專利名稱：在燈的啟動中具有改進(jìn)的燈性能的燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在燈的啟動中具有改進(jìn)的燈性能的燈。
目前的燈，特別是例如用在機(jī)動車輛上的HID(高強(qiáng)度放電)燈設(shè)計(jì)為在標(biāo)稱燈電流下運(yùn)行最佳，標(biāo)稱燈電流用在燈一般的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中。對于35W無汞汽車燈，此電流典型地為0.8A。然而，在需要在燈的兩個(gè)電極之間建立“瞬時(shí)點(diǎn)亮”的燈的起動(run-up)中，使用更高的、一般為四倍的起動電流，這將在3.2A的范圍內(nèi)。此起動電流在大多數(shù)應(yīng)用中僅使用大約10秒鐘，然后使用低得多的穩(wěn)態(tài)電流。
然而，當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)水平的燈時(shí)存在危險(xiǎn)，即在燈的啟動中，當(dāng)燈電流高于長時(shí)間運(yùn)行的條件時(shí)，這將導(dǎo)致電極的損壞。特別對那些其中電極端將變得熱到開始熔化的情況，更是如此。這可能導(dǎo)致燈泡的過熱、不穩(wěn)定和甚至燈的故障。
因此，目的是提供在燈啟動中具有改進(jìn)的燈性能而仍然滿足本領(lǐng)域要求，特別是在長時(shí)間運(yùn)行情況下要求的燈。
本目的通過一種燈，優(yōu)選的無汞燈實(shí)現(xiàn)，其中燈包括帶有圓柱形部分和頭部分的電極，電極被調(diào)節(jié)使得在啟動狀態(tài)下在燈在3.2A的起動電流下的起動中，對于燈點(diǎn)亮后的最初25ms電極端溫度的平均增加≤140K/ms，優(yōu)選地≤135K/ms，更優(yōu)選地≤130K/ms，再優(yōu)選地≤125K/ms，和最優(yōu)選地≤120K/ms且≥3K/ms。“點(diǎn)亮”在本發(fā)明的含義中特別地意為燈內(nèi)放電的啟動。這一般與開啟對燈的供電是相同的，除非燈以一定起弧延遲而被點(diǎn)亮；在此情況下點(diǎn)亮將在起弧延遲后開始。
本發(fā)明人已經(jīng)研究了涉及燈的啟動性能的問題，特別是研究了燈運(yùn)行的惡化且發(fā)現(xiàn)在點(diǎn)亮燈后最開始的階段是決定性的。如果電極桿的溫度曲線為在燈點(diǎn)亮后的最初25ms電極端溫度的平均增加為≤140K/ms，優(yōu)選地≤135K/ms，更優(yōu)選地≤130K/ms，再優(yōu)選地≤125K/ms，且最優(yōu)選地≤120K/ms，則大多數(shù)涉及施加較高電流的啟動階段發(fā)生在的現(xiàn)有技術(shù)水平的燈上的問題如果不是完全地被克服也可以顯著地降低。應(yīng)該注意到，在燈的一般的起動階段，在3.2A范圍的高的啟動電流施加在燈上數(shù)秒。然而，最初的毫秒確定了電極溫度性能，特別是在燈的起動階段涉及可能的燈的運(yùn)行惡化。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，燈包括帶有圓柱形部分和頭部分的電極，其調(diào)節(jié)為使得在燈處于3.2A起動電流下起動中的啟動狀態(tài)下，在點(diǎn)亮燈后的最初100ms中電極端溫度的平均增加為≤50K/ms，優(yōu)選地≤45K/ms，更優(yōu)選地≤40K/ms，再優(yōu)選地≤35K/ms且最優(yōu)選地≤30K/ms且≥3K/ms。通過使用此電極，上述問題可以更顯著地減少。
為發(fā)現(xiàn)能滿足如上設(shè)定的本發(fā)明的目的燈的優(yōu)選設(shè)計(jì)，本發(fā)明人已經(jīng)徹底地研究了何種燈的設(shè)計(jì)是最合適的。在其中的特征中，如下的設(shè)計(jì)原則被發(fā)現(xiàn)是重要的a)灼熱室的總?cè)莘e必須保持在一定的極限內(nèi)，以及b)圍繞每個(gè)電極的灼熱室的容積，和c)位于電極之間的灼熱室的容積優(yōu)選地，灼熱室被分為被稱為A和B的兩個(gè)基本上半橢圓形的部分和被稱為C的第三部分。A包含了從一個(gè)電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內(nèi)壁部分的容積；B包含了從另一個(gè)電極端沿此電極延伸到包括了電極的內(nèi)壁部分的容積；部分C包含了剩余的電極之間的區(qū)域的容積。優(yōu)選地，部分A和B具有基本上相同的容積。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，灼熱室的總?cè)莘e為≥15mm3且≤30mm3，優(yōu)選地≥19mm3且≤25mm3且最優(yōu)選地≥21mm3且≤23mm3。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，從一個(gè)電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內(nèi)壁部分的部分(A；B)的至少一個(gè)的總?cè)莘e為≥2mm3且≤3.5mm3，優(yōu)選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優(yōu)選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3。優(yōu)選地兩個(gè)部分A和B都具有的容積為≥2mm3且≤3.5mm3，優(yōu)選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優(yōu)選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，在兩個(gè)電極之間的灼熱室(C)的容積為≥10mm3且≤25mm3，優(yōu)選地≥13mm3且≤20mm3且最優(yōu)選地≥15mm3且≤18mm3。
