专利名称：高亮度放电灯以及高亮度放电灯点灯装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高亮度放电灯以及高亮度放电灯点灯装置，特别是涉及一种将触发线设置到金属卤化物灯、高压水银灯以及高压钠光灯等高亮度放电灯等上的装置。
以往，高亮度放电灯，例如金属卤化物灯被用于一般照明和点照明等。最近，作为OHP和液晶投影机等的光源，金属卤化物灯被广泛应用。
金属卤化物灯例如由石英玻璃构成的发光管和在发光管内拉开给定间隔设置的一对电极所构成；在发光管内密封有作为发光物质的水银以及金属卤化物。发光管的两端分别由电极密封部所密封，而且，一对电极通过被气密密封到电极密封部内的金属箔分别与外部引线连接。外部引线电连接灯的点灯电路(驱动装置)，点灯电路具有稳定器，使之在点灯工作过程中没有给定值以上的电流流过；同时还具有当灯启动时，把高压脉冲电压外加到电极上的部件。
如果要说明金属卤化物灯点灯工作过程，则为了开始点灯工作，首先需要在一对电极之间外加电压来击穿绝缘，并使之开始放电。击穿绝缘所需要的电压被称为“击穿电压”，该击穿电压一般是稳定点灯状态下灯电压的数百倍以上的高电压。
为了实现点灯电路的小型化和低成本化，最好是尽可能地降低所述击穿电压。作为实现降低该击穿电压的技术，众所周知的是在发光管的外周卷绕有触发线(接近导体)的构成；例如被特开平8—69777号公报所公开的技术。具有这种构成的金属卤化物灯如图11所示。
如图11所示的金属卤化物灯具有发光管101和电极密封部102a、102b，在发光管101的外周上成螺旋状卷绕有触发线108。在发光管101的内部设有一对方向相对的电极103a、103b，一对电极103a、103b通过电极密封部102a、102b内的金属箔104a、104b与外部引线105a、105b连接。触发线108的一端108b连接外部引线105b，触发线108的另一端108a卷绕在电极密封部102a的发光管101一侧的端部(根部附近)。外部引线105a、105b电连接点灯电路(驱动装置)111，点灯电路111电连接电源107。
在该金属卤化物灯中，因为设有触发线108，所以能够降低击穿电压。这取决于如下结构当从连接电源107的点灯电路111把高压脉冲电压外加到电极103a、103b上时，触发线108也和电极103b成为同一电位，其结果是利用触发线108，在发光管101的内部形成电位倾斜度很大的电场。由于该电场的影响，在电极103a、103b之间的Xe气体的绝缘性很容易被破坏，所以就能够降低击穿电压。
但是，设有触发线108的所述现有的金属卤化物灯，虽然能降低击穿电压，但在灯的点灯过程中，会由于色变化、灯电压的上升变化、以及发光管的白浊而产生丧失透明性的失透现象。而且还具有以下问题即，光通量维持率降低和产生灯不亮等，容易缩短使用寿命。
本发明者详细地研究了产生所述现象的原因，结果发现，在点灯过程中，触发线108产生的电场对产生所述现象的影响很大。例如，在点灯过程中，当在电极103a、103b之间外加65V的驱动电压(灯电压)时，连接外部引线105b的触发线108和电极103a之间也成为65V。在此，如果设电极103a、103b之间的距离为3.7mm，触发线108的一端108a与电极103a之间的最短距离为1mm，则在电极103a、103b之间形成的电场倾斜度为17.6V/mm，而与此相对，在电极103a和触发线108之间形成的电场倾斜度，在最大的地方为17.6V/mm的3倍以上，达到65V/mm。
被施加了高压脉冲电压，Xe绝缘气体被击穿并开始放电的灯，由于其后的放电导致发光管101的内壁温度上升。发光管101的内壁温度一上升，被密封在发光管101内的金属卤化物等被封入物就会变成蒸汽，并被离子化。与电极103a、103b之间的电场相比，在电极103a和触发线108之间的电场对该被离子化的发光物质所施加的影响要大得多，其结果是该被离子化的发光物质被触发线108强有力地吸引。更具体地说，当所施加的驱动电压为交流时，当触发线108为负时，被正离子化的钠等发光物质被触发线108所吸引。而且，离子半径小的Na等就会在石英玻璃中移动，从而漏出到发光管101的外部。本发明者已查明这样一来，发光管101内的发光物质就会减少，就会导致光特性(色温度、灯电压、以及光通量维持率等)发生显著变化。而且，当Na等在石英玻璃中移动时，会破坏石英玻璃的非结晶质构造，使石英玻璃结晶化(向方晶石的相变)，所以也会导致石英玻璃的白浊、失透等。
