CN1747123A - 高压放电灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一个高压放电灯，该灯具有一个透光的放电管(10)、一个在放电管(10)的放电空间(106)内布置的可电离的填充物和在放电管(10)的放电空间(106)内延伸的、用于产生气体放电的电极(11、12)以及从放电管(10)引出的、用于电极(11、12)能量供给的电流引线(103、13、104、14)，其中高压放电灯的放电管(10)局部地具有一个导电的透光涂层(107)，如此在涂层(107)和至少一个电极(11)或/和电流引线(103、13)之间存在电容耦合。由此改善灯的点火特性和光输出。

Description

高压放电灯
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的高压放电灯。
技术背景
例如在欧洲的专利文献EP 0 991 107 B1中公开了一个这种类型的高压放电灯。在该专利文献的第4页、第6栏的12至26行描述了一个用于汽车前灯的单端有管座的高压放电灯，该灯具有一个由玻璃外罩封闭的放电管，其中该外罩设置有一个透光的导电层，该层在灯的整个放电空间上延伸。该层与高压放电灯的运行设备的电路内部的接地参考电位连接，以便改善灯的电磁兼容性。
发明内容
本发明的任务是，提供一个用于汽车前灯的、具有改善的可点燃的高压放电灯，特别是无汞的、卤素-金属蒸气高压放电灯。
根据本发明通过权利要求1的特征部分来解决该任务。在从属权利要求中描述了本发明的特别有益的方案。
根据本发明的高压放电灯具有一个透光的放电管、一种在放电管的放电空间内布置的可电离的填充物以及在放电管的放电空间内延伸的、用于产生气体放电的电极，以及从放电管引出的、用于电极能量供给的电流引线，其中放电管的表面至少局部设置有一种透光的导电涂层，如此在涂层和至少一个电极和/或电流引线之间存在一种电容耦合。上述的涂层与至少一个电极并且必要时与附属于此的电流引线一起共同形成一个电容器，其中处在中间的、放电管的石英玻璃和在放电空间内的填充气体形成该电容器的电介质。由此特别借助于点火脉冲的高频部分在放电空间内在至少一个电极和涂层之间产生一种介电阻碍的放电。所述介电阻碍的放电在放电空间内产生足够数目的自由载流子，以便能够在高压放电灯的两个电极之间电击穿或者明显降低为此所需的起辉电压。因此本发明特别适合于无汞的、卤素-金属蒸气高压放电灯，该灯由于没有汞而具有增高的起辉电压。
在图5中对于多个、在图3中示意描绘的、35W额定功率的无汞的卤素-金属蒸气高压放电灯(该高压放电灯设置有不同厚度的局部涂层)描述了放电间隙的击穿电压与根据本发明的局部涂层的电阻的关系。在水平轴线上以对数刻度以欧姆/厘米的单位标注涂层的电阻，在垂直轴线上以千伏标注了灯的放电间隙的击穿电压。测量在涂层的、以1厘米间隔布置的两个点之间的电阻。明显地可以看出，在这种形式的灯中，其局部涂层每单位长度的电阻小于等于105欧姆/厘米，放电间隙具有显著降低的击穿电压。因此如此选择根据本发明的局部涂层的厚度，即其每单位长度的电阻在103欧姆/厘米至105欧姆/厘米的数量级范围内。在每单位长度的电阻低于103欧姆/厘米的情况下层厚度如此大，其由于光反射可能对前灯系统的光特性产生负面影响。根据本发明的特别优选的实施例如此选择层厚度，即其每单位长度的电阻位于104欧姆/厘米的数量级。在20千伏的情况下放电间隙的击穿电压在未涂层的灯中降低到大约17.5千伏。通过根据本发明的涂层因此相应降低所要求的起辉电压。
透光的导电涂层最好涂敷在放电管的外表面上，因为该涂层在那里没有遭受金属卤化物的化学腐蚀和放电等离子体。上述涂层至少布置在放电空间的范围内，并且在放电空间的部分圆周上延伸，以便通过涂层的平面伸展保证涂层同至少一个电极并且甚至最好两个电极的较好的电容耦合。
