專利名稱：金屬鹵化物燈、金屬鹵化物燈照明設(shè)備及汽車前燈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基本上不含汞的金屬鹵化物燈、使用該金屬鹵化物燈的金屬鹵化物燈照明設(shè)備以及使用該金屬鹵化物燈的汽車前燈裝置。
背景技術(shù)：
由于金屬鹵化物燈相對高的效率和良好的顯色性，具有包括一對相對電極并包括惰性氣體、發(fā)光金屬鹵化物和汞的密封容器的金屬鹵化物燈，被廣泛使用。此外，這種金屬鹵化物燈已經(jīng)開始廣泛用作汽車前燈。包括用作汽車前燈的那些金屬鹵化物燈，目前實際應(yīng)用的金屬鹵化物燈基本上使用汞(下文中方便地稱為含汞燈)。在公開號為2-7347的日本專利中，描述了一種用作汽車前燈的金屬鹵化物燈的代表性說明書，它規(guī)定要密封大約2-15mg的汞。此外，在公開號為59-111244的日本專利中，描述了一種適于用作汽車前燈的包括規(guī)定的預(yù)定量汞的放電燈，即金屬鹵化物燈。根據(jù)該說明書，當(dāng)這種金屬鹵化物燈在水平位置工作時，放電弧收縮成至少基本上成直線，該金屬鹵化物燈是高效的。
然而，現(xiàn)今，環(huán)境問題變得很嚴(yán)重，以及在照明工業(yè)中，認(rèn)為減少或甚至消除燈中的汞是極其重要的，因為它給環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。
為了解決這個問題，已經(jīng)提出了若干種除去高壓放電燈中汞的方法。例如，發(fā)明人做出了在日本專利2982198及公開號為6-84496和11-238488的日本專利中描述的發(fā)明。第一種發(fā)明是一種在其中封入鈧Sc或稀土金屬鹵化物及惰性氣體并利用脈沖電流可控開啟與關(guān)閉的金屬鹵化物燈。第二種發(fā)明是一種包括由金屬鹵化物和惰性氣體組成的放電介質(zhì)的金屬鹵化物燈，因此在寬輸入范圍內(nèi)有較小變化的顏色特性，從而能夠用于調(diào)暗照明。第三種發(fā)明是一種通過除作為主發(fā)光材料的第一種金屬鹵化物以外還包括具有高汽壓且很難發(fā)光的第二種金屬鹵化物從而在電特性方面有所改進(jìn)的金屬鹵化物燈。
此外，在公開號為11-307048的日本專利中，描述了一種通過除鈧Sc和鈉Na鹵化物以外還包括釔Y和銦In鹵化物作為第三種金屬鹵化物來避免由于電極擴(kuò)散造成變黑的高壓放電燈，其中釔Y和銦In鹵化物在工作中具有1×10-5大氣壓的氣壓，而且其金屬本身在5-10eV電離。根據(jù)本文所公開發(fā)明的高壓放電燈描述為具有汽車前燈所需的任何光通量和色度范圍。
圖23為一個處于關(guān)斷狀態(tài)的傳統(tǒng)的含汞燈的主要部分的放大圖。在此圖中，附圖標(biāo)記101代表密封容器，附圖標(biāo)記102代表電極，以及附圖標(biāo)記103代表鹵化物。
放電容器101包括密封容器101a和一對電極101b，以及沉積在電極101b的軸部的大量鹵化物104。
在用作汽車前燈的含汞燈的情況下，在燈剛開啟后，主要由氙發(fā)光，然后，汞很快地被汽化并突然地開始發(fā)光。因為汞的發(fā)光效率比氙的高好幾倍，額定光通量的80％或更高在燈開啟后的4秒內(nèi)獲得，這樣，獲得了光通量的相對快速的增加。上述的光通量可以通過輸入一個是額定燈功率的大約兩倍的功率來獲得，額定燈功率為在燈剛開啟后穩(wěn)態(tài)下的燈功率。最大燈電流只有在燈開剛啟后流過，燈電流在開啟后的1-2秒內(nèi)突然降低并在4秒后等于或低于最大電流的一半。
另一方面，在用作汽車前燈的基本上不含汞的金屬鹵化物燈(下文方便地稱為無汞燈)的情況下，與含汞燈相同，在燈剛開啟后，由氙發(fā)光。然而，然后，在它的溫度上升到大約400-600℃之前，鹵化物未被充分地汽化，并且此過程花費了燈的開啟開始后的大約4秒的時間。因此，氙在此期間繼續(xù)發(fā)光。這樣，存在一個問題，即無汞燈通過燈功率獲得的光通量的增加劣于含汞燈，并在燈開啟后接近最大燈電流的電流必須流大約4秒時間，如圖1所示。
圖1示出了在燈開啟后無汞燈和含汞燈的燈電流的變化。圖2示出了它們的電極溫度的變化，以及圖3示出了它們的蒸汽壓的變化。在這些圖中，橫軸表示時間(秒)，圖1中的縱軸表示燈電流，圖2中的縱軸表示電極溫度，圖3中的縱軸表示鹵化物和汞的汽壓，所有的縱軸都表示相對值。在這些圖中，曲線A為無汞燈的，曲線B為含汞燈的。
如上所述，當(dāng)無汞燈被開啟時，用作汽車前燈的無汞燈暫時被提供相對高的燈電流以提供光通量的快速增加。這樣，如圖4所示，在開啟后的大約0.2秒到2秒內(nèi)，無汞燈發(fā)出顯示為橙色的瞬時強光。
圖4示出了在開啟時傳統(tǒng)的無汞燈和根據(jù)本發(fā)明的無汞燈的光通量的增加特性。在此圖中，橫軸表示時間(開啟后)(秒)，縱軸表示光通量的增加率(％)。在此圖中，曲線C為本發(fā)明的，曲線D為例如在圖13中所示的傳統(tǒng)的無汞燈的。根據(jù)本發(fā)明的無汞燈將在后面介紹。
在燈剛開啟后發(fā)出的瞬時和短期強光具有一個是在穩(wěn)態(tài)下發(fā)出的光的好幾倍的亮度并由于很容易發(fā)光的Na而通常顯示為橙色。然而，該光可以顯示為各種顏色，因為該光可能包括Sc或另一種金屬發(fā)出的光。當(dāng)金屬鹵化物燈用作汽車前燈時，就安全性而言，這種發(fā)光并不是優(yōu)選的，因而必須被抑制。
相反，在含汞燈中，上述的在燈剛被開啟后發(fā)出強光的情況不會產(chǎn)生，或即使產(chǎn)生的話，在一個極短的時間內(nèi)產(chǎn)生不會導(dǎo)致實際的問題。
本發(fā)明的一個目的是提供適合用作汽車前燈的金屬鹵化物燈、使用該金屬鹵化物燈的金屬鹵化物燈照明設(shè)備以及使用該金屬鹵化物燈的汽車前燈裝置，該金屬鹵化物燈基本上不含汞，因此無需考慮環(huán)境問題，并能改善光通量的增加。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述的產(chǎn)品，其中抑制了開啟后2秒內(nèi)發(fā)出的瞬時強光。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述的產(chǎn)品，其改善了發(fā)光效率同時不降低壽命。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述的產(chǎn)品，其穩(wěn)定了放電。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述的產(chǎn)品，其具有理想的光分布。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述的產(chǎn)品，其改善了穩(wěn)定性。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述的產(chǎn)品，其通過降低電極的磨損以抑制由于電極的磨損引起的各種缺陷的發(fā)生而改善了穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)權(quán)利要求1中介紹的實施例的金屬鹵化物燈的特征在于，該金屬鹵化物燈包括放電容器，此放電容器具有一個防火的、半透明的并且在其中具有放電空間的密封容器，以及在密封容器中的放電空間的相對兩端提供的、以5mm或更小的距離互相面對的一對電極，密封容器的內(nèi)部容積為C，單位為cc；以及放電介質(zhì)，基本上不包括汞并密封于密封容器，此放電介質(zhì)包括三個大氣壓或更高氣壓的氙、鈉Na的鹵化物以及鈧Sc和稀土金屬的鹵化物中的至少一種，這些鹵化物的熔點為T，單位為K，在穩(wěn)態(tài)下，金屬鹵化物燈保持50W或更低的燈功率，并滿足公式(1)(H/C)×[R/(T/500)6]＜3.11(1)，其中，H表示燈關(guān)斷時沉積在電極上的鹵化物的量，單位為mg，以及R表示開始發(fā)光時的最大燈功率與穩(wěn)態(tài)時的燈功率之比。
在此實施例和后面介紹的實施例中所用的術(shù)語具有下面的定義和技術(shù)含義，除非另有指定。在本發(fā)明中，放電容器、放電介質(zhì)等是主要的元件。下面，將對每一個元件進(jìn)行說明。
<放電容器>
放電容器包括密封容器和一對電極。
<密封容器>
密封容器是防火的、半透明的并且具有在其中形成的一個放電空間。所述的詞‘防火’意為密封容器可以足夠經(jīng)受金屬鹵化物燈的標(biāo)準(zhǔn)的工作溫度。因此，密封容器可以由任何材料制成，只要材料可以防火并能允許由放電產(chǎn)生的在所需波長范圍內(nèi)的可見光發(fā)射出去。例如，密封容器可以由例如石英玻璃、半透明氧化鋁和YAG、或它們的單晶等的陶瓷制成。根據(jù)需要，密封容器的內(nèi)表面可以用具有耐鹵素或耐鹵化物性的透明薄膜覆蓋，或可以被更改。
在密封容器中形成的放電空間優(yōu)選具有一個細(xì)長形狀。例如，它是圓柱形的、橢球形的或紡錘形的。