为了解决所存在的各种问题，本发明的主要目的在于提供一种具有触发线且使用寿命长的高亮度放电灯。
根据本发明的高亮度放电灯包括在管内设有一对方向相对的电极的发光管；设在所述发光管的外周上，由导电性材料所构成的触发线；所述触发线的构成要做到当把起动电压外加到所述一对电极之间时，所述触发线要与所述一对电极中的一方电极呈导通状态；并且，在所述导通状态的触发线和相对于所述一方电极的另一方电极之间形成电场的状态下，在所述一对电极之间开始放电。
在某实施例中，当所述触发线的一部分被设置在以绝缘状态靠近电连接所述一方电极的外部引线的地方；当外加所述起动电压时，在所述触发线的所述一部分和所述外部引线之间发生绝缘击穿，成为所述导通状态。
最好把所述触发线的所述一部分设置在接近所述外部引线的地方，使所述触发线的所述一部分与所述外部引线之间的距离为不足3mm。
在某实施例中，在所述触发线的所述一部分与所述外部引线之间，是由空气来绝缘的。
在某实施例中，在所述触发线的所述一部分与所述外部引线之间，是通过设置绝缘胶带来进行绝缘的。
在某实施例中，还具有从所述发光管延伸出来，并密封所述一对电极端部的一对密封部；在密封所述一对密封部中的所述另一方电极端部的密封部和所述发光管之间的区域上卷绕有所述触发线。
所述发光管最好是由石英玻璃构成。
在某实施例中，在所述发光管内，密封金属卤化物作为发光物质，所述金属卤化物包含碱金属卤化物。
在某实施例中，所述碱金属卤化物是钠卤化物。
根据本发明的高亮度放电灯点灯装置，包括包含在管内设有一对方向相对电极的发光管和设在所述发光管外周上的由导电性材料所构成的触发线的高亮度放电灯；对所述高亮度放电灯进行点灯的点灯电路所述触发线不与所述一对电极中的任意一方电连接；所述点灯电路包括在所述一对电极之间开始放电之后，施加用于维持该放电的驱动电压的驱动电压施加部件；施加用来在所述一对电极之间开始放电的起动电压的起动电压施加部件；所述触发线电连接所述起动电压施加部件，并且，所述一对电极分别与所述驱动电压施加部件电连接。
在某实施例中，具有控制所述起动电压施加部件的定时器，使所述起动电压施加部件在起动时的给定时间内将所述起动电压施加到所述触发线上。
在某实施例中，所述起动电压施加部件包括检测利用所述一对电极之间的放电来进行的点灯已经开始的检测部件；当利用所述检测部件检测出点灯已经开始时，停止施加所述起动电压的控制部件。
在某实施例中，所述检测部件是检测所述一对电极之间的电压变化的电压检测器。
在某实施例中，所述检测部件是检测流动在所述一对电极之间的电流的变化的电流检测器。
在某实施例中，所述高亮度放电灯还具有从所述发光管延伸出来，并密封所述一对电极端部的一对密封部；在所述一对密封部中的一方密封部和所述发光管之间的区域上卷绕有所述触发线。
所述发光管最好是由石英玻璃构成。
在某实施例中，所述高亮度放电灯是将包含碱金属卤化物在内的金属卤化物作为发光物质，密封到所述发光管内的金属卤化物灯。
在本发明中，触发线的构成要做到当把起动电压外加到所述一对电极之间时，所述触发线要与一方电极之间呈导通状态；所以能实现降低击穿电压的目的，同时还能防止灯的特性发生变化。其结果是能延长具有触发线的高亮度放电灯的寿命。如果把所述触发线的所述一部分设置在接近所述外部引线的地方并使之与所述外部引线之间为绝缘状态，当施加起动电压时，使所述触发线的一部分与外部引线之间的绝缘部分被击穿，就能利用简便的构成而获得本发明的效果。
而且，当在密封部和发光管之间的区域设有卷绕触发线的部分时，因为能增大由触发线所产生的电场的电场强度，所以即使用比较低的起动电压也能更可靠地起动高亮度放电灯。而且，当发光管由石英玻璃构成时，因为石英玻璃与陶瓷材料等相比其透光性较高，所以能比较容易地实现减小实际发光区域的点光源。而且，当封入发光管内的金属卤化物包含碱金属卤化物时，能够比较容易地实现高亮度，并且具有现色性优异这一发光特性的高亮度放电灯(金属卤化物灯)。
下面简单说明附图图1是模式化地表示本发明实施例1的金属卤化物灯构成的剖视图。
图2是沿图1中II—II线的剖视图。
图3是沿图1中III—III线的剖视图。
