[发明专利]具有顶拱和箔片点火辅助设备的高强度放电灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度放电灯，确切地说，涉及用于此类灯中的点火辅助设备。

背景技术

击穿速度以及启动自持放电所需的电子数不同，但是低压放电（例如，荧光灯）或高压放电（电弧放电灯）的潜在击穿机构相同。放电发生在给定电势相反的两个导体之间。导体之间的空间通常包含气体，并且已采用各种措施通过将气体封装在密闭容器中来维持其质量/纯度。放电的主要最终结果是在两个导体之间形成等离子体。等离子体被定义为导电介质，包含等比例的电子和离子，能够通过其他绝缘材料传导电流，即，初始状态下为气体的材料。

首先，电弧管中所含的气体不导电。如果向导体上施加电势，则将产生一种有利情况，即，使外层轨道电子与气体原子脱离从而产生自由电子，气体中的自由电子将通过导体之间产生的电场加速，并且通过气体原子之间的碰撞产生更多电子，这些电子再得到电离。如果电场足够高，则所产生的每个电子将通过与气体原子和离子的非弹性碰撞产生额外电子，并且形成电子雪崩。此类雪崩将产生放电。但是，需要几千伏的电势才能利用电场使得气体原子发生简单介电击穿，从而产生此类电子。电势越高，所需的外部电气电路就越昂贵，并且可能不具备商业可行性。外套和灯头接口区域内也可能发生不利击穿。

商业应用放电采用额外的自由电子源，因此不需要产生此类高电压来启动放电。此类外部电子源可以是受热灯丝，使用始终存在的宇宙射线，或者通过放射性衰变提供电子源。除非使用其他方法来减小击穿电压，否则受热灯丝不适用于高强度放电（HID）灯，而宇宙射线背景辐射不足以大幅减小对点火所需极高电场的需要。

对于通过放射性衰变提供电子源，过去通常用于HID电弧管内的是放射性气体，例如Kr⁸⁵，大多数衰变产物是β粒子（即，电子）。Kr⁸⁵的半衰期是10.8年，99.6%的衰变产物是最大动能为687千电子伏的β粒子（即，电子）。这些电子具有极高能量，在许多方面是理想的自由电子源，因此广泛用于这些应用中。但是为了通过放射性衰变提供足够的这些高能电子，HID灯中必须使用足够数量的此类气体。

由于这些灯中存在Kr⁸⁵，因此减小了对在导体上提供极高电势的需求，从而使得外部电路（镇流器）和系统设计更为简单和更成本有效。典型应用通过镇流器使用的放射性气体能够在极短期间内提供高电脉冲，通常是在毫秒（微秒）范围内，因此能够有效地形成上述电子雪崩。但是，近期UN2911政府规章对灯中所用的放射性Kr⁸⁵量做出了限制。这些规章禁止HID灯制造商大量使用上段中所述的先前已投入使用的Kr⁸⁵气体。

所属领域中已设计出多种点火辅助设备来改进高强度放电灯的点火。第2002/0185973号美国专利申请公开案中公开了一种灯，其中导线缠绕在电弧管及其中心体的两条支腿上，作为点火辅助设备和保护壳，但是不连接到电极上。另一个参考是第5,541,480号美国专利案，其中公开了一种点火辅助设备，其中涂覆在电极之间的恒定直径电弧管外表面上的导体连接到与电极接触的导电框线上。第6,222,320号美国专利案中公开了一种灯点火辅助设备，其包括电弧管，所述电弧管具有中心体部分以及从所述中心体部分延伸的较小直径支腿，其中与接触一个电极的导电框线接触的导体仅与电弧管的中心体部分接触。

发明内容

所属领域中需要减小HID灯中的Kr⁸⁵含量，但是这可能对放电启动产生严重后果，因此导致性能不可接受。本发明描述了一种用于消除减小Kr⁸⁵气体含量的这种缺点的装置。

应认识到，诸如上、下、顶部、底部、右、左等术语是相对性的，会随着灯的定向而变。这些术语用于帮助理解本发明，不得用于限制由权利要求书定义的本发明。

总的来说，本发明的特征是一种高强度放电灯，所述高强度放电灯包括电绝缘电弧管，所述电绝缘电弧管包括具有内部放电区域的中央部分以及各自从所述中央部分的端部延伸的两个支腿。所述中央部分的大小（例如，直径）大于所述支腿。导电体延伸穿过每个所述支腿并且在所述放电区域中彼此隔开。透光外壳用于封装所述电弧管。框架构件电附接到一个所述导体。点火辅助设备包括导电箔片和顶拱。所述箔片设置在一个所述支腿周围并且与所述框架构件电接触。与所述箔片电接触的导电顶拱位于所述中央部分之上或者附近。