专利名称：用于放电灯的点燃辅助件和安装护罩的制作方法
技术领域：
本公开涉及诸如车辆前灯的放电灯，尤其涉及用于放电灯的点燃 辅助件(ignitionaid)。此外，本公开涉及作为支承件的点燃辅助件，其 用于控制电弧管(arc tube)和周围护罩之间的间隙，以便电弧管的最大 热应力在期望的范围内。然而，应理解的是，本乂>开在相关环境和应 用中荻得应用。
背景技术：
高强度放电(HID)灯要求非常高的点燃电压，以击穿间隙并在间隔 电极之间产生弧。例如，需要大约25KV数量级的点燃脉沖以启动车 辆放电前灯。应认识到的是，这种高点燃电压对提供满足这些要求的 镇流器的灯设计者提出挑战，并典型地导致灯构件成本增加。此外， 电^f兹干扰(EMI)在这些高电压下成为问题，并且通常需要接地或屏蔽 以抑制EMI而不会有害地影响附近的电子构件。
此外，陶瓷放电前灯具有热应力问题。解决热应力的一种方式是 采用紧密地安装在电弧管周围的护罩。护罩和电弧管之间的间距必须 小，例如大约1毫米数量级。然而，在装配期间很难保持该间距。
一种用于降低放电灯的启动电压或点燃电压的已知点燃辅助件 示出并描述在共有的美国专利N0.4,053,809中。该公开涉及短弧放电 灯，其中，间隔电极密封在厚壁石英管壳中。在示例性的300瓦金属 面化气体短弧放电灯中，电极间隙或电弧长度大约是2毫米或3毫米。 鵠丝电极接收在包括诸如氩的惰性气体和诸如铟碘化物的卣化物或 金属卣化物的电离填充中。细长的导电部件连接到电极或？ 1入线的一 个上，并且该导电部件朝着另一个电极延伸以作为启动装置或点燃辅第 一电极，并且在相对端连接到环绕第二电极的柄部的金属条。启动装 置与第二电极间隔得比电极之间的电弧间隙近。因此，灯的启动电压显著降低。另 一种用于启动辅助件的方法教导在美国专利NO.5,541,480中， 其中，高压放电灯在灯的陶资壁的外表面上采用金属覆层。更具体地， 该金属覆层是作为启动辅助件的烧结在陶瓷壁上的高温金属。不幸的 是，该布置需要高温材料以便经受烧结工艺，并且该工艺成本较昂贵 以便保持良好的接触。又一种启动辅助件布置/>开在US2005/0042967A1中，其采用缠 绕电弧管的传导天线线圈以便降低灯填充气体的击穿电压。该线圏还 提供封闭保护，以防止当电弧管破裂时对外灯泡的破坏。需要显著降低启动放电灯必需的点燃电压，并且需要支承与电弧 管成紧密间隔关系的护罩，使得电弧管的最大热应力保持在期望范围 内。发明内容陶乾放电灯包括主体和在连接处从主体向外延伸的腿部。第 一电 极和第二电极具有由主体内的放电间隙隔离的终端。点燃辅助传导部 件围绕包围第 一 电极的区域中的主体和腿部中的至少 一个延伸，并且 该点燃辅助传导部件机械地和/或电气地连接到第 一电极和第二电极 中的一个上。封闭护罩接收在灯周围，点燃辅助传导部件在尺寸方面构造成 (dimensioned)在护罩开口内支岸义灯。点燃辅助传导部件包括缠绕主体和腿部中的至少 一个的线圏部。点燃辅助传导部件优选地包括接收在灯的相应的第一腿部和第 二腿部上方的第 一线圈部和第二线圈部。点燃辅助传导部件电气地连接到第一电极和第二电极中的一个在另一个优选布置中，第一线圈部和第二线圏部接收在灯的相应 的第 一腿部和第二腿部上方。在另 一个实施例中，点燃辅助传导部件机械地连接到第 一 电极和 第二电极中的至少一个上。在包括封闭护罩的这些实施例中，点燃辅助传导部件还有利地用 于在灯周围支承护罩。在选定的实施例中，点燃辅助件仅仅电气地联接到第一电极和第 二电极中的一个或两个上。首要益处是提供一种点燃辅助件，以降低与放电灯相关的击穿电压。另一个益处在于使用点燃辅助件作为支承件以控制在放电灯和 周围护罩之间的间距，以便灯的最大热应力在期望范围内。通过阅读和理解以下详细说明，本^Hf的其它益处和优点将变得明显。