图4是实施例1金属卤化物灯改变例的主要部位放大剖视图。
图5是实施例1金属卤化物灯改变例的主要部位放大剖视图。
图6(a)是模式化地表示流动在触发线中的电流波形的曲线图；图6(b)是模式化地表示外加在一对电极之间的电压波形曲线图。
图7是模式化地表示有关本发明实施例2的高亮度放电灯点灯装置构成的图。
图8(a)是模式化地表示外加在触发线上的电压波形的曲线图；图8(b)是模式化地表示外加在一对电极之间的电压波形曲线图。
图9是模式化地表示实施例2高亮度放电灯点灯装置的改变例构成的图。
图10是模式化地表示实施例2高亮度放电灯点灯装置的改变例构成的图。
图11是表示现有金属卤化物灯构成的剖视图。
下面简要说明符号1—发光管；2a、2b—电极密封部；3a、3b—电极；4a、4b—金属箔；5a、5b—外部引线；6—稳定器；7—电源；8—触发线；8a—触发线的一端；8b—触发线的另一端；9a、9b—配线；10、13—金属卤化物灯；11、12—点灯电路；110—定时电路；120—继电器；130—升压变压器；150—电流检测器(点灯检测部件)；151—电压检测器(点灯检测部件)。
下面，参照
本发明的实施例。在下面的附图中，为了简化说明，用同一参照符号表示实质上具有同一功能的构成要素。并且，本发明并不局限于以下实施例。
实施例1参照图1～图7来说明有关本发明实施例1的高亮度放电灯。图1是模式化地表示有关实施例的高亮度放电灯构成的剖视图；图2是沿图1中II—II线的剖视图；图3是沿图1中III—III线的剖视图。
本实施例的高亮度放电灯10，作为发光物质是具有金属卤化物的金属卤化物灯。如图1所示的金属卤化物灯10具有在管内设有方向相对的一对电极3a、3b的发光管1；密封发光管1两端的电极密封部2a、2b。在发光管1的外周上，成螺线形卷有由导电性材料(例如白金线)构成的触发线8，其一端8a置位于电极3a附近。本实施例的发光管1是由石英玻璃构成的旋转椭圆体形状的透明性容器，容器内成为放电空间。发光管1的中央部外径是0.6mm，厚度是1.6mm，而且，内部容积是0.025cc。
在发光管1内密封有作为发光物质的ScI3(碘化钪)、NaI(碘化钠)、InI3(碘化铱)、TII(碘化铊)、以及作为启动辅助气体的1.4Mpa的Mpa的Xe气体。但是，与图11所示的构成不同，在本实施例的发光管1中没有密封Hg(水银)。即，本实施例的高亮度放电灯10是所谓的无水银金属卤化物灯。当然，不局限于无水银金属卤化物灯，也可以使用封入水银的有水银金属卤化物灯。并且，与有水银的金属卤化物灯相比，无水银金属卤化物灯的起动电压有增大的倾向，所以使无水银金属卤化物灯的构成中具有触发线8，效果将更好。即，利用触发线8来降低起动电压，能使效果更为显著。当构成不含水银的金属卤化物灯时，作为金属卤化物，包含有铱的卤化物(例如InI3、以及/或InI、最好是InI3)，就能提高灯电压，降低灯的点灯电流，所以比较理想。
金属卤化物灯10利用发光管1内的金属卤化物的发光，来发射具有可视区域光谱的光。NaI中的Na在实现可视区域光谱方面是非常理想的发光物质，但Na等离子半径小的碱金属，在设有触发线的现有金属卤化物灯的构成中(参照图11)，会在石英玻璃中移动，从而漏出到发光管的外部。即，在设有触发线的现有金属卤化物灯的构成中，要使用碱金属卤化物来作为金属卤化物，从灯寿命的角度来看，是很困难的。
设在发光管1内的电极3a、3b是钨电极。电极3a、3b的电极间距离例如可设定为3.7mm。一对电极3a、3b通过设在电极密封部2a、2b内的金属箔4a、4b连接外部引线5a、5b。在本实施例中，电极密封部2a、2b由石英玻璃构成，具有收缩密封构造。如图3所示，该剖视外形为近似长方形。并且，当确保更高的密封耐压时，也可以将电极密封部2a、2b设定为紧缩密封构造。此时，剖视外形例如为近似圆形。
电连接一对电极3a、3b的外部引线5a、5b通过配线9a、9b与包含稳定器6的点灯电路(驱动装置)11电连接。点灯电路11能输出启动用的高压脉冲电压(起动电压)以及点灯用的驱动电压(点灯电压)，与电源7电连接。更具体地说，点灯电路11的构成是当灯开始启动时输出高压脉冲电压，而后在点灯工作过程中对电流进行控制，使金属卤化物灯10中不致流过给定值以上的电流。在本实施例中，当灯开始启动时，只在例如由定时器所设定的给定时间内输出20kV的高压脉冲电压，而另一方面，在点灯工作过程中，输出频率为150Hz、65V、0.54A的电压以及电流，据此，用35W的灯功率来使金属卤化物灯10点灯。
