点火辅助装置和包括它的灯的制作方法
点火辅助装置和包括它的灯的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开的主题涉及灯和发光装置，并且具体地说涉及高强度放电(HID)灯，其包括点火辅助装置，以改善起动性能。
【背景技术】
[0002]高强度放电(HID)灯启动两个导体之间的放电，导体被赋予相反的电势。为了促进放电，传统的灯采用了自由电子源。这个源降低了灯需要的点火电压(也被称为“击穿电压”)，以开始放电。电子源的示例包括放射性材料，例如Kr85气体，其与填充气体相混合。放射性材料的使用减少了在导体上提供非常高的电势的需求，这使得外部电路(例如镇流器)和系统设计变得更为简单且更具成本效率。然而，政府法规限制，并且在某些情况下排除了可用于HID灯的放射性Kr85的量。
【发明内容】
[0003]下面的论述描述了点火辅助装置的实施例，其允许灯，例如HID灯在填充气体中没有放射性材料的条件下启动放电。这些实施例在电弧管附近产生了自由电子和电荷通道。这些特征创造了可以更容易形成放电的条件，其促进了点火，并且更具体地说，可改善在冷点火、热触发点火以及其它点火期间的点火性能。此外，所建议的设计还提供了为电弧管提供机械支撑的结构。
[0004]本公开在一个实施例中描述了一种灯，其包括电弧管，电弧管具有纵向轴线、具有外表面的放电元件和沿着纵向轴线从放电元件延伸的第一支腿元件。灯还包括多个电极和导电框架元件，所述多个电极包括延伸到电弧管中的第一电极和第二电极，导电框架元件与第一电极和第二电极中的至少一个相联接。灯还包括与导电框架元件相联接的导电点火辅助装置，导电点火辅助装置包括第一延伸部件，其与第一支腿元件相接触，并具有位于放电元件的外表面附近并在沿着纵向轴线的方向上延伸的内周边边缘，其中周边边缘与纵向轴线沿径向间隔开，从而与放电元件的外表面形成间隙。
[0005]本公开在一个实施例中还描述了一种高强度放电灯，其包括电绝缘电弧管，电绝缘电弧管包括透光材料。电绝缘电弧管具有纵向轴线和放电元件，放电元件具有在放电元件的相反的侧部延伸的第一支腿元件和第二支腿元件。高强度放电灯还包括多个电极和导电框架元件，所述多个电极包括分别延伸到第一支腿元件和第二支腿元件中的第一电极和第二电极，并且导电框架元件与第一电极和第二电极中的至少一个相联接。高强度放电灯还包括联接在导电框架元件上的导电点火辅助装置，点火辅助装置包括伸长体部件以及第一延伸部件和第二延伸部件，第一延伸部件和第二延伸部件从伸长体部件朝着纵向轴线延伸，从而分别在第一支腿元件和第二支腿元件上接触电弧管，伸长体部件具有在沿着纵向轴线的方向上延伸的周边边缘，其中周边边缘与纵向轴线沿径向间隔开，从而在周边边缘和电弧管的表面之间形成间隙。
[0006]本公开在一个实施例中还描述了一种用于高强度放电灯的点火辅助装置。这种点火辅助装置包括导电金属箔，其包括伸长体部件，伸长体部件具有外周边边缘、内周边边缘和第一延伸部件，第一延伸部件形成了从周边边缘的第一末端延伸的第一边缘。第一延伸部件包括具有弹性特性的第一触头和第二触头，其中第一触头和第二触头具有第一位置和第二位置，第一位置靠近设置在导电金属箔的表面上的平面，而第二位置与该平面间隔开，并且在第二位置时，第一触头和第二触头可产生夹紧力。
[0007]通过参考以下结合附图的描述将明晰本发明公开的其它特征和优势。
【附图说明】
[0008]现在简要地参照附图进行描述，其中:
图1描绘了点火辅助装置的一个典型实施例的侧视示意图；
图2描绘了灯的一个典型实施例的侧视局部截面示意图，其包含点火辅助装置，例如图1的点火辅助装置；
图3描绘了图2的灯的侧视示意图；
图4描绘了灯的另一示例的侧视透视图，其包含点火辅助装置，例如图1的点火辅助装置；
图5描绘了图4的灯的详图；
图6描绘了图4和图5的灯的横截面图；且图7描绘了点火辅助装置的另一典型实施例的侧视透视图；且图8显示了在-30°C进行点火测试期间应用于灯的一个典型实施例的击穿电压(kV)的曲线图。
[0009]在适用的地方，遍及若干视图，相似的标号指示相同或相应的元件和单元，除非明确指出，否则这些图纸是不按比例的。
【具体实施方式】
[0010]广义地说，本公开描述了一种点火辅助装置，其可改善例如高强度放电(HID)灯的起动性能。在HID灯的点火期间，点火辅助装置提供了自由电子并在放电元件的外表面附近形成了电荷隧道。这些特征降低了电弧点火所必要的击穿电压。本公开的点火辅助装置的使用可消除用放射性材料(例如Kr85)补充填充气体，以便在某些条件(例如较冷的周围温度)和安装期间实现点火的需求，例如在灯和电源之间利用较长的布线连接传导信号的场合。此外，点火辅助装置还可通过降低灯处于操作温度下时所需要的点火电压，从而改善热重触发或起动。
[0011]图1显示了点火辅助装置100的一个典型实施例。在这个示例中，点火辅助装置100具有伸长的底座部件102和一个或多个延伸部件(例如第一延伸部件104和第二延伸部件106)。伸长的底座部件102具有带第一末端112和第二末端114的外周边边缘108和内周边边缘110。延伸部件104，106形成了第一内边缘116和第二内边缘118，其分别终止于第一末端112和第二末端114上。
[0012]图2显示了点火辅助装置100，其用作灯120，例如陶瓷金属卤素(CMH)灯和/或相似的HID灯的一部分。灯120的示例优选超越白炽灯和荧光灯而用于许多应用(例如用作汽车头灯)，因为灯120可在消耗每单位电力的条件下产生更多光。在一个示例中，灯120包括电弧管122，电弧管122具有纵向轴线124、放电元件126和从放电元件126延伸的成对的支腿元件(例如第一支腿元件128和第二支腿元件130)。支腿元件128，130容纳电极(例如第一电极132和第二电极134)。放电元件126和支腿元件128，130的示例可包括透光材料，例如多晶氧化铝和相似的陶瓷材料。在一个示例中，放电元件126具有外表面136和内表面138，内表面138形成了点火空腔140的周边，点火空腔140包含填充气体或其它可离子化的材料，包括惰性气体(例如氩)、金属卤化物和汞。内周边边缘110与放电元件126的外表面136间隔开，从而形成间隙142。
