TWI337749B - Metal halide lamp - Google Patents

Description

1337749 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一汽車金屬鹵素燈，其包含一實質上圓筒 型之放電容器’該放電容器具有小於2.0 mm的内部直徑Di 並充滿一可離子化填充物’其中兩個電極以相互距離EA分 開’其中較佳地3 mm < E A < 7 mm，以保持該放電容器中 的放電’且其中該填充物包含一惰性氣體，如Xe，室溫時 其壓力介於5與25巴之間，該填充物亦包含—可離子化鹽。 【先前技術】 此種燈於國際專利申請案WO 00/67294中描述。許多現代 汽車金屬鹵素燈具有一非常小、壓力非常高的放電容器， 其由一充氣外部燈泡包圍，且燈之功率介於2〇 w與4〇 間。燈之填充物可含有Hg，或可不含汞而含有Zl^^Znh。 此類燈需要高效的可離予化鹽，已知其使用NaI與Cel3之鹽 混合物。此種燈基於以下認識，即當函化鈉用作燈之填充 成分，且燈運作時Na-D線之Na發射有一強變寬與反轉，則 有可flb實現而效能與足夠高的色彩呈現。這需要放電容器 中有一高的最冷點溫度，在實際條件下排除了使用石英或 石矣玻璃作為故電容器壁，使得採用一陶免材料作為放電 容器壁為較佳選擇。本說明書與申請專利範圍中術語「陶 瓷壁」係包括一由金屬氧化物，例如藍寶石或稠密燒結多 晶八丨2〇3，以及金屬氮化物，如A丨N等構成之壁。已知之燈 將好的色彩呈現與較寬的色溫範圍組合起來。 遠燈具有以下優點，即放電容器之尺寸十分緊凑，使之 86345 «37749 非#適用於機動車輛之車頭燈中。由於與電極空間相比較 小的内部直徑，以及因而較小的放電弧長度，放電弧為故 包谷器壁所包圍’於是放電弧具有足夠直的形狀，使之適 5用作機動車輛車頭燈的光源。已發現小的内部直徑D丨對 實現機動車輛所需之清晰光束輪廓以及緊鄰此輪廓的高亮 度小點具有必需的重要性。此種極小之内部直徑使該燈尤 其適合用作形狀複雜的車頭燈之光源。此種車頭燈之一優 點為無需為實現足夠清晰之光束輪廓而在光束形成中採用 單獨的通過光束罩。 已知燈之缺點為相對較低的關聯色溫（corre丨ated c〇i〇r temperature ; CCT)(介於3000與3 500 K之間）、相對較不穩 定的光通量、相對較不穩定的壁溫度 '相對較大的初始色 點擴散、以及壽命期内相對較大的色點偏移，主要由於化 學運輸與Nal/Cel3鹽混合物之分離所致》 【發明内容】 本發明之目的為一汽車金屬鹵素燈，其中減輕了上述缺 點之一或多項。為達到此目的，該可離子化鹽自包含Prl3, Ndh與Luh的群組中選出。較佳地該可離子化鹽進一步包含 Nal，其中莫耳比率NaI/(PrI3 + NdI3 + LuI3)介於1.0與10.3之間 。儘管通常使用上述稀土蛾化物中之一，但亦可使用其ί昆 合物。已發現在具有上述特性之燈中，此等鹽對燈之功率 的較大變化僅略為敏感，因此處於最冷點溫度，並具有接 近黑體線（black body line ; BBL)之色點，亦發現此等鹽對 因分離而致的色彩偏移較不敏感，分離係指在燈之最冷點 86345 1337749 位置時’由於例如液體鹽腐蝕或運輸所造成鹽混合比率的 .¾化特足5之’使用P r 13的效果為一用於汽車目的、極佳 的色溫，其接近較佳的42〇〇 κ CCT，如使用（例如）LuI3則色 溫可由加入少量的fbl3與/或Gdl3得以提高。 在一第一較佳具體實施例中，莫耳比率Nal/Prl3介於2.3 與1 〇. 3之間，較佳地介於3 · 〇與5.7之間，更佳地約為3.5。較 佳地放電容器中之PrIs量介於丨〇與335 μιΏ〇丨/cm3之間，較佳 地介於25與160 pmol/cm3之間’更佳地約為5〇 μπιοΐ/οιη3。在 一 1.6 mm χ8 mm(Di X ΕΑ)的放電容器中，其結果為約4200Κ 的CCT。在一 1.2 mm X ό mm的放電容器中，為達到同樣的 CCT較佳的濃度需高出！ 