專利名稱：用于高強度放電機動車燈的弧形放電室的制作方法
技術領域：
本公開涉及電弧管，并且更特別地涉及用于緊湊型高強度電弧放電燈的形成在其中的放電室，并且尤其是涉及由 半透明、透明或大致透明的石英、硬玻璃或陶瓷電弧管材料制成的緊湊型金屬鹵化物燈。特別地，本公開應用在機動車照明領域中。對本公開來說，“放電室”指的是電弧放電正在運行的放電燈的部分，而術語“電弧管”表示要求通過在放電室中刺激電力電弧放電而產(chǎn)生光的放電燈的最小結構組件。電弧管還包含具有鑰箔片和外引線(在石英電弧管的情況下)的夾緊密封件，或具有密封玻璃密封部分和外引線(在陶瓷電弧管的情況下)的陶瓷突出端部插頭或陶瓷支腿，它們確保放電室的真空氣密性加上使放電室中的電極電氣地連接于外部驅(qū)動電氣構件的可能性。
背景技術：
高強度金屬鹵化物放電燈通過使包含在電弧管的放電室中的填料電離而產(chǎn)生光，其中，填料典型地為在惰性氣體(諸如氖、氬、氪或氙或它們的混合物)中的金屬鹵化物和緩沖劑(諸如汞)的混合物。電弧在放電室中在電極的內(nèi)終端之間被引發(fā)，該電極的內(nèi)終端在大多數(shù)情況下在相對端部處延伸到放電室中，并且激勵填料。在當前的緊湊型高強度金屬鹵化物放電燈中，過度配料的量的熔融金屬鹵化物鹽池通常駐留在大體橢圓形或管狀的放電室的中心底部位置，該放電室在操作期間布置在水平方位上。該中心底部位置在燈操作期間為放電室的最冷部分，并且因此通常被稱為“冷點”位置。過度配料的熔融金屬鹵化物鹽池在放電室的內(nèi)壁表面的相當大的部分上形成薄膜層，該熔融金屬鹵化物鹽池與在放電室內(nèi)的劑料池上方產(chǎn)生的它的飽和蒸汽熱平衡，并且位于冷點處。該熔融金屬鹵化物鹽池阻擋或者過濾掉相當大的量的通過電弧放電發(fā)射的光。由此，劑料池通過在劑料池在其上坐落在放電室中的方向上增大光吸收和光散射而扭曲燈的空間強度分布。此外，劑料池改變穿過劑料池的薄液體膜的光的色調(diào)。照明設備和光學投影系統(tǒng)的設計師和特別是與這些類型的燈相關的機動車前燈的設計師在設計光束形成光學裝置時必須考慮這些問題。例如，扭曲的光線被不透明的金屬或塑料遮蔽物阻擋，或者光線可在對于應用而言不必要的方向上分布。因為扭曲的光線不參與形成前燈的主光束，并且由于該扭曲光線表示光學系統(tǒng)中的損失，所以穿過劑料膜的這些扭曲光線被大體忽略。在機動車前燈應用中，這些散射和扭曲的光線用于稍微照亮機動車車輛緊接在前的道路，或者扭曲光線被引導至大大高于道路的路標。由于這些光束收集損失，故裝備有緊湊型高強度放電燈的機動車前燈的光學系統(tǒng)的效率典型地不高于大約40%至50%。由于緊湊型放電燈在瓦數(shù)上變得較小，并且還采用減小的幾何尺寸，故光源需要解決方案，以便避免光學系統(tǒng)中的這種光收集損失。這將導致實現(xiàn)前燈照明系統(tǒng)的較高照明水平以及較低能量消耗。因此，存在如下需要解決與劑料池相關的強陰影效應，和由于來自燈的不平均光強度分布而產(chǎn)生的、對圍繞燈設計的前燈光學設備的性能和效率的影響。

發(fā)明內(nèi)容