为了使上述的电容耦合得到最佳化，在具有电流引线的高压放电灯中(该电流引线包含至少一个嵌入到放电管材料中的钼箔)如此形成透光的、导电的局部涂层，使得该涂层一直延伸到所述至少一个钼箔，并且钼箔的两个侧面之一面对该涂层。由此钼箔和涂层形成一种平板电容器，其中布置在放电管中间的材料、最好是石英玻璃，形成该电容器的电介质。
在这种高压放电灯中(其用于水平位置的运行、也就是说设置有在水平平面中布置的电极)，所述透光的、导电涂层最好限制在布置在电极下方的、放电管的表面区域内。所述涂层反射回一部分在放电空间内由放电产生的红外线辐射，并且因此用于对较冷的、处在电极下面的放电管区域进行选择性的加热，在该范围内聚集用于产生光的金属卤化物。由此能够提高灯的效率，而不必加热处在电极上面的、放电管的热区域。此外所述涂层仅仅在放电管的较冷底面上的涂敷降低了涂层的热负荷，如此相应地对涂层材料的热负荷的要求降低。
在图6中描述了与根据本发明的、设置有上述涂层的、在水平运行位置中运行的、额定功率为35W(组3和组4)的无汞卤素-金属蒸气高压放电灯的两个生产负荷相比，未涂层的、无汞的、在水平运行位置中运行的、额定功率为35W(组1和组2)的卤素-金属蒸气高压放电灯的两个生产负荷的光通量，以流明为单位测量该光通量。在工作时如此水平使组3和4的灯对齐，即根据本发明的涂层布置在电极连接轴线的下方。该灯具有在图3中示出的结构。其涂层的每单位长度的电阻是104欧姆/厘米的数量级。从图6中可以看出，组3和4的根据本发明的灯比组1和2的未涂层的灯具有更高的光通量，并因此具有较高的光输出。
此外组3和4的根据本发明的灯与组1和2的未涂层的灯相比具有另外的优点，正如从图7中可以看出的，组3和4的根据本发明的灯具有比组1和2的未涂层的灯更高的工作电压。由此在根据本发明的灯中在灯工作时要求相应较低的灯电流，以便达到所希望的35W额定功率。相应地可以确定对于较低电流强度的工作设备的参数。
根据本发明的优选实施例，高压放电灯形成为单端管座的高压放电灯，其放电管具有一个靠近管座的密封的末端和一个远离管座的密封的末端，从这两个末端分别引出一个用于电极的电流引线，其中从远离管座的末端引出的电流引线与一个返回到管座的电流返回机构相连接。在该高压放电灯中，所述透光的导电涂层根据上面的阐述并且因为该灯在水平位置中以在电极下面延伸的电流返回机构运行，所以布置在放电管的一个面对电流返回机构的表面区域上。在该高压放电灯中上述涂层最好限制在一个布置在电流返回机构和电极连接轴线之间的、放电管的表面区域上，该区域在灯的纵向上至少在一部分放电空间上并且在放电管的两个末端之一的一部分上延伸。所述放电管的面向电流返回机构的表面区域当高压放电灯应用在一个汽车前灯中时对产生所希望的光分布只起到次要作用。因此细微的、通过涂层引起的光吸收是无关紧要的。
根据本发明的高压放电灯由于安全原因最好设置有一个透光的外罩，该外罩至少包封放电管的放电空间。外罩的玻璃掺杂吸收紫外线辐射的介质，以便吸收所述由气体放电所发出的UV辐射。
在外罩和放电管之间的空隙最好设置一种气体填充物，其冷充气压力在5千帕至150千帕的范围内。在此冷充气压力表示在摄氏22度的充气温度下测量的充气压力。通过充气去除气态的杂质、比如水蒸汽和二氧化碳以及燃烧气、这些气体在密封灯管时形成，并且降低沿着放电管的温度梯度。
上述的气体填充物最好包含惰性气体，它们不与在放电管上的根据本发明的涂层的材料发生化学反应。因此气体填充物最好包含氮气或至少包含一种稀有气体。气体填充物附加地最好包含少量的氧气，以便抵制氧气从在放电管上最好形成为掺杂的氧化锡层或者ITO层的涂层中的扩散。
附图说明
下面根据优选实施例详细阐述本发明。附图示出：
图1示出了根据优选实施例的、在图3中描绘的高压放电灯的放电管的侧视图；
图2以一个与图1相比旋转90度角的视图示出了根据优选实施例的、在图3中描绘的高压放电灯的放电管的侧视图；
图3示出了根据本发明的优选实施例的高压放电灯的侧视图；
图4示出了具有一个交替层的、在图3中描绘的高压放电灯的放电管的侧视图；