触发线8的构成要做到当把起动电压外加到一对电极3a、3b上时，要使触发线8与电极3b处于导通状态。换言之，当外加起动电压时，触发线8与电极3b的关系要从绝缘状态转变为导通状态。在本实施例中，如图2所示，触发线8的另一端8b被设置在以绝缘状态(空气绝缘)靠近外部引线5b的地方，两者(8b和5b)之间存在着作为绝缘体的空气20。根据这种构成，当从点灯电路11把给定的电压(高压脉冲电压)外加到外部引线5a、5b上时，在触发线8的另一端8b和外部引线5b之间的绝缘被击穿，另一端8b和外部引线5b成为同一电位。即，只有当外加起动电压时，触发线8才通过外部引线5b与电极3b之间成为导通状态。触发线8的另一端8b和外部引线5b之间的间隔d例如为不足3mm，最好为1mm。为了保持触发线8的另一端8b和外部引线5b之间的间隔，可以利用例如绝缘性的固定材料来固定触发线8的另一端8b和外部引线5b。
并且，并不只局限于利用空气20进行的绝缘，也可以使触发线8的另一端8b和外部引线5b之间的间隔空间处于真空状态来进行绝缘。而且，如图4所示，也可以在外部引线5b上卷绕绝缘胶带21来构成。根据该构成，利用胶带21的卷数就能简单地调整间隔d。而且，如图5所示，也可以在外部引线5b上套上陶瓷筒22，在其外周上缠绕一圈另一端8b。即使在这种情况下，也可以使之具有与空气绝缘时相同的间隔d。
如图3所示，把触发线的一端8a卷绕在发光管1和密封部2a之间的区域上；换言之，金属卤化物灯10在发光管1一侧的密封部2a的端部(根部附近)具有触发线8的卷绕部8a。在本实施例中，接近设置触发线8的一端8a和密封在电极密封部2a中的电极3a，使两者之间通过电极密封部2a的石英玻璃的最短距离为大约1mm。
下面，参照图6来说明本实施例金属卤化物灯10的工作过程。
图6(a)是模式化地表示流动在触发线8中的电流波形的曲线图；图6(b)是模式化地表示外加在一对电极3a、3b之间的电压波形曲线图。
首先，如图6(b)所示，在灯起动时(T1)，从点灯电路11输出20kV的高压脉冲电压，并施加到电极3a、3b之间。由于外部引线5b和触发线8的另一端8b之间的间隔d设得比较窄(如1mm)，所以如图6(a)所示，如果外加高压脉冲电压，则彼此之间的绝缘被击穿，触发线8和电极3b成为同一电位。据此，在触发线8的一端8a和电极3a之间附近产生具有比电极3a、3b之间的电位倾斜度还大的电位倾斜度的电场。因此，在发光管1内能加速击穿Xe绝缘气体，还容易造成电极3a、3b之间的绝缘被击穿；其结果是，金属卤化物灯10的点灯(放电)真的开始了。
该点灯状态一旦开始，即使降低电压也仍能维持在稳定状态。即，如图6(b)所示，当点灯电路11停止输出高压脉冲电压后，即使输出(T2)频率为150Hz、65V、0.54A的电压以及电流，点灯状态也仍能维持在稳定状态上。另一方面，如图6(a)所示，当灯处于稳定点灯状态时(T2)，触发线8的电位呈浮游状态。即，当从点灯电路11输出灯处于稳定点灯状态时(T2)的低电压时，触发线8的另一端8b和外部引线5b之间不产生绝缘击穿，故此，两者呈绝缘状态，触发线8的电位呈浮游状态。因此，在点灯过程中，触发线8对发光管1内的电场所施加的影响几乎为0，所以能防止发光管1内的发光物质由于被吸引到触发线8的方向上，而从发光管1的内部漏出到外部。
在本实施例的构成中，通过设置触发线8(特别是一端8a)，即使用20kV这一比较低的高压脉冲电压也能可靠地起动金属卤化物灯10，所以能够比较容易地实现点灯电路11的小型化和低制造成本化，而且，因为能如其另一端8b那样来构成触发线8，所以在点灯过程中，触发线8不产生电场，因此能够防止由于该电场的影响而产生的发光物质漏出问题。其结果是，能防止由于发光物质减少所造成的色变化和灯电压上升变化的出现，从而能够实现具有稳定特性的、使用寿命较长的金属卤化物灯10。
下面，说明灯起动所需要的高压脉冲电压(击穿电压)。
本发明者分别对设有触发线8的本实施例1的金属卤化物灯10和不设触发线8的金属卤化物灯进行了击穿电压测定。不设触发线8的金属卤化物灯，除了没有触发线8之外，具有与金属卤化物灯10相同的构成。
