TWI407480B - 放電燈及車輛前燈 - Google Patents

Description

放電燈及車輛前燈

本發明係關於放電燈及具有放電燈之車輛前燈。

已知之放電燈包含一用以在兩個電極間產生電弧放電的放電容器。該放電容器含有諸如氙之惰性氣體及多種金屬鹵化物(亦稱作鹽)。已知放電燈的放電容器中有的含汞，而有的不含汞。光藉由電極間的放電產生。金屬鹵化物、特別是NaI與ScI₃ 充當發光材料。該等放電燈在諸如汽車前燈中得到廣泛使用。

US－A－5402037展示了一種具有一密封地充滿汞、金屬碘化物與惰性氣體氙的弧形管的放電燈。該放電燈顯示為具有一未密封於另一殼體內的弧形管，且該弧形管具有20至50 μl之體積。其闡明，放電容器中汞之密度為20－40 μg/μl、金屬碘化物之密度為6－12 μg/μl、且氙氣壓力為3－6 atm時，有利於弧形管具有良好效能以及電壓、光通量、色溫與色度的均一性。

在如今的實際產品中，放電容器中所含之金屬鹵化物的量通常選擇為大於8 μg/μl。

EP－A－1150337展示了一種不含汞的金屬鹵化物燈。該金屬鹵化物燈包含一具有一對電極的透光放電容器。該放電容器具有可離子化的氣體填充物，該填充物含有稀有氣體及至少包含鈉(Na)或鈧(Sc)的金屬鹵化物。該填充物大體上不含汞。該稀有氣體為3－15 atm壓力下之氙。對於放電容器內之金屬鹵化物，給定5－110 μg/μl的量。為了使光通量快速增加，金屬鹵化物的量應為30－55 μg/μl。為達成可見光之良好色彩，建議金屬鹵化物的量為5－35 μg/μl。若干實例顯示由包括NaI、ScI₃ 、ZnI₂ 、DyI₃ 、TmI₃ 、NdI₃ 、CeI₃ 、HoI₃ 與LiI在內之不同成分組成的鹽類填充物。雖然未給定每單位體積放電空間內鹽量的確切值，但該等實例顯示相對較高量的鹽類填充物，其通常大於10 μg/μl。

該放電燈的問題在於在使用壽命內流明輸出會損耗。以流明輸出相較於起始值之百分比度量的流明維持率在長時間(例如，3000小時)照明後降低至約40－50%的值。

因此，本發明之一目的在於提供一種具有改良的長時間流明維持率的放電燈及車輛前燈。

此目的係根據本發明藉由如請求項1之放電燈及藉由如請求項9之車輛前燈達成。附屬請求項係關於較佳實施例。

根據本發明，該放電燈包含一環繞放電容器之外部殼體。該外部殼體由透明材料製成，例如石英玻璃材料。該透明材料含有按重量計極少或不含鉀(K)，至最大濃度僅為10 ppm。在US－A－2003 0048052中揭示了一種具有相應外部管殼之放電燈，該案以引用的方式併入本文中。

此外，根據本發明之放電燈包含濃度為3至6 μg/μl體積的金屬鹵化物。

該放電容器可含汞。然而，放電容器中的填充物亦可不含汞。

令人驚奇地，已發現，具有前述特徵的燈的流明維持率較先前已知燈有顯著改良。在根據本發明之燈中，在3500小時後，觀測到流明維持率約為60%，而先前技術之燈僅表現為顯著較小。同時，根據本發明之燈已表現出具有改良的實際壽命，其甚至可超過4000小時照明時間。

有利地，放電容器中所含之鹽類係選自包含Na、Sc、In、Tl、Zn、Ce、Cs、Dy、Nd與Th之群的物質的鹵化物。在較佳實施例中，建議使用NaI與ScI₃ ，可視情況添加InI與TlI。

通常，已顯示，放電容器中總鹽量在5±0.5 μg/μl區間內極為有利。甚至更佳的值為5±0.25 μg/μl。此值係指考慮若干同一類型的燈時的平均值。在製造中，容差可為約5%－10%，其對應於0.4－0.8 μg/μl。

根據本發明之車輛前燈包括一反射器及一安置於該反射器內之上述燈。該反射器可為拋物線形或橢圓形，或可替代地為複雜形狀的反射器。

已知有大量不同的放電燈設計。在下文中，將對放電燈進行一般性描述。然而，應明白，本發明之重點在於放電容器之填充物及具有特殊外部管殼之燈的構造，且所提及之進一步的設計態樣在此處僅作為一實例展示。

圖1展示包含插口12與燈頭(burner)14的放電燈10的側視圖。燈頭14包含放電容器16及連接至放電容器16內部的電極22的導線18。

放電容器16由諸如陶瓷或石英玻璃之半透明或透明材料製成。放電容器16內部密封，並含有由惰性氣體氙及稍後文將討論的其它組分組成之填充物。當在電極22上施加適宜電壓時，放電容器16內部產生電弧放電。

燈10進一步包含一環繞放電容器16安置之石英玻璃外部管殼20。

外部管殼20的石英玻璃材料具有特殊成分。其含有極低含量之鉀(約5 ppm)與少量鈉(約65 ppm)。適宜的玻璃材料的一實例為可自Corning,Inc.購得之Vycor。在US－A－2003 0048052中揭示了一種具有上述類型的外部管殼的放電燈。該關於外部管殼20之材料的特殊成分之文獻以引用的方式併入本文中。

