專(zhuān)利名稱(chēng)：車(chē)頭燈系統(tǒng)及其所使用的燈泡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種車(chē)頭燈系統(tǒng)，它包括至少兩對(duì)燈它們適宜于裝在汽車(chē)的前部，各對(duì)燈中的一個(gè)燈裝在汽車(chē)前部的一側(cè)，一對(duì)燈的各燈在工作時(shí)發(fā)出近光，另一對(duì)燈的各燈發(fā)出遠(yuǎn)光，四個(gè)燈各個(gè)都有一個(gè)凹面扁平反光器，反光器有一個(gè)光軸和一個(gè)焦點(diǎn)，還有一個(gè)四邊形的窗玻璃封閉著各反光器，該窗玻璃的平均高度尺寸小于60毫米，平均寬度尺寸對(duì)平均高度尺寸的比值大于3;
各有關(guān)的電光源，它們軸向配置在各個(gè)燈中，該光源具有一些供電導(dǎo)線(xiàn)，并被一半透明的外殼包圍，該外殼中充有氣體，并密封于供電導(dǎo)線(xiàn)上。
本發(fā)明還涉及一種適用于該車(chē)頭燈系統(tǒng)的燈泡。
從英國(guó)專(zhuān)利2，154726(PHH10，925)可以了解到這種車(chē)頭燈系統(tǒng)的情況。
在該車(chē)頭燈系統(tǒng)中，光源采用高壓氣體放電燈。這種燈比起汽車(chē)常用的白熾燈(包括汽車(chē)用的囟素?zé)粼趦?nèi))來(lái)具有的優(yōu)點(diǎn)是光源的亮度非常高。因此有可能使用反光器的凹面表面較小的燈，這在透鏡的高度尺寸較小時(shí)是很顯然的。盡管如此，這種車(chē)頭燈系統(tǒng)根據(jù)窗玻璃的設(shè)計(jì)還是能滿(mǎn)足世界各國(guó)對(duì)近光和遠(yuǎn)光提出的要求的。
燈的高度尺寸小具有這樣一個(gè)很大的好處，即可以使汽車(chē)的前部矮一些，因而空氣阻力小，而且使汽車(chē)設(shè)計(jì)人員具有較大的自由選擇的余地。
這種車(chē)頭燈系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，要點(diǎn)燃?xì)怏w放電燈并使其工作需要昂貴的電子系統(tǒng)，而且這些燈不能即刻發(fā)射出所有的光，它們只能在仍然處在發(fā)熱狀態(tài)下可以困難地重新加以點(diǎn)燃。
本發(fā)明的目的是提供本說(shuō)明書(shū)開(kāi)頭部分所述的那種車(chē)頭燈系統(tǒng)及其所使用的燈泡，該燈系統(tǒng)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即高度尺寸小，而且燈系統(tǒng)一經(jīng)激發(fā)即能即刻發(fā)光。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的在本說(shuō)明書(shū)開(kāi)頭部分所述的那種車(chē)頭燈系統(tǒng)中通過(guò)以下各點(diǎn)而定現(xiàn)的-光源是一種燈絲，這種燈絲在額定電壓下工作時(shí)，其色溫至少約為3300°K;
-光源的外殼呈管形，內(nèi)徑大約在2至6毫米的范圍內(nèi);
-填充氣體在室溫下的壓力在8至60巴的范圍內(nèi);
-填充氣體主要由選自氙、氪和氙/氪混合氣體的氣體組成，每立方厘米含有2×10-8～12×10-7克分子鹵素，其中鹵素是選自Br、Cl、Br/Cl混合物;
-光源在額定電壓下工作時(shí)消耗功率在40至70瓦范圍內(nèi)。
由于上述相關(guān)特點(diǎn)的組合使本發(fā)明的燈系統(tǒng)特別適合裝在車(chē)輛的前部。它使車(chē)輛的前部有可能設(shè)計(jì)得非常矮，盡管如此，還是能夠發(fā)出照亮車(chē)輛前面道路各部分的很強(qiáng)的光束。