一種放電燈，其包括電弧管，該電弧管具有沿著電弧管的相似弧形部分形成的弧形放電室。第一電極和第二電極具有內(nèi)終端，其從相對端部至少部分地延伸到放電室中。在操作期間在水平方位上，因為放電電弧由于作用在放電等離子體上的浮力而在向上方向上彎曲，該放電等離子體具有橫跨它的體積的溫度梯度，所以具有弧形放電室的電弧管以如下方式定向使得電弧管的形狀依照放電電弧的向上彎曲形狀，并且因此，放電室的第一端部和第二端部定位在與放電室的中心部分不同的高度處，而填料材料將收集在冷點處，就 是說，在放電室的內(nèi)壁表面的(多個)最冷部分處。壁厚在一個實施例中沿著電弧管的長度是大致一致的，并且在另一個實施例中可具有非恒定的壁厚。第一電極和第二電極的內(nèi)終端部分優(yōu)選地在大致符合放電室端部的曲線形狀的方向上延伸。放電室的中心部分在截面上等于或略寬于放電室的第一端部部分和第二端部部分處的截面，但是在直徑上優(yōu)選為不大于150%，更優(yōu)選為不大于130%。在一個示例性實施例中，在操作期間在水平方位上，放電室的中心部分的底壁頂點定位在放電室的第一端部和第二端部上方。放電室的局部截面在其長度上為基本上旋轉(zhuǎn)地對稱的，優(yōu)選地具有大致圓形的截面，并且不與電弧管的第一端部和第二端部同軸。延伸到放電室中的第一電極和第二電極的部分相對于放電室的曲線構型大致平行地延伸。一種形成放電燈(更優(yōu)選為高強度金屬鹵化物放電燈)的方法，其包括提供具有曲線放電室的電弧管，該曲線放電室在實施例中的一些中具有大致恒定的壁厚，并且在其他實施例中具有變化的壁厚，該曲線放電室軸向地布置在同軸的第一密封端部與第二密封端部之間，并且包含可電離填料。第一電極和第二電極分別定位在第一密封端部和第二密封端部中，具有延伸到放電室中的至少部分。本公開的主要益處為緊湊型高強度放電室中的金屬鹵化物鹽池的受控制位置。附帶益處為，劑料池從放電室的中心部分偏置，并且對光強度和對由燈發(fā)射的空間光強度分布具有較小影響，由此導致燈更有效，并且提供更平均的光強度分布。相關益處為，機動車前燈光學設計師可開發(fā)更有效的前燈系統(tǒng)。為光源中的液體劑料池提供準確位置的又一個益處為有效地解決散射和變色的光線的能力，該散射和變色的光線典型地由透射穿過定位在放電室的冷點處的劑料池的光引起。本公開的其他特征和益處從閱讀和理解下列詳細描述將變得更加顯而易見。


圖I為穿過具有弧形放電室的電弧管的優(yōu)選實施例的縱向截面圖。圖2為圖I中示出的類型的電弧管的一個端部的放大圖。
具體實施例方式首先轉(zhuǎn)向圖1，電弧管100包括第一夾緊密封端部102和第二夾緊密封端部104，第一夾緊密封端部102和第二夾緊密封端部104大致平行，并且在該特別實例中，沿著縱向軸線LA同軸地對齊。曲線、弧形或弓形的放電室106布置在密封端部之間，放電室106為在局部旋轉(zhuǎn)地對稱的，并且優(yōu)選地具有沿著在密封端部102，104之間的它的長度的、大致恒定的截面構型。特別地，在示出的示例性實施例中，放電室具有沿著它的長度的大致圓形的截面。第一外引線108和第二外引線110部分地接收在相應密封端部102，104中，并且 適合于與電源(未示出)的連接。如果根據(jù)石英或硬玻璃高強度放電燈技術來制造燈，則每個外引線108，110例如分別機械且電氣地連接于箔片部件112，114，箔片部件112，114在優(yōu)選配置中為接收在相應密封端部的夾緊密封配置中的鑰箔片。第一電極120和第二電極122以大致線性的方式從鑰箔片112，114朝向放電室向內(nèi)延伸(即，如在此處示出的，沿著縱向軸線對齊并且彼此對齊)，并且為筆直的或者可在它們的內(nèi)終端部分處變彎或彎曲，以大體依照放電室的弓形或曲線路徑的開始部分(有時在本文中被稱為“局部軸線”)和電弧管的中心部分(見圖2)。因此，在由圖I和圖2描繪的示例性實施例中，電極的內(nèi)終端130，132相對于電極120，122的剩余外終端部分成角度地布置，電極120，122在該示例性實施例中與密封端部的縱向軸線對齊。