專利名稱：變壓器、有變壓器的起輝裝置及有變壓器的高壓放電燈的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序部分描述的變壓器和一個起輝裝置以及一個具有這種變壓器的高壓放電燈。
背景技術：
例如在公開號為WO 00/59269的國際專利申請中公開了這樣一種變壓器。這項公開文獻描述了一種高壓放電燈，在其燈座中設置一個環狀磁芯變壓器，它具有一個初級線圈和一個次級線圈。這種環狀磁芯變壓器是一個用于在高壓放電燈中引發氣體放電的起輝裝置(Zuendvorrichtung)的組成部分。
發明內容
本發明的目的是提供一種變壓器，它比起輝變壓器更適合于一個高壓放電燈。
這個目的按照本發明通過權利要求1的特征得以實現。在從屬權利要求中描述了本發明的特別有利的改進方案。
按照本發明的變壓器具有一個鐵氧體磁心，它具有至少一個初級線圈和至少一個次級線圈，其中所述至少一個次級線圈由一個金屬帶構成，該金屬帶這樣設置在鐵氧體磁心上，使所述至少一個次級線圈的高壓引入端內部平放地設置。
由于由金屬帶構成所述至少一個次級線圈，因此能夠實現一個空間上緊湊的變壓器結構，因此它可以在用于汽車前燈的高壓放電燈的燈座內室中找到位置。上述金屬帶也能夠使一個次級線圈以很低的直流電阻構成。因為所述至少一個次級線圈的高壓引入端內部平放地設置，因此按照本發明的變壓器能夠實現高壓引入端的更好的絕緣，以及實現所述至少一個次級線圈的高壓引入端與初級線圈的更好的分離。此外，由于該至少一個次級線圈的高壓引入端的這種內部平放的結構，使按照本發明的變壓器可以更好地準備與從放電管的管座側端引出的電流引線接通，因為上述電流引線幾乎沿著高壓放電燈的縱軸線延伸。
為了確保按照本發明的變壓器能夠實現一個盡可能緊湊的結構，與一個自耦變壓器相似，所述至少一個次級線圈的一個第一端部與所述至少一個初級線圈的一個端部相連接，并且該至少一個次級線圈的第二端部就是上述的高壓引入端。由此使該初級線圈與次級線圈的互相連接的端部位于相同的電勢。該至少一個初級線圈最好設置在該至少一個次級線圈上，因此使上述兩個變壓器線圈的互相連接的端部和該至少一個初級線圈的另一端部外置地設置。因此上述該至少一個次級線圈的第一端部最好設置在其外圈上。由此能夠使該至少一個次級線圈的高壓引入端與該至少一個初級線圈的端部實現空間上的隔離。這種空間上的布置可以通過一個有利的方式由此實現，即，所述至少一個次級線圈設置在鐵氧體磁心的一個圓柱形截段上，其中該至少一個次級線圈的線圈軸線位于圓柱形截段的圓柱軸線上，并且該至少一個次級線圈的高壓引入端設置在其最為靠近圓柱形鐵氧體磁心截段的內圈上。該至少一個次級線圈的線圈最好上下設置多個層中，其中相鄰的兩個層或線圈通過一種電絕緣材料隔離。由此阻止了線圈之間的電短路，并且該變壓器在運行期間產生的高壓的只一小部分施加在兩個相鄰的線圈或層之間。該絕緣材料以有利的方式使用一種塑料帶，該塑料帶可以與該至少一個次級線圈的金屬帶一起纏繞在按照本發明的變壓器的芯軸或線圈架上。為了防止在該至少一個次級線圈的線圈或層之間的電短路，該塑料帶的寬度最好大于上述金屬帶的寬度，并且塑料帶在兩個縱向邊緣上突出于金屬帶。
按照本發明的變壓器的所述至少一個次級線圈最好這樣構成，使其直流電阻小于或等于0.5歐姆。因此按照本發明的變壓器也適合于用于汽車前燈中使用的無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈用的起輝變壓器，該放電燈的額定功率為35W。在圖6所示的測量曲線A和B中示出對于一個無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈-當放電燈工作時次級線圈有電流通過時-在一個具有按照本發明的變壓器(曲線A)和具有傳統變壓器(曲線B)的起輝裝置中產生的功率損耗隨時間變化的曲線比較。按照本發明的變壓器的次級線圈的直流電阻僅有0.5歐姆，而傳統變壓器的次級線圈的直流電阻為2.0歐姆。因此，具有按照本發明的變壓器的起輝裝置的功率損耗僅為具有傳統變壓器的起輝裝置的功率損耗的四分之一。對比來看，圖6中的測量曲線C還示出對于一個含汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈在具有上述傳統變壓器的起輝裝置中產生的功率損耗隨時間變化的曲線。