DE102005007680A1 - Gas discharge lamp for motor vehicle-headlight, has electrodes extending into hollow space and ignition aid electrode arranged as electrically conducting layer, where conducting layer is formed as layer of transparent conducting oxide - Google Patents

Gas discharge lamp for motor vehicle-headlight, has electrodes extending into hollow space and ignition aid electrode arranged as electrically conducting layer, where conducting layer is formed as layer of transparent conducting oxide Download PDF

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Abstract

The lamp has a burner (1) comprising a hollow space (2), in which gas is provided. Two electrodes (4, 5) extend into the space and an arc is formed between the electrodes in an operating condition of the lamp. An ignition aid electrode (6) is arranged in an area of the space as an electrically conducting layer on the exterior of the burner. The conducting layer is formed as a layer from transparent conducting oxide.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe, insbesondere für Kraftfahrzeugscheinwerfer umfassend einen Brenner mit einem Hohlraum, in dem sich ein Gas befindet, mindestens zwei Elektroden, die in den Hohlraum hineinragen und zwischen denen im Betriebszustand der Gasentladungslampe ein Lichtbogen ausgebildet wird, sowie mindestens eine Zündhilfselektrode, die als elektrisch leitende Schicht auf der Außenseite des Brenners zumindest abschnittsweise im Bereich des Hohlraums angeordnet ist.The The present invention relates to a gas discharge lamp, in particular for motor vehicle headlights comprising a burner with a cavity in which a gas located, at least two electrodes, which protrude into the cavity and between those in the operating state of the gas discharge lamp an arc is formed, as well as at least one auxiliary ignition electrode, which as electrical conductive layer on the outside of the burner at least in sections in the region of the cavity is arranged.

Eine Gasentladungslampe der vorgenannten Art ist aus der europäischen Patentschrift EP 0 886 881 B1 bekannt. Bei einer der darin beschriebenen Gasentladungslampen ist eine Zündhilfselektrode vorgesehen, die aus einer Schicht eines nicht oxidierbaren Metalls besteht. Dabei kann sich diese Schicht insbesondere über große Teile des Hohlraums der Gasentladungslame erstrecken. Insbesondere kann sich die Schicht in der Richtung, in der die Elektroden einander gegenüberliegend angeordnet sind, sich über den gesamten Hohlraum erstrecken, insbesondere derart, dass etwa die Hälfte des Hohlraumes von der Metallisierung bedeckt wird. Diese Metallisierung kann das von dem Lichtbogen erzeugte Licht reflektieren, so dass hier mit einer vergleichsweise hohen Lichtausbeute Licht an der der Metallisierung gegenüberliegenden Seite aus der Lampe austreten kann. Durch eine derartige als metallische Schicht ausgeführte Zündhilfselektrode kann die für die Zündung einer beispielsweise als Xenon-Lampe ausgeführten Gasentladungslampe verwendete Zündspannung deutlich reduziert werden. Beispielsweise kann bei dem vorgenannten Stand der Technik die Zündspannung von 18 kV auf 4 kV reduziert werden. Durch eine Reduktion der Zündspannung kann die Ansteuerelektronik kostengünstiger gestaltet werden.A gas discharge lamp of the aforementioned type is known from the European patent specification EP 0 886 881 B1 known. In one of the gas discharge lamps described therein, a Zündhilfselektrode is provided, which consists of a layer of non-oxidizable metal. In this case, this layer can extend in particular over large parts of the cavity of the Gasentladungslame. In particular, in the direction in which the electrodes are arranged opposite one another, the layer may extend over the entire cavity, in particular such that approximately half of the cavity is covered by the metallization. This metallization can reflect the light generated by the arc, so that light can emerge from the lamp at the side opposite the metallization with a comparatively high luminous efficiency. By means of such a starting auxiliary electrode designed as a metallic layer, the starting voltage used for the ignition of a gas discharge lamp designed, for example, as a xenon lamp can be significantly reduced. For example, in the aforementioned prior art, the ignition voltage can be reduced from 18 kV to 4 kV. By reducing the ignition voltage, the control electronics can be made cheaper.

