高压放电灯和具有高压放电灯的机动车辆前照灯 【技术领域】
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的高压放电灯以及一种具有这种高压放电灯的机动车辆前照灯。
背景技术
例如在已公布的专利申请EP1465237A2中说明了一种这样的高压放电灯。在EP1465237A2中公开的高压放电灯的无汞可电离填充物含有碘化锌和碘化铟，其中碘化锌和碘化铟的重量比为12.5。氙的冷填充压力为1.18MPa并且放电容器的体积为24mm3。高压放电灯用作机动车辆前照灯中的光源。
【发明内容】
本发明的目的是提供具有改善的光通量维持率和提高的寿命的一种类型的高压放电灯。
该目的根据本发明通过权利要求1的特征得以实现。在从属权利要求中说明了本发明的尤其有利的实施方案。
根据本发明的高压放电灯具有以气密性方式密封的放电容器，在所述放电容器中包围有电极和可电离填充物以产生气体放电，其中可电离填充物构成为包括氙以及金属钠、钪、锌和铟的卤化物的无汞填充物，并且锌和铟的卤化物的重量比为20至100，优选为50，并且其中氙的冷填充压力为1.3MPa至1.8MPa。已表明，通过这种方式能够减少光通量随高压放电灯的工作时间的减少以及高压放电灯的点火电压随其工作时间的增加。也就是说，根据本发明的高压放电灯与根据现有技术的高压放电灯相比具有改善的光通量维持率，并且由于在工作时间范围内的点火电压升高的减少，可期望更长的使用寿命。此外，根据本发明的高压放电灯显示出，在其工作时间范围内由其发出的光的色度点只是略微地移动。尤其是色度点只是在根据欧洲经济委员会法规99(ECER99)允许的界线内移动，所述界线在图4中通过梯形示出。图2和图3示出根据现有技术的高压放电灯与根据本发明的高压放电灯在光通量减少和点火电压升高方面的比较。图4示出根据本发明的高压放电灯在第一个3000工作小时内的色度移动。
相对高的氙冷填充压力和相对高的锌的卤化物重量配比非常有助于设定根据本发明的高压放电灯的点火电压，即，在点火阶段结束后，在根据本发明高压放电灯的放电路径范围内的准稳定工作状态下设定的电压。铟的卤化物具有低的重量配比，这使其虽然有助于设定由根据本发明的高压放电灯发出的光的色度点，但是对根据本发明的高压放电灯地点火电压的设定没有起到重要作用。在根据本发明的高压放电灯中，铟的卤化物同样如钠和钪的卤化物一样主要用于发光。
有利的是，锌的卤化物的重量配比为0.88μg至2.67μg每1mm3放电容器体积，并且铟的卤化物的重量配比为0.026μg至0.089μg每1mm3放电容器体积。碘化物、溴化物或氯化物能够作为卤化物使用。
有利的是，钠的卤化物的重量配比为6.6μg至13.3μg每1mm3放电容器体积，并且钪的卤化物的重量配比为4.4μg至11.1μg每1mm3放电容器体积，以确保高压放电灯产生色温为约4000K的白色光并且在高压放电灯的使用寿命期间色度点保持在白色光的范围内，最好在图4中所示的梯形的界线内。在重量配比较低的情况下，不再能补偿钠损失(因为扩散穿过高压放电灯的容器壁造成)和钪损失(因为与高压放电灯的石英玻璃发生化学反应造成)，并且在重量配比较高的情况下，色度点和色温发生变化。
有利的是，放电容器的体积小于23mm3，以便尽可能的接近理想的点光源。为了用作机动车辆前照灯或其他光学系统中的光源，放电容器的发光部分，也就是说，其中包围有电极的放电空间应该具有尽可能小的尺寸。理想的是，光源为点状，以便它们能够设置在光学成像系统的焦点上。根据本发明的高压放电灯比根据现有技术的高压放电灯更接近理想的光源，因为它最好具有带有较小体积的放电容器。因此，有利的是，根据本发明的高压放电灯的放电容器的体积为大于或等于20mm3至小于23mm3。在体积小于20mm3的情况下，存在如下危险：由于随后在灯工作期间出现的非常高的壁负载，石英玻璃趋于失透。
根据本发明的高压放电灯的电极之间的距离最好小于5mm，以便尽可能接近理想的点光源。为了用作在机动车前照灯中的光源，电极距最好为4.1mm。因此根据本发明的高压放电灯最佳地与在机动车辆前照灯中的图像比例相匹配。