[0013]如图2的示例中所示，电极132，134延伸到点火空腔140中。这种配置容许电极132，134将电信号传导至点火空腔140中。电信号在电极132，134之间形成了电弧。电弧激励放电元件126中的填充气体，以便产生光。
[0014]点火辅助装置100的示例改善了灯120的起动点火性能(例如减少击穿电压，改善冷起动和热起动能力等等)，并且还减少和/或消除了在点火空腔140中包括放射性材料(例如Kr85)的需要。例如，延伸部件104，106靠近电极132，134会产生高密度静电场，其促进了电弧的点火。形成最大限度地减小间隙142的尺寸的点火辅助装置100会使内周边边缘110定位成造成沿着点火空腔140的内表面138形成电荷通道。这种电荷通道有助于在点火期间集中和引导电弧。此外，在一个或多个延伸部件104，106和电弧管122之间的接触有助于启动电容耦合放电，其在放电元件126内部产生大量的自由电子。这些自由电子足以促进电弧的点火，以替代点火空腔140中不存在放射性材料时不再可用的自由电子。
[0015]间隙142可在沿着纵向轴线124的方向上延伸，从而限定了在内周边边缘110和外表面136之间的距离。这个距离可为大约0.1mm至大约1mm。在一个示例中，该距离是恒定的，即在周边边缘110和外表面136之间的间距从周边边缘110的第一末端112至第二末端114都保持相同和/或在有限的公差内(例 如±0.1mm)。然而，该距离还可在沿着纵向轴线124的方向上变化，例如相对于内周边末端110和/或放电元件126的外表面136的形状和轮廓而言。例如，外表面136可具有凹入的和/或凸起的弯曲部，其造成间隙142从周边边缘110的第一末端112增加和减少至第二末端114。
[0016]点火辅助装置100的示例可采用各种形状因素。通常，这些形状因素采用了促进了点火过程而且可装配在灯120的外壳以及其它典型的结构元件中的形状和尺寸。如图1和图2中所示，延伸部件104，106的形状可为方形和/或矩形，其中第一内边缘116和第二内边缘118彼此平行。该配置容许点火辅助装置100装配在放电元件126周围。
[0017]图3描绘了用作灯220的一部分的点火辅助装置200的另一典型实施例，以显示形状因素方面的其它变化。在图3的示例中，外部尺寸244和内部尺寸246分别限定了外周边边缘208和内周边边缘210相对于纵向轴线224的位置。这个示例还显示了处于第一位置和第二位置250的内边缘216，218，第一位置由虚线和数字248来标识。角度偏差252限定了内边缘216，218的位置方面的变化。
[0018]外部尺寸244、内部尺寸246和角度偏差252的组合可共同限定点火辅助装置200的形状因素。在一个示例中，这些尺寸用于限定，并且在许多情况下用于为电弧管222的各种形状和尺寸保持间隙242的尺寸。如上面提到的那样，外部尺寸244经过定制和配置，从而容许点火辅助装置200装配在现有的灯结构中。在内部尺寸246方面的变化可使内周边边缘210相对于放电元件226移动，从而增加和减少间隙242。此外，角度偏差252可在例如0°至60°之间变化。虽然在第一延伸部件204和第二延伸部件206上显示为相同的，但是角度偏差252可能根据需要是不同的。例如，合适的角度偏差242以及其它尺寸的选择可基于电弧管222的特征，包括放电元件226的形状。
[0019]图4，5和6描绘了点火辅助装置300的另一典型实施例，其显示为灯320的一部分。在一个示例中，灯320具有外套358和插座360，其具有成对的连接器(例如第一连接器362和第二连接器364)。外套358在点火辅助装置300和电弧管322周围形成了密封的空腔368。密封的空腔368在那里形成了真空，以避免电弧管322之外的热损失和击穿。
[0020]灯320还包括将电弧管322固定在空腔368中的特征。在一个示例中，灯320具有框架元件370，其具有第一框架末端372和第二框架末端374，第二框架末端374固定在电弧管322，例如第二电极334上。框架元件370可包括导电材料，例如刚性线材形式的金属。这种刚性线材可防止电弧管322的运动。在一个实施例中，第一电极332和第一框架末端372与连接器362，364相联接，从而将电信号(例如电流、电压等等)传导给电弧管322，以便产生电弧。
[0021]点火辅助装置300的示例可固定在框架元件370的一部分上。采用焊缝、粘接剂等元件形式的紧固件可促进点火辅助装置300和框架元件370的有效连接。这些紧固件可居于和/或设置于框架元件370和伸长的底座部件302上。在其它示例中，一个或多个点火辅助装置300可与框架元件370整体地成形。在另外一些其它结构中，灯320可包括一个或多个中间件(例如夹子)，其使点火辅助装置300固定和定位在框架元件370上。这种结构设想与框架元件370和/或点火辅助装置300构成整体的器件，以及连接、联接并固定在点火辅助装置300和框架元件370上的分开成形的器件。
[0022]如图5中最佳所示，但处于框架元件370上的位置时，点火辅助装置300还为电弧管322提供了机械支撑。例如，延伸部件304，306可与相对应的支腿元件328，330联接，以防止电弧管322的运动。本公开设想了(例如通过焊接和/或粘接)将一个或多个延伸部件304，306固定在支腿元件328，330上的配置。然而，在一个实施例中，延伸部件304，306不会固定在支腿元件328，330上。例如，延伸部件304，306的结构可将夹紧力应用于支腿元件328，330的外表面的一个或多个接触区域上。
