專利名稱：在燈的啟動中具有改進的燈性能的燈的制作方法
技術領域：
本發明涉及在燈的啟動中具有改進的燈性能的燈。
目前的燈，特別是例如用在機動車輛上的HID(高強度放電)燈設計為在標稱燈電流下運行最佳，標稱燈電流用在燈一般的穩態運行中。對于35W無汞汽車燈，此電流典型地為0.8A。然而，在需要在燈的兩個電極之間建立“瞬時點亮”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。此起動電流在大多數應用中僅使用大約10秒鐘，然后使用低得多的穩態電流。
然而，當使用現有技術水平的燈時存在危險，即在燈的啟動中，當燈電流高于長時間運行的條件時，這將導致電極的損壞。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。這可能導致燈泡的過熱、不穩定和甚至燈的故障。
因此，目的是提供在燈啟動中具有改進的燈性能而仍然滿足本領域要求，特別是在長時間運行情況下要求的燈。
本目的通過一種燈，優選的無汞燈實現，其中燈包括帶有圓柱形部分和頭部分的電極，電極被調節使得在啟動狀態下在燈在3.2A的起動電流下的起動中，對于燈點亮后的最初25ms電極端溫度的平均增加≤140K/ms，優選地≤135K/ms，更優選地≤130K/ms，再優選地≤125K/ms，和最優選地≤120K/ms且≥3K/ms。“點亮”在本發明的含義中特別地意為燈內放電的啟動。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亮；在此情況下點亮將在起弧延遲后開始。
本發明人已經研究了涉及燈的啟動性能的問題，特別是研究了燈運行的惡化且發現在點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亮后的最初25ms電極端溫度的平均增加為≤140K/ms，優選地≤135K/ms，更優選地≤130K/ms，再優選地≤125K/ms，且最優選地≤120K/ms，則大多數涉及施加較高電流的啟動階段發生在的現有技術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行惡化。
根據本發明的優選實施例，燈包括帶有圓柱形部分和頭部分的電極，其調節為使得在燈處于3.2A起動電流下起動中的啟動狀態下，在點亮燈后的最初100ms中電極端溫度的平均增加為≤50K/ms，優選地≤45K/ms，更優選地≤40K/ms，再優選地≤35K/ms且最優選地≤30K/ms且≥3K/ms。通過使用此電極，上述問題可以更顯著地減少。
為發現能滿足如上設定的本發明的目的燈的優選設計，本發明人已經徹底地研究了何種燈的設計是最合適的。在其中的特征中，如下的設計原則被發現是重要的a)灼熱室的總容積必須保持在一定的極限內，以及b)圍繞每個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選地，灼熱室被分為被稱為A和B的兩個基本上半橢圓形的部分和被稱為C的第三部分。A包含了從一個電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內壁部分的容積；B包含了從另一個電極端沿此電極延伸到包括了電極的內壁部分的容積；部分C包含了剩余的電極之間的區域的容積。優選地，部分A和B具有基本上相同的容積。
根據本發明的優選實施例，灼熱室的總容積為≥15mm3且≤30mm3，優選地≥19mm3且≤25mm3且最優選地≥21mm3且≤23mm3。
根據本發明的優選實施例，從一個電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內壁部分的部分(A；B)的至少一個的總容積為≥2mm3且≤3.5mm3，優選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3。優選地兩個部分A和B都具有的容積為≥2mm3且≤3.5mm3，優選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3。
根據本發明的優選的實施例，在兩個電極之間的灼熱室(C)的容積為≥10mm3且≤25mm3，優選地≥13mm3且≤20mm3且最優選地≥15mm3且≤18mm3。
此外，本發明人已經發現在灼熱室內的電極的長度(稱為D)在實現如上設定的目的中也起到了作用。根據本發明的優選實施例，在灼熱室內的電極的長度(D)為≥1.0mm且≤4.0mm，更優選地為≥1.5mm且≤3.0mm且最優選地為≥1.8mm且≤2.3mm。
對于進一步的闡述參考
圖1，其中容積A、B和C以及長度D示出為在本發明的優選實施例的范圍內。
根據本發明的優選實施例，燈的內部壓力在“關閉”狀態為≥6巴且≤12巴，優選地為≥8巴且≤10巴氙，和/或在“開啟”狀態≥50巴且≤90巴，優選地≥64巴且≤80巴。在灼熱燈內的鹽壓力為≥0.6巴且≤1.4巴，優選地≥0.8巴且≤1.2巴且最優選地大約為1巴。
