具有放電耦合有源天線的電氣氣體放電燈的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001 ]本發(fā)明涉及電氣氣體放電燈，其包含布置在外燈泡之內(nèi)的內(nèi)燈泡，所述內(nèi)燈泡用放電氣體填充并且包含第一電極和相對(duì)的第二電極，所述第二電極距所述第一電極一距離，該距離通過在電極之間應(yīng)用點(diǎn)火電壓而允許所述內(nèi)燈泡內(nèi)的氣體放電的點(diǎn)火。
[0002]這種結(jié)構(gòu)允許用于汽車應(yīng)用的高強(qiáng)度放電(HID)燈的實(shí)現(xiàn)，在該燈中，該內(nèi)燈泡用高壓放電氣體填充。這個(gè)高壓允許在點(diǎn)火之后只有小的延遲，燈發(fā)出光的高強(qiáng)度，這在汽車領(lǐng)域是必要的。由于內(nèi)燈泡中的放電氣體的高壓，汽車HID燈周知地需要20kV量級(jí)的高點(diǎn)火電壓，從而確保經(jīng)在幾秒的操作后已經(jīng)有足夠的光通量。這特別應(yīng)用于汽車HID燈。該高點(diǎn)火電壓然而需要復(fù)雜昂貴的點(diǎn)火電路。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)描述
已知有若干種降低HID燈并且特別是汽車HID燈的點(diǎn)火電壓的方法，這些方法可以被認(rèn)為由三個(gè)基本措施組成。第一已知的措施是在外燈泡的氣體填充物中產(chǎn)生電介質(zhì)阻擋放電(DBD)，其在快速點(diǎn)火脈沖期間暫時(shí)形成并且?guī)椭趦?nèi)燈泡中的主放電以在低電壓點(diǎn)火。在點(diǎn)火期間，DBD在燈的點(diǎn)火期間形成于內(nèi)燈泡的兩個(gè)電極側(cè)之間。DBD的瞬態(tài)等離子體制造一電場，其提高內(nèi)燈泡中的場并且?guī)椭c(diǎn)火。DBD的形成需要對(duì)外燈泡內(nèi)的氣體壓強(qiáng)的正確調(diào)整。
[0004]第二措施是無源天線的使用，該無源天線由比如導(dǎo)線或者內(nèi)燈泡外部的導(dǎo)電涂層的導(dǎo)電部件形成。術(shù)語“無源”意味著天線處于浮動(dòng)電位，即，不連接到用以接觸內(nèi)燈泡的電極的兩個(gè)導(dǎo)電引線中的任何一個(gè)。涂層由光學(xué)透明材料形成并且電容地耦合到接觸所述電極的導(dǎo)電引線。在快速點(diǎn)火脈沖期間，一支持電場通過這個(gè)無源天線產(chǎn)生，該支持電場提高內(nèi)燈泡中的場強(qiáng)并且?guī)椭c(diǎn)火。同樣已知的是，通過使用無源天線與DBD組合而組合兩個(gè)措施。
[0005]W02008/007284A2描述一種通過在外燈泡的氣體填充物中產(chǎn)生DBD而降低HID燈的點(diǎn)火電壓的方法，所述氣體填充物被允許直接地，而不是僅僅電容地，接觸引到內(nèi)燈泡的電極的兩個(gè)導(dǎo)電引線其中之一。這是通過在外燈泡內(nèi)的導(dǎo)電引線的饋通部其中之一中加工一小、薄的通孔或者通道而實(shí)現(xiàn)。該瞬態(tài)DBD之后可以經(jīng)由該通孔耦合到對(duì)應(yīng)的引線。
[0006]降低HID燈的點(diǎn)火電壓的第三措施是使用有源天線。術(shù)語“有源”意味著該天線直接地(電流地)連接到導(dǎo)電引線其中之一，該引線接觸到內(nèi)燈泡的電極。這種有源天線的使用比上述第一和第二措施更有效。實(shí)現(xiàn)這種有源天線的一個(gè)可能性是將導(dǎo)線連接到引線其中之一，該導(dǎo)線之后延伸靠近相對(duì)電極。這樣，靠近此相對(duì)電極制造一高電場，而且點(diǎn)火電壓降低。有源天線在外燈泡的外部連接到導(dǎo)電引線。然而，這種結(jié)構(gòu)在實(shí)踐中很難建造，因?yàn)樗枰S多額外的制作步驟，包括用于外燈泡的額外饋通部。
[0007]W02008/007283A2公開一種具有有源天線的HID燈，該有源天線連接到導(dǎo)電引線其中之一，該導(dǎo)電引線引到外燈泡內(nèi)部的內(nèi)燈泡的電極。為了這個(gè)目的，在用于外燈泡內(nèi)的對(duì)應(yīng)導(dǎo)電引線的饋通部中形成小的通孔。有源天線之后通過導(dǎo)電涂層形成，該導(dǎo)電涂層延伸到該通孔并且填充該通孔以直接地(電流地)接觸該導(dǎo)電引線。然而此方案在生產(chǎn)過程期間對(duì)于電氣接觸需要額外付出。