此外，圍繞著放電空間的密封容器的部分可以具有一個相對高的厚度。即，圍繞著電極之間的距離的中部的密封容器的部分可以比它的端部厚。這會增強密封容器的熱傳遞，因此，附著在密封容器中的放電空間的較低部分和側(cè)部分的內(nèi)表面上的鹵化物的溫度會快速增加。這樣，可以獲得光通量的快速增加。
<一對電極>
該對電極是密封于密封容器中的放電空間的相對兩端并以5mm或更小的距離互相面對。電極可以由鎢、摻雜的鎢、錸、錸/鎢合金等制成，具有長棒形狀，以及通過把它們的底端部分嵌入密封容器的兩端并把它們的尖端部分伸入密封容器中來支撐。就用于汽車前燈的金屬鹵化物燈而言，如果需要，電極可以在距它們的尖端很短距離的位置具有比它們的軸部粗的最大直徑部分。也就是說，燈很頻繁地被開啟和關(guān)斷，以及在開始發(fā)光時流過了比穩(wěn)態(tài)時高的燈電流。如果電極的直徑整體增加，就可能在與軸部相接觸的密封容器的部分內(nèi)發(fā)生破裂，因為此部分在燈每次開啟和關(guān)斷時都會承受熱應(yīng)力。如果如上所述在電極的尖端附近提供最大直徑部分，而電極的軸部的直徑不增加，由此，破裂就很難發(fā)生。
此外，電極可以配置為交流電或直流電。如果燈在交流下工作，該對電極具有相同的結(jié)構(gòu)。如果燈在直流下工作，通常地，陽極的溫度會快速地增加。這樣，如果在距尖端很短距離的位置的陽極上形成該最大直徑部分，可以增加熱的輻射面積，因此，陽極可以為頻繁的開/關(guān)操作做準(zhǔn)備。相反，陰極可以沒有該最大直徑部分。
此外，電極是通過嵌入密封容器來支撐并通過密封地引入該密封容器的導(dǎo)電裝置以從外部獲得功率。在密封容器由石英玻璃制成的情況下，導(dǎo)電裝置為眾所周知的密封金屬薄片。具體地說，作為密封金屬薄片，鉬等的薄片被密封地嵌入密封容器的密封部分，其中一端焊接在電極的基礎(chǔ)部分，另一端焊接在外部引線的尖端。密封金屬薄片可以通過公知的密封方法來密封地嵌入，例如無切屑減壓密封(chip-less decompression sealing)或夾持密封(pinch sealing)。
<放電介質(zhì)>
放電介質(zhì)包括鹵化物和惰性氣體并基本上不含汞。
(鹵化物)鹵化物包括至少一種鈉Na的鹵化物，以及鈧Sc和稀土金屬的鹵化物的至少一種來作為發(fā)光金屬的鹵化物。優(yōu)選為，發(fā)光金屬的鹵化物構(gòu)成第一鹵化物，并另外添加一種后面將介紹的第二金屬鹵化物到其中。
上述的鈉Na、鈧Sc和稀土金屬是非常有效的發(fā)光材料，且鈉Na和/或鈧Sc和稀土金屬是本發(fā)明的主要發(fā)光金屬。然而，根據(jù)需要，例如，可以添加另外一種例如In的發(fā)光金屬的鹵化物以提供色彩調(diào)節(jié)。在Zn的鹵化物被用作后面將介紹的第二金屬鹵化物的情況下，Zn可提供色彩調(diào)節(jié)，因為Zn發(fā)出藍(lán)光。
現(xiàn)在，將介紹添加第二金屬鹵化物的情況。第二金屬鹵化物的特征在于它具有很高的汽壓。這樣，它作為主要提供燈電壓的放電介質(zhì)被密封。第二金屬鹵化物優(yōu)選為選自Mg、Co、Cr、Zn、Mn、Sb、Re、Ga、Sn、Fe、Al、Ti、Zr和Hf的鹵化物中的一種或多種。通過使用第二金屬鹵化物代替汞，在金屬鹵化物燈中可以實現(xiàn)大約25到70V的燈電壓，此金屬鹵化物燈具有距離為5mm或更小的電極和50W或更低的燈功率。
除了具有相對高的蒸汽壓，第二金屬鹵化物還具有發(fā)出相對少的可見光的特征。然而，在本發(fā)明中，這并不重要。
這樣，在密封容器中除了第一金屬鹵化物外再密封第二金屬鹵化物可以增加燈電壓以使之納入理想的范圍，因此，所需的燈功率可以在相對低的燈電流下輸入。
現(xiàn)在，將介紹鹵化物的鹵素。更確切地說，就反應(yīng)而言，碘是最適合的。至少，上述的主要發(fā)光金屬以碘化物的形式被密封在密封容器中。然而，根據(jù)需要，可以結(jié)合使用不同的鹵素化合物，例如碘化物和溴化物。
此外，鹵化物被過量地密封在密封容器中，以及在燈開啟時，沒有汽化的過量的鹵化物保持液態(tài)并附著在放電空間的底部和側(cè)部的內(nèi)壁上。
(氙)氙氣作為一種啟輝氣(starting gas)和一種緩沖氣并在燈開啟后的瞬間起主要發(fā)光作用。所密封的氙氣的氣壓為3個大氣壓或更高，優(yōu)選為5個大氣壓或更高，最優(yōu)選為在從9到16個大氣壓的范圍之內(nèi)。因此，即使在燈開啟后幾秒的時間內(nèi)鹵化物的蒸汽壓比較低，金屬鹵化物燈的燈電壓可以保持盡可能的高。這樣，在相同的燈電流下，可以提供更高的燈功率并可以改善光通量的增加特性。作為燈的各種使用時的優(yōu)點，好的光通量的增加特性是極其重要的，特別是在汽車前燈、液晶投影儀等應(yīng)用中。
(汞)本發(fā)明中‘基本不含汞’意為完全沒有密封汞或可以存在少于密封容器的內(nèi)部容積的2mg/cc的量的汞，優(yōu)選為密封容器的內(nèi)部容積的1mg/cc或更少。然而，從環(huán)境角度考慮，理想為不密封汞。就短電弧型金屬鹵化物燈而言，如果放電燈的電特性像在現(xiàn)有技術(shù)中那樣通過汞蒸汽來維持，在密封容器中必須密封密封容器的內(nèi)部容積的20到40mg/cc、可能為50mg/cc量的汞。與此相比，在本發(fā)明中所用的汞的量被大幅度地降低了。
<燈剛開啟后的燈功率>
根據(jù)本發(fā)明，在燈剛開啟后提供一段期間，在此期間輸入的功率是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的兩倍或更多倍。這使光通量的增加更迅速。優(yōu)選地，輸入是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2.5到4倍的功率，最優(yōu)選，輸入比穩(wěn)態(tài)時的燈功率高3倍的功率。輸入燈功率可以主要在發(fā)光電路中調(diào)節(jié)。
<燈關(guān)斷時沉積在電極上的鹵化物的量>
燈關(guān)斷時“沉積在電極上的鹵化物的量”表示燈關(guān)斷時沉積在電極外圍上的鹵化物的量。“電極外圍”表示在電極的軸部的半徑的0.2mm的區(qū)域內(nèi)。這樣，沉積在電極上的鹵化物的量表示沉積在電極的軸部的0.2mm的半徑區(qū)域內(nèi)的鹵化物的量。
在本發(fā)明中，燈關(guān)斷時沉積在電極上的鹵化物的量將被削減。如下所述，燈關(guān)斷時沉積在電極上的鹵化物的量的削減程度會影響到開啟后2秒內(nèi)的瞬時最大光通量與穩(wěn)態(tài)下的光通量之比的大小。也就是說，如果燈關(guān)斷時沉積在電極上的鹵化物的量被充分削減，開啟后的2秒內(nèi)的瞬時最大光通量與穩(wěn)態(tài)下的光通量之比為110％或更小。根據(jù)本發(fā)明，就用作汽車前燈的金屬鹵化物燈而言，燈關(guān)斷時沉積在電極上的鹵化物的量為大約0.18mg或更少。
然而，上述削減燈關(guān)斷時沉積在電極上的鹵化物的量的方法不限于特定的一種，可以使用下述的一種或多種方法。
1.削減伸入密封容器中放電空間的電極部分。這使電極的熱更容易地傳遞到它們的根部，因此，根部的溫度升高。這樣，削減了沉積在電極上的鹵化物的量。
2.在電極的嵌入處的密封容器的部分防止形成任何楔形或穴狀的缺口。如此抑制了鹵化物沉積在電極的根部，這樣，削減了沉積在電極上的鹵化物的量。
3.使圍繞著在放電空間的相對兩端提供的電極的密封容器部分的壁靠近各自的電極。如此會提高電極根部的溫度，這樣，削減了沉積在電極上的鹵化物的量。
<公式(1)>
通過滿足公式(1)，此公式的參數(shù)為密封容器的內(nèi)部容積C(cc)、鹵化物的熔點T(K)、燈關(guān)斷時沉積在電極上的鹵化物的量H(mg)、開始發(fā)光時的最大燈功率與穩(wěn)態(tài)時的燈功率之比R，本發(fā)明將抑制燈開啟后2秒內(nèi)發(fā)出的瞬時強光的發(fā)生。公式(1)是由實驗得出的，且各參數(shù)的值是絕對值。
因此，當(dāng)開始發(fā)光時的最大燈功率與穩(wěn)態(tài)時的燈功率之比R，即開始發(fā)光時的最大燈功率增加時，開始發(fā)光時電極的溫度增加，且輸入功率增加。這樣，發(fā)光的量趨于增加，以及開啟后2秒內(nèi)發(fā)出的瞬時光趨于更強。此外，當(dāng)鹵化物的熔點T下降時，鹵化物的汽化比增加，沉積在電極上的鹵化物的量增加，且更可能發(fā)出瞬時強光。
公式(1)代表上述諸參數(shù)之間的關(guān)系。
<燈功率>
燈功率是為金屬鹵化物燈提供的功率。根據(jù)本發(fā)明，在穩(wěn)定的狀態(tài)下，即穩(wěn)態(tài)時此功率為50W或更低。這意味著該燈為一個小的金屬鹵化物燈。
<本發(fā)明中的其它元件>
根據(jù)這個和其它的實施例，下面的元件不是金屬鹵化物燈中的主要元件。然而，有選擇地為金屬鹵化物燈添加這些元件中的任何一個可以增加它的性能和功能。
1.外罩外罩把放電容器包圍在里面。外罩可以阻擋紫外線從放電容器發(fā)射到外部、保持放電容器的溫度、機(jī)械地保護(hù)放電容器或使放電容器適應(yīng)于任何所需目的。根據(jù)需要，可以將外罩密封以阻隔外部空氣或可在里面密封一個大氣壓或降低氣壓的空氣或惰性氣體。此外，根據(jù)需要，外罩可以與外部空氣相通。