图1是具有点燃辅助件的放电灯的纵向截面图，该点燃辅助件包 含本公开的特征。图2-6是具有点燃辅助件的不同实施例的放电灯的正视图。图7是通过比较具有点燃辅助件的放电灯和不具有点燃辅助件的放电灯说明与冷启动和热重新启动(hot re-strike)相关的降低的点燃脉沖的表格。图8-11示出陶乾金属卣化物灯的不同实施例，其中，启动辅助件 还用于支承围绕放电灯的紧密安装的护罩。图12和图13是具有电源的灯电极和启动辅助件的电气连接的示意图。7参考图1，示出的是具有电弧管套或主体22的灯或高强度》文电 (HID)灯20，该电弧管套或主体22由诸如石英、多晶蓝宝石或多晶矾 土的半透明(translucent)材料形成并包围或围绕空腔或电弧管室24。陶 瓷金属卣化物(CMH)是放电灯的普遍类型，其希望用于包括例如用作 车辆放电前灯的光源的多种应用中。相对的直径缩小的第 一和第二端 部或腿部26,28从主体延伸并在相应的肩部30,32处邻靠主体。电弧 管腿部具有尺寸缩小的开口，第一电极和第二电极34,36通过该开口 延伸，并延伸进入电弧管室内并终止为彼此相距间隔尺寸或间隙。当 向电极提供足够电压时在电极之间形成电弧，该电弧电离电弧管室24 内的填充物。击穿间隙并引起电弧所需的高点燃电压可通过采用传导点燃辅 助件或启动装置50而改变。例如，任何导电材料可用于使线圏作为 点燃辅助件并减小击穿通路的长度。更具体地，在电极34,36之间是 距离Dgap，点燃辅助件50的距离Daid应短于第一电极和第二电极之间的间隙Dgap。在此，Daid(Daid-!+Daid-2)是电极的外表面到点燃辅助件50的内径或内表面的距离。如图1所示，点燃辅助件50包括第一线圏 部52和第二线圈部54,第一线圏部52缠绕第一月逸部26多次，优选 地在与肩部30纵向间隔的尺寸处；第二线圏部54缠绕第二腿部28 多次并同样地与肩部32纵向间隔。在该布置中，点燃辅助件不与电 极物理地或直接机械地接合。相反，点燃辅助件被称为电连接或电浮 接(electrically floating),或可替换地被称为与电极形成传导联接或电 容耦合。点燃电压的减小百分率取决于图1中所示的表示为Daid/Dgap 的通路比率PR。较小的通路比率PR导致更大的点燃电压减小。因此，在图l的所示实施例中，放电通路的Daid基本上是腿部的直径，即从第 一电极34的外表面到第 一线圏部52的内表面的径向尺寸结合从第 二电极36的外表面到第二线圈部54的内表面的径向尺寸。此外，在 图1的实施例中，点燃辅助件50包括使第 一线圏与第二线圏电气地(且机械地)互连并沿着灯主体纵向延伸的互连部或导线56。仅4又举例来 说，Dgap可为大约七到八毫米(7-8mm)的数量级上，腿部直径大约三毫 米(3mm)。当然，本领域技术人员应认识到，可使用其它尺寸而不脱 离本发明的范围和意图。然而，为了与工业中已知的短电弧灯相区另'J， 主体长度与腿部外径的比率大于2.5，更优选地大于4.0。
才艮据图l说明的基本原理，以下进一步示出和说明其它实施例。 为了一致性和简洁性，相同的附图标记表示电弧管灯的相同部件，而 点燃辅助件的替代布置由新标号表示。例如，在图2的实施例中，点 燃辅助件60以电容耦合的关系多次缠绕主体的中央部分，以形成线 圈62，诸如镀镍导线64的导线部在一个腿部附近纵向延伸，这里指 的是第二腿部28，导线在此机械地且电气地连接到第二电极36。该 布置不如本文说明的其它布置那样可取，因为电弧室的主体处于高 温，并与处于低温的点燃辅助件接触，可施加热应力至灯组件。此外， 沿着主体缠绕点燃辅助件的导线可不利地影响灯组件的光学性能。
在图3中，点燃辅助件70包括缠绕第一腿部的第一部分或线圈 72。优选地，线圈72优选地具有单匝，并位于在第一肩部30处或附 近的腿部上，其中灯的温度相对于主体降低。并且，从加工角度来看， 由于构件的相对位置是可重复的，故使点燃辅助件70邻靠肩部是期
望的。此外，点燃辅助件的Daid小于图2的实施例，这是因为腿部具