[0008]US2012/0169224A1公開一種具有陶瓷放電容器的HID燈，該陶瓷放電容器具有密封的第一和第二端塞和一外部電氣天線。端塞開口用密封玻璃密封。該密封玻璃是導(dǎo)電的。該外部電氣天線在陶瓷放電容器的外部表面的至少部分上和在該端塞之一的外部表面的至少部分上延伸。端塞圍住電流引入導(dǎo)體。該天線不與該電流引入導(dǎo)體物理接觸;然而通過導(dǎo)電密封玻璃存在電氣接觸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一目的是提供上面類型的電氣氣體放電燈，其包含減小的點(diǎn)火電壓并且可以以簡單的方式制作。
[0010]該目的利用依據(jù)權(quán)利要求1的電氣氣體放電燈被實(shí)現(xiàn)。該燈的有利的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題，或者描述于說明書的后續(xù)部分和優(yōu)選的實(shí)施例。
[0011 ]提出的電氣氣體放電燈，具體是汽車HID燈，由內(nèi)燈泡和外燈泡形成，所述內(nèi)燈泡布置在所述外燈泡之內(nèi)，所述內(nèi)燈泡用放電氣體填充并且包含第一電極和相對(duì)的第二電極，所述第二電極距所述第一電極一距離，該距離通過在兩個(gè)電極之間應(yīng)用一點(diǎn)火電壓而允許內(nèi)燈泡中的氣體放電的點(diǎn)火。該內(nèi)和外燈泡由合適的材料制成，該材料對(duì)于由放電發(fā)出的期望輻射是光學(xué)穿透的。典型地，該內(nèi)和外燈泡由玻璃材料，具體是石英玻璃制成。為了允許內(nèi)燈泡用高壓的放電氣體填充，該內(nèi)燈泡與兩個(gè)電極一起被合適地氣密地密封。所述第一電極通過第一導(dǎo)電引線被電氣連接，所述第一導(dǎo)電引線在位于所述內(nèi)燈泡的第一側(cè)上穿過所述外燈泡的電絕緣饋通部中延伸。以同樣的方式，所述第二電極借助第二導(dǎo)電引線被電氣接觸，所述第二導(dǎo)電引線在位于所述內(nèi)燈泡的第二側(cè)上穿過所述外燈泡的第二電絕緣饋通部中延伸。承載導(dǎo)電引線以接觸電極的這些饋通部優(yōu)選地也由內(nèi)燈泡的玻璃材料制成，并且可以與內(nèi)燈泡一起在一個(gè)單一的生產(chǎn)步驟中形成。然而，這些饋通部例如具有管狀形狀，也可以由另一種材料制成并且氣密地連接到內(nèi)燈泡。用于接觸內(nèi)燈泡的電極的導(dǎo)電引線經(jīng)由這些饋通部引導(dǎo)到外燈泡的外部，以便為了應(yīng)用需要的點(diǎn)火電壓和操作電流而能夠電氣接觸該燈。所述外燈泡用優(yōu)選地在低于大氣壓，具體在10到500hPa之間范圍中的氣壓的第二氣體填充。用于外燈泡的合適填充氣體是例如氙、氪、氬和氖。所述外燈泡也可以用其它氣體或者氣體混合物填充，例如用空氣填充。所述內(nèi)燈泡的放電氣體是惰性氣體，例如氙氣。所述內(nèi)燈泡也可以用其它惰性氣體或者用惰性氣體、金屬鹵化物、汞(如果需要的話)等等的混合填充。
[0012]在提出的電氣氣體放電燈中，至少一個(gè)通孔或者通道形成于所述第一饋通部中直到所述第一導(dǎo)電引線。導(dǎo)電部件在形成于所述內(nèi)燈泡和所述外燈泡之間的空間之內(nèi)，至少自一靠近所述通孔的位置延伸至距所述第二電極一距離處，該距離小于兩個(gè)電極之間的距離。靠近所述通孔的所述導(dǎo)電部件的位置使得，當(dāng)在所述電極之間應(yīng)用所述點(diǎn)火電壓時(shí)，通過所述第二氣體的離子化，導(dǎo)電通路穿過所述導(dǎo)電部件和所述第一導(dǎo)電引線之間的所述通孔而暫時(shí)形成。無關(guān)緊要的是，是否該通孔-以及因此該暫時(shí)導(dǎo)電通路-被制成直到高電壓被應(yīng)用到的引線，或者直到在點(diǎn)火脈沖期間接近接地電位的引線。
[0013]利用電氣氣體放電燈的這種結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電部件僅僅在燈的點(diǎn)火期間，通過由所述第二氣體的離子化形成的傳導(dǎo)通路被電氣接觸到導(dǎo)電引線而形成有源天線。在此上下文中特征，導(dǎo)電部件的位置“靠近”通孔，意味著導(dǎo)電部件必須位置設(shè)為足夠靠近通孔，以經(jīng)由離子化的第二氣體實(shí)現(xiàn)期望的電氣接觸。此位置因此依賴于所述外燈泡中第二氣體的氣體種類和氣體壓強(qiáng)，并且可以隨著不同的壓強(qiáng)和氣體而不同。
