专利名称：一种高压气体放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压气体放电灯(HID[高强度放电]灯)，特别是不含汞并且适合于在汽车技术中使用的高压气体放电灯。
传统的高压气体放电灯除了包含启动气体之外，一方面还包含放电气体(例如诸如碘化钠或碘化钪的金属卤化物)，这是实际上的发光材料(发光体)，并且另一方面还包含汞，汞主要用作电压梯度形成物，并且汞具有通过升高温度和压力来促进发光物质蒸发的基本作用以及具有提高光效(luminous efficacy)和灯的燃弧电压(burning voltage)的作用。
这种类型的灯因其良好的光度特性(photometric property)而得到广泛的应用，并且它们在汽车技术中的使用也日益增长。特别是对于该应用，在很多情况下都因为环境的原因而额外要求这些灯不含汞。
涉及到不含汞的问题基本上是对于给定的灯功率，在连续工作过程中具有更低的工作电压以及相应更高的灯电流和更低的光效，除非提供一些措施能至少部分地实现上文提及的汞的功能。
因此例如从EP0581359中已知，相对于放电空间的轴线将放电灯的收缩部朝着其底壁的方向偏移，使得在工作状态中处于放电空间最上和最低位置的壁部分的温度差别缩小，以致在这种方式中电极尖端与底壁的间距缩小。但是，该出版物涉及含汞的放电灯。
已经发现，这种改变能提高无汞灯的工作电压和光效。但是，这种改变也具有这样的结果，即在放电空间中未蒸发的物质特别是积聚在放电空间底壁上的发光盐类不利地影响到灯开启之后发光放电弧的成像特性(imaging property)，这是因为所述盐类朝着电极尖端移动并部分地遮蔽所述尖端或发光放电弧。
相应地，本发明的目的是提供一种具有内部形状已改变的放电空间(不对称放电空间)的高压气体放电灯，这例如是为了实现与上文解释一致的基本上均匀的温度分布，其中，放电空间内未蒸发的物质对成像特性的削弱的危害被至少大量地消除了。
本发明为其目的还提供了一种高压气体放电灯，其中，放电空间内未蒸发的物质对成像特性的削弱的危害被至少大量地消除了，特别是在电极和放电空间相互不对称设置的情况下(不对称放电容器)，即至少电极尖端与放电空间底壁表面的间距小于与其上壁的间距(总是在灯的工作位置)。
最后，本发明的目的是提供特别是无汞的高压气体放电灯，它具有不对称的放电空间和/或不对称的放电容器，以达到所要求的光效和工作电压，而不会提升在灯的工作状态中未蒸发的物质部分地或完全地遮蔽放电弧或电极并因而削弱成像特性的风险。
按照权利要求1，该目的是通过一种具有不对称的放电空间和/或不对称的放电容器的高压气体放电灯实现的，其中，相比于已知的含汞放电灯的放电空间的体积，所述放电空间具有用给出的第一因素减小的体积；其中，由于用第二因素减少了放电空间内发光物质的量，因此防止了在工作状态中未蒸发的发光物质遮蔽部分发光放电弧和/或部分电极，该第二因素由第一因素的值和电极与底表面的间距来决定，所述间距被该不对称性限定，所述底表面在灯的工作位置中处于最低处。
这里的出发点是已知的例如按照US-PS-5402037的含汞放电灯的放电空间体积是在20μl到50μl之间。
进一步设想，放电灯通常包含气体填充，其中的发光物质具有至少稍微过饱和的量，以便在工作状态中这些物质不会全部进入气相，而是有部分发光物质依然保持为固态或液态而位于放电空间的底部。这样就在灯的内部维持了一个发光物质的储集库，利用该储集库可以弥补因扩散来的损耗并且延长了灯的寿命。
该解决方案的一个特别优点是在保持与含汞和不含汞放电灯相同的成像特性的同时，以简单和可靠的方式实现了光效和工作电压的提升。