8倍。 在一第二較佳具體實施例中，莫耳比率NaI/Ndl3介於3與 6.7之間，較佳地介於3 · 6與4.8之間，更佳地約為4.2。較佳 地放電容器中之Ndl3量介於8與301 μιηοΐ/cm3之間，較佳地 介於30與167 pmol/cm3之間，更佳地約為45 μπιοΐ/cm3。在一 1-6 mm X 8 mm(Di X EA)的放電容器中，其結果為約42〇() κ 的CCT。在一 1,2 mm X 6 mm的放電容器中，為達到同樣的 CCT較佳的濃度需高出丨8倍。 在一第三較佳具體實施例中，莫耳比率Nai/Lui3介於！ 〇與 3.2之間’較佳地介於丨2與1.8之間，更佳地約為1 4。較佳地 故電谷器中之L11I3量介於15與414 μηιο丨/cm3之間，較佳地介 於27與230 gm〇l/cm3之間’更佳地約為69 _〇i/cm3。在一 1 6 mm X 8 mm(Di X EA)的放電容器中，其結果為約42〇〇、的 CCT。在一 1.2 mm X 6 mm的放電容器中，為達到同樣的 86345 1337749 較佳的濃度需高出1.8倍。 【實施方式】 圖1顯示一金屬鹵素燈，其具有一含有陶瓷壁的放電容器 3 ’該放電容器包含一含有一可離子化填充物的放電空間11 兩個嫣電極4，5置於放電空間中’其尖端4b，5b處於相 互距離EA’且放電容器之内部直徑Di至少大於距離ea。該 放電谷器藉由一陶资突出插塞3 4，3 5自一側封閉，該陶党 突出插塞包含一電流引入導體（圖2 : 40 ’ 41，50，51)，其 通往置於放電容器中具有狹窄間隔空間的電極4，5 ,該放 電容器與此導體以氣密方式藉由一處於距放電空間較遠的 响之炫化陶资接合處（圖2 : 1 0)相連接。該放電容器由一外 部燈泡1包圍，該外部燈泡之一端有一燈頭2。燈運作時， 放電將延伸於電極4’ 5之間。電極4與形成燈頭2—部分之 —第一電接點藉由一電流導體8相連。電極5與形成燈頭2 — 部之一第一電接點藉由一電流導體9相連。放電容器之更多 細節如圖2(未按比例）所示，該放電容器具有—陶瓷壁且由 一内邵直控為Di之圓筒型零件構成，該圓筒型零件兩端各 為一陶瓷突出插塞34，35所封閉，該陶瓷突出插塞藉由一 燒結接合處S以氣密方式固定於圓筒型零件之上。陶瓷突出 插塞34，3 5各自緊湊地包含相關電極4，5之一電流引入導 體40，41 ’ 50，51，電極4，5具有尖端4b，5b β電流引入 導體與陶资突出插塞34，35以氣密方式藉由—處於距放電 空間較遠的側面之熔化陶瓷接合處1〇相連接。電極尖端补， 5b以相互距離EA配置》電流引入導體各包含_抗_素部分 86345 -9· 1337749 5丨例如Μ〇〜Αΐ2〇3金屬陶瓷，以及與各自端插塞34 ’ 35以氣密方式藉由熔化陶瓷接合處丨〇相固定的部分40， 5〇。容化陶資接合處在乂。金屬陶€4〇, μ上延伸超出某一 距離，例如约！ _。零件41，51可以不同於Μ。·]⑽金 屬陶党的其他方式形成。已知其他可能結構，例如Ερ 〇587238所述。已發現一特別適合的結構為-抗齒素線圏 ，㈣圈纏繞於-以相同材料製成的接針。μ 〇非常適合用 :高度抗齒素材料。零件40, 5〇由一金屬製成，該金屬之 %脹係數與端插塞之膨脹係數對應良好。例如，Nb是實現 此目的的一非常適合的材料。零件4〇，5〇與電流導體8，9 以-未詳細顯示的方式相連。所描述之引入結構使得於任 何所需燃燒位置下運作該燈成為可能。電極4, 5各包含一 電極棒4a ’ 5a，其具有尖端4b，5b。 在如圖所示之燈的一項實際具體實施例中，製造了若干個 額定功率各為26 W的燈。此等燈適合作為機動車輛之車頭燈 。每個燈之放電容器3中的可離予化填充物包含3〇 mg/cm3 Hg 與25 mg/cm3碘化物，其包含NaI與一選自由p小，Ndi# l卟 所組成的群組之稀土碘化物。在無汞的具體實施例中^1§可 由Zn或ZnI2代替。該填充物進_步包含Xe，其室溫填充物 壓力為8巴。電極尖端4a，5&間之距離ΕΑ* 5爪爪，内部直徑