2.底座底座用來把金屬鹵化物燈連接到發(fā)光電路或在預(yù)定的位置機(jī)械地支撐金屬鹵化物燈。
3.點火器點火器用來產(chǎn)生高的脈沖電壓并把此電壓加到金屬鹵化物燈以促進(jìn)金屬鹵化物燈的開啟。根據(jù)需要，可以通過把點火器容納在底座里以使其與金屬鹵化物燈成為整體。
4.開啟輔助導(dǎo)體開啟輔助導(dǎo)體用來增加電極附近的電場強度，由此幫助金屬鹵化物燈的開啟。開啟輔助導(dǎo)體的一端連接到與一個電極的電勢相同的部分，并把它的另一端設(shè)置在另一個電極附近的放電容器的外表面的區(qū)域。
<本發(fā)明的操作>
發(fā)明人已經(jīng)觀察到，在無汞燈中，在燈關(guān)斷后，在電極的軸部上沉積了鹵化物的混合物，處于液態(tài)的混合物流到電極的尖端，并且發(fā)現(xiàn)流向電極尖端的鹵化物的量依賴于沉積在電極上的鹵化物的量?？梢哉J(rèn)為這是因為密封在一起的第一金屬鹵化物和第二金屬鹵化物的混合物的熔點低于第一金屬鹵化物的熔點，這樣，在燈關(guān)斷后處于液態(tài)的鹵化物的混合物的固化時間長于第一鹵化物的固化時間。
因為鹵化物具有上述的較低熔點，所以鹵化物具有增強的汽化率。因此，在開始發(fā)光時，移到電極尖端的鹵化物瞬時汽化并發(fā)出瞬時光。此時，易于發(fā)光的Na等發(fā)出強光。此外，在開始發(fā)光時，持續(xù)輸入了高的燈功率，因此，電極具有相對高的溫度，此高溫也促進(jìn)了在開始發(fā)光時發(fā)出的瞬時光。
此外，通過大量的試驗和仔細(xì)的觀察，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)移到電極的尖端的鹵化物的量依賴于沉積在電極上的鹵化物的量。具體地，當(dāng)沉積在電極上的鹵化物的量增加，移到電極的尖端的鹵化物的量也增加，導(dǎo)致在開始發(fā)光時發(fā)出的更強的瞬時光。
根據(jù)本發(fā)明，只要滿足公式(1)，就可以充分地抑制開啟后2秒內(nèi)發(fā)出的瞬時強光。然而，如果不滿足公式(1)，就不能充分地抑制開啟后2秒內(nèi)發(fā)出的瞬時強光。
此外，根據(jù)本發(fā)明，穩(wěn)態(tài)時光通量的60％或更多可以很容易地在燈開啟后的4秒獲得。這樣，符合了汽車前燈的規(guī)格。如此，燈開啟后2秒內(nèi)的發(fā)出的瞬時光實際不成問題。優(yōu)選獲得在穩(wěn)態(tài)下光通量的60到110％。在這種情況下，可以獲得光通量的一個良好的增加，以及在燈開啟后4秒必須獲得穩(wěn)態(tài)下光通量的60％或更高的要求很容易被滿足，此要求是為汽車前燈應(yīng)用的金屬鹵化物燈而規(guī)定的，以及可以在從燈開啟后2秒到燈開啟后4秒的時間段內(nèi)獲得一個光通量的平緩變化。此外，如果光通量為穩(wěn)態(tài)時的105％或更低，作為強光是不可見的。這里，上述的光通量的快速增加對除了汽車前燈之外的其它應(yīng)用也是有用的。
根據(jù)權(quán)利要求2中介紹的實施例的金屬鹵化物燈的特征在于，該金屬鹵化物燈包括放電容器，此放電容器具有一個防火的、半透明的并且在其中具有放電空間的密封容器，以及在密封容器中的放電空間的相對兩端密封的、以5mm或更小的距離互相面對的一對電極；以及放電介質(zhì)，基本上不包括汞，密封于密封容器包括發(fā)光金屬的鹵化物和惰性氣體，以及在穩(wěn)態(tài)時，金屬鹵化物燈保持50W或更低的燈功率，在燈開啟后10秒的期間內(nèi)，給燈提供了是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2.2倍或更多倍的燈功率，在燈開啟后的4秒獲得了穩(wěn)態(tài)下光通量的60％，并滿足公式(2)5＜(LA-H)3×CT/BW＜28(2)，其中，BW(W)為穩(wěn)態(tài)時的燈功率，LA-H(mm)為具有最大亮度的電弧中的點和處于液態(tài)的放電介質(zhì)池之間的最小長度，以及CT(mg)為密封容器的放電空間部分的質(zhì)量。
根據(jù)此實施例，規(guī)定了作為汽車前燈開啟和關(guān)斷并被安排提供了光通量的快速增加的金屬鹵化物燈。除了上述幾點，本實施例的密封容器、放電容器的電極以及放電介質(zhì)可與權(quán)利要求1的實施例中描述的相同。
穩(wěn)態(tài)時，金屬鹵化物燈保持50W或更低的功率，并且在燈開啟后的10秒內(nèi)，通過發(fā)光電路給燈提供是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2.2或更高(優(yōu)選為2.5)倍的燈功率。這樣，在開啟后的4秒，金屬鹵化物燈提供了穩(wěn)態(tài)時光通量的60％或更多。因此，根據(jù)此實施例，金屬鹵化物燈當(dāng)需要時被金屬鹵化物燈照明設(shè)備所開啟，此金屬鹵化物燈照明設(shè)備是與發(fā)光電路結(jié)合的金屬鹵化物燈的實現(xiàn)方案。
在電極之間的中部測量具有最大亮度的電弧中的點和處于液態(tài)的放電介質(zhì)池之間的最小長度LA-H(mm)。使用亮度計來確定具有最大亮度的電弧中的點。在燈開啟時通過側(cè)面地觀察放電容器可以看見一團(tuán)放電介質(zhì)。在燈關(guān)斷時，放電介質(zhì)池不會發(fā)生劇烈變化。詞‘放電介質(zhì)池’主要指附著在放電空間的內(nèi)壁上的液態(tài)的過量的鹵化物。
密封容器的放電空間部分的質(zhì)量CT(mg)表示圍繞著放電空間的密封容器的外殼部分的質(zhì)量，不包括與外殼部分相連的密封部分的質(zhì)量。可以把外殼部分和與之相連的密封部分之間的不連續(xù)處識別為分界線。
惰性氣體可以是氙、氪、氬和氖中的一種或多種。雖然惰性氣體的氣壓可以不限于一個特定的值，但優(yōu)選為3個大氣壓或更高、更優(yōu)選為五個大氣壓或更高、以及最優(yōu)選為八到十六個大氣壓。
如上所述，布置根據(jù)本實施例的金屬鹵化物燈以解決放電介質(zhì)的汽化，這種汽化是無汞燈本身所固有的。因此，電弧非常接近放電介質(zhì)池，由此使得放電介質(zhì)的溫度快速增加，以及減小每功率的密封容器的質(zhì)量以降低它的熱容量。這樣，極大地改善了光通量的增加。
如果此實施例的金屬鹵化物燈與權(quán)利要求1所述的裝置相結(jié)合實現(xiàn)，金屬鹵化物燈會更實用。
根據(jù)權(quán)利要求3中介紹的實施例的金屬鹵化物燈是權(quán)利要求2中介紹的金屬鹵化物燈，其特征在于該對電極中的每個電極在嵌入密封容器的部分的平均直徑為CE(mm)且在伸入放電空間的部分具有最大直徑部分，伸入部分的平均直徑為DE(mm)，并滿足公式(3)和(4)CE＜DE(3)，以及DE-CE＞0.05(4)。
根據(jù)此實施例，規(guī)定了一個裝置，由于改進(jìn)了電極，此裝置具有快速增加的光通量的并提高了效率和壽命的。具體地，電極由鎢、摻雜的鎢、錸、錸/鎢合金等制成。因為這些材料的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于密封容器的例如石英玻璃的材料，如果電極根據(jù)如上所述設(shè)置，其軸部相對會很細(xì)，由此降低了從電極傳向密封容器的密封部分的熱傳遞。結(jié)果，放電容器的溫度增加更快，獲得了光通量的更加迅速的增加，并提高了效率。此外，降低了嵌入密封容器的電極部分的溫度，因此，降低了密封部分中密封金屬薄片與鹵化物之間的反應(yīng)，從而延長了金屬鹵化物燈的壽命。
由于伸入放電空間的電極部分每個都具有最大直徑部分且此最大直徑部分比含汞的金屬鹵化物燈的大，因此，電極具有更高的熱容量，即使在開始發(fā)光時高的燈電流流過一段相對長的時間，電極的尖端也不會熔化。
如果此實施例的金屬鹵化物燈與權(quán)利要求1中所述的裝置相結(jié)合實現(xiàn)，金屬鹵化物燈會更實用。
電極的最大直徑部分可以通過在電極的軸部周圍安放鎢線圈來形成，或通過修整粗鎢棒與軸部一體地形成。
根據(jù)權(quán)利要求4中介紹的實施例的金屬鹵化物燈是權(quán)利要求2中介紹的金屬鹵化物燈，其特征在于該一對電極中的每個電極的伸入放電空間的部分的最大直徑為BE(mm)、它們的末梢的10％的平均直徑為AE(mm)，并滿足公式(5)AE＜BE(5)。
根據(jù)此實施例，規(guī)定了一種具有改進(jìn)電極并由此提高了放電的穩(wěn)定性的裝置。如果電極根據(jù)如上所述設(shè)置，電極在距其尖端很短的距離外具有最大直徑。因此，電極的軸部相對很細(xì)，并增加了它的溫度，由此改善了尖端的熱電子發(fā)射并穩(wěn)定了放電。這樣，阻止了電弧的消失或亮度閃爍的發(fā)生。此外，因為最大直徑部分形成在距電極的尖端很短距離的位置，所以電極具有更高的熱容量，即使在開始發(fā)光時高的燈電流流過一段相對長的時間，電極的尖端也不會熔化。
電極的最大直徑部分可以通過在軸部周圍安裝鎢線圈來形成，或通過修整粗鎢棒與軸部一體地形成。
惰性氣體可以是氙、氪、氬和氖中的一種或多種。然而，優(yōu)選使用氙。雖然惰性氣體的氣壓可以不限于一個特定的值，但優(yōu)選為三個大氣壓或更高、更優(yōu)選為五個大氣壓或更高、以及最優(yōu)選為八到十六個大氣壓。