此外，對本領域技術人員而言明顯的是，電弧管的端部部分處的夾緊密封區(qū)段的平面不一定需要位于具有如圖I所示的電弧管的中心部分的曲率的平面中。可選地，作為實施例的另一個極端配置，這些平面可為垂直的。還將注意，在使用陶瓷電弧管材料的情況下，這些密封部分的構造是完全不同的，該事實對在電弧管中具有弓形中心部分的基本構想沒有任何嚴重影響。在圖I的實施例中，部分地延伸到放電室中的電極包括與縱向軸線LA大體平行或同軸的第一線性外部分，并且接著，電極成角度或變彎成用于有限距離的第二內(nèi)部分，該第二內(nèi)部分沿著放電室的端部的管狀部分的局部軸線?？蛇x地，具有筆直線性或未變彎的幾何形狀的顯著長的電極可全部沿著距離延伸，該距離為沿著與放電室的管狀端部的局部軸線平行的路徑從在放電室的端壁的夾緊密封或端部區(qū)域中的它的基點到它的內(nèi)終端點。在又一個可選示例性實施例中，具有筆直線性或未變彎的幾何形狀的顯著短的電極可全部在沿著與縱向軸線LA平行或同軸的路徑的它的長度上延伸，因此偏離放電室的管狀端部的局部軸線，但是保持在它的內(nèi)終端和彎曲底部放電室壁之間的所需距離，以便壁不被熱電極過度加熱。可電離的填充材料密封在放電室中，并且響應于在電極的內(nèi)終端之間弓丨發(fā)或形成的電弧達到放電狀態(tài)，該電弧的引發(fā)或形成響應于施加于第一外引線和第二外引線的電壓。高強度金屬鹵化物放電燈的填料通常包括用于啟動燈的、在良好限定的壓力處的惰性氣體成分(諸如氖、氬、氪、氙或它們的混合物)、用于產(chǎn)生可見光的所需光通量和光譜功率分布(顏色)的金屬鹵化物，并且可包括作為緩沖劑的汞，或者在期望減小填料中的汞的量或者從該填料中完全移除汞時，可不包括作為緩沖劑的汞。典型地，過量的金屬鹵化物配料材料設置在放電室中。因此，在燈的操作期間，金屬鹵化物鹽劑料的液相位于背景技術中描述的放電室的冷點處。如在圖I中明顯的，電弧管的中心部分140的曲線形狀設置用于如下配置，其中，放電室的第一端部和第二端部(即，其中，電極延伸到放電室中)在操作期間定位在與在水平方位上的放電室的中心部分不同的高度處。特別地，在圖I中，第一端部142和第二端部144中的每一個定位在放電室的剩余部分之下，放電室的剩余部分朝向近似定位在電極之間的中間位置的頂點或最高點向上形成弧形。換言之，電弧管和同樣地放電室優(yōu)選地關于垂直穿過縱向軸線LA的中點延伸的軸線PA對稱，但是可不一定總是需要該對稱。此外，放電室具有沿著從第一端部142到第二端部144的長度的通常大致恒定的截面構型。在該特別配置中，放電室具有旋轉(zhuǎn)地對稱的局部截面，該局部截面在示例性實施例中為沿著放電室的長度的大致圓形的截面構型。此外，電弧管的外圓周從第一端部到第二端部也為大體恒定的，使得壁146具有在放電室的縱向范圍上的大致恒定的厚度。然而， 并且如在圖I中以虛線148表示的，壁厚在放電室的長度上可為非恒定的，這是因為這允許修改放電室的溫度分布。例如，如果電弧管的壁146的上部分的溫度對于電弧管材料由于電弧靠近壁表面而在燈的所需使用期限內(nèi)承受該溫度而言變得太高，則室壁可通過沿著壁的選擇部分或整個長度增大壁的厚度(如由附圖標記148表示的)而冷卻，并且由此朝向放電室的端部部分將更多熱傳導走。同樣地，如由圖I中的附圖標記148表示的，壁的底部部分的中心部分的厚度也可為非恒定的，以從該中心部分的頂部到底部傳導更多熱。液體劑料在水平操作條件下在室的底部處駐留，并且因此，增大的熱流同樣地增大劑料材料的蒸汽壓力，并且因此提高燈的效能。在非常極端的情況下，通過適當?shù)姆烹娛冶趲缀涡螤睢⒔孛婧蜔岱植?，液體劑料可從放電室的中心底部部分完全地蒸發(fā)。