專利名稱：高壓氣體放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括至少一個(gè)燈管和兩個(gè)電極的高壓氣體放電燈，其中，這兩個(gè)電極中的每一個(gè)由密封區(qū)域附接到燈管，在密封區(qū)域外面，每個(gè)電極具有相對(duì)于其縱向軸線的距燈管的垂直最小距離。
背景技術(shù)：
除了其它燈之外，高壓氣體放電燈[氙HID(高密度放電)燈]由于其光學(xué)特性而更多地用于汽車技術(shù)中，尤其是用在前大燈。在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，術(shù)語氙HID燈也包括由其它制造商制造的類似的燈。
高壓氣體放電燈通常具有兩個(gè)電極，這兩個(gè)電極都在AC運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)陽極和陰極功能。這些電極往往相對(duì)布置在放電室中，放電室位于燈管中。在各種情況下，這些電極在其端部中的一個(gè)具有頂端，并在其另一個(gè)端部具有電極基部。電極基部連接到燈管且通常用石英或硬玻璃制成。
在燈的運(yùn)行期間，燈管的最高溫度通常在電極基部進(jìn)入燈管的區(qū)域出現(xiàn)。
電極基部進(jìn)入燈管的區(qū)域是電極首次完全受到包圍的區(qū)域，電極的頂端距這個(gè)區(qū)域的距離稱為電極的自由路徑長度。出于技術(shù)上的原因，所稱的凹槽通常也位于這個(gè)區(qū)域之中，燈管的材料在這個(gè)凹槽首次將電極基部完全包圍。幾何量上的凹口通?？沙霈F(xiàn)在凹槽的位置，不過，這種凹口并不是在各種情形中均在凹槽的位置出現(xiàn)。一個(gè)電極的凹槽的位置與另一個(gè)電極的凹槽的位置之間的距離稱為凹槽間距。
將高壓氣體放電燈的放電室密封并特別用惰性氣體填充。電弧放電在位于電極的相對(duì)的頂端之間的放電室中產(chǎn)生，電弧作為高壓氣體放電燈的光源。
穿過內(nèi)電極將能量引入，優(yōu)選這些內(nèi)電極用鎢制成。這些電極通常由鉬絲連接到外鎮(zhèn)流器。鉬通常形成為鉬膜或帶和鉬絲。氣密封閉通常由類似于玻璃的材料之間的至少一個(gè)氣密密封區(qū)域產(chǎn)生，類似于玻璃的材料通常是石英和鉬。
可以用公知的方式將密封區(qū)域設(shè)計(jì)成所稱的夾緊密封或鉬膜密封。由于石英玻璃和鉬的熱膨脹系數(shù)有著極大的不同，所以在溫度變化很大的情況下，鉬在密封區(qū)域中的收縮不可避免。通過確定鉬尤其是鉬膜的尺寸以及密封區(qū)域的尺寸來確保密封區(qū)域的氣密封閉。
出于功能上的原因，在電極或氣體放電電弧與燈管之間必須有最小距離。例如，燈管的內(nèi)表面與電弧之間的太小的距離會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶的增加，這樣就會(huì)縮短燈的使用壽命。在較大內(nèi)徑的情況下，在其它相當(dāng)?shù)臈l件下在燈管上起作用的熱負(fù)荷較小。
另外，燈的使用壽命還由于在燈的運(yùn)行期間所增加的并不希望的燈管材料的結(jié)晶在電極基部或密封區(qū)域發(fā)生而受到影響。通過傳導(dǎo)來自電極的熱，將熱傳遞到燈管的密封區(qū)域的范圍中，該范圍用于將電極附接到燈。該范圍的尤其是密封區(qū)域的石英材料的并不希望的再結(jié)晶并不能夠排除，但必須保持得盡可能低。
為了減少向密封區(qū)域的熱傳遞，減小用于給定的最大燈功率的電極基部的尺寸在原則上通常是可行的。不過，這受到所要求的機(jī)械穩(wěn)定性的限制，在搬運(yùn)和運(yùn)輸燈時(shí)，必須確保這種機(jī)械穩(wěn)定性。