由于光源的工作溫度高，因而其效率高達(dá)約28至33流明/瓦左右。但這個(gè)高效率并不是該光源可用于本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)的決定因素。事實(shí)上，其它具有同等或甚至更高效率的光源還是不適用于本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)。這類(lèi)光源的一個(gè)例子可以是這樣的一種白熾燈，其中紅外輻射是通過(guò)一個(gè)經(jīng)選擇的反光器(例如紅外反射干涉濾光鏡)反射到燈絲上而獲得同樣的高效率。在這類(lèi)燈泡中，由于消除了熱損失，因而節(jié)約了電能，從而獲得了高的效率(流明/瓦)。這類(lèi)燈泡不裝設(shè)亮度極高的燈絲。
效率非常高的低壓放電燈也不能用于本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)中，因?yàn)檫@種燈亮度低較大量的電能都轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)輻射。要借助于較小的反射器和較小的透鏡(如果有的話(huà))來(lái)會(huì)聚大量光源的光，使對(duì)遠(yuǎn)光和近光的要求那怕是只得到大致上的滿(mǎn)足，也是不可能的。
本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)的光源，由于其溫度高的緣故而具有很高的亮度。該溫度和該亮度要比汽車(chē)用的一般鹵素白熾疲ɡ鏗1燈，其色溫僅為3215°K)的溫度和亮度要高得多。一般說(shuō)來(lái)，本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)的光源的色溫在3300至3450°K的范圍內(nèi)，通常在3330和3430°K之間。
由于光源的亮度高，即從直徑約為0.8至1.2毫米(例如1毫米)長(zhǎng)度約為4至6毫米的體積較小的燈絲發(fā)射出較大的光通量，因而較矮的反射鏡的較小的凹面表面能往窗玻璃上投射出足量的光，使從窗玻璃射出合乎規(guī)定要求的光束。
我們意外地發(fā)現(xiàn)，不僅是本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)的燈(盡管它們的尺寸小，)能發(fā)出大大超過(guò)有關(guān)規(guī)定的最低要求的光束，而且光源在壽命方面也能滿(mǎn)足要求，即至少320小時(shí)的壽命。值得注意的是，迄今還沒(méi)有人把燈絲與高度極小的車(chē)頭燈系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。事實(shí)上，對(duì)燈絲作為白熾燈的光源所持續(xù)進(jìn)行的改進(jìn)已有一百多年的歷史。汽車(chē)在持續(xù)不斷地進(jìn)行流線(xiàn)型化方面已有數(shù)十年的歷史，特別是近十年來(lái)已把重點(diǎn)放在空氣阻力系數(shù)(Cw)上。顯然在過(guò)去提出的降低車(chē)燈高度的各項(xiàng)建議中，沒(méi)有人認(rèn)為使用燈絲可以大大降低車(chē)燈高度。
光源的管狀外殼可以只有一個(gè)(箍縮的)封口，因此光源的兩根供電導(dǎo)線(xiàn)都裝在該封口中。鑒于在該外殼中一供電導(dǎo)線(xiàn)必須延伸到光源遠(yuǎn)離封口的一端，因而外殼應(yīng)較寬，且其內(nèi)徑應(yīng)在4至6毫米的左右的范圍。作為一種變換管狀外殼也可以在兩端各有(箍縮的)封口，各供電導(dǎo)線(xiàn)即配置在該封口中。這類(lèi)外殼的優(yōu)點(diǎn)是可以使內(nèi)徑減小到大約2毫米的最小值，因而外殼能承受相對(duì)來(lái)說(shuō)非常高的氣體壓力。這種外殼的內(nèi)徑一般在2至6毫米的范圍，大多數(shù)在2至4毫米的范圍。外殼的壁更通常約為1至2毫米，舉例說(shuō)，壁厚在1至1.5毫米范圍。
外殼可以由SiO2重量百分比含量至少為95%的玻璃構(gòu)成，例如石英玻璃，或由硬質(zhì)玻璃構(gòu)成，例如線(xiàn)性膨脹系數(shù)相當(dāng)于鉬的那種硬質(zhì)玻璃。
