专利名称：变压器、有变压器的起辉装置及有变压器的高压放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分描述的变压器和一个起辉装置以及一个具有这种变压器的高压放电灯。
背景技术：
例如在公开号为WO 00/59269的国际专利申请中公开了这样一种变压器。这项公开文献描述了一种高压放电灯，在其灯座中设置一个环状磁芯变压器，它具有一个初级线圈和一个次级线圈。这种环状磁芯变压器是一个用于在高压放电灯中引发气体放电的起辉装置(Zuendvorrichtung)的组成部分。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器，它比起辉变压器更适合于一个高压放电灯。
这个目的按照本发明通过权利要求1的特征得以实现。在从属权利要求中描述了本发明的特别有利的改进方案。
按照本发明的变压器具有一个铁氧体磁心，它具有至少一个初级线圈和至少一个次级线圈，其中所述至少一个次级线圈由一个金属带构成，该金属带这样设置在铁氧体磁心上，使所述至少一个次级线圈的高压引入端内部平放地设置。
由于由金属带构成所述至少一个次级线圈，因此能够实现一个空间上紧凑的变压器结构，因此它可以在用于汽车前灯的高压放电灯的灯座内室中找到位置。上述金属带也能够使一个次级线圈以很低的直流电阻构成。因为所述至少一个次级线圈的高压引入端内部平放地设置，因此按照本发明的变压器能够实现高压引入端的更好的绝缘，以及实现所述至少一个次级线圈的高压引入端与初级线圈的更好的分离。此外，由于该至少一个次级线圈的高压引入端的这种内部平放的结构，使按照本发明的变压器可以更好地准备与从放电管的管座侧端引出的电流引线接通，因为上述电流引线几乎沿着高压放电灯的纵轴线延伸。
为了确保按照本发明的变压器能够实现一个尽可能紧凑的结构，与一个自耦变压器相似，所述至少一个次级线圈的一个第一端部与所述至少一个初级线圈的一个端部相连接，并且该至少一个次级线圈的第二端部就是上述的高压引入端。由此使该初级线圈与次级线圈的互相连接的端部位于相同的电势。该至少一个初级线圈最好设置在该至少一个次级线圈上，因此使上述两个变压器线圈的互相连接的端部和该至少一个初级线圈的另一端部外置地设置。因此上述该至少一个次级线圈的第一端部最好设置在其外圈上。由此能够使该至少一个次级线圈的高压引入端与该至少一个初级线圈的端部实现空间上的隔离。这种空间上的布置可以通过一个有利的方式由此实现，即，所述至少一个次级线圈设置在铁氧体磁心的一个圆柱形截段上，其中该至少一个次级线圈的线圈轴线位于圆柱形截段的圆柱轴线上，并且该至少一个次级线圈的高压引入端设置在其最为靠近圆柱形铁氧体磁心截段的内圈上。该至少一个次级线圈的线圈最好上下设置多个层中，其中相邻的两个层或线圈通过一种电绝缘材料隔离。由此阻止了线圈之间的电短路，并且该变压器在运行期间产生的高压的只一小部分施加在两个相邻的线圈或层之间。该绝缘材料以有利的方式使用一种塑料带，该塑料带可以与该至少一个次级线圈的金属带一起缠绕在按照本发明的变压器的芯轴或线圈架上。为了防止在该至少一个次级线圈的线圈或层之间的电短路，该塑料带的宽度最好大于上述金属带的宽度，并且塑料带在两个纵向边缘上突出于金属带。
按照本发明的变压器的所述至少一个次级线圈最好这样构成，使其直流电阻小于或等于0.5欧姆。因此按照本发明的变压器也适合于用于汽车前灯中使用的无汞卤素金属蒸气高压放电灯用的起辉变压器，该放电灯的额定功率为35W。在图6所示的测量曲线A和B中示出对于一个无汞卤素金属蒸气高压放电灯-当放电灯工作时次级线圈有电流通过时-在一个具有按照本发明的变压器(曲线A)和具有传统变压器(曲线B)的起辉装置中产生的功率损耗随时间变化的曲线比较。按照本发明的变压器的次级线圈的直流电阻仅有0.5欧姆，而传统变压器的次级线圈的直流电阻为2.0欧姆。