此外，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在灼熱室內(nèi)的電極的長度(稱為D)在實(shí)現(xiàn)如上設(shè)定的目的中也起到了作用。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在灼熱室內(nèi)的電極的長度(D)為≥1.0mm且≤4.0mm，更優(yōu)選地為≥1.5mm且≤3.0mm且最優(yōu)選地為≥1.8mm且≤2.3mm。
對于進(jìn)一步的闡述參考

圖1，其中容積A、B和C以及長度D示出為在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，燈的內(nèi)部壓力在“關(guān)閉”狀態(tài)為≥6巴且≤12巴，優(yōu)選地為≥8巴且≤10巴氙，和/或在“開啟”狀態(tài)≥50巴且≤90巴，優(yōu)選地≥64巴且≤80巴。在灼熱燈內(nèi)的鹽壓力為≥0.6巴且≤1.4巴，優(yōu)選地≥0.8巴且≤1.2巴且最優(yōu)選地大約為1巴。
優(yōu)選的燈的填料包括≥90-≤360μg NaI；和/或≥60-≤180μg ScI3；和/或≥0-≤100μg ZnI2和/或≥0-≤12μg InI，和/或≥0-≤12μg ThI4和/或≥8-10巴氙氣。
應(yīng)該注意，根據(jù)本發(fā)明的燈不僅顯示了好的起動性能，而且在使用低得多電流的長時(shí)間運(yùn)行中也具有優(yōu)良的特征。因此，燈的設(shè)計(jì)必須以如下方式選擇，即使得也滿足在一般穩(wěn)態(tài)條件下的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。然而，如現(xiàn)在在現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)下廣泛應(yīng)用的簡單的桿類電極不適合于滿足這兩個(gè)上述的要求，特別是如果被包含的電流的范圍相當(dāng)寬，例如在2.4A范圍內(nèi)變化因子4。
細(xì)桿達(dá)到太高的溫度且在起動階段中灼熱較短，導(dǎo)致例如燈泡過熱、不穩(wěn)定和燈的故障的后續(xù)問題。
粗桿在長時(shí)間運(yùn)行階段的性能不穩(wěn)定，因?yàn)橛捎谔珡?qiáng)的傳導(dǎo)冷卻陰極將造成點(diǎn)接附。另外，在燈的運(yùn)行中傳導(dǎo)損失太高以至于不能滿足本領(lǐng)域的要求。到燈的封接的熱流(＝傳導(dǎo)功率損失)也使得端部溫度升得過高且因封接破裂導(dǎo)致短的壽命。另外，特別是目前的汽車燈的小的饋通區(qū)域?yàn)闂U的粗度作了限制，因此桿的粗度不能超過某一點(diǎn)。
本發(fā)明人花費(fèi)了許多時(shí)間在這點(diǎn)上調(diào)查且發(fā)現(xiàn)優(yōu)選地?zé)舭◣A柱形部分和頭部分的電極，其中頭部分的最大直徑大于圓柱形部分的最大直徑。通過使用此電極，在涉及燈的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中較低電流下，例如0.8A的電流下的最佳運(yùn)行的領(lǐng)域內(nèi)的要求得以容易地滿足。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，電極的圓柱形部分的特征和設(shè)計(jì)對于燈的長時(shí)間運(yùn)行特征是特別重要的，而待使用的電極頭部分的特征和設(shè)計(jì)對于燈的起動性能是特征重要的。圓柱形部分和頭部分必須互相匹配且互相調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)帶有需要的運(yùn)行特征的燈。尺寸應(yīng)該被選擇為使得a)對于起動，溫度曲線的性能被改善且不發(fā)生惡化；
b)對于標(biāo)稱電流，陽極溫度大約與陰極溫度相同或略高于陰極溫度；和c)熱傳導(dǎo)和功率損失最小化。
因此，根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，圓柱形部分的最大直徑為≥150μm且≤400μm，優(yōu)選地為≥200μm且≤350μm且最優(yōu)選地為≥250μm且≤300μm。
此外，頭部分的最大直徑為≥250μm且≤800μm，優(yōu)選地為≥350μm且≤600μm且最優(yōu)選地為≥400μm且≤450μm是優(yōu)選的。使用這些幾何形狀的電極已經(jīng)在實(shí)踐中被驗(yàn)證。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，頭部分具有基本上球形的形狀。球形的直徑優(yōu)選地為≥400μm且≤600μm。替代地，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，頭部分具有基本上圓柱形的形狀。優(yōu)選的圓柱直徑為≥250μm且≤500μm，優(yōu)選地為≥320μm且≤420μm且其長度優(yōu)選地為≥400且≤1200μm。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，頭部分的最大直徑為大于圓柱形部分的最大直徑≥20μm且≤250μm，優(yōu)選地≥50μm且≤150μm。使用此特征的電極將變得不至過于龐大而仍具有本發(fā)明內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，頭部分具有在≥150μm和≤1500μm之間，優(yōu)選地在≥400μm和≤1200μm之間且最優(yōu)選地在≥700μm和≤1000μm之間的縱向長度。以此，電極的頭部分將變得不至過于龐大。
