CN102102839A - 带气体放电灯的光源和带这种光源的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有气体放电灯的光源(7)，其包括：具有驱动器电路的控制模块(16)，用于产生高电压的点燃模块(17)以及气体填充的燃烧器(18)，在燃烧器(18)中在两个电极(19、20)之间点燃并保持光弧。为了能够将光源(7)构建得特别小、紧凑和可良好操作，提出了将控制模块(16)、点燃模块(17)和燃烧器(18)固定在共同的支承体***(21)上并且组合成一个单元。本发明还涉及一种包括这种光源的照明装置。

Description

带气体放电灯的光源和带这种光源的照明装置

技术领域

本发明涉及一种具有气体放电灯的光源。光源包括具有驱动器电路的控制模块、用于产生高电压的点燃模块以及气体填充的燃烧器，在燃烧器中在两个电极之间点燃和保持光弧。此外，本发明涉及一种用于车辆的具有这种光源的照明装置。

背景技术

例如从WO 2004/083900A1或WO 2004/084250A1中公开了开头所述类型的光源。在其中所描述的气体放电灯的情况下，在也可以称为放电容器或内灯泡的燃烧器中包含有惰性气体或混合气体。在两个伸入到燃烧器的内部空间中的电极之间施加有电压，使得在电极之间形成引起光发射的光弧，并且在光源工作期间可以保持该光弧。在此，气体放电灯的控制装置或控制模块的驱动器电路从12伏特或24伏特的电池电压中产生中间电压，该中间电压从几百伏特到超过1,000伏特、如大约1,200伏特，中间电压在-700伏特到500伏特的两个电势之间。然后，气体放电灯的点燃模块从中间电压中产生用于燃烧器的点燃电压(高电压)，其可以为数千伏特，例如在10千伏特和25千伏特之间的范围中，尤其在23千伏特的范围中。为了点燃光弧，将点燃电压施加到电极上。在点燃光弧之后可以将电极上的电压降低到仅几伏特的工作电压(交流电压)，例如在400赫兹的情况下降低到43伏特或85伏特的电压值。工作电压由控制模块的驱动器电路来提供。点燃电压优选地通过工作电压的升压变压来生成。

在现有技术中已知的光源情况下，控制模块单独地并且在空间上与燃烧器分离地来设置。在已知的光源中，点燃模块集成到控制模块中或者直接设置在气体放电灯的燃烧器和/或基座上。由控制模块所生成的工作电压通过被屏蔽的线路引导至燃烧器或点燃模块并且施加到电极上。控制模块的分布式布置在已知的气体放电灯中尤其是出于热学原因。这样，在控制模块中构建的驱动器电路包括许多电子器件，其在光源工作期间产生局部极大的热量。在环境温度较低的情况中该热量可以与燃烧器间隔地被较好地导出。在燃烧器的内部空间中被点燃和保持的光弧产生非常高的温度，该温度可以在数百摄氏度的范围中并且甚至可以达到1,000摄氏度或更高的温度。在控制模块在空间上设置在燃烧器附近时，则该高温会导致对驱动器电路或其电子部件的妨碍或甚至损害。

然而，在已知的光源中不利的是由于控制模块单独和在空间上与其余光源分离设置而造成比较大的位置需求。此外，在控制模块和其余光源(燃烧器或点燃模块)之间所需的被屏蔽的连接线路导致在安装中的提高的开销和附加成本。由于通过连接线路传输的交流电压信号和由此引起的电磁辐射，所以需要针对电磁辐射将连接线路良好地屏蔽。这例如通过围绕连接线路的金属编织物或金属塑料编织物来实现。然而，编织物必须满足许多要求，这导致所屏蔽的连接线路的比较高的成本。在光源例如是可运动灯模块的一部分时，则编织物必须构建为柔性的，使得燃烧器相对于控制模块的相对运动不受所屏蔽的连接线路妨碍或并不显著地妨碍。否则，灯模块的可靠的运动、尤其均匀的运动不能确保或者为此需要特别强的力和特别大且重的传动单元。