使電極的內(nèi)終端130，132定向成從電極的剩余外部分向上轉(zhuǎn)向，并且大體依照弓形放電室的構型，便于沿著與電極與密封端部的交界面相鄰的放電室的這些部分和沿著端部區(qū)域142，144形成限定冷點。就這點而論，冷點定位成遠離放電室的中心部分，并且位于冷點位置處的液體劑料池不干擾通過放電發(fā)射的光。在另一個示例性實施例中，相似冷點狀態(tài)可利用進入放電室的優(yōu)選短插入長度的筆直電極來實現(xiàn)，該筆直電極與縱向軸線PA同軸地定向。在這種優(yōu)選情況下，當冷點定位在電弧室的端部區(qū)域142，144處時，通過電弧放電發(fā)射的光線的吸收和散射顯著地減少，這消除了穿過常規(guī)地定位在電弧室的中心底部部分中的冷點處的液體劑料膜的光線的變色的問題，并且還有助于光學設計師以期望的方式更一致地處理和引導光線。較少光由于電弧放電而浪費，從而導致來自燈的給定總有用地發(fā)射的光通量所需的較少能量。還將在圖I中認識到，任選凹部150，152可至少特別地沿著放電室的上部分設置在放電室的曲線部分與密封端部的交界面處。雖然本領域技術人員將理解，沒有該任選(多個)凹部(還可描述為電弧管沿著其長度的非恒定壁厚)也可有效地處理燈操作，但是這種凹部減少熱損失。電弧管中的彎曲程度或弧度還可被限制。例如，并且如在圖I中明顯的，在優(yōu)選實施例中，電弧管的非同軸部分的外壁表面部分與在第一端部與第二端部之間的同軸軸線大致對齊。然而，通常，由于彎曲而產(chǎn)生的最大范圍的橫向位移使得沿著電弧管的下區(qū)域的中心部分的外表面不延伸到縱向軸線LA的上側(cè)。就是說，非同軸或曲線部分的中心上部分的頂點定位在第一端部和第二端部上方，而壁146的中心底部部分的頂點接近燈的縱向軸線LA，但是大體不超過該縱向軸線LA的豎直位置。盡管示出的彎曲程度可改變，但是該彎曲程度為彎曲范圍提供大體準則，并且還與在垂直于縱向軸線LA的方向上的最大橫向位移相關，該最大橫向位移由于縱向軸線LA接收在大體以虛線160表示的保護外殼中而產(chǎn)生。每個配置通過引導液體劑料到燈的放電室中的位置(該位置將不影響來自燈的光輸出)而實現(xiàn)更好的光性能和較高的發(fā)光效能。所有這一切在不增加燈功率或施加在燈上的最大熱負載的情況下實現(xiàn)。此外，不必擴大燈的保護外殼的外尺寸。通過使劑料池定位在相對端部處，穿過電弧管的中心區(qū)域的光強度不再被劑料池的陰影效應影響，從電弧放電燈發(fā)射的光的顏色也不被不利地影響。此外，因為空間上更均勻的光強度分布從放電區(qū)域提供，所以用于引導光的光學裝置(諸如與機動車放電燈應用相關的前燈光學裝置)被更容易地處理?；⌒位蚯€形的電弧管優(yōu)選地具有在放電室的整個長度上的大致恒定的壁厚，即，放電室的外尺寸依照內(nèi)形狀和圍繞電極的基部 的這些區(qū)域，其中，該電極進入到放電室中。這些端部區(qū)域充當用于在操作期間不處于汽相的液體劑料的收集器儲槽或收集器。優(yōu)選地變彎的電極引導電弧遠離這些儲槽，并且確保冷點的位置是期望的位置。由于電弧管的該獨特幾何形狀，故可增大和重新安置放電室中的冷點的溫度。此外，這獨特幾何形狀具有如下優(yōu)點因為劑料池重新安置到放電區(qū)之外的位置，所以相同光強度優(yōu)選地以旋轉(zhuǎn)地對稱的方式發(fā)射。劑料池的位置對光分布具有較小影響，由此使燈更有效率，并且產(chǎn)生更平均的空間光強度分布結果，從而導致來自放電室的中心區(qū)域的無阻礙光發(fā)射。