如果此實施例的金屬鹵化物燈與權(quán)利要求1中所述的裝置相結(jié)合實現(xiàn)，金屬鹵化物燈會更實用。
根據(jù)權(quán)利要求5中介紹的實施例的金屬鹵化物燈是權(quán)利要求2中介紹的金屬鹵化物燈，其特征在于該一對電極的每個電極在嵌入密封容器的部分都具有的平均直徑為CE(mm)，該一對電極中的每個電極的伸入放電空間的部分的最大直徑為BE(mm)，其末梢的10％的平均直徑為AE(mm)，伸入部分的平均直徑為DE(mm)，并滿足公式(3)和(6)CE＜DE(3)，以及AE＜DE＜BE(6)。
根據(jù)此實施例，規(guī)定了一個裝置，其中抑制了陰極點的偏移以阻止光分布特性的波動，而且使電極的尖端做的不易被損壞。根據(jù)上述設(shè)置，形成了陰極點。然而，因為電極具有細(xì)的尖端，陰極點形成的位置很少變化，因而。光分布特性更不易發(fā)生波動。
此外，因為氙氣被密封在八到十六個大氣壓下，優(yōu)選為十六個大氣壓的氣壓以防止爆裂的危險，在剛開啟后在僅由氙提供的放電期間可以獲得高的燈電壓。因此，在此期間，降低的最大的燈電流足以向燈輸入所需的燈功率，因而，電極可以更細(xì)。結(jié)果，進(jìn)一步抑制了陰極點的偏移和由此的光分布的波動。
此外，因為電極在距它的尖端的很短距離的位置具有最大直徑部分，電極具有更高的熱容量，因此加速了散熱并改善了降溫。
根據(jù)權(quán)利要求6中介紹的實施例的金屬鹵化物燈是權(quán)利要求2中介紹的金屬鹵化物燈，其特征在于該一對電極中的每個電極在距尖端的很短距離的位置具有一個大直徑部分，電極的軸與從尖端的邊沿引出的通過大直徑部分的最外面的點的線之間的夾角QE(°)滿足公式(7)24≤QE≤43 (7)。
具有上述的設(shè)置，此實施例提供了與權(quán)利要求5中描述的基本相同的操作和優(yōu)點。
此外，當(dāng)高濃度的氙以八個或更高的大氣壓被密封時，電弧易于彎曲。然而，根據(jù)此實施例，即使電弧被大幅度彎曲，在距電極的尖端的很短距離的位置形成的大直徑部分的最外面的點也落入了角QE的范圍內(nèi)，因而阻止了在最大直徑部分形成的并不期望的陰極點。這里，“最外面的點”表示在大直徑部分的周邊上的點，從電極的尖端的邊沿引出的線相交首先與該點相交。
當(dāng)檢查電極的大直徑部分的最外面的點是否滿足上述條件時，如果電極的尖端是半球形或拋物面形，假定尖端為平面以確定邊沿。
根據(jù)權(quán)利要求7中介紹的實施例的金屬鹵化物燈的特征在于，金屬鹵化物燈包括放電容器，此放電容器具有由石英玻璃制成的并在其中具有放電空間的密封容器、以及在密封容器中的放電空間的相對兩端提供的、以5mm或更小的距離互相面對的一對電極，電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A(％)滿足公式(8)2.5＜A＜43 (8)、放電介質(zhì)，密封于密封容器中基本不含汞，包括三個或更高大氣壓下的氙氣和鈉Na、鈧Sc和稀土金屬的鹵化物中的至少一種，穩(wěn)態(tài)時，金屬鹵化物燈保持50W或更低的燈功率，以及在燈剛開啟后提供了一個期間，在此期間輸入了一個是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的兩倍或更多倍的功率。
根據(jù)此實施例，規(guī)定了一個裝置，此裝置基本上不用汞，從而無需考慮環(huán)境問題，并提供了光通量的快速增加，以及通過降低電極的磨損以抑制由于電極的磨損引起的各種缺陷的發(fā)生來改善了可靠性。除了上述幾點，此實施例中密封容器和放電容器的電極以及放電介質(zhì)可以選擇性地配置成與權(quán)利要求1和/或權(quán)利要求2到6中所述的那些部分相同。
在密封容器中在放電空間的相對兩端互相面對著密封了該一對電極，此一對電極以5mm或更小的距離互相隔開，以及電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A(％)滿足公式(8)。這里，利用一個XPS(X射線衍射儀)來測量幾個納米深度的電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A(％)。
通過讓SiO2的原子密度率A(％)滿足公式(8)，可以實現(xiàn)通過降低電極的磨損以抑制由于電極的磨損引起的各種缺陷的發(fā)生從而改善金屬鹵化物燈的可靠性的預(yù)期目的。
然而，如果原子密度率A(％)高于43％，電極的磨損就變得很重要，白化、黑化和/或電極之間距離的增加都將超過各自可承受的水平，以及相應(yīng)地降低了光通量保持因子。因此，這樣的原子密度率是不可接受的。白化是由于擴(kuò)散的電極材料與形成半透明密封容器的石英玻璃之間的反應(yīng)而引起的。黑化是由于擴(kuò)散的電極材料附著到半透明密封容器的壁上引起的。另一方面，就含汞燈而言，SiO2的原子密度率A(％)為大約68％或更低是可以接受的。
另一方面，當(dāng)原子密度率A(％)小于2.5％時，金屬鹵化物燈的操作和優(yōu)點與原子密度率落入此實施例所規(guī)定的范圍內(nèi)的金屬鹵化物燈的操作和優(yōu)點沒有顯著的區(qū)別。然而，如果SiO2的原子密度率A(％)降到如此低的值，金屬鹵化物燈的生產(chǎn)成本會顯著增加，同時它們的生產(chǎn)將變得極其困難。因此，這樣的原子密度率是不可接受的。優(yōu)選的是，原子密度率落入公式(9)所表示的范圍內(nèi)。也就是說，只要落入這個范圍內(nèi)，即使把一種代替汞的、增加了燈電壓的例如Zn的金屬的鹵化物作為第二鹵化物與發(fā)光金屬的鹵化物密封在一起，金屬鹵化物燈的壽命也不會顯著降低。
2.5＜A＜20 (9)為了如上所述根據(jù)需要控制電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A(％)，可以有利地、有選擇地使用下述的一個或多個典型措施。然而，本發(fā)明不限于使用一個特定的措施。
1.在半透明的密封容器中密封電極，并縮短處理所需的時間，即縮短密封地封閉半透明密封容器的開口端所需的時間。
2.保護(hù)半透明密封容器的燈泡部分不受熱，從而防止上述處理過程中燈泡部分的高溫。
3.密封容器在含有一種高壓下的高濃度氣體的情況下被密封。
4.以流動氣體進(jìn)行上述處理。
根據(jù)權(quán)利要求8中介紹的實施例的金屬鹵化物燈是權(quán)利要求7中介紹的金屬鹵化物燈，其特征在于該一對電極中的每個電極具有長為1.9mm或更短的伸入到放電空間的部分。
根據(jù)此實施例，規(guī)定了一個裝置，此裝置很容易實現(xiàn)所需燈的特征并且抑制了電極的磨損。為了如權(quán)利要求7規(guī)定的根據(jù)需要控制電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A(％)，伸入到放電空間的部分可以延長以使得電極的尖端遠(yuǎn)離密封部分。然而，如果采取此措施，帶來的問題是很難提供所需燈的特征。
根據(jù)此實施例，只要電極的伸入部分的長度為上述的1.9mm或更短，可以保證所需燈的特征。然而，當(dāng)電極的伸入部分的長度為1.9mm或更短時，電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A(％)以40％的概率超出公式(8)的上限。然而，例如，在上面有關(guān)權(quán)利要求7中介紹的實施例的說明中的措施可以用來滿足公式(8)。結(jié)果，可以有效抑制電極的磨損。
根據(jù)此實施例，為了提供理想的燈特征，燈電壓可以設(shè)置落入25到70V的范圍內(nèi)。
根據(jù)權(quán)利要求9中介紹的實施例的金屬鹵化物燈是權(quán)利要求1到8中任意一個介紹的金屬鹵化物燈，其特征還在于放電介質(zhì)包括作為第一鹵化物的發(fā)光金屬的鹵化物，以及作為第二鹵化物Mg、Co、Cr、Zn、Mn、Sb、Re、Ga、Sn、Fe、Al、Ti、Zr和Hf的鹵化物中的一種或多種。
根據(jù)此實施例，規(guī)定了一個裝置，其中在是發(fā)光金屬的鹵化物的第一鹵化物中加入了用于取代汞來提供燈電壓的第二鹵化物。第二金屬鹵化物的特征為它具有相對高的汽壓并發(fā)出相對少的可見光。這樣，有選擇地密封合適量的第二鹵化物可以增加燈電壓從而使之落入一個理想的范圍內(nèi)。因此，可以在相對低的燈電流下輸入所需燈功率。
根據(jù)權(quán)利要求10中介紹的實施例的金屬鹵化物燈是權(quán)利要求9中介紹的金屬鹵化物燈，其特征還在于第二鹵化物為Zn的鹵化物。
根據(jù)此實施例，規(guī)定了一個裝置，其中使用了優(yōu)選的第二鹵化物。也就是說，Zn具有高的汽壓并發(fā)出藍(lán)光，因此，能夠進(jìn)行色彩調(diào)節(jié)。以很低的成本可以獲得所需量的Zn，且Zn具有很高的安全性。