根据本发明的高压放电灯的电极的厚度或直径最好为0.27mm至0.36mm。具有在这个范围内的厚度的电极仍然能够足够安全地嵌入放电容器内并且同时具有足够的载流能力，这在高压放电灯的所谓启动阶段尤其具有重要意义，在所述启动阶段期间，高压放电灯以其额定功率和额定电流的3至5倍进行工作。在电极较细的情况下，在无汞的高压放电灯中不再确保足够的载流能力，并且在电极较粗的情况下，由于放电容器材料和电极材料的热膨胀系数明显不同而出现的机械应力，在放电容器内存在形成裂纹的危险，所述放电容器的材料为石英玻璃，所述电极材料为钨或掺杂有钍或钍化物的钨。
电极分别与嵌入放电容器的材料内的钼箔连接，所述钼箔允许气密的电流通过。并且，为了确保在相应的钼箔和从突入放电容器内的电极尖端处开始的气体放电之间的距离尽可能大，有利的是相应的钼箔和与其连接的突入放电容器的内腔的电极端部之间的最小距离至少为5.5mm。钼箔和气体放电之间的所述相对大的最小距离具有的优点是，由于可电离填充物的卤素化合物中的卤素，钼箔受到较少的热负载和较低的腐蚀危险。
【附图说明】
下面借助于优选的实施例详细阐述本发明。附图示出：
图1示出根据本发明优选示例性实施方案的高压放电灯的示意性侧视图；
图2示出根据本发明的高压放电灯和根据现有技术的高压放电灯的光通量随工作时间的增加而减少方面的比较；
图3示出根据本发明的高压放电灯和根据现有技术的高压放电灯在点火电压随工作时间的增加而增加方面的比较；
图4示出由根据本发明的高压放电灯发出的光的色度点随灯的工作时间增加的移动图。
【具体实施方式】
本发明的优选实施例为具有35瓦电功率消耗的无汞卤素金属蒸气高压放电灯。该灯用于机动车辆前照灯中。它具有由石英玻璃制成的体积为22.5mm3并且两侧密封的放电容器10，在所述放电容器中气密地包围有可电离填充物。在放电空间106的区域内，放电容器10的内轮廓设计为圆柱体状并且外轮廓设计为椭圆体状。放电空间106的内径为2.6mm并且其外径为6.5mm。放电容器10的两个端部101、102分别借助于钼箔熔融件103、104密封。钼箔103、104分别具有6.5mm的长度、2mm的宽度和25μm的厚度。两个电极11、12位于放电容器10的内腔中，在灯工作期间负责发光的放电电弧在所述两个电极之间形成。电极11、12由钨组成。其厚度或其直径为0.30mm。电极11、12的长度在两种情况下分别为7.5mm。电极11、12之间的距离为4.1mm。电极11、12分别通过钼箔熔融件103、104之一以及远离基座的供电13和反馈线17或基座侧的供电线14与基本上由塑料组成的灯基座15的接线端以导电方式连接。在电极11和与其连接的钼箔103之间的搭接部分为1.3mm±0.15mm。钼箔103距离电极11突入放电容器10内部的端部的最小距离为6.2mm±0.15mm。也就是说，钼箔103与在灯工作期间在放电容器10内形成的放电电弧的距离为6.2mm±0.15mm。类似的结论也适用于钼箔104和电极12。关于这方面的细节在WO2005/112074中公开。放电容器10用玻璃质外泡16包封。外泡16具有锚固在基座15内的突起161。放电容器10在基座侧具有由石英玻璃制成的管状延长部分105，基座侧的供电线14在所述延长部分内延伸。
放电容器10面向反馈引线17的表面区域设有透明的导电涂层107。该导电涂层107沿灯的纵向方向在放电空间106的总长度和放电容器10的密封端101、102的约50％长度部分上延伸。涂层107涂敷在放电容器10的外侧上并且在放电容器10的大约5％至10％的圆周上延伸。但是涂层107也能够在放电容器10的50％圆周上或甚至在放电容器10的多于50％的圆周上延伸。其中的涂层107具有这种宽度的实施方案的优点是其提高了高压放电灯的效率，因为其将由放电产生的红外线辐射的一部分反射回放电容器内，因此确保了在灯工作期间对位于电极下方的放电容器10的较冷区域(其中聚集有可电离的金属卤化物)的选择性加热。涂层107由掺杂的氧化锡组成，例如由掺杂氟或锑的氧化锡或例如掺杂硼和/或锂的氧化锡组成。该高压放电灯在水平的位置上使用，也就是说，具有设置在水平平面上的电极11、12，其中灯的取向方式为使反馈线17在放电容器30和外泡16的下方延伸。在EP1632985A1中说明了这个起助燃作用的涂层107的细节。外泡16由石英玻璃组成，所述石英玻璃掺杂有吸收紫外线辐射的物质，例如氧化铈和氧化钛。在EP0700579B1中公开了用于外泡玻璃的合适玻璃组合物。