图5示出了放电间隙的击穿电压与局部涂层电阻的关系；
图6示出了未涂层的高压放电灯的两个生产负荷的和根据本发明的涂层的高压放电灯的两个生产负荷的测量的光通量；
图7示出了未涂层的高压放电灯的两个生产负荷和根据本发明的涂层的高压放电灯的工作电压。
具体实施方式
在这个在图3中示出的本发明优选实施例中涉及一个无汞的、卤素-金属蒸气高压放电灯，其电功率消耗为大约35瓦。该灯规定用于在汽车前灯中的应用。该灯具有一个双侧面密封的、由石英玻璃制成的、体积为24mm3的放电管10，在该放电管中不透气地包含可电离的填充物、包括氙和金属钠、钪、锌和铟的卤化物。在放电空间106的范围内放电管10的内轮廓形成为圆柱形，其外轮廓形成为椭圆体形。放电空间106的内直径为2.6mm，其外直径为6.3mm。分别借助于一个钼箔熔融机构103、104密封放电管10的两个末端101、102。在放电管10的内腔中存在两个电极11、12，在这两个电极之间在灯工作时形成负责光辐射的放电弧。电极11、12由钨制成。其厚度或其直径为0.30mm。所述两个电极11、12间的间隔为4.2mm。电极11、12分别经过所述钼箔熔融机构103、104中的一个、并且经过远离管座的电流引线13和电流返回机构17、或者经过管座侧的电流引线14与基本上由塑料制成的灯座15的一个电引线导电地连接。放电管10由一个玻璃外罩16包封。外罩16具有一个固定在管座15上的凸起161。放电管10在管座侧具有一个由石英玻璃制成的管形的延长部分105，在该延长部分中管座侧的电流引线14延伸。
放电管10的面向电流返回机构17的表面区域设置有一个透光的导电涂层107。该涂层107在灯的纵向上在放电空间106的整个长度上、并且在放电管10的密封末端101、102的部分长度、大约50％的长度上延伸。涂层107涂敷在放电管10的外侧面上，并且在放电管10的5％至10％的圆周上延伸。在图1和2中示出了在图3中描绘的高压放电灯的放电管10和涂层107的两个不同视图。涂层107在此对地称覆盖放电管10的两个末端101、102。所述涂层107由掺杂的氧化锡制成，例如由掺杂氟或锑的氧化锡制成、或由例如掺杂硼和/或锂的氧化锡制成。该高压放电灯在水平位置中工作，也就是说利用在水平平面内布置的电极11、12进行工作，其中该灯如此定向，即电流返回机构17在放电管10和外罩16下方延伸。
以在5千帕至150千帕范围的一种冷充气压力对在外罩16和放电管10之间的空隙填充一种惰性气体。在惰性气体中掺入少量氧气。如此调整氧气量，使得一方面防止氧气从氧化锡层中扩散，另一方面不引起在氧化锡层107中的掺杂物质的氧化。为此几个百万分之一氧气含量就已经足够，例如在填充气体内100ppm的氧气含量(重量份额)。惰性气体主要涉及氮气、或涉及稀有气体或稀有气体混合物或氮气-稀有气体混合物。
图4示出了在图3中描绘的高压放电灯的放电管10，该高压放电灯具有一种交替的涂层107’。该涂层107’与上述涂层107的区别仅仅在于，该涂层107’在灯的纵向上仅仅在放电空间106的长度上延伸，并且延伸放电管10的接近管座的末端101的大约50％的长度。
本发明不局限于上面详细阐述的实施例。代替上述材料，所述涂层107也可以由另一种透光的导电材料制成。例如其可以形成为上述的ITO层，也就是说铟-锡-氧化物层。ITO层例如可以具有90重量百分比的氧化铟和10重量百分比的氧化锡。此外涂层107或107’例如以适当的介质电耦合在点火装置上，以便使高压放电灯经过涂层107、107’施加电压脉冲，用于触发放电空间106内的气体放电。此外本发明也可以适用于传统的含汞的卤素-金属蒸气高压放电灯，以便实现上述的优点。此外该涂层107或107’可以在放电管10的整个表面上延伸。也可能的是，该涂层107或者107’在放电空间106的范围内例如仅仅在一半或三分之一的放电管10的范围上延伸。在放电管10的末端101、102的区域内涂层107或者107’例如在放电管10的整个范围上或也仅仅在三分之一、一半或者另外的一小部分的放电管范围上延伸。也可以在末端101、102的范围内设置非透明的、导电的涂层。最好如此形成该涂层107或者107’，即其用作辅助点火机构并且用于加热放电管的最冷部位、即所谓的冷点。透光的涂层107或者107’的电阻在40000欧姆至200000欧姆范围内。