发明内容

基于所描述的现有技术，本发明的任务是：将包括气体放电灯的光源构建得尽可能紧凑、小型化、易于操作且低廉。

为了解决该任务，基于开头所述类型的光源提出了，将控制模块、点燃模块和燃烧器固定在共同的支承体***上并且组合为一个单元。

因此，与迄今的实践不同地，根据本发明将控制模块设置在燃烧器附近，即设置在光源的共同的支承体***上。这通过以下方式来实现：该气体放电灯与在车辆照明装置中迄今所使用的传统的气体放电灯相比具有更小的功率并且由此具有在工作期间更少的热生成。根据本发明的光源的气体放电灯优选地具有相对于传统气体放电灯减小了约20％到30％的电功率。例如在以传统气体放电灯具有35瓦特的功率为出发点时，则根据本发明的光源的气体放电灯例如具有大约25瓦特的功率。减小的功率引起光弧的较低的温度、明显较少的废热，并且控制模块的损耗功率同样减小。

由于减小的功率引起的减少的光通量并不一定导致车辆前方的其他区域或道路的较差的照亮。更确切地说，可能的是，通过对装备有功率减小的气体放电灯的车辆照明装置的其余部件进行优化而获得与功率较大的传统气体放电灯相似的照亮。照明装置的待优化的部件包括例如主光学***(例如反射器)、副光学***(例如投影透镜)、壳体的盖板以及照明装置的任何其他影响光分布的部件。

对于本发明至关重要的是以下事实：气体放电灯的减小的功率导致气体放电灯与传统气体放电灯相比在工作期间产生明显更少的废热。由此首先可能的是，控制模块在燃烧器附近固定在共同的支承体***上，而控制模块或其驱动器电路或者电子器件在其功能上不受限制或者甚至不受损害。

在根据本发明的光源情况下有利的是，不存在必须设置在车辆中的单独的与其余气体放电灯分离的控制模块，其例如以带有专用的控制设备壳体的控制设备的形式。此外，通过将控制模块、点燃模块和燃烧器组合成共同的单元而省去在控制模块和燃烧器或点燃模块之间的连接线路。最后可能的是，将光源作为单个单元来单独地操作，由此显著地使运输和光源在根据本发明的车辆照明装置中的安装容易。

光源的各个模块，即控制模块、点燃模块和燃烧器，可以作为单独的模块来制造和单独地测试。于是在最后的制造过程中，所有模块安装到共同的支承体***中或其上。以此方式例如也可能的是，将不同的模块组合成用于各种用途和客户愿望的各种光源，而不是总是需要对光源进行完整新开发。替代这，新光源可以由可靠的、已经单独测试过的模块组成。由此可以明显地降低开发时间和开发费用。

根据本发明的有利的改进方案提出了，支承体***包括壳体、尤其金属壳体。壳体优选地由金属板尤其为铝板弯曲而成，或者构建为金属压铸壳体，尤其由铝压铸件构成的金属压铸壳体。根据本发明的该扩展方案，控制模块和点燃模块设置在支承体***的共同的壳体中。燃烧器通过点燃模块固定在壳体上，其中线路或缆线将燃烧器的电极与壳体的内部和设置在其中的控制模块或点燃模块相连接。该壳体除了完成固定光源的子部件的任务之外也可以执行以下功能：防潮、防污物和防机械负荷、散热(降温或冷却)以及电磁兼容性(EMV)屏蔽。根据该改进方案，支承体***即不仅用于固定控制模块、点燃模块和燃烧器，而且同时用作壳体、冷却体和EMV屏蔽。

根据本发明的优选实施形式提出了，壳体具有用于提高向周围环境散发热的装置。为此目的，壳体例如可以装备有散热肋或者散热销钉或者其他元件，其增大用于热散发有用的表面。有利的是，壳体的表面具有例如大于0.7、尤其大于0.9的高发射率。物体的发射率说明，该物体与理想热辐射器、即所谓黑体相比发出多少辐射。存在有不同的发射率，例如定向光谱发射率、半球光谱发射率、定向总发射率(Gesamt-Emissionsgrad)或半球总发射率。根据本发明，发射率理解为半球总发射率。该发射率根据本实施形式在0.7以上、尤其在0.9以上。壳体的发射率可以通过合适的表面处理来改进。为了改进壳体的发射率，例如可以以合适的漆对壳体涂漆。该漆应该在红外波长范围中理想地表现如“黑体”，即漆应该尽可能完全地吸收热辐射并且向周围环境散发。在该实施形式情况下重要的是，壳体表面的发射率通过合适的处理而比相应的未经处理的表面(基本材料)更大。铝在未经处理的情况下具有约0.15的发射率。根据壳体的设计和设置在其中的散发热的部件，约0.7的发射率已经是足够的，然而该发射率优选为在0.9以上。