击穿电压的测定如以下这样进行。当把高压脉冲电压外加到金属卤化物灯上，使其开始亮灯时，在电极3a、3b之间产生绝缘击穿后开始放电，利用金属卤化物灯在亮灯的瞬间电极间电压的急剧下降，将此时测定的峰值电压作为达到绝缘击穿所需的击穿电压。并且，当反复进行测量时，为了排除温度的影响，在熄灯后必须放置15分钟以上，等到金属卤化物灯10充分冷却之后再进行起动。
以下所示表1表示击穿电压的测定结果。当其构成中设有触发线8时，把触发线8的另一端8b和外部引线5b之间的间隔d设为1mm。并且，在表1中还表示了有关以后所述的实施例2的金属卤化物灯的测定结果。
下面说明表1。
如表1所示，当不设触发线8时，击穿电压为20.8kV，而当设触发线8时，击穿电压为12.3kV，可见通过设置触发线8就能大幅度地降低击穿电压值。如果击穿电压为15kV以下，则在通常使用条件下就能可靠地起动金属卤化物灯。即使考虑到由于灯和稳定器的环境温度、灯自身的温度、在发光管内的金属卤化物的位置(浓度分布)、以及电极状态等的不同所产生的±30％的变动，也可以用点灯电路11来施加20kV以下的高压脉冲电压。因为能很容易地使产生20kV以下高压脉冲电压的点灯电路11实现电路的小型化和低成本化，所以这种金属卤化物灯在现在市场上的实用性很大。
当金属卤化物灯不设触发线8时，测定的击穿电压为20.8kV，所以需要施加超过20kV的高压脉冲电压。这种产生非常高的高压脉冲电压的点灯电路必须使用特别的设计方案，并且，因为要使用耐高压的部件，所以使电路构成大型化，而且成本也大幅度提高。因此，这种金属卤化物灯在现在市场上的实用性变得很小。
下面，说明触发线8的另一端8b和外部引线5b之间的间隔。本发明者把本实施例的金属卤化物灯10的触发线8的另一端8b和外部引线5b之间的间隔d(最短距离)，在0.5mm～4mm的范围内进行了各种设定，如所述的那样，施加15kV的高压脉冲电压，进行了起动试验。将起动试验的结果表示在以下所述的表2中。如图4所示，该起动试验是利用设有绝缘胶带21的构成来进行的。
下面说明表2。
如表2所示，当触发线8的另一端8b和外部引线5b之间的间隔d为不足3mm(例如2.5mm～0.5mm)时，灯切实起动。但是，当为3mm以上时，不起动。不起动的理由可以认为是因间隔d过大而不能产生绝缘击穿，触发线8和外部引线5b不能成为同电位。通常在一般的灯中，通过将间隔d设为不足3mm，能够使其具有良好的起动性，但并不局限于此，可以根据各种条件来适当地设置间隔d。例如，根据触发线8的设置、绝缘体的种类、电极3a、3b之间的距离、施加电压等来适当地设置间隔d，要做到只有当施加高压脉冲电压时，才会产生绝缘击穿。
并且，并不局限于使触发线8的另一端8b靠近外部引线5b，也可以使配线9b等靠近起动时施加高电压的部分。而且，并不局限于触发线8的端部，也可以使之靠近此外的中央部。
下面，说明灯的寿命。本发明者对以下两种金属卤化物灯分别进行了寿命试验，即使触发线8的另一端8b靠近外部引线5b而设置的本实施例的金属卤化物灯10(参照图1)和使触发线108连接一方的外部引线105b，并在点灯过程中经常与一方的电极103b同电位的金属卤化物灯(比较例；关于触发线108的构成，可参照图11)。使两种灯的封入物构成相同。寿命试验是使两种灯各点灯250小时，然后调查触发线的影响。将寿命试验的结果表示在以下所述的表3中。表3表示了针对各种灯所进行的10次寿命试验中的代表性例子。
下面说明表3。
如表3所示，在点灯250小时后，在作为比较例的金属卤化物灯中可以观察到大幅度的色温度变化(4000K→6500K)，而且，灯电压也上升了(60V→120V)。色温度从4000K到6500K大幅度变化的灯是不能作为汽车前灯来使用的不合格灯。而且，还观察到了发光管出现白浊、丧失透明性的失透现象。而且，光通量维持率也下降到50％。
产生这种性能大幅度下降的原因，就比较例的情况来说，可以认为是由于即使在灯的点灯过程中触发线108也与电极103b为同电位所造成的。即，因为即使在灯的点灯过程中触发线108也与电极103b为同电位，所以在触发线108的一端108a和电极103a之间形成电位倾斜度较大的电场。因此，发光管内离子化了的发光物质被触发线108所吸引，特别是离子半径小的Na等就会在石英玻璃中移动，从而漏出到发光管101的外部。其结果，导致产生性能大幅度下降。而且，当Na等在石英玻璃中移动时，会破坏石英玻璃的非结晶质构造，会导致石英玻璃的白浊、失透等。