Claims (13)

1.高压放电灯，该灯具有一个透光的放电管(10)、一种在放电管(10)的放电空间(106)内布置的可电离的填充物和在放电管(10)的放电空间(106)内延伸的、用于产生气体放电的电极(11、12)以及从放电管(10)引出的、用于对电极(11、12)供给能量的电流引线(103、13、104、14)，其中高压放电灯具有一种导电的透光层(107)，其特征在于，所述导电的透光层(107)形成为放电管(10)表面的至少局部的涂层，如此在涂层(107)和至少一个电极(11)或/和电流引线(103、13)之间存在电容耦合。
2.按照权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，该涂层(107)布置在放电管(10)的外表面上。
3.按照权利要求1或2所述的高压放电灯，其特征在于，该涂层(107)布置在至少放电空间(106)的区域内，并且在放电空间(106)的部分圆周上延伸。
4.按照权利要求1所述的高压放电灯，该灯规定用于在水平位置中运行，设有在一个水平平面上布置的电极(11、12)，其特征在于，放电管(10)的设置有涂层(107)的表面区域布置在电极(11、12)的下方。
5.按照权利要求1至4中的一个或多个所述的高压放电灯，该灯在一个末端处设置有一个管座(15)，其特征在于，放电管(10)具有一个靠近管座的密封的末端(101)和一个远离管座的密封的末端(102)，从中分别为电极(11、12)引出一个电流引线(103、13、104、14)，其中从放电管(10)的远离管座的末端(102)引出的电流引线(104、14)与一个返回到管座(15)的电流返回机构(17)连接，其中涂层(107)布置在放电管(10)的一个面向电流返回机构(17)的表面区域上。
6.按照权利要求5所述的高压放电灯，其特征在于，涂层(107)限制在放电管(10)的、在电流返回机构(17)和电极(11、12)的连接轴线之间布置的表面区域上，并且沿着灯的纵向至少在放电管(10)的部分放电空间(106)上和放电管(10)的两个末端之一(101)的一部分上延伸。
7.按照权利要求1、5或6之一所述的高压放电灯，其特征在于，所述至少一个电流引线(103、13)包括至少一个嵌入到放电管(10)材料中的钼箔(103)，并且涂层(107)一直延伸到所述至少一个钼箔(103)，其中对所述至少一个钼箔(103)如此定向，使得该钼箔的两个侧面之一面向所述涂层(107)。
8.按照权利要求1至7中的一项或多项所述的高压放电灯，其特征在于，所述涂层(107)由掺杂的氧化锡制成。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的高压放电灯，其特征在于，涂层(107)的每单位长度的电阻，在两个以一个间隔布置在该层上的点之间进行测量，处在103欧姆/厘米至105欧姆/厘米的数量级范围内。
10.按照上述权利要求中任一项或多项所述的高压放电灯，其特征在于，高压放电灯设置有一个透光的外罩(16)，该外罩至少包封放电管(10)的放电空间(106)。
11.按照权利要求10所述的高压放电灯，其特征在于，外罩(16)和放电管(10)的空隙设置有一种气体填充物，其冷充气压力在5千帕至150千帕范围内。
12.按照权利要求11所述的高压放电灯，其特征在于，所述气体填充物包含氮气或至少一种稀有气体。
13.按照权利要求12所述的高压放电灯，其特征在于，所述气体填充物附加包含氧气。
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