因此，具有按照本发明的变压器的起辉装置的功率损耗仅为具有传统变压器的起辉装置的功率损耗的四分之一。对比来看，图6中的测量曲线C还示出对于一个含汞卤素金属蒸气高压放电灯在具有上述传统变压器的起辉装置中产生的功率损耗随时间变化的曲线。对比测量曲线A和C可以看出，在无汞的卤素金属蒸气高压放电灯工作时为了使起辉装置中的功率损耗降低到含汞卤素金属蒸气高压放电灯工作时在起辉装置中出现的功率损耗的水平，灯电流流过的次级线圈的直流电阻必需降低到一般值的25％。在相同的消耗功率时，无汞卤素金属蒸气高压放电灯的灯电流明显地大于含汞卤素金属蒸气高压放电灯的灯电流，正如图9的测量曲线D和E所示的那样。测量曲线D和E分别示出对于无汞的或含汞的卤素金属蒸气高压放电灯的灯电流随时间的变化。由于较高的电流强度，在被灯电流流过的变压器次级线圈中的损耗也相应较高。图7和图8对比地示出了这两种灯的功率消耗和工作电压。在图7中示出了上述无汞卤素金属蒸气高压放电灯(测量曲线F)以及含汞卤素金属蒸气高压放电灯(测量曲线G)的功率消耗随时间变化的曲线。在启动过程期间，无汞卤素金属蒸气高压放电灯的功率消耗高于含汞卤素金属蒸气高压放电灯。在启动过程结束之后上述两种放电灯的功率消耗就近似地对应于其额定功率35W。图8示出了这两种放电灯的工作电压随时间变化的曲线。含汞卤素金属蒸气高压放电灯(测量曲线K)的工作电压高于无汞卤素金属蒸气高压放电灯(测量曲线L)。
按照本发明的变压器以有利的方式这样构成，它具有一个磁回路，用于减少其磁场与高压放电灯或汽车前灯的金属部件、例如与一个包围灯座的用作电磁屏蔽的金属外壳的交互作用。因此，按照本发明的变压器的铁氧体磁心最好设计成罐形磁心。由此该变压器的线圈很大程度上地被铁氧体材料包围，并且对外起作用的变压器泄漏磁场很小。
按照本发明的变压器由于其上述优点适用于高压放电灯用的起辉装置中的起辉变压器、尤其是适用于汽车前灯中使用的额定功率为35W的卤素金属蒸气高压放电灯。
按照本发明的变压器最好设置在一个高压放电灯、尤其是用于汽车前灯的卤素金属蒸气高压放电灯灯座的内室中。该变压器是高压放电灯起辉装置、例如脉冲起辉装置的一部分。此外，该起辉装置的其它电元件也最好安置在灯座内室中。
按照本发明的高压放电灯、最好是用于汽车前灯的卤素金属蒸气高压放电灯具有一个设置在其灯座内室中的用于产生其起辉电压的变压器，其中该变压器具有至少一个次级线圈，其直流电阻小于或等于0.5欧姆，用于降低在起辉装置中的上述功率损耗。
按照本发明的高压放电灯的特别优选的实施例，在其灯座中安置一个按照本发明的变压器，其铁氧体磁心构成为罐形磁心，其中该罐形磁心具有一个设置在罐形磁心内室中的空心圆柱形截段，其内径大于高压放电灯的放电管管座侧端部的外径，该端部伸入到空心圆柱形截段中。由此实现一个节省空间的灯管和变压器布置。此外放电管管座侧端部作为在其中延伸的灯管座侧电流引线用的绝缘体。由于同样的原因，所述变压器的至少一个次级线圈最好直接设置在罐形磁心的空心圆柱形截段上，或设置在环绕这个截段的线圈架上。该变压器的所述至少一个次级线圈的高压引入端最好与上述高压放电灯的管座侧电流引线连接。由此确保所述灯具有一个良好的高压绝缘性。尤其是由此只有所述几乎完全被放电管包围的、管座侧电流引线以起辉电压进行加载，且高压引入部件设置在罐形磁心内部。设置在灯座中的变压器以有利的方式埋入在电绝缘的浇注材料中。由此一方面改善绕组或绕组线圈之间的电绝缘性，另一方面也使罐形磁心的所述两个半体以一个固定距离彼此固定。
为了使变压器易于与起辉装置的其它电元件连接，设置一个配有金属触针的支承板，其中所述触针分别与所述至少一个初级线圈的一个端部连接。所述支承板由一种电绝缘材料制成，并固定在变压器外侧面上。该支承板同样可以埋入到上述浇注材料中。所述触针能够与一个安装电路板上的电接头实现插连接连接，在该安装电路板上以有利的方式装配和接通起辉装置的其它电元件。因此，这个具有在其上固定起辉装置其它电元件的安装电路板可以作为一个预制模块装进灯座中，并且通过上述插接连接与变压器接通。