对此，在本实施例的金属卤化物灯10中，由于在灯的点灯过程中，触发线8的电位呈浮游状态，所以不形成所述那样的电位倾斜度较大的电场，发光物质不漏出。其结果是，几乎不发生色温度变化、灯电压上升、以及光通量维持率下降等问题，发光管1也不产生失透现象。因此，能够获得比较长的灯寿命。
在本实施例中，由于其构成是当外加起动电压时，触发线8与电极3b的关系要从绝缘状态转变为导通状态，所以能实现降低击穿电压的目的，同时还能防止灯的特性发生变化。其结果是能够提供一种使用寿命长的金属卤化物灯10。更具体地说，当起动时，触发线8与电极3b变为导通状态，由于在触发线8与电极3a之间形成的电场的影响，一对电极3a、3b之间的放电容易发生，所以即使在较低的电压下，也能够比较容易地起动。并且，触发线8与电极3b的导通状态仅限于起动时，在点灯过程中，在触发线8的附近不会产生大的电场，所以，在发光管1内离子化的封入物(例如，钠离子)不会被触发线8吸引，不会在发光管1的管壁中移动而漏出到外面。故此，即使长时间点灯，也不会产生封入物的减少和离子在发光管管壁中移动时的非结晶质构造被破坏等问题。因此，不会导致色温度变化、灯电压上升、光通量维持率下降、以及发光管失透等问题，能够获得比较长的灯寿命。
而且，在本实施例中，在触发线8上设置与外部引线5b的接近部分(8b)，起动时如果施加起动电压(高压脉冲电压)，则由于绝缘击穿，使高电压被加到触发线8上，所以利用简便的构成就能够取得降低击穿电压以及改变灯的特性的效果。
并且，为了把高电压加到触发线8上，并不局限于利用绝缘击穿的构成，例如也可以采用使用如双金属片那样的开关元件的构成。即，也可以采用这样的构成使用开关元件，仅在起动时使高压电源连接到触发线8上。
但是，当使用双金属片时，在再点灯的情况下，受到点灯前的灯温度的影响，有可能出现开关动作不良的问题，所以，除了构成简便的优点之外，从能使之可靠地工作这一角度出发，可以说利用所述绝缘击穿构成的优点更大一些。在本实施例中，在起动时，是使触发线8的电位与电极3b的电位相同，但并不局限于此，触发线8不一定要与电极3b的电位相同。也可以是利用在一端8a和电极3a之间形成的电场来使电极3a、3b之间开始放电的电位。
实施例2参照图7以及图8来说明本发明的实施例2。图7是模式化地表示有关本实施例的高亮度放电灯点灯装置的电路构成的图。
图7所示的高亮度放电灯点灯装置具有金属卤化物灯13和使金属卤化物灯13亮灯的点灯电路12。本发明的构成与所述实施例1的构成相同，仅在起动时才使高压脉冲电压施加到被卷绕在灯13上的触发线8上。但是在本实施例中，其构成是只在触发线8上施加起动时的高压脉冲电压，而在灯的一对电极3a、3b之间，即使在起动时也仍然施加与亮灯时同样的电压(驱动电压)，这一点与所述实施例1不同。而且，高压脉冲电压的施加也不是通过与外部引线5b之间的绝缘击穿来进行的，而是利用点灯电路(驱动电路)12的控制来进行的，这一点也与所述实施例1不同。因为其他方面与所述实施例1相同，所以省略或简化其说明。
图7所示的点灯电路12与所述实施例1相比，在灯的点灯用驱动电压和起动用高压脉冲电压独立输出这一点上大不相同。即，灯的点灯用电压从电源7通过点灯电路12的稳定器6来输出的。另外，起动用高压脉冲电压是利用升压变压器130将电源7的电压升压，然后通过继电器120输出的。利用定时电路110的控制使继电器120只在起动后的给定时间(例如1秒)内处于“打开”的状态。
金属卤化物灯13与所述实施例1的金属卤化物灯10相同，具有将其一端8a卷绕在电极密封部2a根部上的触发线8。但是触发线8的另一端8b不是接近外部引线5b设置的，而是通过配线100与点灯电路12的继电器120电连接。而且，外部引线5a、5b分别电连接点灯电路12的稳定器6。
下面，参照图8来说明本实施例的工作过程。图8(a)是模式化地表示外加在触发线8上的电压波形的曲线图；图8(b)是模式化地表示外加在一对电极3a、3b之间的电压波形曲线图。