根據(jù)權(quán)利要求11中介紹的實施例的金屬鹵化物燈照明設(shè)備的特征在于，此金屬鹵化物燈照明設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1到10中任何一個的金屬鹵化物燈；以及一個發(fā)光電路，其中在金屬鹵化物燈開啟后的4秒內(nèi)在開始發(fā)光時的最大燈功率是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2到4倍。
此實施例有關(guān)適合用于汽車前燈的金屬鹵化物燈。
根據(jù)此實施例，因為控制了照明設(shè)備使在金屬鹵化物燈開啟后的4秒內(nèi)其最大燈功率是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2到4倍，所以在所述燈開啟后的4秒內(nèi)的光通量的增加可以更迅速。在本發(fā)明中，可以采取交流電發(fā)光或直流電發(fā)光。就交流電發(fā)光而言，可以施加低頻方波交流電壓來開啟所述金屬鹵化物燈以有效地抑制共鳴的發(fā)生。
此外，可以設(shè)計發(fā)光電路具有200V或更低的空載輸出電壓。本發(fā)明所用的金屬鹵化物燈的燈電壓比含汞燈的低，因此，發(fā)光電路的空載輸出電壓可以為200V或更低。這使得可以減小發(fā)光電路的尺寸。這里，就含汞燈而言，需要約400V的空載輸出電壓。
根據(jù)權(quán)利要求12中介紹的實施例的汽車前燈裝置的特征在于，汽車前燈裝置包括汽車前燈裝置主單元；安裝于汽車前燈裝置的主單元中的根據(jù)權(quán)利要求1到10中任何一個的金屬鹵化物燈，其中其放電容器的軸與汽車前燈裝置的主單元的光軸對準(zhǔn)；以及一個發(fā)光電路，其中在金屬鹵化物燈開啟后的4秒內(nèi)在開始發(fā)光時的最大燈功率是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2到4倍。
因為此實施例的汽車前燈裝置具有權(quán)利要求1到10中任何一個中描述的金屬鹵化物燈作為光源，所述金屬鹵化物燈提供了光通量的快速增加并很安全。此外，因為所述金屬鹵化物燈不含給環(huán)境造成了巨大負(fù)擔(dān)的汞，所以從環(huán)境角度出發(fā)，此汽車前燈裝置是非常優(yōu)越的。這里“汽車前燈裝置的主單元”代表所述金屬鹵化物燈和發(fā)光電路之外的整個汽車前燈裝置。


圖1示出了在燈開啟后無汞燈和含汞燈的燈電流的變化；圖2示出了它們的電極溫度的變化；圖3示出了它們的蒸汽壓的變化；圖4示出了在燈開啟時傳統(tǒng)的無汞燈和本發(fā)明的無汞燈的光通量的增加特性；圖5為根據(jù)權(quán)利要求1中介紹的實施例的金屬鹵化物燈的正視圖；圖6為關(guān)斷的金屬鹵化物燈的主要部分的放大圖；圖7示出了當(dāng)沉積在電極上的鹵化物的量H與密封容器的內(nèi)部容積C之間的比率H/C變化時，開始發(fā)光比最大值和公式(1)的值如何變化；圖8示出了當(dāng)鹵化物的熔點T變化時，開始發(fā)光比最大值和公式(1)的值如何變化；
圖9示出了當(dāng)開始發(fā)光時的最大燈功率與穩(wěn)態(tài)時的燈功率之間的比率R變化時，開始發(fā)光比最大值和公式(1)的值如何變化；圖10為根據(jù)權(quán)利要求2中介紹的實施例的金屬鹵化物燈的主要部分的正視圖；圖11為金屬鹵化物燈的中間部分的截面圖；圖12示出了在輸入了是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2.4倍的燈功率的情況下，燈開啟后的4秒的光通量的增加與(LA-H)3×CT/BW的值之間的關(guān)系，以及相對燈壽命與(LA-H)3×CT/BW的值之間的關(guān)系；圖13為根據(jù)權(quán)利要求3到5中說明的實施例的金屬鹵化物燈的主要部分的放大正視圖；圖14為根據(jù)權(quán)利要求6中介紹的實施例的金屬鹵化物燈的的主要部分的放大正視圖；圖15示出了當(dāng)在圖14所示的例子中電極的尖角Q變化時，電極壽命和距弧電產(chǎn)生點的距離的變化；圖16為根據(jù)權(quán)利要求6中介紹的實施例的修改的金屬鹵化物燈的主要部分的放大正視圖；圖17為根據(jù)權(quán)利要求6中介紹的實施例的另一個修改的金屬鹵化物燈的主要部分的放大正視圖；圖18的圖像示出了在權(quán)利要求7中介紹的實施例中，當(dāng)電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A變化時，2000小時光通量保持因子如何變化；圖19示出了不利用任何特殊的方法來減少SiO2的原子密度率，而在由石英玻璃制成的密封容器密封電極時，密封由石英玻璃制成的密封容器的一端的情況下，電極伸出部分的長度與電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A之間的關(guān)系；圖20為示出了根據(jù)權(quán)利要求1、2和7中介紹的實施例的另一個例子的正視圖；圖21為根據(jù)權(quán)利要求11中介紹的實施例的金屬鹵化物燈照明設(shè)備的電路圖；圖22為根據(jù)權(quán)利要求12中介紹的實施例的汽車前燈裝置的立體圖；以及圖23為關(guān)斷的傳統(tǒng)的含汞燈的主要部分的放大正視圖。
具體實施例方式
下面，將參考附圖介紹權(quán)利要求書中的實施例。
<權(quán)利要求1中介紹的實施例>
此實施例將通過參考圖5和6來介紹。在這些圖中，金屬鹵化物燈MHL包括放電容器1、密封金屬薄片2、外部引線3和放電介質(zhì)。
放電容器1包括半透明密封容器1a和一對電極1b、1b。密封容器1a被制作成中空的紡錘形并且具有在兩端與之一體形成的一對細(xì)長的密封部分1a1。密封容器1a的內(nèi)部提供了一個細(xì)長的且基本為圓柱形的放電空間1c。密封容器1a的放電空間1c的容積，即它的內(nèi)部容積用C表示，單位為cc。
成對電極1b、1b保持在預(yù)定位置，其端嵌入密封部分1a1，其尖端伸入放電空間1c。每個電極1b的底部被焊接在密封部分1a1中的密封金屬薄片2的一端。
密封金屬薄片2由鉬制成并被封在密封容器1a的密封部分1a1中。
外部引線3具有焊接到密封部分1a1中的密封金屬薄片2上的尖端。
放電介質(zhì)包括鹵化物和氙并被密封在密封容器1a的放電空間1c中。當(dāng)金屬鹵化物燈開啟時，過量的鹵化物處于液態(tài)并沉積在密封容器1a的內(nèi)壁上。圖6中的附圖標(biāo)號4表示處于液態(tài)的鹵化物。密封在密封容器1a中的鹵化物是發(fā)光金屬鹵化物的第一金屬鹵化物和具有相對高的汽壓的第二鹵化物。鹵化物的混合物的熔點用T表示，單位為K。第一鹵化物包括鈉Na的鹵化物以及鈧Sc和稀土金屬的鹵化物中的至少一種。大量密封的鹵化物以處于液態(tài)的鹵化物4的形式被沉積在密封容器1a的內(nèi)表面，并降低了沉積在電極1b上的鹵化物的量。這是因為圍繞在電極1b的密封容器1a的端部的形狀從虛線表示的形狀修改為實線所表示的形狀，因此使內(nèi)壁更靠近電極，嵌入電極的密封容器1a的部分的形狀從虛線表示的形狀修改為實線所表示的形狀，因此消除了鍥形空隙，以及，雖然沒有示出，放電空間的長度縮短了。氙以3個或更高的大氣壓被密封在管中。
根據(jù)本實施例的金屬鹵化物燈以開始最大燈功率與穩(wěn)態(tài)燈功率之間的比為R被開啟。下面，將介紹實例和一個對比實例。對比實例是關(guān)于一個傳統(tǒng)的無汞燈?！伴_始發(fā)光比最大值”表示燈開啟后2秒內(nèi)的瞬時最大光通量與穩(wěn)態(tài)時的光通量之間的比。
(實例1)放電容器密封容器1a由石英玻璃制成并具有6mm的外徑、3mm的內(nèi)徑、0.03cc的內(nèi)部容積，以及6.6mm的放電空間的長度。
電極1b由鎢制成，其軸部的直徑為0.4mm，以及電極之間的距離為4.2mm。
放電介質(zhì)所用的鹵化物是ScI3、NaI和ZnI2，且滿足關(guān)系ScI3-NaI-ZnI2＝1.2mg，沉積在電極上的鹵化物的量H為0.03mg，以及它的熔點T為650K。
氙氣具有10個大氣壓。
開始發(fā)光時的最大燈功率為105W，穩(wěn)態(tài)時的燈功率為35W。
公式(1)的值X，即(H/C)×[R/(T/500)6]為0.62。
開始發(fā)光比最大值E為105％(由圖4中的曲線C指出)，以及沒有可見的橙色光發(fā)出。
(實例2)放電介質(zhì)沉積在電極上的鹵化物的量H為0.15mg，以及它的熔點T為750K。
其它部分與實例1相同。
公式(1)的值X為1.31。
開始發(fā)光比最大值E為105％，以及沒有可見的橙色光發(fā)出。
(實例3)放電介質(zhì)沉積在電極上的鹵化物的量H為0.15mg，以及它的熔點T為650K。
其它部分與實例1相同。
開始發(fā)光時的最大燈功率為70W。
其它部分與實例1相同。
公式(1)的值X為2.07。
開始發(fā)光比最大值E為60％，以及沒有可見的橙色光發(fā)出。
(對比實例)放電容器密封容器1a由石英玻璃制成并具有6mm的外徑、3mm的內(nèi)徑、0.03cc的內(nèi)部容積C，以及7.8mm的放電空間的長度。
電極1b由鎢制成，其軸部的直徑為0.4mm，以及電極之間的距離為4.2mm。