从热学来看尤其有利的是，光源的这种模块设置在支承体***的上部区域中，这些模块能够承受高温而对其功能没有妨碍或没有损伤的危险。这样，例如可能的是，将点燃模块或点燃模块的电路从上面设置在支承体***上。在热学上不能承受如此高的负荷的模块应该尽可能远地从下面固定在支承体***上。这样，例如控制模块的或点燃模块的插头应该尽可能远地从下面设置在支承体***上。插头也可以设置在壳体的外部。

本发明也包括具有根据本发明的至少一个光源的车辆照明装置。照明装置优选地构建为车辆大灯。

附图说明

以下根据附图更为详细地阐述了本发明的优选实施例。在此，以下所描述的部件和器件具有分别单独说明的特征和优点，即在未提及本发明的其余部件和器件的情况下，这在各情况中并非每次都提及。其中：

图1示出了根据本发明的用于车辆的照明装置，该照明装置具有根据本发明的优选实施形式的光源；

图2示出了图1中的照明装置的灯模块；以及

图3示出了根据本发明的图2中的根据优选实施形式的灯模块的或图1中的根据优选实施形式的照明装置的光源。

具体实施方式

在图1中，根据本发明的用于车辆的照明装置在其整体上以附图标记1来表示。在所示实施例中，照明装置1构建为车辆大灯。当然，照明装置1也可以构建为发光体等等。大灯1包括优选由塑料制造的壳体2。大灯壳体2在光出射方向3上具有光出射开口，该光出射开口通过透明的盖板4来封闭。盖板4由无色的塑料或玻璃制造。盖板4可以构建为所谓明净的板而没有在光学起作用的轮廓(例如棱镜)。可替选地，盖板4可以至少局部地设置有在光学上起作用的轮廓。

在所示实施例中，在大灯壳体2的内部中设置有两个灯模块5、6。灯模块5、6相对于壳体2固定设置或可运动地设置。灯模块5、6构建为用于产生所希望的光分布，例如近光灯的光分布、远光灯的光分布、市内用路灯的光分布、公路灯的光分布、高速公路灯的光分布、雾灯的光分布、静态或动态曲线灯的光分布或者任何其他静态的和/或适应的光分布。灯模块5、6单独地或者彼此组合地产生所希望的灯光功能，其方式是由每个单个的灯模块5、6所提供的部分光分布叠加为所希望的光分布。灯模块5、6可以构建为反射模块和/或投影模块。当然，在大灯壳体2中也可以设置有比所示的两个更多或更少的灯模块5、6。

在图2中示例性地详细示出了灯模块5、6之一。图2中的灯模块5、6构建为投影模块。灯模块包括光源7，该光源发射电磁辐射、优选发射对人眼可见的光。此外，灯模块5、6包括反射器形式的主光学***8，用于聚束所发射的光。光源7从反射器8的背侧引入构建在反射器8的拱顶中的容纳开口中并且固定在那里、例如插接在那里。为了将光源7固定在反射器8上，在光源7上设置有灯基座9。

由光源7发出的并由反射器8聚束的光被副光学***10投影到车辆前的道路上，该副光学***10例如构建为投影透镜。透镜10借助透镜固定器11固定在反射器8的前边缘上。如果由灯模块5、6要产生的光分布具有水平的明暗边界(例如在近光灯光分布或雾灯光分布的情况下)，则在主光学***8和副光学***10之间设置有遮光板装置12，该遮光板装置的上边缘13被投影透镜10作为明暗边界投影到车辆前的道路上。遮光板装置12的上边缘13的曲线可以改变以产生可变的或适应的光分布。同样可能的是，遮光板装置12可以以其整体围绕转动轴15枢转，该转动轴15与灯模块5、6的光轴14间隔并且横向于该光轴14走向。以该方式可以使遮光板12运动到光路中或从该光路运动出，并且由灯模块5、6所发出的光分布可以在受遮蔽的光分布(例如近光)和未受遮蔽的光分布(例如远光)之间切换。

在图3中详细示出了在灯模块5、6中所使用的光源7。光源7包括：气体放电灯；控制模块16，其具有用于产生气体放电灯的中间电压或工作电压的驱动器电路；用于从中间电压中产生高电压(点燃电压)的点燃模块17；以及气体填充的燃烧器18。燃烧器18优选以惰性气体或混合气体来填充。两个电极19、20伸入到燃烧器18中，在两个电极之间为了光源7的工作而点燃光弧并且在光源7工作的持续时间中保持该光弧。气体填充的燃烧器18(所谓内玻璃灯泡)就其而言设置在优选空气填充的玻璃灯泡(所谓外玻璃灯泡)24中。燃烧器18和玻璃灯泡24都优选由石英玻璃构成。馈电线路25、26穿过玻璃灯泡24，点燃电压或工作电压通过馈电线路25、26施加到电极19、20上。线路25、26通过基座9引到壳体21的内部中并且在那里连接到控制模块16和/或点燃模块17上。