[0023]为了显示和描述这种夹紧特征，图6显示了沿着图4的线A-A看去的灯322的横截面图。在图6的示例中，延伸部件304包括一个或多个触头(例如第一触头372和第二触头374)，其与支腿元件328的外表面380形成了接触区域(例如第一接触区域376和第二接触区域378)。在一个实施例中，第一触头372和第二触头374将夹紧力F应用于外表面380上。这个夹紧力F将第一触头372和第二触头374与外表面380联接起来。如上面陈述的那样，这种配置还可机械地固定电弧管322。此外，夹紧力F促进了在触头372，374和支腿元件328的外表面380之间的电连接性和/或联接。
[0024]多个接触区域可与支腿元件328的相反侧部相对应。接触区域的示例足够小，使得延伸部件304不会破坏点火，也不会使夹紧力造成对电弧管322的损伤。在一个示例中，接触区域出现在支腿元件328的一部分上，其具有比支腿元件328的其它部分的温度相对较低的温度。在一个示例中，在一个或多个支腿元件328上(例如外表面380上)可设置材料层。这个材料层可包括传导电信号、电荷等等的材料(或“传导材料”)，从而促进在点火辅助装置300和部分支腿元件328之间的传导。传导层增加了具有点火辅助装置300的电势的支腿元件328的表面区域。
[0025]图7显示了用于HID灯(例如图2，3，4，5和6的灯120，220和320)的点火辅助装置400的另一典型实施例。点火辅助装置400包括伸长体部件402，其具有成对的延伸部件(例如第一延伸部件404和第二延伸部件406)。在一个示例中，延伸部件404，406包括成对的触头(例如第一对482和第二对484)。第一对482包括第一触头472和第二触头474，并且第二对484包括第三触头486和第四触头488。触头472，474，486，488的示例可具有弹性特性(例如柔韧性)，这允许触头占用多个位置，其中一个或多个位置可造成触头472，474，486，488 产生夹紧力 F (图 6)。
[0026]如图7中所示，第一触头472和第二触头474可具有第一位置490，其靠近设置在伸长体部件402的表面492上和/或与该表面共面的平面。第一触头472和第二触头474还可具有第二位置494，在该位置，第一触头476和/或第二触头478可产生夹紧力F (图6)。在一个示例中，第三触头486和第四触头488可具有靠近平面的第三位置496，以及第四位置498，在第四位置498，第三触头486和/或第四触头488可产生夹紧力F (图6)。虽然以某一形状因素(例如矩形)进行显示，但是有关照明领域中的技术人员应该从本公开的论述中懂得各种用于点火辅助装置400的构件的形状因素，从而实现这里公开的一个或多个好处。
[0027]点火辅助装置400的示例可利用薄箔，并且在一个示例中，可利用具有大约0.0lmm至大约0.15mm厚度的导电金属箔。这些薄箔可包括高熔点金属，例如具有500°C或更高熔点的金属。典型的金属可包括铌、钼、钽、铂、铼、钨、镍和其组合物、复合物和衍生物。这种类型的箔可赋予某些物理特性，例如柔韧性和/或弹性，从而如上所述容许触头476，478，480，482 产生夹紧力 F (图 6)。
[0028]点火辅助装置400的构件可由例如金属箔的单个材料坯单片地成形，其被操纵(例如被冲压、切削、机械加工等等)而形成所需的形状因素。在其它示例中，点火辅助装置400可包括许多构件和/或器件，其利用已知的技术和紧固件(例如粘接剂、焊缝等等)而组装在一起。
[0029]实验性的示例
图8显示了用于 典型的灯的试验数据，该灯包括点火辅助装置的一个典型实施例，其具有上述本公开的一个或多个用于图1，2，3,4, 5，6和7的点火辅助装置100，200, 300和400的特征。该数据显示了同没有任何点火辅助装置的传统灯相比之下包括所提议的点火辅助装置的灯的性能的改善。这里编制的数据仅仅用于示例的目的，并且不强调落在这里所述范围和精神内的灯的任何配置或特征。
[0030]图8显示了在-30°C进行点火测试期间应用于各种装置上的击穿电压(kV)的曲线图500。在这个示例中，不同配置的灯经历以lkV/100msec的速率增加的电压。曲线图500显示了用于灯502的击穿电压，灯502使用了点火辅助装置的一个示例(例如点火辅助装置图1, 2，3，4，5，6和7的100，200，300，400)。曲线图500还显示了用于比较性灯504的击穿电压，比较性灯504不包括点火辅助装置或放射性材料。比较性灯504用作基线，并因而使用100%的必要的击穿电压。如图8中所示，包括典型的点火辅助装置的灯502仅需要比较性灯504所必要的击穿电压的一小部分。
[0031]考虑到前述实验结果和上面点火辅助装置的典型实施例的早前论述，本公开的典型的点火辅助装置改善了灯的起动性能，同时使用前面放射性材料以实现放电。这些点火辅助装置为灯提供了足够的自由电子，以及其它特征，从而需要较低的击穿电压，并提供其它增强性能，这超越现有的传统点火辅助装置和灯技术。
[0032]如此处所用，以单数形式引用，且前缀“一”的元素或功能应该被理解为不排除所述元素或功能的复数，除非明确地陈述了这种除外情形。此外，对本发明“一个实施例”的引用不应被理解为排除也包含所陈述的特征的其它实施例的存在。