从属权利要求涉及本发明的其它有益实施方式。
权利要求2的实施方式特别是用于汽车技术。
权利要求3到5的实施方式涉及具有特别良好成像特性的无汞放电灯的优选实施方式，而权利要求6和7的实施方式用于无汞气体填充时具有增强的光效和工作电压。
通过参考附图而给出的优选实施方式的描述，本发明进一步的细节、特征和优点将会是明显的，其中
图1是该实施例的纵向剖面示意图。
图1示意性地示出了按照本发明的第一高压气体放电灯的结构。图1的灯包括一个石英玻璃的放电容器1，该放电容器1包围一个放电空间2。其中，该放电空间2被底表面11、12以及上壁12约束，底表面在灯的工作位置中处于最低位置，而上壁12与底表面对置。
电极3用熔化温度尽可能高的的材料例如钨制成，其自由的第一末端从放电空间2的相互对置的末端延伸进入放电空间2中。电极3的第二末端被各自固定到导电片或导电箔4特别是钼箔上，再通过该导电箔4在放电灯的接线端子5与电极3之间实现电连接。
为了保证电极3进入放电空间2时具有真空密闭的入口，该放电容器1在入口位置处融合到石英玻璃部分(收缩部或金属石英引入线)6中，电极3的第二末端、导电箔2和部分接线端子5嵌入在石英玻璃部分6内。
当灯处于工作状态时，在电极3的尖端之间激发产生电弧放电21(发光电弧)。
放电空间2内用气体填充，该气体包含通过激发和放电而发射出光辐射的放电气体(发光物质)，优选还包含一种电压梯度形成物，这两者都可由金属卤化物族中选取。
该发光物质例如是碘化钠和/或碘化钪，而可以用来替代汞的电压梯度形成物例如是碘化锌和/或其它物质，特别可以是一种或多种金属卤化物。
但是，由于该用于替代汞的物质具有比较低的蒸气分压，因此有必要改变放电容器1中的温度平衡以便达到与使用汞相比基本相同的光效即基本相同的光通量，以及达到尽可能高的工作电压。
这种温度平衡的改变可以用如图1所示的放电空间2的内部形状来实现。从图中可明显看出，在工作状态中处于最低位置的底表面10、11(在灯的工作状态中通常具有最低的温度)具有一个凸起的中心第一部分10，第一部分10被相对更低的第二部分(“窝”)11环绕。第一部分10与在工作时形成的发光电弧21之间具有比较小的间距。该间距优选比发光电弧21与放电空间2的上壁12之间的间距更小。
同时，与公知的含汞放电灯的放电空间的体积相比，该措施通过第一因素减少了放电空间的体积，该第一因素由底表面10、11的形状来限定。
上述的措施可实现在关灯时以固态形式积聚在第一部分10上的发光物质的温度被提高到以致有足够量的所述物质进入气态，从而在连续工作过程中达到所要求的即尽可能高的光效和燃弧电压。
特别是，用底表面凸起的第一部分10有可能达到迄今为止只有用含汞的气体填充才能达到的灯的光效。进一步，所产生的光的光谱特性和色点基本上与含汞的灯相一致，这对于汽车技术中的应用是特别重要的。
灯的燃弧电压也因而比已知的无汞灯有了提高。
此外，放电容器1最热点的温度不会进一步升高，该最热点通常出现在相对的一侧即上壁12上，这样就不会增加灯的最大热负载，特别是能够达到可与含汞放电灯相比的流明维持(lumen maintenance)。
仅是底表面上第一部分10的温度升高也最终实现了沿着放电容器1的壁的特别是其上侧和底侧之间的温度梯度的减小，也使得容器内的热应力显著更小。
在这里应该确实保证，开启灯之后，还未蒸发的发光物质或其它物质不会覆盖电极尖端或放电弧21，包括放电电弧21的扩散区域，这是因为会削弱灯的成像特性。
应当进一步注意，不能由于出现在灯的开启过程中的温度上升和所引起的这些物质的移动而使得积聚在底表面10、11上的发光材料到达电极3的入口位置7和收缩部6，因为它们最终会通过那里的腐蚀或类似效应而造成损坏。