對比測量曲線A和C可以看出，在無汞的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈工作時為了使起輝裝置中的功率損耗降低到含汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈工作時在起輝裝置中出現的功率損耗的水平，燈電流流過的次級線圈的直流電阻必需降低到一般值的25％。在相同的消耗功率時，無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈的燈電流明顯地大于含汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈的燈電流，正如圖9的測量曲線D和E所示的那樣。測量曲線D和E分別示出對于無汞的或含汞的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈的燈電流隨時間的變化。由于較高的電流強度，在被燈電流流過的變壓器次級線圈中的損耗也相應較高。圖7和圖8對比地示出了這兩種燈的功率消耗和工作電壓。在圖7中示出了上述無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(測量曲線F)以及含汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(測量曲線G)的功率消耗隨時間變化的曲線。在啟動過程期間，無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈的功率消耗高于含汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈。在啟動過程結束之后上述兩種放電燈的功率消耗就近似地對應于其額定功率35W。圖8示出了這兩種放電燈的工作電壓隨時間變化的曲線。含汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(測量曲線K)的工作電壓高于無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(測量曲線L)。
按照本發明的變壓器以有利的方式這樣構成，它具有一個磁回路，用于減少其磁場與高壓放電燈或汽車前燈的金屬部件、例如與一個包圍燈座的用作電磁屏蔽的金屬外殼的交互作用。因此，按照本發明的變壓器的鐵氧體磁心最好設計成罐形磁心。由此該變壓器的線圈很大程度上地被鐵氧體材料包圍，并且對外起作用的變壓器泄漏磁場很小。
按照本發明的變壓器由于其上述優點適用于高壓放電燈用的起輝裝置中的起輝變壓器、尤其是適用于汽車前燈中使用的額定功率為35W的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈。
按照本發明的變壓器最好設置在一個高壓放電燈、尤其是用于汽車前燈的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈燈座的內室中。該變壓器是高壓放電燈起輝裝置、例如脈沖起輝裝置的一部分。此外，該起輝裝置的其它電元件也最好安置在燈座內室中。
按照本發明的高壓放電燈、最好是用于汽車前燈的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈具有一個設置在其燈座內室中的用于產生其起輝電壓的變壓器，其中該變壓器具有至少一個次級線圈，其直流電阻小于或等于0.5歐姆，用于降低在起輝裝置中的上述功率損耗。
按照本發明的高壓放電燈的特別優選的實施例，在其燈座中安置一個按照本發明的變壓器，其鐵氧體磁心構成為罐形磁心，其中該罐形磁心具有一個設置在罐形磁心內室中的空心圓柱形截段，其內徑大于高壓放電燈的放電管管座側端部的外徑，該端部伸入到空心圓柱形截段中。由此實現一個節省空間的燈管和變壓器布置。此外放電管管座側端部作為在其中延伸的燈管座側電流引線用的絕緣體。由于同樣的原因，所述變壓器的至少一個次級線圈最好直接設置在罐形磁心的空心圓柱形截段上，或設置在環繞這個截段的線圈架上。該變壓器的所述至少一個次級線圈的高壓引入端最好與上述高壓放電燈的管座側電流引線連接。由此確保所述燈具有一個良好的高壓絕緣性。尤其是由此只有所述幾乎完全被放電管包圍的、管座側電流引線以起輝電壓進行加載，且高壓引入部件設置在罐形磁心內部。設置在燈座中的變壓器以有利的方式埋入在電絕緣的澆注材料中。由此一方面改善繞組或繞組線圈之間的電絕緣性，另一方面也使罐形磁心的所述兩個半體以一個固定距離彼此固定。