放電介質(zhì)所用的鹵化物是ScI3、NaI和ZnI2，且滿足關(guān)系ScI3-NaI-ZnI2＝1.2mg，沉積在電極上的鹵化物的量H為0.22mg，以及它的熔點T為650K。
氙氣具有十個大氣壓。
開始發(fā)光時的最大燈功率為105W，穩(wěn)態(tài)時的燈功率為35W，以及開始發(fā)光時的最大燈功率與穩(wěn)態(tài)時燈功率之間的比R為3。
公式(1)的值X為4.56。
開始發(fā)光比最大值E為160％(由圖4中的曲線C指出)，以及發(fā)出橙色光。
現(xiàn)在，參考圖7到9，將介紹當(dāng)下面的參數(shù)發(fā)生變化時開始發(fā)光比最大值E如何變化，所述參數(shù)包括沉積在電極上的鹵化物的量H、密封容器的內(nèi)部容積C、鹵化物的熔點T以及開始發(fā)光時的最大燈功率與穩(wěn)態(tài)時的燈功率的比R。在這些圖中，左邊的縱軸表示開始發(fā)光比最大值E，以及右邊的縱軸表示公式(1)的值。在這些圖中，曲線e為開始發(fā)光比最大值E，以及曲線x為公式(1)的值X。
圖7示出了當(dāng)沉積在電極上的鹵化物的量H與密封容器的內(nèi)部容積C之間的比率H/C變化時，開始發(fā)光比最大值和公式(1)的值的變化。在此圖中，橫軸表示沉積在電極上的鹵化物的量H與密封容器的內(nèi)部容積C之間的比H/C。
圖8示出了當(dāng)鹵化物的熔點T變化時，開始發(fā)光比率最大值和公式(1)的值如何變化。在此圖中，橫軸表示鹵化物的熔點T。
圖9示出了當(dāng)開始發(fā)光時的最大燈功率與穩(wěn)態(tài)時的燈功率之間的比R變化時，開始發(fā)光比最大值和公式(1)的值如何變化。在此圖中，橫軸表示開始發(fā)光時的最大燈功率與穩(wěn)態(tài)時的燈功率之間的比R。
從這些圖中可以看出，公式(1)的值相對地接近實驗值，因此，公式(1)是合適的。
<權(quán)利要求2中介紹的實施例>
此實施例將通過參考圖10和11來介紹。根據(jù)此實施例的金屬鹵化物燈與在圖5中所示的金屬鹵化物燈從外觀上看很相似，但確定下面的參數(shù)滿足公式(2)(5＜(LA-H)3×CT/BW＜28)，所述參數(shù)為穩(wěn)態(tài)時的燈功率BW(W)、電弧的厚度dA(mm)、具有最大亮度的電弧中的點和放電介質(zhì)池之間的最小長度LA-H(mm)、以及密封容器的放電空間部分(長度為l)的質(zhì)量CT(mg)。
(實例4)放電容器密封容器1a由石英玻璃制成并具有5mm的外徑、2.2mm的內(nèi)徑、以及6.5mm的長度，且放電空間部分的質(zhì)量CT為250mg。
電極1b由鎢制成，它的尖端的直徑為0.4mm，它的伸入部分的長度為2.3mm，其軸部的直徑DE為0.4mm，以及電極之間的距離為4.2mm。
放電介質(zhì)所使用的鹵化物為ScI3、NaI和ZnI2，且滿足關(guān)系ScI3-NaI-ZnI2＝0.2mg。
氙氣具有6個大氣壓。
穩(wěn)態(tài)時的燈功率BW為35W，以及最小長度LA-H為1.4mm。
(LA-H)3×CT/BW＝19.60。
現(xiàn)在，考慮實例4，在公式(2)的可變項((LA-H)3×CT/BW)改變的情況下，燈開啟后4秒內(nèi)的光通量的增加和電極的壽命將參考圖12介紹。在圖12中，橫軸表示(LA-H)3×CT/BW的值，縱軸表示在2.4倍的輸入時光通量的增加(％)和相對燈壽命(％)。曲線r為光通量的增加，曲線1為電極壽命。這里，上述“在2.4倍的輸入時光通量的增加”意為在輸入是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2.4倍的燈功率的情況下，燈開啟后4秒內(nèi)的光通量的增加。此外，“相對燈壽命”是假定最長燈壽命的值為100％時燈壽命的相對值。
從圖中可以看出，如果公式(2)的值低于它的下限，光通量的增加值變得非常高，且電極的壽命非常低。以及，如果公式(2)的值高于它的上限，光通量的增加值低于70％。
<權(quán)利要求3到5中介紹的實施例>
這些實施例將通過參考圖13來介紹。根據(jù)這些實施例，電極1b具有在距電極1b的尖端1b1很短距離的位置由鎢線圈制成的最大直徑部分1b2。尖端1b1的直徑為AE(mm)，最大直徑部分1b2的直徑為BE(mm)，伸入放電空間1c的部分的平均直徑為DE(mm)，以及嵌入密封部分的部分1b4平均直徑為CE(mm)。
根據(jù)權(quán)利要求3的實施例滿足公式(6)和(7)，根據(jù)權(quán)利要求4的實施例滿足公式(8)，根據(jù)權(quán)利要求5的實施例滿足公式(9)和(10)。
(實例5)放電容器密封容器1a由石英玻璃制成并具有6mm的外徑和3.0mm的內(nèi)徑。
電極1b由鎢制成。其尖端1b1(距尖部10％)的直徑AE為0.3mm、最大直徑部分1b2的直徑BE為0.5mm、伸入部分的平均直徑DE為0.42mm、嵌入部分1b4平均直徑CE為0.3mm以及電極之間的距離為4.2mm。
放電介質(zhì)所使用的鹵化物是ScI3、NaI和ZnI2，且滿足關(guān)系ScI3-NaI-ZnI2＝0.2mg。
氙氣具有6個大氣壓。
穩(wěn)態(tài)時的燈功率為35W。
<權(quán)利要求6中介紹的實施例>
此實施例將通過參考圖14來介紹。根據(jù)此實施例，電極1b具有在距尖端1b1很短距離的位置由鎢線圈制成的最大直徑部分1b2，以及密封容器1a的軸平行的線與連接電極的尖端和離尖端附近的最大直徑部分1b2的邊沿的線之間的電極尖角Q落入24到43度的范圍之內(nèi)。
現(xiàn)在，參考圖15，將介紹當(dāng)電極尖角Q變化時，電極壽命和距弧產(chǎn)生點的距離如何變化。在此圖中，橫軸表示電極尖角Q(°)，左邊縱軸表示電極壽命(h)，以及右邊縱軸表示距電弧產(chǎn)生點的距離(mm)?！熬嚯娀‘a(chǎn)生點的距離”代表從電極尖部到電弧產(chǎn)生點之間的距離。曲線l代表電極壽命，曲線d代表到電極產(chǎn)生點的距離。
從此圖可以看出，當(dāng)電極尖角Q落入24到43度的范圍之內(nèi)時，距電弧產(chǎn)生點的距離為0且電極壽命很長。
現(xiàn)在，參考圖16和17，將介紹權(quán)利要求6中所說明的實施例的修改。
首先，在圖16所示的修改中，電極1b的尖端1b1為半球形。在此情況下，假定電極的尖端是平的，電極尖角Q在如圖14所示情況下測量并設(shè)置落在24到43度的范圍之內(nèi)。
在圖17所示的修改中，電極1b具有在它的尖端形成的大直徑部分1b3。在此情況下，線sl和軸之間的電極尖角QE落在24到43度的范圍之內(nèi)，線sl是當(dāng)從電極的尖端的邊沿延伸的線向著軸旋轉(zhuǎn)時與大直徑部分1b3的周邊相交的第一條線。
<權(quán)利要求7中介紹的實施例>
根據(jù)此實施例的金屬鹵化物燈與在圖5中所示的金屬鹵化物燈從外觀上很相似，但是其被配置成尖端的表面處的SiO2的原子密度率A(％)滿足公式(8)。
(實例6)放電容器密封容器1a由石英玻璃制成，且燈泡部分1a1具有6mm的外徑和3mm的內(nèi)徑。
電極1b由鎢制成。其軸部的直徑為0.4mm，以及電極之間的距離為4.2mm。
放電介質(zhì)所使用的鹵化物為ScI3、NaI和ZnI2，且滿足關(guān)系ScI3-NaI-ZnI2＝1.2mg。
氙氣具有六個大氣壓。
密封通過如下方法進(jìn)行在具有保持為三個大氣壓的氣壓的容器中，氙在-44℃下被密封在密封容器1a中，通過一個激光器加熱并熔化由石英玻璃制成的密封部分，以及利用夾具進(jìn)行壓持密封。
對于所得到的金屬鹵化物燈，電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A為0.5％。這是因為由于氙的高壓密封充分抑制了SiO2的擴(kuò)散。
現(xiàn)在，參考圖18，將介紹當(dāng)無汞燈的電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A變化時2000小時光通量保持因子如何變化。在此圖中，橫軸表示SiO2的原子密度率A(％)，縱軸表示2000小時光通量保持因子(％)。
從此圖可以看出，當(dāng)原子密度率A低于43％時，可以提供改進(jìn)的光通量保持因子。
(實例7)放電容器在與燈泡部分1a1相連處的密封部分1a2的橫截面積B為5.34mm2(直徑2.7mm)。
放電介質(zhì)所使用的鹵化物為ScI3、NaI和ZnI2，且滿足關(guān)系ScI3-NaI-ZnI2＝0.9mg。
氙氣具有13.5個大氣壓。
其它部分同實例6。
<權(quán)利要求8中介紹的實施例>
通過參考圖19介紹本實施例。在此圖中，橫軸表示電極的伸入部分的長度(mm)，縱軸表示電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率(％)。此圖是通過下面的方法得到的。即為，加熱具有插入其中的電極的石英玻璃管將在N2氣氛中密封的部分以使此部分熔化，然后利用夾具密封該熔化部分，由此提供了多個具有有不同伸入長度的電極的測試件。然后，測量這些測試件的電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率，并利用測量值畫出此圖。