被包围在放电容器内的可电离填充物由冷填充压力为1.6MPa的氙、0.23mg碘化钠、0.165mg碘化钪、0.05mg碘化锡以及0.001mg碘化铟组成，其中冷填充压力是在22℃的室温下测量的填充压力。灯的点火电压大约为43伏。其色温略微高于4000K。如果将填充物的碘化物组分换算到1mm3放电容器体积，则获得如下单位为微克(μg)每立方毫米(mm3)的值：
碘化钠：10.2μg/mm3
碘化钪：7.3μg/mm3
碘化锡：2.2μg/mm3
碘化铟：0.044μg/mm3
因此在可电离填充物中碘化锡相对于碘化铟的重量比为50。卤素金属蒸气高压放电灯的颜色重现指数为65并且其发光效率为901m/W。壁负载大约为80W/cm2。
就在放电容器内气体放电开始之后，根据本发明的卤素金属蒸气高压放电灯以其额定功率或额定电流的3至5倍进行工作，以确保可电离填充物中的金属卤化物快速蒸发。就在气体放电开始后，几乎只由氙进行气体放电，其原因是此时在放电容器内只存在气态形式的氙。在此时以及所谓的启动阶段(可电离填充物的金属卤化物逐渐转化为气相)期间，高压放电灯用作氙超高压放电灯，在此情况下，放电的发光以及电特性，尤其是在放电路径上的电压降，只由氙确定。直到可电离填充物的上述碘化物蒸发并且该碘化物参与放电时，才达到灯的准稳定工作状态，在所述准稳定工作状态下灯以其35瓦的额定功率和43伏的点火电压工作。因此，术语点火电压是指高压放电灯在准稳定工作期间的工作电压。
在图2至图4中示出的测量都在灯的准稳定工作期间进行。
图2示出用于根据本发明的卤素金属蒸气高压放电灯与根据现有技术的卤素金属蒸气高压放电灯相比光通量对高压放电灯的工作时间的依附性。曲线1示出根据本发明的灯的变化，曲线2示出根据现有技术的灯的变化。在两种情况下，初始光通量为大约3200流明(Lumen)。在1500工作小时后，在根据现有技术的高压放电灯中的光通量已经下降至低于2400流明的值，而在根据本发明的高压放电灯中的光通量仍然具有高于2400流明的值。3000工作小时后该差别甚至更明显。根据本发明的高压放电灯在3000工作小时后仍然具有大约2300流明的光通量，而根据现有技术的高压放电灯中的光通量下降至大约2100流明的值。
在图3中用于根据本发明的高压放电灯与根据现有技术的高压放电灯相比点火电压对高压放电灯的工作时间的依附性。曲线3示出根据本发明的高压放电灯的变化，曲线4示出根据现有技术的高压放电灯的变化。在根据本发明的高压放电灯中，初始点火电压大约为43伏并且在3000工作小时后增加至大约56伏的值。因此，在根据本发明的高压放电灯中，点火电压按百分比计增加了约30％。在根据现有技术的高压放电灯中，初始点火电压为大约47伏并且在3000工作小时后增加至约63伏。也就是说，在根据现有技术的高压放电灯中，点火电压按百分比计增加了约40％。点火电压的增加归因于可电离填充物中钠和钪离子以及相应的剩余碘的损失。
在图4中示出由高压放电灯发出的光的色度点移动与用于根据本发明的卤素金属蒸气高压放电灯的高压放电电灯的工作时间的函数关系。在开始时，根据本发明的高压放电灯的色度点位于色度坐标x＝0.383和y＝0.39以及约4000K的色温处。随着工作时间增加，所发出的光的色度点朝较小的x和y值和较高的色温移动。在3000工作小时后，根据本发明的高压放电灯所发出的光的色度点位于x＝0.37和y＝0.369以及大约4300K的色温处。这个色度点和色温移动可归因于上述由钠和钪损失所引起的可电离填充物的组分变化。如从图4中可清楚地看出，在整个被测量的工作时间内，由根据本发明的高压放电灯发出的光的色度点保持在虚线示出的、限定白色光色度点界线的梯形内。也就是说，根据本发明的高压放电灯在其整个工作时间期间发出白色的光。
本发明不限于在上面更为详细阐述的本发明实施例。例如，可电离填充物的组分的重量配比可以在上述限度内变化。此外，例如，可以改变电极和钼箔的几何形状或尺寸。特别地，可以增加电极11、12的厚度，例如增加至0.33mm，以使它们适宜于更高的电流强度。此外，在电极11或12和与其连接的钼箔103或104之间的搭接部分也可以具有与上述值不同的另一个值。用于搭接部分的优选值为1mm至1.6mm。此外，放电容器10的体积也可以具有与优选实施例的放电容器不同的值。放电容器的体积只可以以大约10％的精确度来确定。