[0033]本文使用示例来公开本发明的实施例，包括最佳模式，并且还可使本领域中的技术人员实践本发明，包括制造和利用任何装置或系统，并执行任何所含方法。本发明可达到专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域中的技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有并非不同于权利要求语言的结构元件，或者如果其包括与权利要求语言无实质差异的等效的结构元件，那么这些其它示例都属于权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种灯，包括: 电弧管，其具有纵向轴线、带外表面的放电元件、以及沿着所述纵向轴线从所述放电元件延伸的第一支腿元件； 多个电极，其包括延伸到所述电弧管中的第一电极和第二电极； 导电框架元件，其与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个相联接；和与所述导电框架元件相联接的导电点火辅助装置，所述导电点火辅助装置包括第一延伸部件，其与所述第一支腿元件相接触，并具有位于所述放电元件的外表面附近并在沿着所述纵向轴线的方向上延伸的内周边边缘，其中所述周边边缘与所述纵向轴线沿径向间隔开，从而与所述放电元件的外表面形成间隙。2.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述第一延伸部件包括第一触头和第二触头，并且其中所述第一触头和所述第二触头中的至少一个与所述第一支腿元件相联接。3.根据权利要求2所述的灯，其特征在于，所述第一触头和所述第二触头与所述第一支腿元件分别在第一接触区域和第二接触区域处相联接，所述第二接触区域不同于所述第一接触区域。4.根据权利要求2所述的灯，其特征在于，还包括设置在所述第一支腿元件上的材料层O5.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，所述材料层包括传导涂层。6.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述延伸部件包括与第二支腿元件相接触的第二延伸部件，所述第二支腿元件从所述放电元件的与所述第一支腿元件相反的侧部延伸。7.根据权利要求6所述的灯，其特征在于，还包括将所述导电点火辅助装置固定在所述框架元件上的焊缝。8.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述周边边缘与所述放电元件的外表面平行。9.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述导电点火辅助装置包括具有500°C或更高熔点的材料。10.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述周边边缘延伸所述放电元件的沿着所述纵向轴线测量的长度的至少一半。11.一种高强度放电灯，包括: 电绝缘电弧管，其包括透光材料，所述电绝缘电弧管具有纵向轴线和放电元件，所述放电元件具有从所述放电元件的相反的侧部延伸的第一支腿元件和第二支腿元件； 多个电极，其包括分别延伸到所述第一支腿元件和所述第二支腿元件中的第一电极和第二电极； 导电框架元件，其与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个相联接；和联接在所述导电框架元件上的导电点火辅助装置，所述点火辅助装置包括伸长体部件以及第一延伸部件和第二延伸部件，所述第一延伸部件和第二延伸部件从所述伸长体部件朝着所述纵向轴线延伸，从而分别在所述第一支腿元件和所述第二支腿元件处接触所述电弧管，所述伸长体部件具有在沿着所述纵向轴线的方向上延伸的周边边缘，其中所述周边边缘与所述纵向轴线沿径向间隔开，从而在所述周边边缘和所述电弧管的表面之间形成间隙。12.根据权利要求11所述的高强度放电灯，其特征在于，还包括外套和插座，所述插座与所述外套相联接，从而围绕所述导电点火辅助装置和所述电绝缘电弧管形成密封的空腔。13.根据权利要求11所述的高强度放电灯，其特征在于，所述第一延伸部件和所述第二延伸部件包括成对的触头，其在所述第一支腿元件和所述第二支腿元件上产生夹紧力。14.根据权利要求13所述的高强度放电灯，其特征在于，所述成对的触头在第一接触区域和第二接触区域处与所述第一支腿元件和所述第二支腿元件相接触，所述第二接触区域不同于所述第一接触区域。15.根据权利要求11所述的高强度放电灯，其特征在于，所述周边边缘平行于所述表面。16.一种用于高强度放电灯的点火辅助装置，包括: 导电金属箔，其包括伸长体部件，所述伸长体部件具有外周边边缘、内周边边缘和第一延伸部件，所述第一延伸部件形成了从所述周边边缘的第一末端延伸的第一边缘，所述第一延伸部件包括具有弹性特性的第一触头和第二触头，其中所述第一触头和所述第二触头具有第一位置和第二位置，所述第一位置靠近设置在所述导电金属箔表面上的平面，并且所述第二位置与所述平面间隔开，并且在所述第二位置时，所述第一触头和所述第二触头可产生夹紧力。17.根据权利要求16所述的点火辅助装置，其特征在于，所述导电金属箔包括具有500 °C或更高熔点的材料。18.根据权利要求16所述的点火辅助装置，其特征在于，所述材料包括铌、钼和钨中的一种或多种材料。19.根据权利要求16所述的点火辅助装置，其特征在于，所述第一壁与所述周边边缘形成了角度偏差，其中所述角度偏差是90°或更大。20.根据权利要求16所述的点火辅助装置，其特征在于，所述导电金属箔包括第二延伸部件，其形成了从所述周边边缘的第二末端延伸的第二壁，所述第二末端与所述第一末端间隔开，所述第二延伸部件包括具有弹性特性的第三触头和第四触头，其中所述第三触头和所述第四触头具有靠近所述平面的第三位置，以及第四位置，所述第四位置与所述平面间隔开，并且在第四位置时，所述第三触头和所述第四触头可产生夹紧力。
【专利摘要】灯的实施例包括电弧管和点火辅助装置，点火辅助装置与电弧管相联接，以容许在较低的击穿电压下且在不需要放射性材料(例如Kr85)的条件下发生放电。点火辅助装置具有伸长体，其相对于电弧管平行延伸。一个或多个延伸部件从伸长体延伸以接触电弧管。在一个示例中，延伸部件包括成对的触头，其与电弧管相联接，从而提供电连接性和机械支撑。
【IPC分类】H01J61/54
【公开号】CN104885188
【申请号】CN201380068960
【发明人】T.潘伊克, Z.扬基, G.托罗斯
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年10月15日
【公告号】EP2915182A1, US20140117845, WO2014070439A1