為了使變壓器易于與起輝裝置的其它電元件連接，設置一個配有金屬觸針的支承板，其中所述觸針分別與所述至少一個初級線圈的一個端部連接。所述支承板由一種電絕緣材料制成，并固定在變壓器外側面上。該支承板同樣可以埋入到上述澆注材料中。所述觸針能夠與一個安裝電路板上的電接頭實現插連接連接，在該安裝電路板上以有利的方式裝配和接通起輝裝置的其它電元件。因此，這個具有在其上固定起輝裝置其它電元件的安裝電路板可以作為一個預制模塊裝進燈座中，并且通過上述插接連接與變壓器接通。
下面借助于一個優選實施例的描述詳細解釋本發明。附圖中圖1以局部剖視側面示意圖示出一個高壓放電燈，該燈具有一個設置在燈座中的按照本發明優選實施例的變壓器；圖2示出在圖1中所示燈座和變壓器在垂直于燈縱軸線的平面中的橫截面圖；圖3以俯視示意圖示出銅帶和塑料帶，由它們制成在圖1中所示的變壓器次級線圈；圖4示出在圖3中所示的銅帶和塑料帶的側面示意圖。
圖5示出圖1所示變壓器的鐵氧體磁心以及線圈架的兩個半體的示意圖。
圖6示出對于一個具有一個按照本發明的變壓器(曲線A)和具有一個傳統變壓器(曲線B)的無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈、以及對于一個具有一個傳統變壓器的含汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(曲線C)在起輝裝置中產生的功率損耗隨時間變化的曲線圖。
圖7示出對于一個無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(曲線D)和一個含汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(曲線E)的功率消耗隨時間變化的曲線。
圖8示出對于所述無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(曲線F)和所述含汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(曲線G)的工作電壓隨時間變化的曲線。
圖9示出對于所述無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(曲線D)和所述含汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈(曲線E)的燈電流強度隨時間變化的曲線。
具體實施例方式
在圖1中所示的本發明實施例涉及一個額定功率35W的無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈，它規定用于一個汽車前燈中。
該燈1具有一個被一個外燈泡2包圍的、兩側密封的放電管3，在其中設置一種可電離的填充物以及兩個用于產生氣體放電的電極4、5。所述燈管2、3由石英玻璃制成并固定在由塑料制成的燈座7的環狀法蘭盤6上。所述電極4、5分別與一個從放電管3伸出的電流引線41、51連接。從放電管3的遠離管座側的端部引出的電流引線51通過一個回輸到燈座7的電流返回機構52與燈座7的電接頭71接通。在燈座7的內室中設置一個變壓器8，該變壓器具有一個罐形磁心形式的鐵氧體磁心81和一個初級線圈82以及一個次級線圈83。所述變壓器8與一個自耦變壓器類似地構成，即，次級線圈83的一端832與初級線圈82的一端822連接。該罐形磁心81具有兩個在燈座7中上下重疊設置的、并通過一個縫隙分開的全等的半體811、812。這兩個半體811、812分別具有一個伸入到罐形磁心內室中的、圓柱形的截段8110和8120。上半體811的圓柱形截段8110為空心圓柱形，其內徑大于放電管3的管座側端部31的外徑。該放電管3的管座側端部31伸進到罐形磁心81的空心圓柱形截段8110中。由放電管3的管座側端部31引出的電流引線41與次級線圈83的高壓引入端831焊接。在端部831與電流引線41之間的上述焊接連接設置在圓柱形截段8110、8120之間的一個縫隙處。所述初級線圈82的兩個端部821、822分別與一個設置在一個支承板9上的金屬觸針90連接。該支承板9由塑料制成并設置在罐形磁心81的下半體812的底面上。該支承板與變壓器8一起埋入到澆注材料10中。該澆注材料10也在罐形磁心81的內室中延伸，并填充罐形磁心81的兩個半體811、812之間的縫隙。該罐形磁心81由一種高電絕緣的鎳-鋅鐵氧體制成。