從此圖可以看出，如果不使用特殊的手段降低SiO2的原子密度率，當(dāng)電極的伸入部分的長度為1.9mm或更小時，對于大多數(shù)測試件的原子密度率高于43％。在此情況下，可以有選擇地使用關(guān)于權(quán)利要求7的實施例介紹的方法。
<權(quán)利要求1到9中介紹的實施例的另一個實例>
通過參考圖20將介紹另一個實施例。根據(jù)此實施例，與圖5所示的金屬鹵化物燈相似的金屬鹵化物燈被安裝在汽車前燈裝置上。即為，金屬鹵化物燈(MHL′)包括發(fā)光管(LT)、外罩(OT)、底座(B)和絕緣管(IT)。
發(fā)光管(LT)與圖5所示的金屬鹵化物燈(MHL′)的配置相同。與圖5相同的部分使用相同的附圖標(biāo)記，并省略了對它的說明。
外罩(OT)可以阻擋紫外線。它在其中裝有發(fā)光管(LT)，并在兩端被固定在密封部分(1a1)。然而，它不是密封的，而是與外部空氣相通。
底座(B)用來支撐發(fā)光管(LT)和外罩(OT)并實現(xiàn)發(fā)光管(LT)的一電極對(1b)、(1b)的電氣互連。即為，把發(fā)光管(LT)的一個密封部分1a1固定在底座(B)上，把從另一個密封部分引出的外部引線(3)與外罩(OT)平行地延伸，然后，引入底座(B)并連接到一個端子(未示出)。
絕緣管(IT)覆蓋外部引線(3)。
<權(quán)利要求10中介紹的實施例>
通過參考圖21將介紹此實施例。在此圖中，金屬鹵化物燈照明設(shè)備包括發(fā)光電路(OC)和金屬鹵化物燈(MHL)。
發(fā)光電路(OC)包括直流電源(11)、斬波器(12)、控制裝置(13)、燈電流檢測裝置(14)、燈電壓檢測裝置(15)、點火器(16)和全橋式逆變器(17)。
直流電源(11)給后述的斬波器(12)提供直流功率，其可以是電池或整流直流電源。在汽車應(yīng)用中，通常用電池?？蛇x擇地，它可以是對交流電整流的整流直流電源。無論如何，根據(jù)需要可以通過并聯(lián)電解電容(11a)來實現(xiàn)濾波。
斬波器(12)是DC/DC轉(zhuǎn)換電路，用來把直流電源(11)施加的直流電壓轉(zhuǎn)換為所需值的直流電壓，并確定要通過后述的全橋式逆變器(17)施加到金屬鹵化物燈(MHL)上的輸出電壓的值。如果直流電源的電壓比所需輸出電壓低，使用升壓斬波器。另一方面，如果所述電壓比所需輸出電壓高，使用降壓斬波器。
控制裝置(13)裝有具有編程時間控制模式的微型計算機(jī)并控制斬波器(12)。例如，控制裝置(13)以這種方式控制斬波器(12)在金屬鹵化物燈剛開啟后，是額定燈電流三倍或更多倍的燈電流從斬波器(12)經(jīng)過全橋式逆變器(17)流到金屬鹵化物燈(MHL)，然后，隨著時間的逝去，燈電流逐漸下降到額定燈電流。此外，控制裝置(13)接收后述的與燈電流和燈電壓相關(guān)聯(lián)的檢測信號的反饋，這樣，產(chǎn)生一個恒定功率控制信號以實現(xiàn)對斬波器(12)的恒定功率控制。
燈電流檢測裝置(14)經(jīng)過全橋式逆變器(17)與燈串聯(lián)插入，并檢測與燈電流相應(yīng)的電流以提供控制輸入到控制裝置(13)。
相似地，燈電壓檢測裝置(15)經(jīng)過全橋式逆變器(17)與燈并聯(lián)，并檢測與燈電壓相應(yīng)的電壓以提供控制輸入到控制裝置(13)。
點火器(16)置于全橋式逆變器(17)和金屬鹵化物燈(MHL)之間，并被配置在開啟燈時給金屬鹵化物燈(MHL)施加一個約20kV的起始脈沖電壓。
全橋式逆變器(17)包括由四個MOSFET(Q1)、(Q2)、(Q3)和(Q4)組成的橋電路(17a)，交替地在橋電路(17a)中的MOSFET(Q1)和(Q3)以及MOSFET(Q2)和(Q4)之間切換的柵極驅(qū)動電路(17b)，以及極性反相電路(17c)。全橋式逆變器(17)通過這種切換把來自斬波器(12)的直流電壓轉(zhuǎn)換成方波低頻交流電壓并把所得電壓施加給金屬鹵化物燈(MHL)以利用低頻交流電開啟所述燈。
如果按這種方式通過發(fā)光電路(OC)以方波低頻交流電開啟金屬鹵化物燈(MHL)，在燈剛開啟后，金屬鹵化物燈就產(chǎn)生了所需的光通量。這樣，25％的額定光通量可以在開啟后的1秒獲得且80％的額定光通量可以在燈開啟后的4秒獲得，它們都是汽車前燈所要求的。
<權(quán)利要求12中介紹的實施例>
通過參考圖22將介紹此實施例。在此圖中，汽車前燈裝置(HL)包括汽車前燈裝置的主單元(21)、一對發(fā)光電路(OC)和一對金屬鹵化物燈(MHL′)。
汽車前燈裝置的主單元(21)包括前透明面板(21a)，反射鏡(21b)、(21c)，燈座(21d)和固定裝置(21e)。
前透明面板(21a)的輪廓模仿汽車的外表面的形狀且有所需的光學(xué)裝置，例如棱鏡。
每個反射鏡(21b)、(21c)提供給每個金屬鹵化物燈(MHL′)并被配置成提供所需的光分布特性。
燈座(21d)連接到發(fā)光電路(OC)的輸出端并安裝在金屬鹵化物燈(MHL′)的底座(21d)里。
固定裝置(21e)是用來在預(yù)定的位置把汽車前燈裝置的主單元(21)固定到汽車上的裝置。
金屬鹵化物燈(MHL′)具有圖20所示的在權(quán)利要求5中所述的配置。燈座(21d)安裝在底座里并與之相連。
通過這種方式，兩個燈泡的金屬鹵化物燈(MHL′)被安裝在汽車前燈裝置的主單元(21)里，獲得了四個燈泡的汽車前燈裝置(HL)。每個金屬鹵化物燈(MHL′)的發(fā)光部分通常位于汽車前燈裝置的主單元(21)的反射鏡(21b)、(21c)的焦點。
具有圖21所示的電路布置的發(fā)光電路(OC)被置于金屬容器(22)中并給各自的金屬鹵化物燈(MHL′)供能以開啟它們。
工業(yè)適用性根據(jù)權(quán)利要求1中介紹的實施例，提供了一種金屬鹵化物燈，包括內(nèi)部容積為C(cc)的放電容器；以及包括三個大氣壓或更高氣壓的氙氣、鈉Na的鹵化物以及鈧Sc和稀土金屬的鹵化物的至少一種的放電介質(zhì)，該鹵化物的熔點為T(K)，其中在穩(wěn)態(tài)下，金屬鹵化物燈保持50W或更低的燈功率，并滿足公式(1)(H/C)×[R/(T/500)6]＜3.11 (1)，其中，沉積在電極上的鹵化物的量為H(mg)，以及開始發(fā)光時的最大燈功率與穩(wěn)態(tài)時的燈功率之比為R，由此基本上除去了燈中的汞，從而無需考慮環(huán)境問題，可以獲得光通量的快速增加，并抑制了燈開啟后2秒內(nèi)發(fā)出的瞬時強光。
根據(jù)權(quán)利要求2中介紹的實施例，提供了一種金屬鹵化物燈，包括放電容器和放電介質(zhì)，其中，在穩(wěn)態(tài)下，金屬鹵化物燈保持50W或更低的燈功率，在燈開啟后10秒的期間內(nèi)，給燈提供了是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2.2倍或更多倍的燈功率，在燈開啟后的4秒獲得了穩(wěn)態(tài)下光通量的60％或更多，并滿足公式(2)5＜(LA-H)3×CT/BW＜28(2)，其中，BW(W)為穩(wěn)態(tài)下的燈功率，LA-H(mm)為具有最大亮度的電弧中的點和處于液態(tài)的放電介質(zhì)池之間的最小長度，以及CT(mg)為密封容器的放電空間部分的質(zhì)量。由此基本上除去了燈中的汞，從而無需考慮環(huán)境問題，并可以顯著地改善光通量的增加。
根據(jù)權(quán)利要求3中介紹的實施例，因為每個電極在嵌入密封容器的部分具有平均直徑CE(mm)且具有在伸入放電空間的部分的最大直徑部分，伸入部分的平均直徑為DE(mm)，并滿足公式(3)和(4)CE＜DE(3)，以及DE-CE＞0.05 (4)，所提供的金屬鹵化物燈具有光通量的快速增加并改善了效率和壽命。
根據(jù)權(quán)利要求4中介紹的實施例，因為伸入放電空間的每個電極的部分的最大直徑為BE(mm)、它們的尖端的10％的平均直徑為AE(mm)，并滿足公式(5)AE＜BE(5)，所提供的金屬鹵化物燈中抑制了陰極點的偏移并防止了光分布特性的波動。
根據(jù)權(quán)利要求5中介紹的實施例，因為每個電極在嵌入密封容器的部分具有的平均直徑為CE(mm)、每個成對電極伸入放電空間的部分的最大直徑為BE(mm)、其尖端的10％的平均直徑為AE(mm)、伸入部分的平均直徑為DE(mm)，并滿足公式(3)和(6)CE＜DE(3)，以及AE＜DE＜BE(6)，所提供的金屬鹵化物燈中抑制了陰極點的偏移并阻止了光分布特性的波動。
根據(jù)權(quán)利要求6中介紹的實施例，因為每個電極在距尖端的很短距離的位置都具有一個大直徑部分，電極的軸與從尖端的邊沿引出的通過大直徑部分的最外面的點的線之間的夾角QE(°)滿足公式(7)24≤QE≤43(7)。
所提供的金屬鹵化物燈中抑制了陰極點的偏移并阻止了光分布特性的波動。