【技术领域】
[0001]本公开的主题涉及灯和发光装置，并且具体地说涉及高强度放电(HID)灯，其包括点火辅助装置，以改善起动性能。
【背景技术】
[0002]高强度放电(HID)灯启动两个导体之间的放电，导体被赋予相反的电势。为了促进放电，传统的灯采用了自由电子源。这个源降低了灯需要的点火电压(也被称为“击穿电压”)，以开始放电。电子源的示例包括放射性材料，例如Kr85气体，其与填充气体相混合。放射性材料的使用减少了在导体上提供非常高的电势的需求，这使得外部电路(例如镇流器)和系统设计变得更为简单且更具成本效率。然而，政府法规限制，并且在某些情况下排除了可用于HID灯的放射性Kr85的量。
【发明内容】
[0003]下面的论述描述了点火辅助装置的实施例，其允许灯，例如HID灯在填充气体中没有放射性材料的条件下启动放电。这些实施例在电弧管附近产生了自由电子和电荷通道。这些特征创造了可以更容易形成放电的条件，其促进了点火，并且更具体地说，可改善在冷点火、热触发点火以及其它点火期间的点火性能。此外，所建议的设计还提供了为电弧管提供机械支撑的结构。
[0004]本公开在一个实施例中描述了一种灯，其包括电弧管，电弧管具有纵向轴线、具有外表面的放电元件和沿着纵向轴线从放电元件延伸的第一支腿元件。灯还包括多个电极和导电框架元件，所述多个电极包括延伸到电弧管中的第一电极和第二电极，导电框架元件与第一电极和第二电极中的至少一个相联接。灯还包括与导电框架元件相联接的导电点火辅助装置，导电点火辅助装置包括第一延伸部件，其与第一支腿元件相接触，并具有位于放电元件的外表面附近并在沿着纵向轴线的方向上延伸的内周边边缘，其中周边边缘与纵向轴线沿径向间隔开，从而与放电元件的外表面形成间隙。
[0005]本公开在一个实施例中还描述了一种高强度放电灯，其包括电绝缘电弧管，电绝缘电弧管包括透光材料。电绝缘电弧管具有纵向轴线和放电元件，放电元件具有在放电元件的相反的侧部延伸的第一支腿元件和第二支腿元件。高强度放电灯还包括多个电极和导电框架元件，所述多个电极包括分别延伸到第一支腿元件和第二支腿元件中的第一电极和第二电极，并且导电框架元件与第一电极和第二电极中的至少一个相联接。高强度放电灯还包括联接在导电框架元件上的导电点火辅助装置，点火辅助装置包括伸长体部件以及第一延伸部件和第二延伸部件，第一延伸部件和第二延伸部件从伸长体部件朝着纵向轴线延伸，从而分别在第一支腿元件和第二支腿元件上接触电弧管，伸长体部件具有在沿着纵向轴线的方向上延伸的周边边缘，其中周边边缘与纵向轴线沿径向间隔开，从而在周边边缘和电弧管的表面之间形成间隙。
[0006]本公开在一个实施例中还描述了一种用于高强度放电灯的点火辅助装置。这种点火辅助装置包括导电金属箔，其包括伸长体部件，伸长体部件具有外周边边缘、内周边边缘和第一延伸部件，第一延伸部件形成了从周边边缘的第一末端延伸的第一边缘。第一延伸部件包括具有弹性特性的第一触头和第二触头，其中第一触头和第二触头具有第一位置和第二位置，第一位置靠近设置在导电金属箔的表面上的平面，而第二位置与该平面间隔开，并且在第二位置时，第一触头和第二触头可产生夹紧力。
[0007]通过参考以下结合附图的描述将明晰本发明公开的其它特征和优势。
【附图说明】
[0008]现在简要地参照附图进行描述，其中:
图1描绘了点火辅助装置的一个典型实施例的侧视示意图；
图2描绘了灯的一个典型实施例的侧视局部截面示意图，其包含点火辅助装置，例如图1的点火辅助装置；
图3描绘了图2的灯的侧视示意图；
图4描绘了灯的另一示例的侧视透视图，其包含点火辅助装置，例如图1的点火辅助装置；
图5描绘了图4的灯的详图；
图6描绘了图4和图5的灯的横截面图；且图7描绘了点火辅助装置的另一典型实施例的侧视透视图；且图8显示了在-30°C进行点火测试期间应用于灯的一个典型实施例的击穿电压(kV)的曲线图。
[0009]在适用的地方，遍及若干视图，相似的标号指示相同或相应的元件和单元，除非明确指出，否则这些图纸是不按比例的。
【具体实施方式】
[0010]广义地说，本公开描述了一种点火辅助装置，其可改善例如高强度放电(HID)灯的起动性能。在HID灯的点火期间，点火辅助装置提供了自由电子并在放电元件的外表面附近形成了电荷隧道。这些特征降低了电弧点火所必要的击穿电压。本公开的点火辅助装置的使用可消除用放射性材料(例如Kr85)补充填充气体，以便在某些条件(例如较冷的周围温度)和安装期间实现点火的需求，例如在灯和电源之间利用较长的布线连接传导信号的场合。此外，点火辅助装置还可通过降低灯处于操作温度下时所需要的点火电压，从而改善热重触发或起动。
[0011]图1显示了点火辅助装置100的一个典型实施例。在这个示例中，点火辅助装置100具有伸长的底座部件102和一个或多个延伸部件(例如第一延伸部件104和第二延伸部件106)。伸长的底座部件102具有带第一末端112和第二末端114的外周边边缘108和内周边边缘110。延伸部件104，106形成了第一内边缘116和第二内边缘118，其分别终止于第一末端112和第二末端114上。
[0012]图2显示了点火辅助装置100，其用作灯120，例如陶瓷金属卤素(CMH)灯和/或相似的HID灯的一部分。灯120的示例优选超越白炽灯和荧光灯而用于许多应用(例如用作汽车头灯)，因为灯120可在消耗每单位电力的条件下产生更多光。在一个示例中，灯120包括电弧管122，电弧管122具有纵向轴线124、放电元件126和从放电元件126延伸的成对的支腿元件(例如第一支腿元件128和第二支腿元件130)。支腿元件128，130容纳电极(例如第一电极132和第二电极134)。放电元件126和支腿元件128，130的示例可包括透光材料，例如多晶氧化铝和相似的陶瓷材料。在一个示例中，放电元件126具有外表面136和内表面138，内表面138形成了点火空腔140的周边，点火空腔140包含填充气体或其它可离子化的材料，包括惰性气体(例如氩)、金属卤化物和汞。内周边边缘110与放电元件126的外表面136间隔开，从而形成间隙142。