令人驚奇地，具有上述類型之外部管殼的燈展現出顯著較長的壽命。

放電容器16內之填充物含有氣壓為4至12巴之氙作為惰性氣體。該填充物進一步包含一定量的汞。最後，該填充物含有一定量的金屬鹵化物。

在本發明之第一實施例中，放電容器16之填充物之詳情如下表中A1與A2所給定。在該實施例中，鹽量為5 μg/μl。為達成對比之目的，測試了一鹽類填充物為10 μg/μl的對照性實例B。

對於每一實施例，製備並測試了若干批(每批8個)燈。對於流明維持率測試，根據一預定之開與關時間的標準週期開關該等燈。對於每一燈，在淨照明時間內量測流明輸出，且計算每批燈的平均值。

圖2以圖的形式展示根據第一實施例的兩批獨立的燈(線A1及A2)相較於對照性實例(虛線B)的流明維持率。測試該等燈長達3500小時的淨照明時間。在500、1000、1500、2500及3500小時，量測流明輸出，並計算流明維持率(其中，100%對應於15小時時的流明輸出)。

圖2中所示的曲線A1與A2緊靠在一起，由此證明再現性。圖2亦顯示尤其在長時間測試(2500小時、3000小時)後，樣品A1與A2的流明維持率顯著優於對照性實例。在2500小時，樣品A1與A2分別具有70%與66%的流明維持率，而對照性實例B僅為52%。在3500小時，差異甚至更為顯著。

在本發明之第二實施例C中，測試相同鹽量(5 μg/μl)之填充物，但具有不同的鹽成分。同樣，測試對照性實例D(10 μg/μl)。

圖3展示上述實例在長達2500小時照明時間內的流明維持率。雖然曲線C顯示在長達1500小時的中等持續時間內流明維持率與對照性實例D相同，但其具有顯著更佳的長時間流明維持率。在2500小時，第二實施例C顯示約56%的流明維持率，而對照性實例D僅具有44%的流明維持率。

實驗已顯示，所提出之減少金屬鹵化物(至少具有所使用之鹽成分)並不會嚴重降低流明輸出。上述樣品之流明輸出為：A1/A2 2270 lm B 2290 lm C 2960 lm D 3050 lm。

此外，提出具有不同鹽成分的同一類型的燈(即，具有與前述相同的放電容器幾何形狀及與前述一樣含有氙與Hg之填充物)之其它實施例。然而，在每一情況下，鹽量仍為5 μg/μl，製備容差為約5%。

根據第三實施例，鹽之成分如下：

根據第四與第五實施例，鹽的成分如下：

雖然根據前述之第一至第五實施例的燈均含泵，但根據第六實施例的燈不含采。該燈含有ThI₄ 與ZnI₂ ：

此外，根據第六實施例的燈具有30 μm之內部容積的放電容器，該放電容器內填充有150 μg金屬鹵化物及5.5巴壓力下之氙。

在本發明之上述實施例中，該等燈顯示出顯著改良的流明維持率。

因此顯示，根據本發明之放電容器內減少的鹽量導致燈具有改良的長時間流明維持率。

10．．．放電燈

12．．．插口

14．．．燈頭

16．．．放電容器

18．．．導線

20．．．外部管殼/外部殼體

22．．．電極

圖1展示放電燈之一實施例的側視圖；圖2展示根據本發明第一實施例之燈A1及A2及根據對照性實例B之燈在照明時間內的流明維持率的曲線圖；圖3展示根據本發明第二實施例之燈C及根據對照性實例D之燈在照明時間內的流明維持率的曲線圖。

10．．．放電燈

12．．．插口

14．．．燈頭

16．．．放電容器

18．．．導線

20．．．外部管殼/外部殼體

22．．．電極

Claims (9)

1. 一種放電燈，包括：一用以在兩個電極(22)間產生一電弧放電的放電容器(16)，該放電容器(16)含有一惰性氣體及多種金屬鹵化物，該燈(10)進一步包含一環繞該放電容器(16)的外部殼體(20)，該外部殼體(20)由一含有按重量計最大濃度為10 ppm之鉀的透明材料製成，其中該放電容器內所含的該等金屬鹵化物的量為該放電容器(16)之內部體積之3-6 μg/μl。
2. 如請求項1之放電燈，其中該放電容器(16)進一步含有汞。
3. 如請求項1之放電燈，其中該放電容器(16)不含汞。
4. 如前述請求項1-3任一項之放電燈，其中該放電容器中所含的該等金屬鹵化物的量為該放電容器(16)之內部體積之5±0.5 μg/μl。
5. 如請求項1-3任一項之放電燈，其中該外部殼體(20)之該透明材料含有按重量計最小濃度為10 ppm的鈉。
6. 如請求項1-3任一項之放電燈，其中該等金屬鹵化物包含選自包括Na、Sc、In、Tl、Zn、Ce、Cs、Dy、Nd與Th之群的物質的鹵化物。
7. 如請求項6之放電燈，其中 該放電容器(16)含有金屬鹵化物NaI及ScI₃ 。
8. 如請求項6之放電燈，其中該放電容器(16)含有金屬鹵化物NaI、ScI₃ 、InI及TlI。
9. 一種車輛前燈，包括：一反射器，及一如前述請求項中任一項之放電燈(10)，該燈安置於該反射器內。