前述的部件以及要求的部件和根據(jù)本發(fā)明在所描述的實(shí)施例中待用的部件對于它們的尺寸、形狀、材料選擇和技術(shù)構(gòu)思不受到任何特殊例外的要求，使得在相關(guān)領(lǐng)域中已知的選則標(biāo)準(zhǔn)可以不受限制的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的的附加的細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)在從屬權(quán)利要求中和如下的各圖的描述中披露，各圖以典型的樣式示出了根據(jù)本發(fā)明的燈的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1示出了通過根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燈的截面示意性視圖；圖2示出了通過根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燈的截面示意性視圖；和圖3示出了圖1中的電極桿的示意性放大視圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例的電極桿的示意性放大視圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例的電極桿的示意性放大視圖；和圖1示出了通過根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燈的截面示意性視圖。優(yōu)選地灼熱室被分為兩個(gè)被稱為A和B的半橢圓形的部分，和被稱為C的第三部分。A包含了從一個(gè)電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內(nèi)壁部分的容積；B包含了從另一個(gè)電極端沿此電極延伸到包括了電極的內(nèi)壁部分的容積；部分C包含了剩余的電極之間的區(qū)域的容積。優(yōu)選地，部分A和B具有基本上相同的容積。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，灼熱室的總?cè)莘e為≥15mm3且≤30mm3，優(yōu)選地為≥19mm3且≤25mm3且最優(yōu)選地為≥21mm3且≤23mm3。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，從一個(gè)電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內(nèi)壁部分的部分(A；B)的至少一個(gè)的總?cè)莘e為≥2mm3且≤3.5mm3，優(yōu)選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優(yōu)選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3。優(yōu)選地，部分A和部分B都具有的容積為≥2mm3且≤3.5mm3，優(yōu)選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優(yōu)選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在兩個(gè)電極之間的灼熱室(C)的容積為≥10mm3且≤25mm3，優(yōu)選地為≥13mm3且≤20mm3且最優(yōu)選地為≥15mm3且≤18mm3。此外，在灼熱室內(nèi)的電極的長度(指示為D)優(yōu)選地為≥1.0mm且≤4.0mm，更優(yōu)選地為≥1.5mm且≤3.0mm且最優(yōu)選地為≥1.8mm且≤2.3mm。
圖2示出了通過根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燈1的截面示意性視圖。燈1包括燈體10、灼熱室20和兩個(gè)電極30，當(dāng)燈1在運(yùn)行中時(shí)，在兩個(gè)電極30之間形成了光弧40。電極30包括頭部分60和從頭部分延伸到灼熱室20外的圓柱形的部分50。如可從圖3中可見，電極頭部分60可以基本上為球形或如從圖4中可見為圓柱形形狀。如在圖5中可見，進(jìn)一步的合適的和優(yōu)選的電極頭60也可以包括連接到半球形端零件的圓柱形部分。此設(shè)計(jì)對于固定在尖上的孤接附是特別有利的。