在支承板9上插接一個安裝電路板11。所述由澆注材料10伸出的兩個金屬觸針90分別與安裝電路板11上的一個電觸點連接。該安裝電路板11配有設計為脈沖起輝裝置的高壓放電燈1起輝裝置的其它電元件12。這些元件和變壓器8以及燈1的供電通過由插座構成的電接頭71實現。對于電元件12在本質上是一個火花間隙和一個起輝電容器，用于在火花間隙上以及可能的其它元件上建立斷路電壓。這種脈沖起輝裝置的結構例如在上述的背景技術中已經公開。
所述變壓器8的次級線圈83由一個銅帶84制成，該銅帶以許多層纏繞在變壓器8的線圈架85上。所述每個層構成次級線圈83的一個線圈。為了使次級線圈83的相鄰層或線圈電絕緣，使用一個由PEN(聚萘乙烯)制成的塑料帶86，該塑料帶設置在次級線圈83的各個層或線圈之間。為了制造變壓器8，所述塑料帶86和銅帶84上下疊放，因此使較寬的塑料帶86在兩個縱向邊緣上都突出于所述銅帶。接著將這兩個帶84、86一起纏繞在線圈架85上。所述次級線圈83的高壓引入端831與線圈架85上的內線圈或第一內層連接。該銅帶84寬6毫米，厚50微米。該塑料帶86寬8毫米，厚8微米。所述次級線圈83具有170圈，這些線圈環繞線圈架85設置在170層中。在次級線圈83上纏繞初級線圈82，它由另一個2.5圈厚0.2毫米、寬1.6毫米的銅帶組成。該2.5圈初級線圈82相鄰地、在次級線圈83上方的一個層中設置在線圈架85上。所述罐形磁心81具有一個最好位于所述兩個空心圓柱形截段8110和8120之間的縫隙。所述罐形磁心81的兩個半體811、812最好沒有間隙地直接彼此頂靠，從而使它們的外壁彼此接觸。所述初級線圈82的端部821最好穿過罐形磁心81外壁中的一個通孔向外導引。
所述燈座7的背離燈管2、3的殼體底部由蓋板構成，用于使變壓器8和安裝電路板11能夠裝進在燈座7中，該電路板上具有在其上接通的元件12。所述燈座7可以被一個位于接地參考電勢上的金屬殼(未示出)包圍，正如在背景技術中所描述的，從而改善燈的電磁適應性。
本發明不局限于上面詳細描述的實施例。例如，按照本發明的變壓器的鐵氧體磁心可以具有任意的幾何形狀，并且不一定由罐形磁心構成。如果該鐵氧體磁心由一種高絕緣材料、例如鎳-鋅鐵氧體制成，則可以放棄線圈架85。在這種情況下所述次級線圈83可以直接纏繞在一個芯軸上。在纏繞過程之后可以將次級線圈83從芯軸上取下來，并裝在空心圓柱形截段8110上。
按照本發明的高壓放電燈不必須裝備按照優選實施例的變壓器，而是可以在其燈座內包括一個任意的變壓器，該變壓器要有足夠的變壓特性，以便產生所需的起輝電壓，并且其次級線圈或次級線圈繞組的直流電阻最好小于或等于0.5歐姆。
權利要求
1.用于為一個高壓放電燈產生起輝電壓的變壓器(8)，該變壓器具有一個鐵氧體磁心(81)和至少一個初級線圈(82)以及至少一個次級線圈(83)，其特征在于，所述至少一個次級線圈(83)由一條金屬帶(84)構成，該金屬帶這樣設置在鐵氧體磁心(81)上，使得所述至少一個次級線圈(83)的高壓引入端(831)內部平放地設置。
2.如權利要求1所述的變壓器，其特征在于，所述至少一個次級線圈(83)的一個第一端部(832)與所述至少一個初級線圈(82)的一個端部(822)連接，而所述至少一個次級線圈(83)的第二端部(831)是所述高壓引入端。
3.如權利要求1或2所述的變壓器，其特征在于，所述至少一個次級線圈(83)設置在鐵氧體磁心(81)的一個圓柱形截段(8110)上，其中該至少一個次級線圈(83)的線圈軸線位于圓柱形截段(8110)的圓柱軸線上，并且該至少一個次級線圈(83)的高壓引入端(831)與該至少一個次級線圈(83)的最靠近圓柱形截段(8110)的內圈連接。
4.如權利要求2或3所述的變壓器，其特征在于，所述至少一個次級線圈(83)的第一端部(832)設置在其外部的線圈上。