按照本发明，这可通过第二因素来减少放电空间内发光物质的量来实现，该第二因素由上文提及的第一因素的值以及电极与底表面10、11特别是其上第一部分10的间距来决定，该间距遵循不对称性。
然而同时，发光物质应当保持足够的量以便它们在灯的工作状态也不会被完全蒸发(过饱和)，从而用这种方法产生一个储集库用来处理扩散损失和用来延长灯的寿命。
现在在下文中基于通常的对称放电容器或对称放电空间给出一个例子，该对称放电空间具有27μl的体积以及容纳有300μg的发光物质。
在不含汞的气体填充的情况下，当该放电空间的体积减小到大约18μl并且在图1所示的实施例中第一部分10相比第二部分11凸起大约1mm时，发光物质的量减少到约200μg时可以获得特别有益的成像特性。光效和燃弧电压的减小可以通过在放电空间2内增加特别是氙气的稀有气体来补偿，也就是提高氙气压力，从而提高光效和燃弧电压。实验显示，提高从大约10巴～13巴的氙气冷压就有可能使光效提高大约5％。还发现，这种数量级的氙气压力提高不会对发光放电弧21的成像特性有明显的影响。
相应地，通过减少体积或如前所述改变放电空间2，本发明特别是有可能实现一种无汞放电灯，它与含汞放电灯具有基本相同的光效和燃弧电压，同时仅需要以所述的方式减少发光物质的量就能保证不改变成像特性。
本发明的原理明显可适用于含汞放电灯，并且一般来说是适用于那些体积没有减小的放电灯。
权利要求
1.一种高压气体放电灯，具有不对称的放电空间(2)和/或不对称的放电容器(1)，其中，相比于已知的含汞放电灯的放电空间的体积，所述放电空间(2)具有用给出的第一因素减小的体积；其中，由于用第二因素减少了放电空间(2)内发光物质的量，因此防止了在工作状态中未蒸发的发光物质遮蔽部分发光放电弧(21)和/或部分电极(3)，该第二因素由第一因素的值和电极(3)与底表面(10，11)的间距来决定，所述间距被该不对称性限定，所述底表面(10，11)在灯的工作位置中处于最低处。
2.根据权利要求1所述的高压气体放电灯，其中，所述放电空间(2)不含汞。
3.根据权利要求1所述的高压气体放电灯，其中，所述放电空间(2)的体积约为18μl。
4.根据权利要求3所述的高压气体放电灯，其中，所述发光物质的量约为200μg。
5.根据权利要求4所述的高压气体放电灯，其中，所述底表面包括第一部分(10)，该第一部分(10)相对环绕的第二部分(11)凸起约1mm。
6.根据权利要求1所述的高压气体放电灯，其中，所述放电空间(2)包含稀有气体。
7.根据权利要求6所述的高压气体放电灯，其中，所述稀有气体是氙气，氙气冷压在大约8巴到大约20巴之间，特别是在大约10巴到大约15巴之间。
8.一种具有如权利要求1所述的高压气体放电灯的发光装置。
全文摘要
本文记载了一种高压气体放电灯(HID[高密度放电]灯)，它特别是不含汞而且适合在汽车技术中使用。该灯特别值得注意的是其放电空间(2)，相比于已知的含汞放电灯的放电空间的体积，所述放电空间具有用给出的第一因素减小的体积。在最简单的情况中，用相同的因素减少了甚至是大量地减少了放电空间(2)内发光物质的量。这避免了因未蒸发的发光物质而削弱灯的发光特性的风险，这些未蒸发的发光物质会遮蔽部分发光放电弧(21)和/或电极(3)的尖端。
文档编号H01J61/82GK1729550SQ200380106854
公开日2006年2月1日 申请日期2003年12月9日 优先权日2002年12月20日
发明者M·哈亚克, P·珀斯特马 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司