電極30優(yōu)選地由金屬注模制成為單件；然而，電極頭部分60也可以連接到圓柱形部分50，例如通過焊接或任何其他合適的方法。也可以使用激光成形技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的燈被設(shè)計(jì)為用于不同的用途，包括商店照明、家用照明、頭燈、重點(diǎn)照明、點(diǎn)光源照明、劇院照明、消費(fèi)者電視機(jī)應(yīng)用、光纖應(yīng)用、車輛照明和投影系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.燈，優(yōu)選地為無汞燈，其中燈包括帶有圓柱形部分(50)和頭部分(60)的電極(30)，電極調(diào)節(jié)為使得在啟動狀態(tài)下在燈處于3.2A起動電流起動中，在點(diǎn)亮燈后的最初25ms電極端溫度的平均增加為≤140K/ms且≥3K/ms。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中燈包括帶有圓柱形部分(50)和頭部分(60)的電極桿(30)，其調(diào)節(jié)為使得在啟動狀態(tài)下在燈處于3.2 A起動電流起動中，在點(diǎn)亮燈后的最初100ms電極端溫度的平均增加為≤50K/ms且≥3K/ms。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燈，其中頭部分(60)的最大直徑大于圓柱形部分(50)的最大直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燈，其中圓柱形部分(50)的最大直徑在≥150μm和≤400μm之間，優(yōu)選地在≥200μm和≤350μm之間，且最優(yōu)選地在≥250μm和≤300μm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的燈，其中頭部分(60)的最大直徑在≥250μm和≤800μm之間，優(yōu)選地在≥350μm和≤600μm之間，且最優(yōu)選地在≥400μm和≤450μm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3到5的任意權(quán)利要求所述的燈，其中頭部分(60)具有基本上球形的形狀，直徑優(yōu)選地為≥400且≤600μm，或具有基本上圓柱形的形狀，直徑優(yōu)選地為≥250μm且≤500μm，優(yōu)選地為≥320μm且≤420μm且長度優(yōu)選地為≥400且≤1200μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6的任意權(quán)利要求所述的燈，其特征在于，頭部分(60)的最大直徑為大于圓柱形部分(50)的最大直徑≥20μm且≤250μm，優(yōu)選地≥50μm且≤150μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7的任意權(quán)利要求所述的燈，其特征在于，頭部分(60)具有≥150μm且≤1500μm，優(yōu)選地≥400μm且≤1200μm的縱向長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8的任意權(quán)利要求所述的燈，其特征在于，灼熱室被分為兩個(gè)基本上半橢圓形的部分(A和B)和第三部分(C)，而A包含了從一個(gè)電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內(nèi)壁部分的容積；B包含了從另一個(gè)電極端沿此電極延伸到包括了電極的內(nèi)壁部分的容積且部分C包含了剩余的電極之間的區(qū)域的容積，其中-部分A和B具有基本上相同的容積；和/或-灼熱室的總?cè)莘e為≥15mm3且≤30mm3，優(yōu)選地為≥19mm3且≤25mm3且最優(yōu)選地為≥21mm3且≤23mm3；和/或-從一個(gè)電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內(nèi)壁部分的部分(A；B)的至少一個(gè)的總?cè)莘e為≥2mm3且≤3.5mm3，優(yōu)選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優(yōu)選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3；和/或-部分A和B的容積都為≥2mm3且≤3.5mm3，優(yōu)選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優(yōu)選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3；和/或-在兩個(gè)電極之間的灼熱室(C)的容積為≥10mm3且≤25mm3，優(yōu)選地為≥13mm3且≤20mm3且最優(yōu)選地為≥15mm3且≤18mm3；和/或-在灼熱室內(nèi)的電極的長度(D)優(yōu)選地為≥1.0mm且≤4.0mm，更優(yōu)選地為≥1.5mm且≤3.0mm且最優(yōu)選地為≥1.8mm且≤2.3mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9的任意權(quán)利要求所述的燈，設(shè)計(jì)為在如下一個(gè)應(yīng)用中使用商店照明、家用照明、頭燈、重點(diǎn)照明、點(diǎn)光源照明、劇院照明、消費(fèi)者電視機(jī)應(yīng)用、光纖應(yīng)用、車輛照明和投影系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及燈，其中燈包括電極，對于燈在其處于3.2A起動電流起動中在啟動狀態(tài)下，在點(diǎn)亮燈后的最初25ms中電極端溫度的平均增加為≤140K/ms且≥3K/ms。
文檔編號H01J61/30GK101084568SQ200580004589
公開日2007年12月5日 申請日期2005年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月11日
發(fā)明者G·M·J·F·盧伊克斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司