燈絲通常在額定電壓(多半為12至13.5伏)下消耗的功率在40至70瓦的范圍內(nèi)。燈絲通常繞制成單螺旋形。該螺旋燈絲上可以繞有旋制的細(xì)金屬絲，由此提高了光源的發(fā)光率。若該螺旋燈絲的螺距/金屬絲比值較小，例如在1.25至1.70的范圍內(nèi)，也可以使光源具有較高的發(fā)光率。
光源通常配備有燈頭，該燈頭確保光源以很小的容差安置在有關(guān)的燈具中。為此該燈具有一個(gè)帶邊緣的孔口，燈頭即安置得使其與所述邊緣相配合。燈頭至少有一個(gè)突出的接觸件，供連接到電源的連接器之用。燈頭的第二個(gè)觸點(diǎn)可以是與燈頭體隔離的整體式觸點(diǎn)或突出的接觸件。
燈頭的各觸點(diǎn)都連接到接光源的各相關(guān)的供電導(dǎo)線(xiàn)上。在光源外殼相對(duì)于供電導(dǎo)線(xiàn)密封的所在部位的供電導(dǎo)線(xiàn)以呈金屬絲形的為宜。我們發(fā)現(xiàn)這類(lèi)密封特別能承受非常高的氣體壓力。
燈頭外表面可以有一個(gè)切向槽供容納密封圈之用，燈頭相對(duì)于反光鏡連接的密封即由此密封圈實(shí)施的。想使其發(fā)出近光的光源可以與近光屏構(gòu)成一個(gè)整體。近光屏在側(cè)面圍繞著光源的周?chē)糠?。在一特殊?shí)施例中，近光屏系安置在外殼外部。
但近光屏也可以與燈，特別是燈的反光器，構(gòu)成一個(gè)整體。作為一種變換，近光也可以按其技術(shù)要求而不使用近光屏來(lái)形成。
一般說(shuō)來(lái)，燈的窗玻璃的平均高度尺寸是在35至60毫米的范圍內(nèi)，特別是在40至50毫米范圍內(nèi)。
為減少光源的壽命對(duì)偶然條件的依賴(lài)關(guān)系，例如裝有本發(fā)明的車(chē)頭系統(tǒng)的汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，車(chē)頭燈系統(tǒng)可裝設(shè)限制著光源的功率損耗的功率限制器、電流限制器和/或電壓限制器。額定電壓為12伏的車(chē)輛其控制的電壓事實(shí)上可以升高到一高得多的電壓值，例如16伏。這種成比例高得多的電壓在很大程度上影響著燈絲的實(shí)際壽命。特別是對(duì)發(fā)出近光且由于此緣故。而經(jīng)常和長(zhǎng)時(shí)間使用的燈絲來(lái)說(shuō)，更不希望有這種現(xiàn)象。
附圖示出了本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)及適用于該燈系統(tǒng)的燈泡的一個(gè)實(shí)施例。附圖中

圖1是裝在一輛汽車(chē)前部的本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖;
圖2是圖1中燈的軸向剖視圖，連同其光源的縱向剖視圖和供電電路;
圖3是適用于圖2中所用的車(chē)頭燈系統(tǒng)的一種燈泡的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖1中，本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)具有分別為1a、1b和2a、2b的兩對(duì)燈，在汽車(chē)前部3中央的兩側(cè)分別裝有各對(duì)燈中的一個(gè)燈1a和2a以及1b和2b。圖中只看到燈的各矩形窗玻璃，窗玻璃的平均高度尺寸h小于60毫米，平均寬度尺寸為w，比值w/h大于3。
和其余的燈1b、2a和2b一樣，燈1a(圖2)有一個(gè)凹面扁平的反光器11，反光器11上有一光軸12和在光軸上的一焦點(diǎn)，該反光器11為窗玻璃10所封閉。此外在燈1a中軸向配置有電光源20。燈1a和燈1b并聯(lián)連接到電源電路40上，電源電路40則包括一功率限制器43。光源20被包括在第一電流回路41、42、20、41中。42是個(gè)電阻器，它起使電池41的額定電壓與光源20的額定工作電壓相適配的作用，舉例說(shuō)，當(dāng)電池電壓為13.2伏且燈泡為12伏60瓦時(shí)，就需用0.24歐的電阻器。