根據(jù)權(quán)利要求7中介紹的實施例，所提供的適合汽車前燈的金屬鹵化物燈包括放電容器，其中電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A(％)滿足公式(8)2.5＜A＜43 (8)；以及包括三個或更高大氣壓下的氙氣和鈉Na、鈧Sc和稀土金屬的鹵化物中的至少一種的放電介質(zhì)，其中穩(wěn)態(tài)時，金屬鹵化物燈保持50W或更低的燈功率，以及在燈剛開啟后提供了一個期間，在此期間輸入了一個是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2.0或更多倍的功率，基本上除去了燈中的汞，從而無需考慮環(huán)境問題，獲得了光通量的快速增加，減少了電極的磨損，抑制由于電極的磨損引起的各種缺陷的發(fā)生，因而改善了金屬鹵化物燈可靠性。
根據(jù)權(quán)利要求8中介紹的實施例，因為每個電極具有長為1.9mm或更短的伸入到放電空間的部分，所提供的金屬鹵化物燈具有長的壽命并適合汽車前燈。
根據(jù)權(quán)利要求9中介紹的實施例，因為放電介質(zhì)包括作為第二鹵化物的Mg、Co、Cr、Zn、Mn、Sb、Re、Ga、Sn、Fe、Al、Ti、Zr和Hf的鹵化物中的一種或多種，所述放電介質(zhì)作為提供燈電壓的介質(zhì)，所提供的金屬鹵化物燈可以充分用于各種應(yīng)用，包括基本上不使用給環(huán)境造成了巨大負(fù)擔(dān)的汞的汽車前燈。
根據(jù)權(quán)利要求10中介紹的實施例，因為第二鹵化物為Zn的鹵化物，它具有高的汽壓并發(fā)出藍(lán)光，因此，能夠進(jìn)行色彩調(diào)節(jié)，提供了便宜且安全的金屬鹵化物燈。
根據(jù)權(quán)利要求11中介紹的實施例，提供了具有根據(jù)權(quán)利要求1到10的優(yōu)點的金屬鹵化物燈照明設(shè)備。
根據(jù)權(quán)利要求12中介紹的實施例，提供了具有根據(jù)權(quán)利要求1到10的優(yōu)點的汽車前燈裝置。
權(quán)利要求
1.一種金屬鹵化物燈，其特征在于該金屬鹵化物燈包括放電容器，此放電容器具有一個防火的、半透明的并且在其中具有放電空間的密封容器，以及在密封容器中在放電空間的相對兩端提供的以5mm或更小的距離互相面對的一對電極，密封容器的內(nèi)部容積為C，單位為cc；以及放電介質(zhì)，基本上不包括汞，密封于該密封容器，包括三個大氣壓或更高氣壓的氙氣、鈉Na的鹵化物以及鈧Sc和稀土金屬的鹵化物中的至少一種，鹵化物的熔點為T，單位為K，在穩(wěn)態(tài)下，金屬鹵化物燈保持50W或更低的燈功率，以及滿足公式(1)(H/C)×[R/(T/500)6]＜3.11 (1)，其中，H表示該金屬鹵化物燈關(guān)斷時沉積在電極上的鹵化物的量，單位為mg，以及R為開始發(fā)光時的最大燈功率與穩(wěn)態(tài)時的燈功率之比。
2.一種金屬鹵化物燈，其特征在于該金屬鹵化物燈包括放電容器，此放電容器具有一個防火的、半透明的并且在其中具有放電空間的密封容器，以及在密封容器中在放電空間的相對兩端提供的以5mm或更小的距離互相面對的一對電極；以及放電介質(zhì)，基本上不包括汞，密封于該密封容器，包括發(fā)光金屬的鹵化物和惰性氣體，以及在穩(wěn)態(tài)時，金屬鹵化物燈保持50W或更低的燈功率，在該金屬鹵化物燈開啟后10秒的期間內(nèi)，給該金屬鹵化物燈提供了是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2.2倍或更多倍的燈功率，在該金屬鹵化物燈開啟后的4秒獲得了穩(wěn)態(tài)下光通量的60％或更多，以及滿足公式(2)5＜(LA-H)3×CT/BW＜28 (2)，其中，BW(W)為穩(wěn)態(tài)時的燈功率，LA-H(mm)為具有最大亮度的電弧中的點和處于液態(tài)的放電介質(zhì)池之間的最小長度，以及CT(mg)為密封容器的放電空間部分的質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的金屬鹵化物燈，其特征在于該一對電極中的每個電極在嵌入密封容器的部分的平均直徑為CE(mm)且在伸入放電空間的部分具有最大直徑部分，該伸入放電空間的部分的平均直徑為DE(mm)，并滿足公式(3)和(4)CE＜DE(3)，以及DE-CE＞0.05 (4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的金屬鹵化物燈，其特征在于該一對電極中的每個電極的伸入放電空間的部分的最大直徑為BE(mm)，該伸入放電空間的部分尖端10％的平均直徑為AE(mm)，并滿足公式(5)AE＜BE(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的金屬鹵化物燈，其特征在于該一對電極中的每個電極在嵌入密封容器的部分都具有的平均直徑為CE(mm)，該一對電極中的每個電極的伸入放電空間的部分的最大直徑為BE(mm)，該伸入放電空間的部分的尖端10％的平均直徑為AE(mm)，該伸入放電空間的部分的平均直徑為DE(mm)，并滿足公式(3)和(6)CE＜DE(3)，以及AE＜DE＜BE(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的金屬鹵化物燈，其特征在于該一對電極中的每個電極在距尖端的很短距離的位置具有大直徑部分，電極的軸與從尖端的邊沿引出的通過大直徑部分的最外面的點的線之間的夾角QE(°)滿足公式(7)24≤QE≤43 (7)。
7.一種金屬鹵化物燈，其特征在于該金屬鹵化物燈包括放電容器，此放電容器具有由石英玻璃制成的并在其中具有放電空間的密封容器、以及在密封容器中在放電空間的相對兩端提供的以5mm或更小的距離互相面對的一對電極、電極的尖端的表面處的SiO2的原子密度率A(％)滿足公式(8)2.5＜A＜43 (8)，放電介質(zhì)，密封于該密封容器中，基本不含汞，包括三個或更高大氣壓下的氙氣和鈉Na、鈧Sc和稀土金屬的鹵化物中的至少一種，穩(wěn)態(tài)時，金屬鹵化物燈保持50W或更低的燈功率，以及在該金屬鹵化物燈剛開啟后提供了一個期間，在此期間輸入了是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的兩倍或更多倍的功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的金屬鹵化物燈，其特征在于該一對電極中的每個電極具有長為1.9mm或更短的伸入到放電空間的部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任何一個的金屬鹵化物燈，其特征在于放電介質(zhì)包括作為第一鹵化物的發(fā)光金屬的鹵化物，以及作為第二鹵化物的Mg、Co、Cr、Zn、Mn、Sb、Re、Ga、Sn、Fe、Al、Ti、Zr和Hf的鹵化物中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的金屬鹵化物燈，具有如下特征該第二鹵化物為Zn的鹵化物。
11.一種金屬鹵化物燈照明設(shè)備，其特征在于該金屬鹵化物燈照明設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1到10中任何一個的金屬鹵化物燈；以及發(fā)光電路，其中在金屬鹵化物燈開啟后的4秒內(nèi)在開始發(fā)光時的最大燈功率是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2到4倍。
12.一種汽車前燈裝置，其特征在于該汽車前燈裝置的包括汽車前燈裝置的主單元；安裝于汽車前燈裝置中的根據(jù)權(quán)利要求1到10中任何一個的金屬鹵化物燈，其中金屬鹵化物燈的放電容器的軸與汽車前燈裝置的主單元的光軸對準(zhǔn)；以及發(fā)光電路，其中在金屬鹵化物燈開啟后的4秒內(nèi)在開始發(fā)光時的最大燈功率是穩(wěn)態(tài)時的燈功率的2到4倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及基本上不含汞的金屬鹵化物燈、使用該燈的金屬鹵化物燈照明設(shè)備以及使用該等的汽車前燈裝置。本發(fā)明的目的是提供可以獲得光通量的快速增加的產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明的金屬鹵化物燈(MHL)具有放電容器，此放電容器的內(nèi)部容積為C(cc)，且具有在密封容器(1a)的放電空間(1c)的相對兩端，密封在密封容器(1a)中的以5mm或更小的距離互相面對的一對電極(1b)、(1b)；以及包括三個大氣壓或更高氣壓的氙氣、鈉Na的鹵化物以及鈧Sc和稀土金屬的鹵化物中的至少一種的放電介質(zhì)，這些鹵化物的熔點為T(K)，其中穩(wěn)態(tài)下的燈功率為50W或更低，并滿足公式(1)(H/C)×[R/(T/500)
文檔編號H01J61/16GK1650395SQ0281875
公開日2005年8月3日 申請日期2002年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者加藤啟幸, 川島弘道, 上村幸三, 石神敏彥, 松田干男, 蛭田壽男, 片山榮, 安永成克 申請人:哈利盛東芝照明株式會社, 東芝照明技術(shù)株式會社