[0014]導(dǎo)電部件可以是自支持元件，比如導(dǎo)線或者應(yīng)用到內(nèi)燈泡的外表面的元件，例如導(dǎo)電涂層或者部分涂層。此導(dǎo)電部件延伸到內(nèi)燈泡的第二側(cè)以具有到第二電極的一距離，該距離小于內(nèi)燈泡中的兩個(gè)電極之間的距離。由于此更小的距離，在點(diǎn)火期間在第二電極附近實(shí)現(xiàn)更高的電場，導(dǎo)致與沒有這種導(dǎo)電部件的結(jié)構(gòu)相比減小的點(diǎn)火電壓。點(diǎn)火電壓的減小與導(dǎo)電部件和第二電極之間的距離成比例，即，更小的距離導(dǎo)致點(diǎn)火電壓更大的減小。因此，導(dǎo)電部件優(yōu)選地在整個(gè)內(nèi)燈泡上延伸到第二饋通部。
[0015]提出的電氣氣體放電燈允許汽車HID燈和另外其它燈種類的點(diǎn)火電壓的減小，并且可以以容易方式制作，因?yàn)樵谥谱髌陂g，不必須建立所述導(dǎo)電引線和形成天線的所述導(dǎo)電部件之間的直接電氣接觸。所述制作只需要在內(nèi)燈泡和外燈泡之間的空間中的導(dǎo)電部件的形成，例如通過簡單地將導(dǎo)電涂層或者部分涂層應(yīng)用到內(nèi)燈泡的外部，以及對(duì)應(yīng)饋通部中的小通孔的加工。與現(xiàn)有技術(shù)中的已知方案相反，通孔的效果不是加強(qiáng)外燈泡填充物中的DBD，而是允許由導(dǎo)電部件形成的原來的無源天線到對(duì)應(yīng)引線的暫時(shí)傳導(dǎo)連接，這使得天線暫時(shí)是有源的。令人驚訝地，這已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)與直接連接到該引線的真實(shí)有源天線一樣強(qiáng)烈地降低點(diǎn)火電壓。外燈泡氣體填充物，即第二氣體，優(yōu)選地應(yīng)該具有顯著地低于大氣壓的壓強(qiáng)，S卩10-500hPa，正如對(duì)于正常DK)。然而，通孔放電的性能不像現(xiàn)有技術(shù)措施的體積DBD那樣極度地依賴于壓強(qiáng)。換句話說，幾乎在任何低壓下的任何氣體填充物將會(huì)這樣。
[0016]提出的電氣放電氣體燈的導(dǎo)電引線優(yōu)選地包含由金屬箔，具體是如本領(lǐng)域已知的鉬箔形成的至少一個(gè)節(jié)段。通孔于是優(yōu)選地形成到該金屬箔以暴露此箔的小部分，因?yàn)榈浇饘俨目撞挥绊憙?nèi)燈泡的或者外燈泡的氣密密封，其可能是當(dāng)將該孔加工到該電極或者到該引線的另一部分時(shí)的情況。
[0017]在一優(yōu)選實(shí)施例中，形成天線的導(dǎo)電部件是內(nèi)燈泡的外側(cè)的光學(xué)透明涂層或者部分涂層。對(duì)于這種導(dǎo)電和光學(xué)透明涂層的示例性材料是摻雜的氧化錫，例如摻有硼和/或鋰的氧化錫。使用這種光學(xué)透明涂層具有下述優(yōu)勢:在制作期間，整個(gè)內(nèi)燈泡可以浸入一對(duì)應(yīng)的涂層溶液中并且因此全部地用此涂層材料涂覆。這允許導(dǎo)電部件的非常簡單的生產(chǎn)。
[0018]在另外實(shí)施例中，導(dǎo)電部件可以由非透明的導(dǎo)電材料的部分涂層形成。在這種情況下，內(nèi)燈泡的外表面只是部分地用此材料涂覆，以便避免光發(fā)射的顯著遮蔽。這種情況下的天線可以例如由條狀的金屬涂層形成。但是，其它導(dǎo)電材料也可以使用。涂層可以通過已知涂覆工藝應(yīng)用，例如通過涂畫(painting)、濺射或者化學(xué)氣相沉積。在陶瓷燈泡的情況下，形成天線的導(dǎo)電材料也可以被應(yīng)用于燈泡的未燒結(jié)的材料并且與該燈泡一起燒結(jié)。在任何情況下，該天線必須形成為吸收盡可能少的光并且在燈操作期間耐受內(nèi)燈泡的高溫。
[0019]形成提出的放電燈的導(dǎo)電部件的涂層的厚度優(yōu)選為50到200nm之間。依賴于所應(yīng)用的材料的導(dǎo)電性，其它厚度也是可能的。所應(yīng)用的導(dǎo)電部件的電阻值優(yōu)選為低于100kQ。該阻值可以通過該涂層的所應(yīng)用的材料和厚度的組合而實(shí)現(xiàn)。然而，本發(fā)明不限制于這樣