產(chǎn)生更多光，這意味著來自燈的較高可獲得發(fā)光效能，并且允許光學設計師開發(fā)更有效的光學系統(tǒng)，或者特別是在機動車應用的情況下，允許光學設計師開發(fā)較高光收集效率的前燈系統(tǒng)。當在機動車前燈環(huán)境中使用時，弓形或曲線的電弧放電將典型地在大約25瓦與大約60瓦之間操作，并且在水平方位上操作。在完全集成的燈中，驅(qū)動電子設備附接于電弧管，以形成單獨復雜燈組件。因此，在某些實例中，額定燈功率可考慮或者可不考慮與嵌入式驅(qū)動電子設備相關的功率消耗，或者可指的是獨立的燈。還不斷地期望在放電室中使用可電離填料，當汞被充當填料中的緩沖劑的另一種較小危險物質(zhì)完全取代時，該放電室具有減小的量的汞，或者甚至是無汞的。因此，弓形電弧管的使用能夠完全應用于這種配置，包括除機動車應用之外的使用。已經(jīng)參照優(yōu)選實施例描述本公開。明顯地，在閱讀和理解前述詳細描述之后，其他人將想到修改和變化。例如，在可選實施例中，第一密封端部和第二密封端部可不大致平行于縱向軸線，或者不沿著縱向軸線同軸地對齊。意圖是，本公開被解釋為包括所有這種修改和變化。
權利要求
1.一種機動車放電燈組件，其包括 電弧管，其具有成大致同軸的關系的第一端部和第二端部以及形成在它們之間的放電室; 第一電極和第二電極，所述第一電極和所述第二電極分別接收在所述第一端部和所述第二端部中，并且至少部分地延伸到所述放電室中；并且 其中，所述放電室具有在其長度上的大致圓形的截面，并且不與所述第一端部和所述第二端部同軸。
2.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，所述電弧管具有在所述第一端部與所述第二端部之間的曲線構型，并且所述放電室具有一致的曲線構型。
3.如權利要求2所述的燈組件，其特征在于，所述放電室的壁具有沿著所述放電室的壁的大致恒定的厚度。
4.如權利要求2所述的燈組件，其特征在于，所述放電室的壁具有沿著所述放電室的壁的非恒定的厚度。
5.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，所述放電室具有沿著所述放電室的大致恒定的壁厚。
6.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，所述放電室具有沿著所述放電室的非恒定的壁厚。
7.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，所述第一電極和所述第二電極以與所述非同軸放電室的端部部分的局部軸線的大致平行關系延伸。
8.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，所述電弧管在大致水平的方位上操作，并且所述第一端部和所述第二端部至少部分地定位在非同軸部分的頂點下方。
9.如權利要求8所述的燈組件，其特征在于，所述電弧管的非同軸部分的外壁表面部分與在所述第一端部與所述第二端部之間的同軸軸線對齊。
10.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，所述電弧管的非同軸部分的外壁表面部分與在所述第一端部與所述第二端部之間的同軸軸線對齊。
11.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，所述燈或它的電弧管額定為以25W的最大值操作。
12.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，所述燈或它的電弧管額定為以60W的最大值操作。