優選的燈的填料包括≥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。
應該注意，根據本發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間運行中也具有優良的特征。因此，燈的設計必須以如下方式選擇，即使得也滿足在一般穩態條件下的運行標準。然而，如現在在現有技術狀態下廣泛應用的簡單的桿類電極不適合于滿足這兩個上述的要求，特別是如果被包含的電流的范圍相當寬，例如在2.4A范圍內變化因子4。
細桿達到太高的溫度且在起動階段中灼熱較短，導致例如燈泡過熱、不穩定和燈的故障的后續問題。
粗桿在長時間運行階段的性能不穩定，因為由于太強的傳導冷卻陰極將造成點接附。另外，在燈的運行中傳導損失太高以至于不能滿足本領域的要求。到燈的封接的熱流(＝傳導功率損失)也使得端部溫度升得過高且因封接破裂導致短的壽命。另外，特別是目前的汽車燈的小的饋通區域為桿的粗度作了限制，因此桿的粗度不能超過某一點。
本發明人花費了許多時間在這點上調查且發現優選地燈包括帶圓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，在涉及燈的穩態運行中較低電流下，例如0.8A的電流下的最佳運行的領域內的要求得以容易地滿足。
已經發現，電極的圓柱形部分的特征和設計對于燈的長時間運行特征是特別重要的，而待使用的電極頭部分的特征和設計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節以實現帶有需要的運行特征的燈。尺寸應該被選擇為使得a)對于起動，溫度曲線的性能被改善且不發生惡化；
b)對于標稱電流，陽極溫度大約與陰極溫度相同或略高于陰極溫度；和c)熱傳導和功率損失最小化。
因此，根據本發明的進一步的優選實施例，圓柱形部分的最大直徑為≥150μm且≤400μm，優選地為≥200μm且≤350μm且最優選地為≥250μm且≤300μm。
此外，頭部分的最大直徑為≥250μm且≤800μm，優選地為≥350μm且≤600μm且最優選地為≥400μm且≤450μm是優選的。使用這些幾何形狀的電極已經在實踐中被驗證。
根據本發明的進一步的優選實施例，頭部分具有基本上球形的形狀。球形的直徑優選地為≥400μm且≤600μm。替代地，根據本發明的另一個進一步的優選實施例，頭部分具有基本上圓柱形的形狀。優選的圓柱直徑為≥250μm且≤500μm，優選地為≥320μm且≤420μm且其長度優選地為≥400且≤1200μm。
根據本發明的進一步的優選實施例，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明內的優點。
根據本發明的進一步的優選實施例，頭部分具有在≥150μm和≤1500μm之間，優選地在≥400μm和≤1200μm之間且最優選地在≥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本發明在所描述的實施例中待用的部件對于它們的尺寸、形狀、材料選擇和技術構思不受到任何特殊例外的要求，使得在相關領域中已知的選則標準可以不受限制的應用。
本發明的目的的附加的細節、特征和優點在從屬權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本發明的燈的優選實施例。
圖1示出了通過根據本發明的一個實施例的燈的截面示意性視圖；圖2示出了通過根據本發明的一個實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示出了根據本發明的進一步的實施例的電極桿的示意性放大視圖；圖5示出了根據本發明進一步的實施例的電極桿的示意性放大視圖；和圖1示出了通過根據本發明的一個實施例的燈的截面示意性視圖。優選地灼熱室被分為兩個被稱為A和B的半橢圓形的部分，和被稱為C的第三部分。A包含了從一個電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內壁部分的容積；B包含了從另一個電極端沿此電極延伸到包括了電極的內壁部分的容積；部分C包含了剩余的電極之間的區域的容積。優選地，部分A和B具有基本上相同的容積。根據本發明的優選實施例，灼熱室的總容積為≥15mm3且≤30mm3，優選地為≥19mm3且≤25mm3且最優選地為≥21mm3且≤23mm3。根據本發明的優選實施例，從一個電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內壁部分的部分(A；B)的至少一個的總容積為≥2mm3且≤3.5mm3，優選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3。優選地，部分A和部分B都具有的容積為≥2mm3且≤3.5mm3，優選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3。根據本發明的優選實施例，在兩個電極之間的灼熱室(C)的容積為≥10mm3且≤25mm3，優選地為≥13mm3且≤20mm3且最優選地為≥15mm3且≤18mm3。此外，在灼熱室內的電極的長度(指示為D)優選地為≥1.0mm且≤4.0mm，更優選地為≥1.5mm且≤3.0mm且最優選地為≥1.8mm且≤2.3mm。