下面借助于一个优选实施例的描述详细解释本发明。附图中图1以局部剖视侧面示意图示出一个高压放电灯，该灯具有一个设置在灯座中的按照本发明优选实施例的变压器；图2示出在图1中所示灯座和变压器在垂直于灯纵轴线的平面中的横截面图；图3以俯视示意图示出铜带和塑料带，由它们制成在图1中所示的变压器次级线圈；图4示出在图3中所示的铜带和塑料带的侧面示意图。
图5示出图1所示变压器的铁氧体磁心以及线圈架的两个半体的示意图。
图6示出对于一个具有一个按照本发明的变压器(曲线A)和具有一个传统变压器(曲线B)的无汞卤素金属蒸气高压放电灯、以及对于一个具有一个传统变压器的含汞卤素金属蒸气高压放电灯(曲线C)在起辉装置中产生的功率损耗随时间变化的曲线图。
图7示出对于一个无汞卤素金属蒸气高压放电灯(曲线D)和一个含汞卤素金属蒸气高压放电灯(曲线E)的功率消耗随时间变化的曲线。
图8示出对于所述无汞卤素金属蒸气高压放电灯(曲线F)和所述含汞卤素金属蒸气高压放电灯(曲线G)的工作电压随时间变化的曲线。
图9示出对于所述无汞卤素金属蒸气高压放电灯(曲线D)和所述含汞卤素金属蒸气高压放电灯(曲线E)的灯电流强度随时间变化的曲线。
具体实施例方式
在图1中所示的本发明实施例涉及一个额定功率35W的无汞卤素金属蒸气高压放电灯，它规定用于一个汽车前灯中。
该灯1具有一个被一个外灯泡2包围的、两侧密封的放电管3，在其中设置一种可电离的填充物以及两个用于产生气体放电的电极4、5。所述灯管2、3由石英玻璃制成并固定在由塑料制成的灯座7的环状法兰盘6上。所述电极4、5分别与一个从放电管3伸出的电流引线41、51连接。从放电管3的远离管座侧的端部引出的电流引线51通过一个回输到灯座7的电流返回机构52与灯座7的电接头71接通。在灯座7的内室中设置一个变压器8，该变压器具有一个罐形磁心形式的铁氧体磁心81和一个初级线圈82以及一个次级线圈83。所述变压器8与一个自耦变压器类似地构成，即，次级线圈83的一端832与初级线圈82的一端822连接。该罐形磁心81具有两个在灯座7中上下重叠设置的、并通过一个缝隙分开的全等的半体811、812。这两个半体811、812分别具有一个伸入到罐形磁心内室中的、圆柱形的截段8110和8120。上半体811的圆柱形截段8110为空心圆柱形，其内径大于放电管3的管座侧端部31的外径。该放电管3的管座侧端部31伸进到罐形磁心81的空心圆柱形截段8110中。由放电管3的管座侧端部31引出的电流引线41与次级线圈83的高压引入端831焊接。在端部831与电流引线41之间的上述焊接连接设置在圆柱形截段8110、8120之间的一个缝隙处。所述初级线圈82的两个端部821、822分别与一个设置在一个支承板9上的金属触针90连接。该支承板9由塑料制成并设置在罐形磁心81的下半体812的底面上。该支承板与变压器8一起埋入到浇注材料10中。该浇注材料10也在罐形磁心81的内室中延伸，并填充罐形磁心81的两个半体811、812之间的缝隙。该罐形磁心81由一种高电绝缘的镍-锌铁氧体制成。
在支承板9上插接一个安装电路板11。所述由浇注材料10伸出的两个金属触针90分别与安装电路板11上的一个电触点连接。该安装电路板11配有设计为脉冲起辉装置的高压放电灯1起辉装置的其它电元件12。这些元件和变压器8以及灯1的供电通过由插座构成的电接头71实现。对于电元件12在本质上是一个火花间隙和一个起辉电容器，用于在火花间隙上以及可能的其它元件上建立断路电压。这种脉冲起辉装置的结构例如在上述的背景技术中已经公开。