[0013]如图2的示例中所示，电极132，134延伸到点火空腔140中。这种配置容许电极132，134将电信号传导至点火空腔140中。电信号在电极132，134之间形成了电弧。电弧激励放电元件126中的填充气体，以便产生光。
[0014]点火辅助装置100的示例改善了灯120的起动点火性能(例如减少击穿电压，改善冷起动和热起动能力等等)，并且还减少和/或消除了在点火空腔140中包括放射性材料(例如Kr85)的需要。例如，延伸部件104，106靠近电极132，134会产生高密度静电场，其促进了电弧的点火。形成最大限度地减小间隙142的尺寸的点火辅助装置100会使内周边边缘110定位成造成沿着点火空腔140的内表面138形成电荷通道。这种电荷通道有助于在点火期间集中和引导电弧。此外，在一个或多个延伸部件104，106和电弧管122之间的接触有助于启动电容耦合放电，其在放电元件126内部产生大量的自由电子。这些自由电子足以促进电弧的点火，以替代点火空腔140中不存在放射性材料时不再可用的自由电子。
[0015]间隙142可在沿着纵向轴线124的方向上延伸，从而限定了在内周边边缘110和外表面136之间的距离。这个距离可为大约0.1mm至大约1mm。在一个示例中，该距离是恒定的，即在周边边缘110和外表面136之间的间距从周边边缘110的第一末端112至第二末端114都保持相同和/或在有限的公差内(例 如±0.1mm)。然而，该距离还可在沿着纵向轴线124的方向上变化，例如相对于内周边末端110和/或放电元件126的外表面136的形状和轮廓而言。例如，外表面136可具有凹入的和/或凸起的弯曲部，其造成间隙142从周边边缘110的第一末端112增加和减少至第二末端114。
[0016]点火辅助装置100的示例可采用各种形状因素。通常，这些形状因素采用了促进了点火过程而且可装配在灯120的外壳以及其它典型的结构元件中的形状和尺寸。如图1和图2中所示，延伸部件104，106的形状可为方形和/或矩形，其中第一内边缘116和第二内边缘118彼此平行。该配置容许点火辅助装置100装配在放电元件126周围。
[0017]图3描绘了用作灯220的一部分的点火辅助装置200的另一典型实施例，以显示形状因素方面的其它变化。在图3的示例中，外部尺寸244和内部尺寸246分别限定了外周边边缘208和内周边边缘210相对于纵向轴线224的位置。这个示例还显示了处于第一位置和第二位置250的内边缘216，218，第一位置由虚线和数字248来标识。角度偏差252限定了内边缘216，218的位置方面的变化。
[0018]外部尺寸244、内部尺寸246和角度偏差252的组合可共同限定点火辅助装置200的形状因素。在一个示例中，这些尺寸用于限定，并且在许多情况下用于为电弧管222的各种形状和尺寸保持间隙242的尺寸。如上面提到的那样，外部尺寸244经过定制和配置，从而容许点火辅助装置200装配在现有的灯结构中。在内部尺寸246方面的变化可使内周边边缘210相对于放电元件226移动，从而增加和减少间隙242。此外，角度偏差252可在例如0°至60°之间变化。虽然在第一延伸部件204和第二延伸部件206上显示为相同的，但是角度偏差252可能根据需要是不同的。例如，合适的角度偏差242以及其它尺寸的选择可基于电弧管222的特征，包括放电元件226的形状。
[0019]图4，5和6描绘了点火辅助装置300的另一典型实施例，其显示为灯320的一部分。在一个示例中，灯320具有外套358和插座360，其具有成对的连接器(例如第一连接器362和第二连接器364)。外套358在点火辅助装置300和电弧管322周围形成了密封的空腔368。密封的空腔368在那里形成了真空，以避免电弧管322之外的热损失和击穿。
[0020]灯320还包括将电弧管322固定在空腔368中的特征。在一个示例中，灯320具有框架元件370，其具有第一框架末端372和第二框架末端374，第二框架末端374固定在电弧管322，例如第二电极334上。框架元件370可包括导电材料，例如刚性线材形式的金属。这种刚性线材可防止电弧管322的运动。在一个实施例中，第一电极332和第一框架末端372与连接器362，364相联接，从而将电信号(例如电流、电压等等)传导给电弧管322，以便产生电弧。
[0021]点火辅助装置300的示例可固定在框架元件370的一部分上。采用焊缝、粘接剂等元件形式的紧固件可促进点火辅助装置300和框架元件370的有效连接。这些紧固件可居于和/或设置于框架元件370和伸长的底座部件302上。在其它示例中，一个或多个点火辅助装置300可与框架元件370整体地成形。在另外一些其它结构中，灯320可包括一个或多个中间件(例如夹子)，其使点火辅助装置300固定和定位在框架元件370上。这种结构设想与框架元件370和/或点火辅助装置300构成整体的器件，以及连接、联接并固定在点火辅助装置300和框架元件370上的分开成形的器件。
[0022]如图5中最佳所示，但处于框架元件370上的位置时，点火辅助装置300还为电弧管322提供了机械支撑。例如，延伸部件304，306可与相对应的支腿元件328，330联接，以防止电弧管322的运动。本公开设想了(例如通过焊接和/或粘接)将一个或多个延伸部件304，306固定在支腿元件328，330上的配置。然而，在一个实施例中，延伸部件304，306不会固定在支腿元件328，330上。例如，延伸部件304，306的结构可将夹紧力应用于支腿元件328，330的外表面的一个或多个接触区域上。