齊納二極管44與光源20并聯(lián)連接，當(dāng)光源電壓超過(guò)12伏時(shí)，該二極管導(dǎo)通，結(jié)果，電流流過(guò)回路41，42，44，和41因而限了光源20兩端的電壓，從而也限制了該光源所消耗的功率。光源20有一個(gè)燈頭30，燈頭30的外形系制造得使其能與反光器11上一孔口的邊緣13相配合。
光源20，即軸向配置的燈絲，具有供電導(dǎo)線(xiàn)21、22(圖3)，四周包圍著充氣的密封到供電導(dǎo)線(xiàn)21、22上的半透明外殼23。反光器11的焦點(diǎn)(圖2)處在燈絲20內(nèi)。
燈絲20的在額定電壓下工作時(shí)的色溫至少約為3300°K。外殼23呈管狀，其內(nèi)徑在大約2至大約6毫米的范圍內(nèi)，管內(nèi)在室溫下的充氣壓力在8至60巴的范圍內(nèi)。充填氣體主要由氙、氪或氙/氪混合氣體組成，每立方厘米含有2×10-8至12×10-7克分子的鹵素，鹵素則選自Br、Cl、Br/Cl混合物。燈絲在額定電壓下工作時(shí)消耗功率在40至70瓦范圍內(nèi)。
燈頭30具有突出的接觸件31、32，供連接到電源的一個(gè)連接器之用。燈絲20的供電導(dǎo)線(xiàn)21、22在外殼23兩端的部位24、25處呈金屬絲狀，該外殼即在其該兩端處密封在各導(dǎo)線(xiàn)上。
適用于本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)的燈泡的技術(shù)規(guī)格如下石英玻璃制成的管狀燈管，內(nèi)徑6毫米，壁厚1毫米，兩供電導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)在燈泡一端的一個(gè)封口延伸到外面，燈絲是鎢絲燈絲，長(zhǎng)4毫米，外徑1毫米;
充填氣體為在室溫下的10巴Xe和7毫巴CH2Br2即5.7×10-7克分子鹵素/立方厘米;
色溫在12.1伏下為3360°K;
功率在12.1伏下為55.6瓦。
燈泡壽命409小時(shí)，效率27.9流明/瓦，發(fā)光率30.000千燭光/平方米。
燈泡是在具有40×132毫米矩形窗玻璃的扁平拋物面反光器中工作的，因而反光器的焦點(diǎn)位于燈絲內(nèi)。帶反光器和窗玻璃的燈泡所形成的近光光束與普通9006燈泡在普通LF燈(其窗玻璃尺寸為75×135毫米)中所形成的近光光束進(jìn)行了比較。燈泡的發(fā)光率為19，000千燭光/平方米。兩種燈都按滿(mǎn)足美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)SAEJ579C標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)果如表一所示。
從表1可知，本發(fā)明的車(chē)頭燈系統(tǒng)在所有各方面完全滿(mǎn)足了標(biāo)準(zhǔn)的要求。盡管本發(fā)明車(chē)頭燈系統(tǒng)的燈的反光器和窗玻璃的尺寸只有公知技術(shù)燈的一半，且消耗的功率不相上下，但本發(fā)明燈系統(tǒng)的光束在許多方面比已知技術(shù)的燈更為優(yōu)越。舉例說(shuō)，照度在重要點(diǎn)0.5D，1.5r處高21%，在點(diǎn)2.0D15r處高35%，而在點(diǎn)1.5D，2r處經(jīng)測(cè)定只小了2%不到。這些點(diǎn)確定了在汽車(chē)前面75米處的照度和在汽車(chē)前面30米處的路邊緣的照度。此外該車(chē)頭燈系統(tǒng)的最大照度比公知技術(shù)燈的照度高5%。