13.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，燈填料是大致無汞的。
14.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，燈填料是無汞的。
15.如權利要求I所述的燈組件，其特征在于，燈填料包含汞。
16.一種機動車放電燈組件，其包括 電弧管，其具有在第一端部和第二端部處的密封部分，所述密封部分沿著第一軸線大致對齊，并且包封布置在所述端部之間的放電室，所述放電室包含位于其中的可電離填料，所述放電室具有曲線構型和沿著偏離所述第一軸線的它的長度的、大致恒定的壁厚；以及第一電極和第二電極，所述第一電極和所述第二電極分別具有從在所述第一端部和所述第二端部處的密封部分至少部分地延伸到所述放電室中的部分，用于響應于施加于其上的相關電壓來將所述填料激勵至放電狀態(tài)。
17.如權利要求16所述的燈組件，其特征在于，所述電極部分以與所述放電室的曲線構型的端部部分的局部軸線的大致平行關系延伸。
18.如權利要求16所述的燈組件，其特征在于，在水平位置操作，并且其中，所述電弧管和相關放電室的中心部分的頂點定位成比所述第一端部和所述第二端部更高。
19.如權利要求16所述的燈組件，其特征在于，所述放電室具有在其長度上的大致圓形的截面。
20.如權利要求16所述的燈組件，其特征在于，所述放電室具有沿著所述放電室的大致恒定的壁厚。
21.如權利要求16所述的燈組件，其特征在于，所述放電室具有沿著所述放電室的非恒定的壁厚。
22.如權利要求16所述的燈組件，其特征在于，所述燈或它的電弧管額定為以25W的最 大值操作。
23.如權利要求16所述的燈組件，其特征在于，所述燈或它的電弧管額定為以60W的最大值操作。
24.如權利要求16所述的燈組件，其特征在于，燈填料是大致無汞的。
25.如權利要求16所述的燈組件，其特征在于，所述燈填料是無汞的。
26.如權利要求16所述的燈組件，其特征在于，所述燈填料包含汞。
27.一種形成機動車放電燈的方法，其包括 提供具有曲線放電室的電弧管，所述曲線放電室包含可電離填料，并且具有軸向地布置在同軸的第一密封端部與第二密封端部之間的大致恒定的壁厚；以及 使第一電極和第二電極分別定位在所述第一密封端部和所述第二密封端部中，其中，所述第一電極和所述第二電極的至少部分延伸到所述放電室中。
28.如權利要求27所述的方法，其特征在于，進一步包括使所述電弧管定向在水平操作位置，其中，所述電弧管和相關放電室的中心部分的頂點位于所述第一密封端部和所述第二密封端部上方。
全文摘要
一種形成放電燈和合成放電燈的方法，其包括提供具有第一端部和第二端部的電弧管，該第一端部和該第二端部從形成在電弧管端部之間的放電室的中心弓形或曲線部分偏置。電極從第一端部和第二端部延伸，并且至少部分地延伸到放電室中，該放電室為在局部大致旋轉(zhuǎn)地對稱的，即，具有在其長度上的大致圓形的截面。優(yōu)選地，電弧管和放電室具有曲線構型，其中，在操作期間在水平方位上，第一端部和第二端部定位在電弧管和相關放電室的中心部分下方。電極的終端優(yōu)選地沿著曲線構型的局部軸線。放電室的壁厚可以可選地沿著其縱向范圍為恒定或非恒定的。
文檔編號H01J61/33GK102918628SQ201180027400
公開日2013年2月6日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權日2010年6月3日
發(fā)明者A.博羅茨基, I.燦伊, C.霍爾瓦特, T.潘伊克 申請人:通用電氣公司