有比主体直径更小的直径。导线部74延伸到灯的另一端，其中导线 部机械地且电气地连接到第二电极36。如进一步所描述，当导线部与 电弧管成偏置关系地朝着第二电极连接处轴向前进时，导线部74与 电弧管主体间隔。
图4示出单一端部放电灯。该实施例与图3的布置大致相同，使 得使用主后缀(，)表示这些构件。也就是说，点燃辅助件70，具有位于 第一腿部26和主体22的肩部连接处的单匝线圏72，。导线部74，平行 于电弧管的纵向轴线延伸，其中导线部机械地且电气地连接到第二电 极36。因为该灯用于单一端部的方位，即外部电引线78均布置在一
9端，第二电极与相关外部引线的连接通过连接到启动辅助件70，而实
现。虽然该连接可形成在沿着点燃辅助件长度的任何位置处，但是由
于线圏布置成更靠近外引线78，故点燃辅助件/外引线连接优选地在 线圏72，附近。
图5的布置具有点燃辅助件80,其包括在肩部处或附近缠绕相应 的第一腿部和第二腿部的第一线圏部和第二线圈部82,84。虽然从加 工角度来看肩部位置是期望的，但是应相信的是，将点燃辅助件80 定位在该位置处可增加相应腿部与主体的连接处的热应力。此外，线 圈部82,84与相应的电极电容耦合，在该布置中，各个线圈部仅包括 单匝，而互连导线部86以偏置关系大致平行于电弧管主体延伸。
因此，图1和图6的优选实施例包括使线圈部52，,54，远离相应肩 部30,32移动的益处(并且因此不再增加相应腿部和主体之间的连接处 的热应力)，但是有利地缠绕更小直径的腿部以减小Daid。应理解的是， 其它实施例可具有用于选定情况下的选定的多个期望特征。除了在图 6布置中的第一线圈部和第二线圈部52，， 54，仅仅是单匝以外，图6在 其它方面与图1大致相同。
图7是说明在冷启动或者热重新启动之后点燃灯或者启动电弧所 需的点燃脉冲的改进的图表。具体而言，该表大体上说明通过将没有 线圈(或点燃辅助件)的灯的冷启动或热重新启动与如图2， 3, 5和6中 的不同灯构造的实施例中所示的包括点燃辅助件的灯相比较而产生 的改进百分率(即，具有点燃辅助件的点燃电压值除以没有点燃辅助件 的点燃电压值以得到图7所列的百分率值)。产生电弧的需求点燃电压 脉冲的减小百分率在使用点燃辅助件时是显著的，从图2的实施例中 的平均值40%到图6的布置中的平均百分率69%的范围。
图8示出点燃辅助件还作为用于接收在CMH灯周围的安装护罩 的支承件的布置。如本领域中已知的，密封的安装护罩通常用于控制 CMH灯中的热应力。然而，这要求在电弧管和周围护罩之间的小间 隙或间距。小间距为大约1毫米(lmm)的数量级，因此这对保持这种紧密安装关系提出了挑战。护罩90包括形成内壁92的贯穿开口，其
94,96设置在相对的端部处以封堵或关闭开口 ，但是允许电引线延伸 通过。
在图8的实施例中，启动辅助件100还起到在灯周围支承安装护 罩90并保持灯主体和护罩内壁92之间的紧密间距的作用。该对于控 制如前所述的热应力是重要的。因此，启动辅助件100包括多匝线圈 部102,104，其分别包括具有与电弧管腿部26，28的外尺寸大致相同尺 寸的至少一匝106,108。这^f吏启动辅助件相对于电弧管布置。线圈部 102,104的剩余匝具有大致等于护罩中的开口 92的内径的外径。因此， 护罩90在各端处由线圏部的至少一匝支承，在此处为由三匝支承， 以防止电弧管接触护罩，否则将引起热冲击并可能破坏电弧管。这还 保持一致的小间距。此外，存在在第一线圈部和第二线圈部102,104 之间延伸的互连导线部110。因此，启动辅助件不会不利地影响灯的 光学性能。
图9的实施例的稍微不同在于，启动辅助件120包括第一线圏部 和第二线圈部122,124，其包括围绕相应的电弧管腿部26，28的多匝和 外径接近护罩开口 92的外径的至少一个直径增大的匝。更重要地， 该大直径匝位于电弧管主体的各个端部，并具有互连导线部126。与 图8的实施例相同，启动辅助件与电极的电容耦合确保感应能量提供 到线圏部。启动辅助件的较小匝围绕腿部定位，而各个线圏部的最大 匝布置在主体端部上方以在护罩内充分地支承电弧管。这种布置被认 为比图8的布置略微更可靠，这是因为较大直径的线圏部位于高温主 体周围并因此防止主体接触护罩。该布置还能够更好地承受振动。