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)頭燈系統(tǒng)，它ǎ 一至少兩對(duì)燈，它們裝在汽車(chē)的前部，各對(duì)燈中的至少一個(gè)燈裝在汽車(chē)前部中央的一側(cè)，一對(duì)燈的各燈在工作時(shí)發(fā)出近光，另一對(duì)燈的各燈發(fā)出遠(yuǎn)光，四個(gè)燈各個(gè)都有一個(gè)凹面扁平反光器，反光器有一個(gè)光軸和一個(gè)焦點(diǎn)，還有一個(gè)四邊形的窗玻璃封閉著各反光器，該窗玻璃的平均高度尺寸小于60毫米，平均寬度尺寸對(duì)平均高度尺寸的比值大于3；一各有關(guān)的電光源，它們軸向配置在各個(gè)燈中，該光源具有一些供電導(dǎo)線(xiàn)，且四周?chē)怀溆袣怏w的半透明外殼包圍，外殼密封在供電導(dǎo)線(xiàn)上；該燈系統(tǒng)的特征在于-該光源是一種燈絲，這種燈絲在額定電壓下工作時(shí)，其色溫至少約為3300°K；-光源的外殼呈管形，內(nèi)徑大約在2至6毫米的范圍內(nèi)-填充氣體在室溫下的壓力在8至60巴的范圍內(nèi)；-填充氣體主要選自氙、氪和氙/氪混合氣體的氣體組成每立方厘米含有2×10-8～12×10-7克分子鹵素，其中鹵素系選自Br、Cl、Br/Cl混合物；-光源在額定電壓下工作時(shí)消耗功率在40至70瓦范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的車(chē)頭燈系統(tǒng)，其特征在于，各燈具有一帶邊緣的孔口，各光源具有一帶有至少一用于連接到連接器的突出接觸件的燈頭，該燈頭的外形系制成使其能與各反光器中的孔口的邊緣相配合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的車(chē)頭燈系統(tǒng)，其特征在于，至少在工作時(shí)發(fā)出近光的燈上設(shè)有功率限制器。
4.一種適用于權(quán)利要求1所述的車(chē)頭燈系統(tǒng)中的燈泡，它包括一裝在一充氣半透明外殼中的光源和接光源的一些供電導(dǎo)線(xiàn)，外殼密封在這些供電導(dǎo)線(xiàn)上，該燈泡的特征在于-光源是一種燈絲，這種燈絲在額定電壓下工作時(shí)，其色溫至少為3300°K;-光源的外殼呈管形，內(nèi)徑大約在2至6毫米的范圍內(nèi);-填充氣體在室溫下的壓力在8至60巴的范圍內(nèi);-填充氣體主要由選自氙、氪和氙/氪混合氣體的氣體組成每立方厘米含有2×10-8～12×10-7克分子鹵素，其中鹵素系選自Br、Cl、Br/Cl混合物;-光源在額定電壓下工作時(shí)消耗功率在40至70瓦范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的燈泡，其特征在于，該燈泡具有一至少有一用以連接到一連接器的突出接觸件的燈頭，該燈頭的外形系制成使其能與反光器中的孔口的邊緣相配合，該接觸件則與供電導(dǎo)線(xiàn)相連接。
6.如權(quán)利要求4或5所述的燈泡，其特征在于，供電導(dǎo)線(xiàn)在外殼密封在該供電導(dǎo)線(xiàn)上的部位處呈金屬絲形。
7.如權(quán)利要求6所述的燈泡，其特征在于，管形外殼兩端有一個(gè)裝有各供電導(dǎo)線(xiàn)的封口。
全文摘要
一種車(chē)頭燈系統(tǒng)，它包括燈(1a)，該燈帶一個(gè)高度小于60毫米的矩形窗玻璃(10)和一扁平凹面反光器(11)，其中燈絲(20)配置在一狹窄管狀的外殼中。燈絲(20)具有非常高的色溫，并被包圍在壓力非常高的氣體中。這種燈系統(tǒng)發(fā)出的光束優(yōu)于尺寸更大的普通車(chē)頭燈發(fā)出的光束。
文檔編號(hào)H01K3/16GK1032140SQ8810690
公開(kāi)日1989年4月5日 申請(qǐng)日期1988年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月24日
發(fā)明者杰曼·蘭米·蒂揚(yáng)彭斯 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司