5.如權利要求1至4中任一項或多項所述的變壓器，其特征在于，所述至少一個次級線圈(83)的線圈上下重疊地設置在多個層中，其中兩個相鄰的層或線圈通過一種電絕緣材料(86)隔離。
6.如權利要求5所述的變壓器，其特征在于，所述電絕緣材料是一條塑料帶(86)。
7.如權利要求6所述的變壓器，其特征在于，所述塑料帶(86)的寬度大于金屬帶(84)的寬度，并且該塑料帶(86)在兩個縱向邊緣上突出于該金屬帶(84)。
8.如權利要求1所述的變壓器，其特征在于，所述至少一個次級線圈(83)的直流電阻小于或等于0.5歐姆。
9.如上述權利要求中任一項或多項所述的變壓器，其特征在于，所述鐵氧體磁心構成為罐形鐵芯(81)。
10.用于一個高壓放電燈(1)的、具有一個如權利要求1至9中任一項或多項所述的變壓器(8)的起輝裝置。
11.具有一個設置在燈座(7)內部的如權利要求1至9中任一項或多項所述的變壓器(8)的高壓放電燈。
12.如權利要求11中所述的高壓放電燈，其特征在于，所述變壓器(8)的罐形鐵芯(81)具有一個構成為空心圓柱體的、設置在罐形鐵芯內室中的截段(8110)，該截段的內徑大于放電管(3)的管座側端部(31)的外徑，該端部伸進空心圓柱(8110)中。
13.如權利要求12中所述的高壓放電燈，其特征在于，所述至少一個次級線圈(83)設置在空心圓柱形截段(8110)上。
14.如權利要求12或13所述的高壓放電燈，其特征在于，所述至少一個次級線圈(83)的高壓引入端(831)與一個從放電管(3)的管座側端部(31)引出的電流引線(41)連接。
15.如權利要求11至14中任一項或多項所述的高壓放電燈，其特征在于，所述變壓器(8)埋入在一種電絕緣的澆注材料(10)中。
16.如權利要求11至15中任一項或多項所述的高壓放電燈，其特征在于，在燈座(7)內部設置一個安裝電路板(11)，它具有在其上安裝的并接通的、一個用于所述高壓放電燈(1)的起輝裝置的電元件(12)。
17.如權利要求16中所述的高壓放電燈，其特征在于，在所述變壓器(8)與安裝電路板(11)之間設置一個配有觸針(90)的支承板(9)，其中該觸針(90)分別與所述至少一個初級線圈(82)的一個端部(821、822)連接，并與安裝電路板(11)上的電觸點連接。
18.如權利要求11至17中任一項或多項所述的高壓放電燈，其特征在于，該高壓放電燈構成用于汽車前燈的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈。
19.用于汽車前燈的高壓放電燈、特別是鹵素金屬蒸氣高壓放電燈，該燈具有一個燈座和一個設置在燈座內室中的用于產生高壓放電燈用起輝電壓的變壓器，其中該變壓器具有至少一個次級線圈，其特征在于，所述至少一個次級線圈的直流電阻小于或等于0.5歐姆。
20.如權利要求19所述的高壓放電燈，其特征在于，所述變壓器(8)的至少一個次級線圈(83)由一條金屬帶(84)構成。
21.如權利要求19或20所述的高壓放電燈，其特征在于，所述至少一個次級線圈(83)的一個第一端部(832)與變壓器(8)的一個初級線圈(82)的一個端部(822)連接，并且該至少一個次級線圈(83)的第二端部(831)構成高壓引入端。
22.如權利要求19至21中任一項或多項所述的高壓放電燈，其特征在于，所述至少一個次級線圈(83)設置在變壓器(8)的一個鐵氧體磁心(81)的一個圓柱形截段(8110)上。
全文摘要
本發明涉及一種用于為高壓放電燈(1)產生起輝電壓的變壓器(8)，該變壓器具有一個鐵氧體磁心(81)、至少一個初級線圈(82)及至少一個次級線圈(83)，其中該至少一個次級線圈(83)由一條金屬帶(84)構成，它這樣設在鐵氧體磁心(81)上，使得該至少一個次級線圈(83)的高壓引入端(831)內部平放地布置。此外本發明還涉及一種具有這種變壓器(8)的高壓放電燈、特別是一種無汞鹵素金屬蒸氣高壓放電燈，該變壓器作為起輝變壓器設在放電燈(1)的燈座上，還涉及一種高壓放電燈，它具有一個設置在燈座上的變壓器，其次級線圈的直流電阻小于或等于0.5歐姆。
文檔編號H01F30/00GK1755846SQ20051009988
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月9日 優先權日2004年9月10日
發明者M·伯克哈德特, C·希姆克 申請人:電燈專利信托有限公司