如图8(a)以及图8(b)所示，在灯起动时(T1)，从稳定器6输出的驱动电压(例如65V)被加到外部引线5a、5b之间，在这种状态下，从升压变压器130输出的高压脉冲电压(例如20KV)被施加到触发线8上。据此，在发光管1内部的触发线8的一端8a附近产生电位倾斜度很大的电场，促进了Xe绝缘气体的击穿，所以，以更低的起动电压，利用加在外部引线5a、5b之间的驱动电压开始放电，使灯发光。
起动开始之后，在经过1秒钟的时刻，利用定时电路110的控制使继电器120变为“打开”的状态，触发线8的电位变成浮游状态(T2)。故此，与所述实施例1相同，在点灯过程中，在触发线8和放电电极之间不形成电位倾斜度很大的电场，发光物质不会漏出。因此，几乎不发生色温度变化、灯电压上升、以及光通量维持率下降等问题，而且，发光管1也不产生失透现象。因此，能够获得比较长的灯寿命。而且，在本实施例的构成中，在一对电极3a、3b之间不施加高压脉冲电压，所以能防止或降低由起动时的电极融化变形和蒸发所引起的消耗等损伤。
与实施例1相同，对本实施例的金属卤化物灯13也进行了击穿电压测定，其结果，如在所述表1中一同表示的那样，击穿电压为12.2V。即，可以知道，与不设触发线的金属卤化物灯相比，本实施例的金属卤化物灯13能大幅度地降低击穿电压。而且，根据所进行的寿命试验结果可知，本实施例的金属卤化物灯13与实施例1的金属卤化物灯10相同，没有发现作为发光物质的钠等碱金属从发光管1的内部漏出到外部的现象，因为具有稳定的特性，所以能获得较长的使用寿命。
也可以将图7所示的构成变更为图9所示的构成。图9是表示实施例2的改变例电路构成的图。
在图9所示的构成中，取代定时电路110，利用检测灯已开始点灯的点灯检测部件150来控制继电器120，使高压脉冲电压只在起动的时候才施加。作为点灯检测部件150，例如可以使用检测灯电流的电流检测器。具体地说明该工作过程，是通过把高压脉冲电压加到触发线8上，使放电电极之间开始放电，而后利用电流检测器150进行检测，如果检测出例如0.3A以上的灯电流，就将继电器120转换为“关闭”状态，使高压脉冲电压不再施加到触发线8上。
而且，如图10所示，也可以使用检测灯电压的电压检测器151作为点灯检测部件，以此来构成点灯电路12，控制继电器120。当放电电极之间尚未开始放电时，来自稳定器6的输出电压成为给定的开放电压(例如350V)，而开始放电时，变为例如65V的灯电压。利用该电压的变化检测是否点灯，通过这种方法就能使高压脉冲电压只在起动的时候才施加到触发线8上。而且，为了检测是否点灯，也可以使用光传感器等。
并且，虽然在所述各实施例中列举了由石英玻璃来构成发光管1的例子，但并不局限于此，也可以使用陶瓷材料来构成发光管1。不过，由陶瓷材料构成的发光管与由石英玻璃构成的发光管相比，为所谓的毛玻璃状态，所以存在着难以获得点光源这一问题。即，在毛玻璃状态的陶瓷发光管中，由于发光管整体发光，所以难以获得点光源。故此，在汽车前灯等要求点光源的地方，最好还是使用石英玻璃的发光管。
而且，最然举例说明了金属卤化物灯，但并不局限于此，也可以使用具有同样放电机理的各种高亮度放电灯(例如高压水银灯)。即，虽然从能防止钠等发光物质丢失这一角度出发，使用金属卤化物灯效果比较好，但也完全可以使用高压水银灯、高压钠灯等其他的高亮度放电灯(HID)。
并且，在所述实施例中的氙气压、发光管1的内容积、电极之间的距离、钪的碘化物、以及钠的碘化物等金属卤化物的组合等只是例示而已。因此，例如发光管1的内容积并不局限于0.025cc，电极之间的距离也并不局限于3.7mm，而且，作为金属卤化物也可以使用其他的组合物。虽然构成是以辅助起动的目的而把氙气密封到发光管1中的，如考虑到汽车前灯的使用要求，则稀有气体中氙气比较理想，但氙气以外的稀有气体，例如氩气也可以。同样，灯的功率也并不局限于35W。所述实施例的高亮度放电灯不只是汽车前灯用，不用说，以一般照明用为主，还可以用于其他方面。例如，也可以作为如使用液晶和DMD的投影机等图像投影装置的光源来使用。而且，也可以作为露天体育场的照明灯以及作为照射道路标记的探照灯来使用。
根据本发明，触发线的构成是当起动电压外加到所述一对电极之间时，触发线与一方电极之间变成导通状态，所以能够降低击穿电压，同时还能防止灯的特性发生变化。其结果是能延长具有触发线的高亮度放电灯的寿命。