图10包括在电弧管的相应腿部上方具有增大的多匝线圈部 132，134的启动辅助件130。第一线圏部132包括在尺寸方面构造成接 合第一腿部的位于端部处的小直径匝，同样地，第二线圏部134具有 在尺寸方面构造成接合第二腿部的位于端部处的小直径匝。第二线圏部134不是电浮接的或与电极电容耦合，而是经由连接部138机械地 且电气地连接到第二引线36。这导致线圈具有与一个引线相同的电 势。此外，互连导线部140连接第一线圈部和第二线圈部132,134。
图11的实施例包括基本上是图9和图10的实施例的混合结合体 的启动辅助件150。第一线圈部152具有直径变化的匝，并且至少一 匝在尺寸方面构造成接合电弧管的第一腿部26。第一线圏部还包括在 主体22的第一端部上方的大直径匝，以确保电弧管主体不接触护罩 90。然后，互连导线部156前进到第二线圈部154,其具有在电弧管 主体的第二端部上方的大直径匝和在电弧管的第二腿部28上方延伸 的一个或更多个较小直径匝。第二线圈部154还电气地且机械地连接 到第二引线36。
图12示出不包括护罩的HID灯20。该实施例与图IO的实施例 具有许多相同点，然而，没有护罩，并且启动辅助件160包括不同的 隔离部，即第一线圈部162和第二线圈部164。线圈部162,164各具 有多匝，其中至少一匝在尺寸方面构造成接合相应电弧管腿部26,28 的外径，而另一端部枳4成地且电气地连4妄到相对的端部电才及34,36。 然而，应理解的是，剩余臣可增大并连接到与其所缠绕的腿部相对的 引线上。因此，放电通路基本上是腿部的半径。
在图13中，启动辅助件170的各线圈部的至少一个匝在尺寸方 面构造成接合相应的电弧管腿部，而另一较大直径的线圈匝在尺寸方 面构造成围绕主体的相应端部接收。
通过参考优选的实施例说明了本发明。显然，本领域技术人员在 阅读和理解前述详细说明后可进行修改和变更。意图是使本发明理解 为包括所有这种修改和变更。
1权利要求
1.一种形成陶瓷放电灯的方法，所述陶瓷放电灯具有主体和在连接处从所述主体向外延伸的腿部，其中，主体长度与腿部外径的比率大于2.5，所述方法包括提供第一电极和第二电极，其具有由所述主体内的放电间隙隔离的终端；围绕包围所述第一电极的区域中的所述主体和腿部中的至少一个缠绕点燃辅助传导部件；和将所述点燃辅助传导部件机械地且电气地连接到所述第一电极和所述第二电极中的一个上。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缠绕步骤包括 围绕包围所述第 一 电极的所述主体的至少 一部分形成线圈。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缠绕步骤包括 围绕包围所述第 一 电极的所述腿部的至少 一部分形成线圏。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缠绕步骤包括 围绕包围所述第 一 电极的所述主体和腿部的至少 一部分形成线圈。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缠绕步骤包括 围绕第一腿部和围绕第二腿部缠绕所述点燃辅助传导部件，所述第一 腿部接收穿过其中的所述第 一电极，所述第二腿部接收穿过其中的所 述第二电极。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缠绕步骤包括 围绕所述主体和腿部的所述连接处巻绕所述点燃辅助传导部件。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述缠绕步骤包括 围绕所述主体和第二腿部的第二连接处巻绕所述点燃辅助传导部件。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述缠绕步骤包括 围绕所述主体的至少 一部分形成线圈。