所述变压器8的次级线圈83由一个铜带84制成，该铜带以许多层缠绕在变压器8的线圈架85上。所述每个层构成次级线圈83的一个线圈。为了使次级线圈83的相邻层或线圈电绝缘，使用一个由PEN(聚萘乙烯)制成的塑料带86，该塑料带设置在次级线圈83的各个层或线圈之间。为了制造变压器8，所述塑料带86和铜带84上下叠放，因此使较宽的塑料带86在两个纵向边缘上都突出于所述铜带。接着将这两个带84、86一起缠绕在线圈架85上。所述次级线圈83的高压引入端831与线圈架85上的内线圈或第一内层连接。该铜带84宽6毫米，厚50微米。该塑料带86宽8毫米，厚8微米。所述次级线圈83具有170圈，这些线圈环绕线圈架85设置在170层中。在次级线圈83上缠绕初级线圈82，它由另一个2.5圈厚0.2毫米、宽1.6毫米的铜带组成。该2.5圈初级线圈82相邻地、在次级线圈83上方的一个层中设置在线圈架85上。所述罐形磁心81具有一个最好位于所述两个空心圆柱形截段8110和8120之间的缝隙。所述罐形磁心81的两个半体811、812最好没有间隙地直接彼此顶靠，从而使它们的外壁彼此接触。所述初级线圈82的端部821最好穿过罐形磁心81外壁中的一个通孔向外导引。
所述灯座7的背离灯管2、3的壳体底部由盖板构成，用于使变压器8和安装电路板11能够装进在灯座7中，该电路板上具有在其上接通的元件12。所述灯座7可以被一个位于接地参考电势上的金属壳(未示出)包围，正如在背景技术中所描述的，从而改善灯的电磁适应性。
本发明不局限于上面详细描述的实施例。例如，按照本发明的变压器的铁氧体磁心可以具有任意的几何形状，并且不一定由罐形磁心构成。如果该铁氧体磁心由一种高绝缘材料、例如镍-锌铁氧体制成，则可以放弃线圈架85。在这种情况下所述次级线圈83可以直接缠绕在一个芯轴上。在缠绕过程之后可以将次级线圈83从芯轴上取下来，并装在空心圆柱形截段8110上。
按照本发明的高压放电灯不必须装备按照优选实施例的变压器，而是可以在其灯座内包括一个任意的变压器，该变压器要有足够的变压特性，以便产生所需的起辉电压，并且其次级线圈或次级线圈绕组的直流电阻最好小于或等于0.5欧姆。
权利要求
1.用于为一个高压放电灯产生起辉电压的变压器(8)，该变压器具有一个铁氧体磁心(81)和至少一个初级线圈(82)以及至少一个次级线圈(83)，其特征在于，所述至少一个次级线圈(83)由一条金属带(84)构成，该金属带这样设置在铁氧体磁心(81)上，使得所述至少一个次级线圈(83)的高压引入端(831)内部平放地设置。
2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述至少一个次级线圈(83)的一个第一端部(832)与所述至少一个初级线圈(82)的一个端部(822)连接，而所述至少一个次级线圈(83)的第二端部(831)是所述高压引入端。
3.如权利要求1或2所述的变压器，其特征在于，所述至少一个次级线圈(83)设置在铁氧体磁心(81)的一个圆柱形截段(8110)上，其中该至少一个次级线圈(83)的线圈轴线位于圆柱形截段(8110)的圆柱轴线上，并且该至少一个次级线圈(83)的高压引入端(831)与该至少一个次级线圈(83)的最靠近圆柱形截段(8110)的内圈连接。
4.如权利要求2或3所述的变压器，其特征在于，所述至少一个次级线圈(83)的第一端部(832)设置在其外部的线圈上。
5.如权利要求1至4中任一项或多项所述的变压器，其特征在于，所述至少一个次级线圈(83)的线圈上下重叠地设置在多个层中，其中两个相邻的层或线圈通过一种电绝缘材料(86)隔离。
6.如权利要求5所述的变压器，其特征在于，所述电绝缘材料是一条塑料带(86)。
7.如权利要求6所述的变压器，其特征在于，所述塑料带(86)的宽度大于金属带(84)的宽度，并且该塑料带(86)在两个纵向边缘上突出于该金属带(84)。