表1
表2
(○起动、×不起动)
表3
权利要求
1.一种高亮度放电灯，包括在管内设有一对方向相对的电极的发光管，和设在所述发光管的外周上的由导电性材料所构成的触发线；其特征在于所述触发线的构成是当把起动电压外加到所述一对电极之间时，所述触发线要与所述一对电极中的一方电极呈导通状态；并且，在所述导通状态的触发线和相对于所述一方电极的另一方电极之间形成电场的状态下，在所述一对电极之间开始放电。
2.根据权利要求1所述的高亮度放电灯，其特征在于所述触发线的一部分被设置在以绝缘状态靠近电连接所述一方电极的外部引线的地方；当外加所述起动电压时，所述触发线的所述一部分和所述外部引线之间发生绝缘击穿而成为所述导通状态。
3.根据权利要求2所述的高亮度放电灯，其特征在于把所述触发线的所述一部分设在与所述外部引线之间的距离为不足3mm的地方。
4.根据权利要求2或3所述的高亮度放电灯，其特征在于所述触发线的所述一部分与所述外部引线之间是靠空气来绝缘的。
5.根据权利要求2或3所述的高亮度放电灯，其特征在于所述触发线的所述一部分与所述外部引线之间是通过设置绝缘胶带来绝缘的。
6.根据权利要求1所述的高亮度放电灯，其特征在于还包括从所述发光管延伸出来，并密封所述一对电极的端部的一对密封部；在密封所述一对密封部中的所述另一方电极端部的密封部和所述发光管之间的区域上卷绕有所述触发线。
7.根据权利要求1所述的高亮度放电灯，其特征在于所述发光管是由石英玻璃构成的。
8.根据权利要求1所述的高亮度放电灯，其特征在于在所述发光管内密封金属卤化物作为发光物质；所述金属卤化物包含碱金属卤化物。
9.根据权利要求8所述的高亮度放电灯，其特征在于所述碱金属卤化物是钠卤化物。
10.一种高亮度放电灯点灯装置，包括包含在管内设有一对方向相对电极的发光管和设在所述发光管外周上的由导电性材料所构成的触发线的高亮度放电灯；使所述高亮度放电灯亮灯的点灯电路；所述触发线不与所述一对电极中的任意一方电连接；所述点灯电路包括当所述一对电极之间开始放电后，施加用于维持该放电的驱动电压的驱动电压施加部件；施加用来在所述一对电极之间开始放电的起动电压的起动电压施加部件；所述触发线电连接所述起动电压施加部件，并且，所述一对电极分别与所述驱动电压施加部件电连接。
11.根据权利要求10所述的高亮度放电灯点灯装置，其特征在于具有控制所述起动电压施加部件的定时器，使所述起动电压施加部件在起动时的给定时间内将所述起动电压施加到所述触发线上。
12.根据权利要求10所述的高亮度放电灯点灯装置，其特征在于所述起动电压施加部件包括检测利用所述一对电极之间的放电来实施的点灯已经开始的检测部件；当利用所述检测部件检测出点灯已经开始时，停止施加所述起动电压的控制部件。
13.根据权利要求12所述的高亮度放电灯点灯装置，其特征在于所述检测部件是检测所述一对电极之间的电压变化的电压检测器。
14.根据权利要求12所述的高亮度放电灯点灯装置，其特征在于所述检测部件是检测流动在所述一对电极之间的电流变化的电流检测器。
15.根据权利要求10～12中任意1项所述的高亮度放电灯点灯装置，其特征在于所述高亮度放电灯还具有从所述发光管延伸出来，并密封所述一对电极端部的一对密封部；在所述一对密封部中的一方密封部和所述发光管之间的区域上卷绕有所述触发线。
16.根据权利要求10～12中任意1项所述的高亮度放电灯点灯装置，其特征在于所述发光管是由石英玻璃构成的。
17.根据权利要求10～12中任意1项所述的高亮度放电灯点灯装置，其特征在于所述高亮度放电灯是将包含碱金属卤化物在内的金属卤化物作为发光物质，密封到所述发光管内的金属卤化物灯。
全文摘要
一种高亮度放电灯10,包括:发光管1和设在发光管1外周上的由导电性材料构成的触发线8。所述触发线8的构成是:当把起动电压外加到所述一对电极3a、3b之间时,所述触发线8与电极3b之间呈导通状态。在导通状态的触发线8和电极3a之间,靠起动电压产生电场。该高亮度放电灯10具有较长的使用寿命。
文档编号H05B41/04GK1327256SQ01115938
公开日2001年12月19日 申请日期2001年6月6日 优先权日2000年6月6日
发明者金子由利子, 高桥清, 南畑亮, 竹田守, 桐生英明, 村濑隆幸 申请人:松下电器产业株式会社