9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述缠绕步骤包括围绕所述主体的至少 一部分形成线圈。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述点燃辅助传 导部件在尺寸方面构造成用于在接收在所述灯周围的封闭护罩的开 口内支7 义所述》文电灯。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，所述点燃辅助传导部件与所述主体径向地间隔。
12. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，所述点燃辅助传 导部件与所述腿部径向地间隔。
13. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，所述点燃辅助传 导部件包括接收在相应腿部的上方并电气地连接到第一引线和第二 引线上的第一线圏和第二线圏。
14. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主体长度与 腿部外径的比率大于4.0。
15. —种陶乾放电灯，其包括 主体和在连接处从所述主体向外延伸的腿部；第 一电极和第二电极，其具有由所述主体内的放电间隙隔离的终端；点燃辅助传导部件，其围绕包围所述第一电极的区域中的所述主 体和腿部中的至少一个延伸，并且，所述点燃辅助传导部件以电容耦 合、机械连接和电气连接中的一种连接到所述第一电极和所述第二电 极中的一个；以及封闭护罩，其接收在所述灯周围。
16. 根据权利要求15所述的灯，其特征在于，所述点燃辅助传导 部件在尺寸方面构造成用于在所述封闭护罩的开口内支承所述放电 灯。
17. 根据权利要求16所述的灯，其特征在于，所述点燃辅助传导 部件具有在尺寸方面构造成接合所述封闭护罩的内壁的第一部分和 在尺寸方面构造成接合所述灯的第二部分。
18. 根据权利要求16所述的灯，其特征在于，所述点燃辅助传导部件具有在尺寸方面构造成接合所述封闭护罩的内壁的第 一部分和 机械地接合引线的第二部分。
19. 根据权利要求16所述的灯，其特征在于，所述灯还包括第一 线圏部和第二线圈部，其接收在所述灯的相应的第一腿部和第二腿部 上方并分别机械地且电气地连接到所述第 一 电极和所述第二电极上。
20. 根据权利要求19所述的灯，其特征在于，所述第一线圏部和 第二线圏部还至少部分地在所述主体上方延伸。
21. —种陶t;^:电灯，其包括 主体和在连接处从所述主体向外延伸的腿部； 第一电极和第二电极，其具有由所述主体内的放电间隙隔离的终端；点燃辅助传导部件，其围绕包围所述第 一电极的区域中的所述主 体和腿部中的至少 一个延伸；以及封闭护罩，其接收在所述灯的周围，其中，所述点燃辅助传导部件在尺寸方面构造成用于在所述封闭护罩的开口内支承所述放电灯。
全文摘要
提供一种用于HID灯(20)的点燃辅助件(50，52，54，56)。具体而言，该点燃辅助件包括缠绕电弧管(22)的选定部分的导电线圈或线圈部(52，54)，以作为点燃辅助件并降低击穿电压。在其它实施例中，启动辅助件，尤其传导线圈或线圈部的一匝或更多匝，在周围护罩的开口内支承电弧管，并因此控制电弧管和护罩之间的间距。这将电弧管的最大热应力限制在期望的范围内。
文档编号H01J61/54GK101681795SQ200880019019
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月9日 优先权日2007年6月6日
发明者A·博罗茨基, J·李, V·K·瓦加 申请人:通用电气公司