[发明专利]高效率放电灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压气体放电灯，该高压气体放电灯特别用于汽车前照明。

背景技术

放电灯，特别是HID(高强度放电)灯，用于要求高光强度的大范围的应用。尤其在汽车领域，HID灯被用作车辆头灯。

放电灯包括具有内部放电空间的密封的放电容器，该密封的放电容器可以由例如石英玻璃制成。两个电极伸到放电空间内，布置成彼此相隔一定距离，从而在它们之间引燃电弧(arc)。放电空间具有填充物，该填充物包括稀有气体和诸如金属卤化物之类的其他成分。

当今，一个重要的方面是能量效率。放电灯的效率可以测量为关于所使用的电功率的流明输出。在当今为了汽车前照明而使用的放电灯中，以35瓦的稳态操作功率实现了约90流明/瓦(lm/W)的效率。

EP-A-1349197描述了用于汽车头灯中的无汞金属卤化物灯。为了实现增强的发光效率、低的灯电压下降、具有适于汽车头灯的色度的光、以及增大的、快速上升的光通量，选择包含卤化钪(质量a)和卤化纳(质量b)的第一卤化物的量，使得0.25＜a/(a+b)＜0.8，以及更优选地0.27＜a/(a+b)＜0.37。提出第二卤化物(质量c)替代汞来提供灯电压，第二卤化物的量使得0.01＜c/(a+b+c)＜0.4，以及优选地0.22＜c/(a+b+c)＜0.33。在放电容器中存在卤化物，其量为内部容积的0.005-0.03mg/mm³，优选地，0.005-0.02mg/mm³。附加地，在放电介质中存在5-20个大气冷压的氙气体。提供具有0.3mm或更大轴径的杆状电极，其可由钨、掺杂的钨、铼、铼/钨合金等等制成。外壳包覆所述放电容器，放电容器可以密闭地密封以隔绝外部空气或者可以含有密封在其中的大气压的或压力降低的空气或惰性气体。在一个实例中，在34mm³的放电容器中提供0.35mm直径的钨电极。该放电介质包含0.1mg的ScI₃，0.2mg的NaI和0.1mg的ZnI₂，以及25℃、10个大气压的氙气。在具有更高的第二卤化物量的第一比较的实例中，卤化物的量为0.08mg的ScI₃，0.42mg的NaI和0.30mg的ZnI₂。在第二比较的实例中，卤化物的量为0.1mg的ScI₃，0.5mg的NaI和0.2mg的ZnI₂。

发明内容

本发明的目的是提供允许高能效操作的灯。

尤其对于汽车领域，期望的是具有较低标称功率(例如处于20-30W范围内)的放电灯。如果这样的灯可以设计成具有高效率，使得尽管电操作功率较低仍实现了足够的总流明输出，那么可以节省能量。

然而，发明人已经认识到，简单地以较低的标称功率操作现有的灯设计将导致急剧下降的效率。例如，以35W操作的灯具有约90lm/W的效率，以25W操作时，仅具有62lm/W左右的效率。根据本发明，因此提供了一种灯设计，其目标是以降低的标称功率(即25W)高效率操作。

根据本发明，所述放电容器具有12-20mm³(或μl)的容积。在这个放电空间中，提供了填充物，该填充物至少基本上没有汞，即完全没有汞，或仅仅具有其不可避免的杂质。所述填充物包括稀有气体和金属卤化物成分，稀有气体优选地为氙。

仔细地选择金属卤化物成分，以实现高的流明输出。所述成分至少包括纳(Na)和钪(Sc)的卤化物，优选地，NaI和ScI₃。纳(Na)和钪(Sc)的卤化物的质量比为(卤化纳的质量)/(卤化钪的质量)＝0.9-1.5，优选地为1.0-1.3。

作为提供高效率的另一个措施，所述灯包括设在放电容器周围的外壳。该外壳优选地也由石英玻璃制成。该外壳被密封，与外部隔绝，并以减小的压力(低于1巴(bar)的压力)充满气体。该外壳作为绝缘体以使放电容器处于相对较高的操作温度，尽管电功率减小了。

总的来说，所推荐的灯具有的效率在25W电功率在稳态操作中等于或大于90lm/W。在本上下文中，以提及的lm/W为单位测量的效率总是以预烧的(burnt-in)灯测量的，即在放电灯已经首次启动并按照预烧程序(burn in sequence)操作45分钟之后测量。优选地，在25W的效率甚至为92lm/W或更大，最优选地为95lm/W或更大。