與具有汞填料的燈相比，在所稱的無汞燈中，通常要求較高的燈電流，以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)臒艄β?。因此，?duì)于這種燈的給定的最大燈功率來講，電極基部的尺寸通常較大。
若由于最大燈功率的使用的原因而要求最大燈功率的增加，那么通常也必須增加電極基部的尺寸，這就會(huì)導(dǎo)致并不希望的熱傳遞的增加。
當(dāng)在汽車技術(shù)中尤其是前大燈中使用燈時(shí)，燈的設(shè)計(jì)必須考慮安裝位置和與反光鏡的配合。出于這種原因，除了其它的因素之外，已按照規(guī)定將光學(xué)電極間距標(biāo)準(zhǔn)化，并且大約應(yīng)為4.2mm。
所稱的光學(xué)電極間距不必與由如X光確定的實(shí)際電極間距相對(duì)應(yīng)，即X光電極間距(EAR)。光學(xué)電極間距可出于燈管的不同透鏡效果的原因而改變，或者尤其出于燈管的內(nèi)部形狀的原因而改變，例如，在圓柱形和橢圓形內(nèi)部形狀之間有著相當(dāng)大的差異。
作為示例，EP 05700681公開了一種高壓氣體放電燈，這種高壓氣體放電燈包括至少一個(gè)燈管和兩個(gè)電極，其中，這兩個(gè)電極由密封區(qū)域附接到燈管，在密封區(qū)域外面，每個(gè)電極具有相對(duì)于其縱向軸線的距燈管的垂直最小距離。這種類型的燈在商業(yè)上可以按照D2類從飛利浦公司獲得。優(yōu)選這種無汞燈用在汽車技術(shù)中尤其是前大燈中。
光學(xué)電極間距是4.2mm，X光電極間距(EAR)約為3.7mm。電極主要包括鎢材料，在每一種情況下大約6.0mm長，且每個(gè)電極的自由路徑的長度為1.8mm。凹槽間距(RA)為7.4mm。
對(duì)于2.7mm的最大垂直直徑(ID)來講，得到20.0mm2的值，以作為RA和ID的乘積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種前面所提及的類型的高壓氣體放電燈，在這種燈中，從電極到高壓氣體放電燈的密封區(qū)域的熱傳遞受到限制。
本發(fā)明的目的由權(quán)利要求1的特征來實(shí)現(xiàn)。
從電極中的至少一個(gè)將熱傳遞到各自的密封區(qū)域可通過確定該電極的自由路徑的尺寸以及該電極與該密封區(qū)域外的燈管之間的垂直距離的尺寸來確定，這對(duì)本發(fā)明來講是必要的。
在本發(fā)明的上下文中，電極的自由路徑的長度是從電極頂端到密封區(qū)域的長度，即凹槽間距(RA)與電極間距的差額的一半。前面所提及的參數(shù)如電極間距是可由如X光確定的實(shí)際值，所以是如X光電極間距(EAR)。
根據(jù)本發(fā)明的解決方法是指在高壓氣體放電燈的密封區(qū)域中可極大地降低燈的工作溫度。
出于根據(jù)本發(fā)明的電極的自由路徑長度的原因，每單位時(shí)間的減少的熱傳遞在燈管的密封區(qū)域的范圍內(nèi)出現(xiàn)。這樣就限制了這個(gè)范圍尤其是密封區(qū)域的石英材料的并不希望的再結(jié)晶的風(fēng)險(xiǎn)。
電極頭以及電極的頂端用傳統(tǒng)上的電極材料制成、特別設(shè)計(jì)成是堅(jiān)固的并且可形成不同的形狀，如圓柱形、圓錐形或甚至可以是球形。
可用公知的方法或公知的方式將電極的部件如電極頭和電極基部永久相互連接，如公知的焊接方法或激光技術(shù)或其它研磨方法。單個(gè)部件、多個(gè)部件或所有的部件均可在一起或單獨(dú)制造，并可相互連接。
從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的有利實(shí)施例。
優(yōu)選這種電極的自由路徑長度的尺寸的確定可受到凹槽間距的長度的影響。通過增加凹槽間距，不但在所稱的啟動(dòng)時(shí)期而且在所稱的穩(wěn)定狀態(tài)(連續(xù)運(yùn)行)均可將熱傳遞極大地減少。