[0023]为了显示和描述这种夹紧特征，图6显示了沿着图4的线A-A看去的灯322的横截面图。在图6的示例中，延伸部件304包括一个或多个触头(例如第一触头372和第二触头374)，其与支腿元件328的外表面380形成了接触区域(例如第一接触区域376和第二接触区域378)。在一个实施例中，第一触头372和第二触头374将夹紧力F应用于外表面380上。这个夹紧力F将第一触头372和第二触头374与外表面380联接起来。如上面陈述的那样，这种配置还可机械地固定电弧管322。此外，夹紧力F促进了在触头372，374和支腿元件328的外表面380之间的电连接性和/或联接。
[0024]多个接触区域可与支腿元件328的相反侧部相对应。接触区域的示例足够小，使得延伸部件304不会破坏点火，也不会使夹紧力造成对电弧管322的损伤。在一个示例中，接触区域出现在支腿元件328的一部分上，其具有比支腿元件328的其它部分的温度相对较低的温度。在一个示例中，在一个或多个支腿元件328上(例如外表面380上)可设置材料层。这个材料层可包括传导电信号、电荷等等的材料(或“传导材料”)，从而促进在点火辅助装置300和部分支腿元件328之间的传导。传导层增加了具有点火辅助装置300的电势的支腿元件328的表面区域。
[0025]图7显示了用于HID灯(例如图2，3，4，5和6的灯120，220和320)的点火辅助装置400的另一典型实施例。点火辅助装置400包括伸长体部件402，其具有成对的延伸部件(例如第一延伸部件404和第二延伸部件406)。在一个示例中，延伸部件404，406包括成对的触头(例如第一对482和第二对484)。第一对482包括第一触头472和第二触头474，并且第二对484包括第三触头486和第四触头488。触头472，474，486，488的示例可具有弹性特性(例如柔韧性)，这允许触头占用多个位置，其中一个或多个位置可造成触头472，474，486，488 产生夹紧力 F (图 6)。
[0026]如图7中所示，第一触头472和第二触头474可具有第一位置490，其靠近设置在伸长体部件402的表面492上和/或与该表面共面的平面。第一触头472和第二触头474还可具有第二位置494，在该位置，第一触头476和/或第二触头478可产生夹紧力F (图6)。在一个示例中，第三触头486和第四触头488可具有靠近平面的第三位置496，以及第四位置498，在第四位置498，第三触头486和/或第四触头488可产生夹紧力F (图6)。虽然以某一形状因素(例如矩形)进行显示，但是有关照明领域中的技术人员应该从本公开的论述中懂得各种用于点火辅助装置400的构件的形状因素，从而实现这里公开的一个或多个好处。
[0027]点火辅助装置400的示例可利用薄箔，并且在一个示例中，可利用具有大约0.0lmm至大约0.15mm厚度的导电金属箔。这些薄箔可包括高熔点金属，例如具有500°C或更高熔点的金属。典型的金属可包括铌、钼、钽、铂、铼、钨、镍和其组合物、复合物和衍生物。这种类型的箔可赋予某些物理特性，例如柔韧性和/或弹性，从而如上所述容许触头476，478，480，482 产生夹紧力 F (图 6)。
[0028]点火辅助装置400的构件可由例如金属箔的单个材料坯单片地成形，其被操纵(例如被冲压、切削、机械加工等等)而形成所需的形状因素。在其它示例中，点火辅助装置400可包括许多构件和/或器件，其利用已知的技术和紧固件(例如粘接剂、焊缝等等)而组装在一起。
[0029]实验性的示例
图8显示了用于 典型的灯的试验数据，该灯包括点火辅助装置的一个典型实施例，其具有上述本公开的一个或多个用于图1，2，3,4, 5，6和7的点火辅助装置100，200, 300和400的特征。该数据显示了同没有任何点火辅助装置的传统灯相比之下包括所提议的点火辅助装置的灯的性能的改善。这里编制的数据仅仅用于示例的目的，并且不强调落在这里所述范围和精神内的灯的任何配置或特征。
[0030]图8显示了在-30°C进行点火测试期间应用于各种装置上的击穿电压(kV)的曲线图500。在这个示例中，不同配置的灯经历以lkV/100msec的速率增加的电压。曲线图500显示了用于灯502的击穿电压，灯502使用了点火辅助装置的一个示例(例如点火辅助装置图1, 2，3，4，5，6和7的100，200，300，400)。曲线图500还显示了用于比较性灯504的击穿电压，比较性灯504不包括点火辅助装置或放射性材料。比较性灯504用作基线，并因而使用100%的必要的击穿电压。如图8中所示，包括典型的点火辅助装置的灯502仅需要比较性灯504所必要的击穿电压的一小部分。
[0031]考虑到前述实验结果和上面点火辅助装置的典型实施例的早前论述，本公开的典型的点火辅助装置改善了灯的起动性能，同时使用前面放射性材料以实现放电。这些点火辅助装置为灯提供了足够的自由电子，以及其它特征，从而需要较低的击穿电压，并提供其它增强性能，这超越现有的传统点火辅助装置和灯技术。
[0032]如此处所用，以单数形式引用，且前缀“一”的元素或功能应该被理解为不排除所述元素或功能的复数，除非明确地陈述了这种除外情形。此外，对本发明“一个实施例”的引用不应被理解为排除也包含所陈述的特征的其它实施例的存在。
[0033]本文使用示例来公开本发明的实施例，包括最佳模式，并且还可使本领域中的技术人员实践本发明，包括制造和利用任何装置或系统，并执行任何所含方法。本发明可达到专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域中的技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有并非不同于权利要求语言的结构元件，或者如果其包括与权利要求语言无实质差异的等效的结构元件，那么这些其它示例都属于权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种灯，包括: 电弧管，其具有纵向轴线、带外表面的放电元件、以及沿着所述纵向轴线从所述放电元件延伸的第一支腿元件； 多个电极，其包括延伸到所述电弧管中的第一电极和第二电极； 导电框架元件，其与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个相联接；和与所述导电框架元件相联接的导电点火辅助装置，所述导电点火辅助装置包括第一延伸部件，其与所述第一支腿元件相接触，并具有位于所述放电元件的外表面附近并在沿着所述纵向轴线的方向上延伸的内周边边缘，其中所述周边边缘与所述纵向轴线沿径向间隔开，从而与所述放电元件的外表面形成间隙。