小功率汽车用氙灯的设计与工艺

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1、小功率汽车用筑灯的设计与工艺刘荣安刘湄(广东鹤山建豪灯饰企业有限公司鹤山529727)小功率汽车氤灯，以其高光效的点光源特性和显色性好的优势，是继汽车金卤灯后开发的又一新品种。本文就氤灯设计的基本原理、材料选取要求、工艺方法作简要介绍。尖键词筑灯玻壳成型充筑压力工艺方法引言翕灯光谱的可见部分的能量分布与日光最为接近，所以氤灯显色性好，但紫外线和红外部分比日光多。氤灯灯光对公路屮心线和沿线的安全识别标志辨认性好。传统的H型系列卤钩灯或小功率金卤灯都不是十分理想的“点光源”o範灯极距很短，由阴极附近等离子团形成的最亮点是较为理想的点光源。较之于Dls

2、、Dr金卤灯，更具亮度高，显色性好、工作稳定、无汞害、可瞬时启动，使用维修方便等特性。它们之间的光电性能见表1。小功率孫灯也有一些不足之处，在氤灯设计和制造工艺过程中必须加以克服。以符合ECETR98#>R99#之有关规定，如:(1)価灯放电腔体积小，相对杂质浓度增加。(2)氤灯为低电压大电流，阳极损耗大、温度高，容易引起玻壳发黑或封板炸裂。(3)电场强度小，电弧不稳定。(4)与英它HID灯相比，光效较低，两个电极的阴影区影响光的利用率。(5)有佼强的紫外辐射。小功率汽车用氤灯，如图1所示。设计和工艺特点有：表】光电性能比较灯炮类型H7D2S小功

3、率怎灯发光体灯丝气体放电正柱气体放电正柱功率58W(最人)35W35W光通量15001m32001m28001m淞艰126lmTlVOllnllVXOlmRV1玻壳设计由于命灯放电管工作温度高，玻壳腔体小，相对杂质浓度增加，对石英玻璃提出了更高的要求。在灯燃点过程中，释出的0H分解成氢气、氧气，参与了灯的启动与发光。灯内存在的热化学反应过程，使电极发生溅散,导致电极中毒、性能变差,灯管逐渐变黑，灯的寿命大大缩短。对石英玻璃餐基OHvlPPM含量是目前公认的一项制造HID灯重要的技术指标。对上列玻璃内部杂质的总体含量，也必须控制在规定指标内。在控制

4、这两大指标的同时，对石英玻璃在运输、清洗及其它不合理的制灯工艺过程屮引入的表面下工序流通过程屮，所有氤灯零部件进入高纯2,Ar气氛保护下周转，直至排气、压封完毕。氤灯的电弧形状类似一个圆锥体，对于放电轴来说，具有良好的对称性。因此，放电管腔体设计的原则是使腔体形状尽可能与电极间等离子区形状一致使石英腔体轴向各处温度人体相等，有利于放电时离子气流在腔体中快速均匀流动不产生湍流。因此，小功率亂灯的电弧管釆用球形，管壁负载Ws=30〜40Wnm2。玻壳内径d,按下式计算：以35W氛灯为例，Ws収35WRm?则d,=016cm。电弧管设计形状如图2所示。

5、放电管壁厚＞1mm,贝U玻壳外径do=8mm。2电极和放电气体小功率毎灯的电极性能,依赖于电极的温度分布。电极端部的温度过高、材料蒸发大，溅射少;温度过低、则蒸发低,溅射人。因此,不但要考虑氤灯电极的启动性能、抗溅射性能和抗腐蚀性能，同时还要考虑阳极的体积，形状和重量O由于氤灯的管压低、电流大，电极损耗高达总功率的25%〜35%。其中阴极消耗功率较小，主要是用来发射电子的，绝大部分能量都在阳极上损耗。在小功率灯中，阳极的部分功率主要rh辐射方式耗散掉，还有一部分是通过电极笊热传导和周围气体的对流而消耗掉。根据斯梯芬一玻尔兹曼定律，辐射功率与温度的

6、四次方成正比，即：Me=忒(2)普通照明氟灯，通常取阳极工作温度7=2300〜2500Ko这吋的积分发射率$=0130〜01586仗为辐射常数。代入式(2)计算或查找相关资料，得Me二6113WItm2。对35W価灯来说，阳极的损耗功率为10W左右，则阳极面积S=1()⑹13=01163cnf。很显然,这么大的阳极尺寸和重量封装进小功率电弧管内(见图2)是不可能的。因此，只能在电极材料、充勺压力和灯的结构上作些改进、调整，使得电极尺寸和温度降下来。小功率氤灯采用lbTV作阴极，纯W或lb—W作阳极。电弧管形状如图3所示。在高压亂气放电中,它的激发

7、电位和电离电位比较接近而导致很高的自由电子和正离子浓度。随着电弧温度的升高,氤原子的有效电离电位降低，这更有利于电离的发生。旦是，由于电子密度大,使得电子在氤气屮的迁移率大，导致鼠气放电的电场强度小，使得电弧不稳定。只有降低氤的辐射量和温度,电场强度才得以加强。灯内引入12后，由于Ini本身的蒸气压很高，使灯内的气压大大升高，电位梯捜和管压也相应升高。另一个措施，即充入lOatm左右的気气气压，也是提高电位梯度和亮府的冇效措施。3工艺方法汽车氤灯电弧管是无专用排气管的小型电弧管，考虑到电弧等离子体的发射形状和阳极散热等因素，阳极端面位于玻壳的径向

8、屮心线上，压封后两极同轴度、两电极距离均要控制在±)11mm。这必须用光学投影仪在电极封装前精确定位和在压封后进行检测。质时两翼片中心线