優(yōu)選電極基部的范圍具有設(shè)計(jì)特征，如減少的截面，以使在電極基部的熱傳導(dǎo)低于電極頂端的熱傳導(dǎo)。這對(duì)具有相對(duì)較大的電極頭截面的電極尤為重要。
現(xiàn)有許多公知的熱力學(xué)方面，如導(dǎo)致改進(jìn)的冷卻的設(shè)計(jì)措施，特別是由于熱傳遞的改進(jìn)的條件，如冷卻肋片的布置，因此，這些獨(dú)立方面可有利地在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
除了設(shè)計(jì)措施之外，這還與涉及物理性能如密度的材料選擇有關(guān)。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的燈是無汞高壓氣體放電燈時(shí)，優(yōu)選在約4.2mm的光學(xué)電極間距的情況下，對(duì)凹槽間距(RA)的尺寸和最大垂直內(nèi)徑(ID)進(jìn)行選擇，以使RA和ID乘積至少為18.5mm2，其中，最大垂直內(nèi)徑(ID)小于2.7mm。更優(yōu)選RA和ID的乘積在19.0至19.9mm2的范圍內(nèi)，最大25.0mm2。
更優(yōu)選在約4.2mm的光學(xué)電極間距的情況下，對(duì)凹槽間距(RA)的尺寸、最大垂直內(nèi)徑(ID)和X光電極間距(EAR)進(jìn)行選擇，以使ID與RA和EAR的差額的乘積至少為9.5mm2，其中，最大垂直內(nèi)徑(ID)小于2.7mm。
更優(yōu)選ID與RA和EAR的差額的乘積在10.3至11.5mm2的范圍內(nèi)，最大15.0mm2。更優(yōu)選燈填料無汞，其中，在本發(fā)明范圍內(nèi)的燈還可以是具有汞填料的高壓氣體放電燈。
更優(yōu)選燈和燈的組成部分無釷。
本發(fā)明的目的還由前大燈來實(shí)現(xiàn)，這種前大燈包括根據(jù)權(quán)利要求1至9的特征的至少一個(gè)高壓氣體放電燈。


將通過參考實(shí)施例的示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述，該實(shí)施例在附圖中示出，但本發(fā)明并不僅限于該實(shí)施例。
圖1示出了具有電極裝置的氙HID高壓氣體放電燈的燈管的示意性截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出了燈管1的截面圖，燈管1具有用于汽車前大燈的氙HID高壓氣體放電燈的放電室2。燈管1制成單件式并密封放電室2，放電室2充有傳統(tǒng)上用于這種目的的氣體，這種燈管的材料通常是石英玻璃，燈管1包括密封區(qū)域31和32的兩個(gè)圓柱形范圍，密封區(qū)域31和32相對(duì)并在它們之間有范圍33，范圍33具有約為2.4mm的最大垂直內(nèi)徑(ID)，即垂直于燈的縱向軸線測得，在此情況下，燈的縱向軸線也是燈的最長對(duì)稱軸。
電極裝置主要包括第一電極41和第二電極42，在第一電極41和第二電極42的相對(duì)頂端之間，在放電室2中產(chǎn)生電弧放電，其中，電弧作為高壓氣體放電燈的光源。
光學(xué)電極間距為4.2mm，在范圍33的圓柱形內(nèi)輪廓(未在圖1中示出)的情況下，X光電極間距(EAR)約為3.6mm。
電極41和42的端部，即電極基部43和44通過鉬帶51和52連接到鉬絲61和62。鉬絲61和62還連接到燈的電端子(未在圖1中示出)，電源通過這些電端子提供運(yùn)行燈所要求的電源電壓，這種電源可具有設(shè)計(jì)用于普通電源電壓的鎮(zhèn)流器。
電極41和42主要由鎢材料組成、呈圓柱形且每個(gè)約為6mm長；電極41和42的自由路徑長度為2.2mm，且在每種情況下，電極基部43和44具有約為0.3mm的直徑。凹槽間距(RA)為8.0mm。
