧发光(lm/cm2)表示的。电弧放电光源，包括中具有放电腔的放电管，腔中有气体填充物，通过供给能量可达到放电状态。至少两个放电电极伸入放电腔中，限定弧长在2-3.5mm内。选择放电腔中汞的含量和放电管的不同尺寸，使得在三个互相独立的参量中，即在决定灯功效的工作电压，对流稳定性和放电灯的结构整体性之间，达成一个折衷。一个范围表示一个填充密度值，在此范围中放电管足够的结构整体性可得到保障。为了在灯的工作过程中不损坏放电管，放电管的张应力必须低于最大值，这一最大值是由材料性能和放电管的尺寸决定的。在弧长、放电腔直径、壁厚和灯管中汞密度之间的折衷，使得得到可产生50,000lm/cm2光量的灯成为可能。
现有的气体放电灯，例如在欧洲专利EP0562872中所公开的，气体放电灯存在的缺点是仅在灯启动之后才能获得高亮度。这是个不能接受的缺点，特别是用于机动车时，因为该时间一辆汽车前灯合理的使用要求。对前灯启动性能的要求是，在接通之后的给定时间内产生规定的光量。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种高亮度的气体放电灯，它可在短暂的时间内供应足够的亮度，因而，特别满足有关机动车前灯的需要。
这一目的，是借助于一个气体放电灯实现的，气体放电灯具有一个在中央位置中具有椭圆体形放电腔的灯管，放电腔的最大表面积小于2.5cm2，两个伸入放电腔中的电极，放电腔中电极之间的间距Ea在1.5mm至3.0mm之间；在灯工作过程中处于气体放电状态的放电腔中的填充物，填充物的填充密度为80-90mg/cm3；在填充物中至少含有决定上述填充密度成份，在灯的工作过程中，放电腔中电极之间的工作电压是80-90V。气体放电灯以上所述的特性，可克服现有技术中的缺点，特别是可在灯接通之后的很短时间内提供大量的光量。正因为如此，除了机动车中别的照明装置外，还可提供适宜实现前灯功能的车灯。对于机动车照明装置的其他法定需要，例如给定的光量、亮度、色温，以及前灯的工作寿命，前灯的点火和预备性能，也是必须的。灯接通的4秒钟之后至少能够获得80％的光。这一性能仅可通过本发明中的气体放电灯才能实现。小型放电腔与填充密度及工作电压相结合，提供了能产生大量光的高效气体放电。每平方弧长可产生将近90,000lm/cm2的高光流。另外，在4秒钟之后，则至少可取得80％的光量。因此，这样的气体放电灯极适宜于在机动车中作为具有中央光源和通过光波导管分布光的照明系统的光源。很显然，除了车前灯的功能之外，这一照明系统也有可能实现别的照明功能。例如，使用另外的光波导管，可供室内或显示照明使用。位于中央光源位置产生的光，和从远处光波导管传输的光的类型和形状的结合，可适合于现场的各自需要。
在气体放电灯的另一实施例中，沿着灯管横向测量的放电腔的内径小于4mm。可以发现，当放电腔的内径为3至4mm时，特别是为3.7mm时，放电灯具有特别良好的性能。
在一个更优选的实施例中，放电腔表面的壁面负载系数至少为25W/cm2。壁面负载系数是衡量气体放电灯的放电腔的每单位面积上放电能力的尺度。壁面负载系数因而是放电腔材料上负荷的参数，因而也是灯工作寿命的参数。通过小型放电腔，使得壁面负载系数的值比现有技术增加成为可能。从而，实质上在小容积的放电腔中产生了更多的光。
本发明的一个实施例是特别涉及放电腔的适当的尺寸，即它的宽度最好小于8mm且长度小于8mm。这样放电腔的大小实际上小于现有的灯的放电腔。放电腔的宽度最优为6至7.7mm，7.6mm最佳，相应的长度范围为6至8mm，最好是7.4mm。
根据本发明的放电灯的又一最佳实施例，放电腔中的填充物至少包括汞和稀有气体，优选是氙。根据已知的方法，本发明中改进的填充气体点火性能可借助在灯管中填充的汞和稀有气体来实现。更好地，放电腔中的填充物还包括至少一种金属卤化物成分，特别是借助于此，可调节机动车前灯的光的色温。
在本发明的另一实施例中，灯的工作功率在50-70W之间。放电灯在此功率范围内工作具有的优点是有可利用的电渣。根据本发明的气体放电灯，可取得90至100lm/W的发光效能。
而且，本发明的目的是借助于具有这样一个气体放电灯作光源的照明系统来实现的。
附图说明
下面将结合实施例对本发明进行详细描述。在附图中：
图1示出了本发明的气体放电灯。
图2是带有气体放电灯的照明系统。
优选实施例介绍
图1所示的气体放电灯1，有一个石英玻璃的管状灯管2和两个相对的电极3和4。灯管2的长度在50到110mm之间。放电腔5大致位于灯管2的中央。放电腔5借助灯管2上的两个收缩部分而被真空密封隔离。
电极4由一个用于外接触的外部电极41、钼箔42、及一个内部电极43组成。第二电极3也具有相似的结构。钼箔42将外部电极41与灯管2收缩处的内部电极43连接起来。内部电极43延伸至放电腔5中至与另一个内部电极的电极间距Ea为2.3mm。然而，本发明并不局限于所述的两侧收缩的灯管2这一实施例，对于一侧收缩的灯管也是同样适用的。