圖2示出了通過根據本發明的一個實施例的燈1的截面示意性視圖。燈1包括燈體10、灼熱室20和兩個電極30，當燈1在運行中時，在兩個電極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，進一步的合適的和優選的電極頭60也可以包括連接到半球形端零件的圓柱形部分。此設計對于固定在尖上的孤接附是特別有利的。
電極30優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。
根據本發明的燈被設計為用于不同的用途，包括商店照明、家用照明、頭燈、重點照明、點光源照明、劇院照明、消費者電視機應用、光纖應用、車輛照明和投影系統。
權利要求
1.燈，優選地為無汞燈，其中燈包括帶有圓柱形部分(50)和頭部分(60)的電極(30)，電極調節為使得在啟動狀態下在燈處于3.2A起動電流起動中，在點亮燈后的最初25ms電極端溫度的平均增加為≤140K/ms且≥3K/ms。
2.根據權利要求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)，其調節為使得在啟動狀態下在燈處于3.2 A起動電流起動中，在點亮燈后的最初100ms電極端溫度的平均增加為≤50K/ms且≥3K/ms。
3.根據權利要求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.根據權利要求3所述的燈，其中圓柱形部分(50)的最大直徑在≥150μm和≤400μm之間，優選地在≥200μm和≤350μm之間，且最優選地在≥250μm和≤300μm之間。
5.根據權利要求3或4所述的燈，其中頭部分(60)的最大直徑在≥250μm和≤800μm之間，優選地在≥350μm和≤600μm之間，且最優選地在≥400μm和≤450μm之間。
6.根據權利要求3到5的任意權利要求所述的燈，其中頭部分(60)具有基本上球形的形狀，直徑優選地為≥400且≤600μm，或具有基本上圓柱形的形狀，直徑優選地為≥250μm且≤500μm，優選地為≥320μm且≤420μm且長度優選地為≥400且≤1200μm。
7.根據權利要求1到6的任意權利要求所述的燈，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，優選地≥50μm且≤150μm。
8.根據權利要求1到7的任意權利要求所述的燈，其特征在于，頭部分(60)具有≥150μm且≤1500μm，優選地≥400μm且≤1200μm的縱向長度。
9.根據權利要求1到8的任意權利要求所述的燈，其特征在于，灼熱室被分為兩個基本上半橢圓形的部分(A和B)和第三部分(C)，而A包含了從一個電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內壁部分的容積；B包含了從另一個電極端沿此電極延伸到包括了電極的內壁部分的容積且部分C包含了剩余的電極之間的區域的容積，其中-部分A和B具有基本上相同的容積；和/或-灼熱室的總容積為≥15mm3且≤30mm3，優選地為≥19mm3且≤25mm3且最優選地為≥21mm3且≤23mm3；和/或-從一個電極端沿此電極延伸到灼熱室的包括了電極的內壁部分的部分(A；B)的至少一個的總容積為≥2mm3且≤3.5mm3，優選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3；和/或-部分A和B的容積都為≥2mm3且≤3.5mm3，優選地為≥2.4mm3且≤3.0mm3且最優選地為≥2.5mm3且≤2.7mm3；和/或-在兩個電極之間的灼熱室(C)的容積為≥10mm3且≤25mm3，優選地為≥13mm3且≤20mm3且最優選地為≥15mm3且≤18mm3；和/或-在灼熱室內的電極的長度(D)優選地為≥1.0mm且≤4.0mm，更優選地為≥1.5mm且≤3.0mm且最優選地為≥1.8mm且≤2.3mm。
10.根據權利要求1到9的任意權利要求所述的燈，設計為在如下一個應用中使用商店照明、家用照明、頭燈、重點照明、點光源照明、劇院照明、消費者電視機應用、光纖應用、車輛照明和投影系統。
全文摘要
本發明涉及燈，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下，在點亮燈后的最初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 優先權日2004年2月11日
發明者G·M·J·F·盧伊克斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司