在根据发明的光源7的情况下，控制模块16、点燃模块17和燃烧器18固定到共同的支承体***21上并且组合成一个单元。支承体***21除了可以固定子部件16、17之外也可以具有用于控制模块16的和点燃模块17的电路的壳体功能以及冷却体功能，控制模块16的和/或点燃模块17的电子器件的废热通过冷却体向周围环境散发。壳体21保护控制模块16的和点燃模块17的电路或电子器件免受污物、湿气和机械损害影响。此外，壳体21提供EMV屏蔽，由此来自外部的电磁干扰不影响控制模块16的和点燃模块17的电路或电子器件，而另一方面控制模块16的和点燃模块17的电路或电子器件的电磁干扰不影响处于外部的电路和器件。

控制模块16的和点燃模块17的电路的电子器件设置、机械固定和电接触在一个或多个印刷电路板22上。通过构建在印刷电路板22上的印制导线，两个模块16、17彼此电连接以及与用于能量供给和/或信号传输的其他部件电连接。其余部件例如为插头或插座元件23，其构建在印刷电路板22的下侧并且通过在壳体21中的开口向外伸出。相应的插座元件或插头元件(在图3中未示出)可以通过连接线路连接到插头或插座元件23，光源7或控制模块16和点燃模块17通过插座或插头元件与上位的控制装置相连，例如与所谓的车身控制器(Bodycontroller)相连以及与电压供给例如车辆电池相连以供给能量。

在根据本发明的光源7的情况下首次可以将控制模块16定位于紧邻燃烧器18，而不出现热学上的问题或控制模块16的电子部件的过热。这通过以下方式实现：燃烧器18具有相对于传统气体放电灯减小的灯功率。根据本发明的光源7的高封装密度是可能的，因为在经济方面光源7的减小的功率也使热管理可控制。根据本发明的光源7的不同子部件，即控制模块16、点燃模块17和燃烧器18可以作为单独的模块来制造和测试。于是在最后的制造过程中，所有所需的模块安装在共同的支承体***21中。从热学来看，有利的是，将能耐受高温的模块例如点燃模块17从上面安装在支承体***21中。在热学上不能承受如此高的负荷的模块例如控制模块16或者插头或插座元件23从下面安装在支承体***21中。根据本发明的光源7允许气体放电灯的特别紧凑的结构。由于小的结构形式，所以对于冷却值得推荐的是，通过合适的措施来提高所辐射的热能的部分。为此可能的是，将壳体21的表面实施为具有特别高的发射率(例如0.9)。特别高的发射率例如可以通过以合适的漆对壳体21涂漆来实现。漆必须在红外区域中理想地表现如“黑体”。

Claims (8)

1.一种具有气体放电灯的光源(7)，其包括：具有驱动器电路的控制模块(16)，用于产生高电压的点燃模块(17)以及气体填充的燃烧器(18)，在该燃烧器(18)中在两个电极(19、20)之间点燃并且保持光弧，其特征在于，控制模块(16)、点燃模块(17)和燃烧器(18)固定在共同的支承体***(21)上并且组合成一个单元。

2.根据权利要求1所述的光源(7)，其特征在于，支承体***包括壳体、尤其包括金属壳体。

3.根据权利要求1或2所述的光源(7)，其特征在于，壳体具有用于提高对周围环境的热散发的装置。

4.根据权利要求1至3之一所述的光源(7)，其特征在于，壳体的表面具有大于0.7的发射率，尤其具有大于0.9的发射率。

5.根据权利要求1至4之一所述的光源(7)，其特征在于，壳体的表面被涂漆。

6.根据权利要求1至5之一所述的光源(7)，其特征在于，在光源处于工作位置的情况下，点燃模块设置在支承体***上的燃烧器和/或控制模块之上。

7.一种用于车辆的照明装置(1)，其包括根据权利要求1至6之一所述的至少一个光源(7)。

8.根据权利要求7所述的照明装置(1)，其特征在于，照明装置(1)构建为车辆大灯。

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