8.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述至少一个次级线圈(83)的直流电阻小于或等于0.5欧姆。
9.如上述权利要求中任一项或多项所述的变压器，其特征在于，所述铁氧体磁心构成为罐形铁芯(81)。
10.用于一个高压放电灯(1)的、具有一个如权利要求1至9中任一项或多项所述的变压器(8)的起辉装置。
11.具有一个设置在灯座(7)内部的如权利要求1至9中任一项或多项所述的变压器(8)的高压放电灯。
12.如权利要求11中所述的高压放电灯，其特征在于，所述变压器(8)的罐形铁芯(81)具有一个构成为空心圆柱体的、设置在罐形铁芯内室中的截段(8110)，该截段的内径大于放电管(3)的管座侧端部(31)的外径，该端部伸进空心圆柱(8110)中。
13.如权利要求12中所述的高压放电灯，其特征在于，所述至少一个次级线圈(83)设置在空心圆柱形截段(8110)上。
14.如权利要求12或13所述的高压放电灯，其特征在于，所述至少一个次级线圈(83)的高压引入端(831)与一个从放电管(3)的管座侧端部(31)引出的电流引线(41)连接。
15.如权利要求11至14中任一项或多项所述的高压放电灯，其特征在于，所述变压器(8)埋入在一种电绝缘的浇注材料(10)中。
16.如权利要求11至15中任一项或多项所述的高压放电灯，其特征在于，在灯座(7)内部设置一个安装电路板(11)，它具有在其上安装的并接通的、一个用于所述高压放电灯(1)的起辉装置的电元件(12)。
17.如权利要求16中所述的高压放电灯，其特征在于，在所述变压器(8)与安装电路板(11)之间设置一个配有触针(90)的支承板(9)，其中该触针(90)分别与所述至少一个初级线圈(82)的一个端部(821、822)连接，并与安装电路板(11)上的电触点连接。
18.如权利要求11至17中任一项或多项所述的高压放电灯，其特征在于，该高压放电灯构成用于汽车前灯的卤素金属蒸气高压放电灯。
19.用于汽车前灯的高压放电灯、特别是卤素金属蒸气高压放电灯，该灯具有一个灯座和一个设置在灯座内室中的用于产生高压放电灯用起辉电压的变压器，其中该变压器具有至少一个次级线圈，其特征在于，所述至少一个次级线圈的直流电阻小于或等于0.5欧姆。
20.如权利要求19所述的高压放电灯，其特征在于，所述变压器(8)的至少一个次级线圈(83)由一条金属带(84)构成。
21.如权利要求19或20所述的高压放电灯，其特征在于，所述至少一个次级线圈(83)的一个第一端部(832)与变压器(8)的一个初级线圈(82)的一个端部(822)连接，并且该至少一个次级线圈(83)的第二端部(831)构成高压引入端。
22.如权利要求19至21中任一项或多项所述的高压放电灯，其特征在于，所述至少一个次级线圈(83)设置在变压器(8)的一个铁氧体磁心(81)的一个圆柱形截段(8110)上。
全文摘要
本发明涉及一种用于为高压放电灯(1)产生起辉电压的变压器(8)，该变压器具有一个铁氧体磁心(81)、至少一个初级线圈(82)及至少一个次级线圈(83)，其中该至少一个次级线圈(83)由一条金属带(84)构成，它这样设在铁氧体磁心(81)上，使得该至少一个次级线圈(83)的高压引入端(831)内部平放地布置。此外本发明还涉及一种具有这种变压器(8)的高压放电灯、特别是一种无汞卤素金属蒸气高压放电灯，该变压器作为起辉变压器设在放电灯(1)的灯座上，还涉及一种高压放电灯，它具有一个设置在灯座上的变压器，其次级线圈的直流电阻小于或等于0.5欧姆。
文档编号H01F30/00GK1755846SQ20051009988
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月9日 优先权日2004年9月10日
发明者M·伯克哈德特, C·希姆克 申请人:电灯专利信托有限公司