2.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述第一延伸部件包括第一触头和第二触头，并且其中所述第一触头和所述第二触头中的至少一个与所述第一支腿元件相联接。3.根据权利要求2所述的灯，其特征在于，所述第一触头和所述第二触头与所述第一支腿元件分别在第一接触区域和第二接触区域处相联接，所述第二接触区域不同于所述第一接触区域。4.根据权利要求2所述的灯，其特征在于，还包括设置在所述第一支腿元件上的材料层O5.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，所述材料层包括传导涂层。6.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述延伸部件包括与第二支腿元件相接触的第二延伸部件，所述第二支腿元件从所述放电元件的与所述第一支腿元件相反的侧部延伸。7.根据权利要求6所述的灯，其特征在于，还包括将所述导电点火辅助装置固定在所述框架元件上的焊缝。8.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述周边边缘与所述放电元件的外表面平行。9.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述导电点火辅助装置包括具有500°C或更高熔点的材料。10.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述周边边缘延伸所述放电元件的沿着所述纵向轴线测量的长度的至少一半。11.一种高强度放电灯，包括: 电绝缘电弧管，其包括透光材料，所述电绝缘电弧管具有纵向轴线和放电元件，所述放电元件具有从所述放电元件的相反的侧部延伸的第一支腿元件和第二支腿元件； 多个电极，其包括分别延伸到所述第一支腿元件和所述第二支腿元件中的第一电极和第二电极； 导电框架元件，其与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个相联接；和联接在所述导电框架元件上的导电点火辅助装置，所述点火辅助装置包括伸长体部件以及第一延伸部件和第二延伸部件，所述第一延伸部件和第二延伸部件从所述伸长体部件朝着所述纵向轴线延伸，从而分别在所述第一支腿元件和所述第二支腿元件处接触所述电弧管，所述伸长体部件具有在沿着所述纵向轴线的方向上延伸的周边边缘，其中所述周边边缘与所述纵向轴线沿径向间隔开，从而在所述周边边缘和所述电弧管的表面之间形成间隙。12.根据权利要求11所述的高强度放电灯，其特征在于，还包括外套和插座，所述插座与所述外套相联接，从而围绕所述导电点火辅助装置和所述电绝缘电弧管形成密封的空腔。13.根据权利要求11所述的高强度放电灯，其特征在于，所述第一延伸部件和所述第二延伸部件包括成对的触头，其在所述第一支腿元件和所述第二支腿元件上产生夹紧力。14.根据权利要求13所述的高强度放电灯，其特征在于，所述成对的触头在第一接触区域和第二接触区域处与所述第一支腿元件和所述第二支腿元件相接触，所述第二接触区域不同于所述第一接触区域。15.根据权利要求11所述的高强度放电灯，其特征在于，所述周边边缘平行于所述表面。16.一种用于高强度放电灯的点火辅助装置，包括: 导电金属箔，其包括伸长体部件，所述伸长体部件具有外周边边缘、内周边边缘和第一延伸部件，所述第一延伸部件形成了从所述周边边缘的第一末端延伸的第一边缘，所述第一延伸部件包括具有弹性特性的第一触头和第二触头，其中所述第一触头和所述第二触头具有第一位置和第二位置，所述第一位置靠近设置在所述导电金属箔表面上的平面，并且所述第二位置与所述平面间隔开，并且在所述第二位置时，所述第一触头和所述第二触头可产生夹紧力。17.根据权利要求16所述的点火辅助装置，其特征在于，所述导电金属箔包括具有500 °C或更高熔点的材料。18.根据权利要求16所述的点火辅助装置，其特征在于，所述材料包括铌、钼和钨中的一种或多种材料。19.根据权利要求16所述的点火辅助装置，其特征在于，所述第一壁与所述周边边缘形成了角度偏差，其中所述角度偏差是90°或更大。20.根据权利要求16所述的点火辅助装置，其特征在于，所述导电金属箔包括第二延伸部件，其形成了从所述周边边缘的第二末端延伸的第二壁，所述第二末端与所述第一末端间隔开，所述第二延伸部件包括具有弹性特性的第三触头和第四触头，其中所述第三触头和所述第四触头具有靠近所述平面的第三位置，以及第四位置，所述第四位置与所述平面间隔开，并且在第四位置时，所述第三触头和所述第四触头可产生夹紧力。
【专利摘要】灯的实施例包括电弧管和点火辅助装置，点火辅助装置与电弧管相联接，以容许在较低的击穿电压下且在不需要放射性材料(例如Kr85)的条件下发生放电。点火辅助装置具有伸长体，其相对于电弧管平行延伸。一个或多个延伸部件从伸长体延伸以接触电弧管。在一个示例中，延伸部件包括成对的触头，其与电弧管相联接，从而提供电连接性和机械支撑。
【IPC分类】H01J61/54
【公开号】CN104885188
【申请号】CN201380068960
【发明人】T.潘伊克, Z.扬基, G.托罗斯
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年10月15日
【公告号】EP2915182A1, US20140117845, WO2014070439A1
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