放电腔5，其参考宽度A为7.6mm，参考长度C为7.4mm，其中封闭着一个放电空间6，参考直径B为3.7mm。这导致了一个表面面积约为2.0cm2的较小的放电空间6。在放电空间6中的填充物由汞，氙和金属卤化物组成，填充物的填充密度为80-90mg/cm3。在放电灯1的工作条件下，施加外部电极的电压导致内部电极之间工作电压在大约85伏。填充物由于受激励而处于气体放电状态，对于50W的功率可产生大约4800lm。
图2所示的照明系统，具有作为中央光源的气体放电灯1，放置于光耦合系统10中。对这一现有的光耦合系统10仅作简单的描述。该系统具有一个装有反光镜或者类似光学元件的壳体，在其中放电灯1可替换地放置。反光镜将电灯1发出的光集中于输入口11。光耦合系统10也可设置风扇或者别的适宜热调节的装置。另外，在这个实施例中，光混合器12安置于输入口11的前方，由30-60mm长的石英玻璃棒组成。光混合器12在其末端获得了均匀的光分配，以便于连接着光混合器的任何光波导管的均衡的光输出量，可由相应的光波导管13的直径和长度决定。如果没有光混合器12来作为存储空间并避免任何光损失，则由输入耦合系统10产生的光，以在连接输入口11中流出的方式，被分配到单独的光波导管13中。
几个光波导管13都与光混合器12连接，也与光传输装置14，15，16连接。除了两个前灯15和16，机动车另外几个照明装置14，例如，内灯，尾灯，及别的信号灯，也都可被连接起来。照明装置的数量和种类取决于所用的耦合系统10所产生的光量，也就是说，取决于放电灯1，反光镜的效率，及连接输入口11的直径，也取决于光波导管13的效率，即，尤其是取决于材料的质量，光波导管的直径和它的长度。照明系统可以通过对反射特性的改进和借助于使用大的连接输入口11而更优化。另外，在机动车中安装不止一个这样的系统是可行的。照明装置14的光学性能借助于适宜的光波导管(通过衰减或吸收降低发光强度)或滤色片(调整给定的颜色)，可适用于各个照明装置中。

Claims (10)

1.一种气体放电灯(1)，具有：
一个灯管(2)，灯管的中央位置中有一个椭圆体形放电腔(5)；
两个伸入放电腔(5)中的电极(3，4)，在放电腔(5)中有介于1.5mm至3.0mm之间的电极间距Ea；和
在放电腔(5)中的填充物，
其特征在于，放电腔(5)的表面积最大值小于2.5cm2，在灯(1)工作过程中处于放电状态，填充密度在80-90mg/cm3之间；在填充物中至少具有决定填充密度的汞成分；灯(1)工作过程中，放电腔(5)中电极(3，4)之间的工作电压为80至90伏。
2.如权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，在灯管的横向方向测量，放电腔(5)的内径(B)小于4mm。
3.如权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，放电腔(5)表面的壁面负载系数至少为25W/cm2。
4.如权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，放电腔(5)的宽度(A)小于8mm，长度(C)小于8mm。
5.如权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，放电腔(5)中的填充物至少包括汞和稀有气体。
6.如权利要求5所述的气体放电灯，其特征在于，稀有气体是氙。
7.如权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，放电腔(5)中的填充物至少包括汞和稀有气体，以及金属卤化物。
8.如权利要求7所述的气体放电灯，其特征在于，稀有气体是氙。
9.如权利要求1所述的气体放电灯，其特征在于，灯(1)工作功率在50至70W之间。
10.一种照明系统，具有至少一个光源(1)，至少一个光耦合系统(10)，至少一个光波导管(13)，及至少一个光传输系统(14，15，16)，其中光源(1)为气体放电灯，具有：
一个灯管(2)，灯管在中央位置中有一个椭圆体形放电腔(5)；
两个伸入放电腔(5)中的电极(3，4)，在放电腔(5)中有介于1.5mm至3.0mm之间的电极间距Ea；和
在放电腔(5)中的填充物，
其特征在于，放电腔的表面积最大值小于2.5cm2，在灯(1)工作过程中处于放电状态，填充密度在80-90mg/cm3之间；在填充物中至少具有决定填充密度的汞成分；灯(1)工作过程中，放电腔(5)中电极(3，4)之间的工作电压为80至90伏。
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