對(duì)于2.4mm的最大垂直直徑(ID)來講，得到值19.2mm2以作為RA和EAR的乘積值。
在此情況下，得到約為10.6mm2的值，該值作為ID與RA與EAR的差額的乘積。
與RA＝7.4mm和ID為2.4mm的普通的凹槽間距相比，在根據(jù)本發(fā)明的燈的密封區(qū)域的范圍中得到較低溫度。這種溫度差異在啟動(dòng)時(shí)期約為100至200K，在連續(xù)運(yùn)行時(shí)約為50至100K。
權(quán)利要求
1.一種高壓氣體放電燈，所述高壓氣體放電燈至少包括燈管(1)和兩個(gè)電極(41和42)，其中，所述兩個(gè)電極(41和42)中的每一個(gè)由密封區(qū)域附接到所述燈管(1)，在所述密封區(qū)域的外面，每個(gè)電極具有相對(duì)于其縱向軸線的距所述燈管(1)的垂直最小距離，其特征在于從所述電極中的至少一個(gè)將熱傳遞到所述密封區(qū)域可通過確定所述電極的自由路徑長度的尺寸以及所述電極與所述密封區(qū)域外的所述燈管(1)之間的垂直距離來確定。
2.如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于確定所述電極的自由路徑長度的尺寸可受到所述凹槽間距長度的影響。
3.如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于確定所述電極與所述密封區(qū)域外的所述燈管之間的垂直距離可受到最大垂直內(nèi)徑的尺寸的影響。
4.如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于所述燈的填料無汞。
5.如權(quán)利要求4所述的燈，其特征在于在約4.2mm的光學(xué)電極間距的情況下，對(duì)凹槽間距RA的尺寸和最大垂直內(nèi)徑ID進(jìn)行選擇，以使RA和ID的乘積至少為18.5mm2，其中，最大垂直內(nèi)徑ID小于2.7mm。
6.如權(quán)利要求4所述的燈，其特征在于在X光電極間距EAR的情況下，對(duì)凹槽間距RA的尺寸、最大垂直內(nèi)徑ID和實(shí)際X光電極間距EAR進(jìn)行選擇，以使ID與RA和EAR的差額的乘積至少為10mm2，其中，最大垂直內(nèi)徑ID小于2.7mm。
7.如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于所述電極基部(43，44)的范圍具有這樣的設(shè)計(jì)特征，即使得在所述電極基部范圍的熱傳導(dǎo)低于在所述電極頭的熱傳導(dǎo)。
8.如權(quán)利要求7所述的燈，其特征在于所述電極基部(43，44)的在所述基部進(jìn)入所述密封區(qū)域的范圍的截面小于在電極頭的截面。
9.如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于所述燈和燈的組成部分無釷。
10.一種汽車前大燈，所述汽車前大燈包括權(quán)利要求1至9中所主張的至少一個(gè)高壓氣體放電燈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓氣體放電燈，這種高壓氣體放電燈至少包括燈管(1)和兩個(gè)電極(41和42)，其中，這兩個(gè)電極(41和42)中的每一個(gè)由密封區(qū)域附接到燈管(1)，在該密封區(qū)域的外面，每個(gè)電極具有相對(duì)于其縱向軸線的距該燈管(1)的垂直最小距離。
文檔編號(hào)H01J61/12GK101044587SQ200580036113
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者M·哈克克, P·波斯特馬 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司