Di為1.4 mm，因此比率EA/Di = 3 6 β放電容器3之壁厚度為 0.3 mm。 在一第一具體實施例中’稀土碘化物為Prl3，其濃度為5〇 pmol/cm3 ’ 莫耳比率 NaI/Prl3為約 3 5。 86345 •10- 1337749 在一第二具體實施例中，稀土碘化物為Ndl3，其濃度為45 Hniol/cm3，莫耳比率Nal/Ndl3為約42。 在一第三具體實施例中，稀土碘化物為LuI3，其濃度為69 μΓηοΙ/cm3，莫耳比率NaI/LuI3A的】/ ，上，」 „ 夭 3馮約丨.4。為改善此燈之色溫， 加入了少量的丁1)13或Gdl3。 不了優異的色溫與色 與Nal/Ce〖3填充物相比，所述之燈展 彩穩定特性，而效能僅稍低。 【圖式簡單說明】 根據本發明之燈的這些及更多方面 做更詳細的解釋，其中： 圖式（未按比例） 以及 圖1概略地說明了根據本發明之燈. 圖2詳細說明圖1之燈的放電容器。 【圖式代表符號說明】 1 外部燈泡 2 燈頭 3 放電容器 4, 5 電極 4a, 5a 電極棒 4b, 5b 電極尖端 8, 9 電流導體 10 熔化陶瓷接合處 11 放電空間 33a, 33b 端表面 34, 35 陶瓷突出插塞 86345 1337749 40, 41，50, 51 電流引入導體 Di 内部直徑 EA 相互距離 S 燒結接合處 86345 -12-

Claims (1)

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第092119125號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(99年5月） 拾、申請專利範圍： 1. 一種金屬鹵素燈，其包含—實質上圓筒型之放電容器（3) ，該放電容器具有具有一陶瓷壁及小於20mm的内部直 徑Di並充滿一可離子化填充物，其中兩個電極分開一相 互距離EA以保持該放電容器中的一放電其中該填充物 包含一惰性氣體，室溫時其壓力介於5與2 5巴之間，該 填充物亦包含一可離子化鹽，其特徵為該可離子化鹽自 包含PrLNdl3與L11I3的群組中選出，其中該放電容器中 Prl;的含量介於25與160 μηιοΐ/cm3之間，其中該放電容器 中Ndl3的含量介於30與167 μηι〇丨/cm3之間，及其中該放 電容器中L11I3的含量介於27與23()叫〇丨/(；1^之間。 2·如申清專利範圍第1項之燈，其中該惰性氣體係氙。 3·如申凊專利範圍第1或2項之燈，其中該可離子化鹽進一 步含有Nal，其中莫耳比率NaI/(Prl3 + Ndl3 + Lul3)介於1〇 與10.3之間。 4. 如申請專利範圍第3項之燈，其中莫耳比率Nal/Prl3介於 2.3與10.3之間。 5. 如申請專利範圍第4項之燈，其中莫耳比率Nai/p山介於 3.0與5.7之間。 6. 如申研專利範圍第3項之燈，其中莫耳比率介 於3.0與6 · 7之間。 7. 如申租專利範圍第6項之燈’其中莫耳比率NaI/Nd〗3介 於3.6與4.8之間。 8. 如申清專利範圍第3項之燈’其中莫耳比率介 86345-990524.doc 1337749 於1.0與3 · 2之間。 9. 如申請專利範圍第8項之燈，其尹莫耳比率Nal/Lul3介 參 於1 · 2與1.8之間。 10. 如申請專利範圍第1或2項之燈，其中Di< 1.5 mm。 11. 如申請專利範圍第1或2項之燈，其中EA介於3 mm與7 mm之間。 12. 如申請專利範圍第1或2項之燈，其中該放電容器由一充 氣外部燈泡包圍。 φ 1 3.如申請專利範圍第1或2項之燈，其中該燈之功率介於 20 W與40 W之間。

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