Als nachteilig bei einer derartigen Gasentladungslampe erweist sich die Tatsache, dass diese Lampe bei Verwendung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer in einer genau vorgegebenen Orientierung eingebaut werden muss. Weiterhin kann der durch die Metallisierung gegebene Reflektor nicht hinsichtlich seiner optischen Funktionalität für die Lampe und die nachfolgende Lichtverteilung optimiert werden, weil der Reflektor durch die Wandung des Hohlraums gebildet wird, in dem die Gasentladung stattfindet. Die Form dieser Wandung wird in der Regel so gestaltet, dass die Gasentladung optimiert wird.When disadvantageous in such a gas discharge lamp proves the fact that this lamp when used in a motor vehicle headlight must be installed in a precisely predetermined orientation. Furthermore, the given by the metallization reflector is not in terms its optical functionality for the lamp and the subsequent light distribution can be optimized because of Reflector is formed by the wall of the cavity, in the the gas discharge takes place. The shape of this wall is in the Generally designed to optimize the gas discharge.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Gasentladungslampe der eingangs genannten Art, bei der das austretende Licht nicht oder nur unwesentlich durch die Zündhilfselektrode beeinflusst wird.The The problem underlying the present invention is the creation a gas discharge lamp of the type mentioned, in which the exiting Light not or only slightly influenced by the auxiliary ignition electrode becomes.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF INVENTION

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die die Zündhilfselektrode bildende elektrisch leitende Schicht als Schicht aus einem transparenten leitenden Oxid (TCO) ausgebildet ist. Derartige TCO-Schichten sind in der Regel ausreichend transparent, um das von dem Lichtbogen erzeugte Licht ungehindert aus dem Hohlraum austreten zu lassen. Die Gasentladungslampe könnte somit einerseits in einer denkbaren Gestaltung in vergleichsweise beliebigen Orientierungen hinsichtlich der Drehung um ihre Längsachse in eine entsprechende Halterung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer eingebaut werden. Andererseits kann ein für die Formung eines Lichtstrahls zu verwendender Reflektor hinter der Gasentladungslampe positioniert werden und hinsichtlich des zu erzielenden Lichtbündels optimiert werden.This is characterized according to the invention achieved that the the auxiliary ignition electrode forming electrically conductive layer as a layer of a transparent conductive oxide (TCO) is formed. Such TCO layers are usually sufficiently transparent to that of the arc generated light freely to escape from the cavity. The gas discharge lamp could thus on the one hand in a conceivable design in comparative any orientation with respect to the rotation about its longitudinal axis in a corresponding holder in a motor vehicle headlight to be built in. On the other hand, one for the shaping of a light beam to be used reflector positioned behind the gas discharge lamp be optimized and in terms of the light beam to be achieved.

Es besteht dabei die Möglichkeit, dass die die Zündhilfselektrode bildende elektrisch leitende Schicht zumindest teilweise aus zinndotiertem Indium-Oxid (ITO) besteht.It there is the possibility that the the auxiliary ignition electrode forming electrically conductive layer at least partially made of tin doped Indium oxide (ITO) exists.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann die die Zündhilfselektrode bildende Schicht zumindest teilweise aus aluminiumdotiertem Zink-Oxid (ZnO:Al) bestehen.alternative or additionally this can be the Zündhilfselektrode forming layer at least partially made of aluminum-doped zinc oxide (ZnO: Al) exist.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann die die Zündhilfselektrode bildende Schicht zumindest teilweise aus fluordotiertem Zinn-Oxid (SnO:F) bestehen. Sämtliche der vorgenannten Materialien bilden transparente elektrisch leitende Schichten aus.alternative or additionally this can be the Zündhilfselektrode forming layer at least partially made of fluorine-doped tin oxide (SnO: F) exist. All the aforementioned materials form transparent electrically conductive Layers off.

Es besteht die Möglichkeit, dass die die Zündhilfselektrode bildende Schicht eine Schichtdicke zwischen 50 nm und 500 nm, insbesondere eine Schichtdicke von etwa 200 nm aufweist. Eine derartig geringe Schichtdicke ist ausreichend, um die Funktion als Zündhilfselektrode zu erfüllen.It it is possible, that the the auxiliary ignition electrode forming layer has a layer thickness between 50 nm and 500 nm, in particular has a layer thickness of about 200 nm. Such a small one Layer thickness is sufficient to function as a starting auxiliary electrode to fulfill.

Insbesondere können die zwei in den Hohlraum hineinragenden Elektroden von entgegengesetzten Seiten in den Hohlraum hineinragen.Especially can the two protruding into the cavity electrodes of opposite Protruding sides into the cavity.

Vorzugsweise erstreckt sich die die Zündhilfselektrode bildende Schicht in der Richtung, in der sich die Elektroden gegenüberliegen im Wesentlichen über den gesamten Hohlraum hinweg. Insbesondere kann auf diese Weise die Schicht bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll zur anfänglichen Ausbildung eines Lichtbogens beitragen.Preferably, the layer forming the auxiliary starting electrode extends in the direction in which the electrodes face each other substantially over the entire cavity. In particular, in this way the layer at a Embodiment of the present invention effectively contribute to the initial formation of an arc.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die die Zündhilfselektrode bildende Schicht im Wesentlichen streifenförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die von der transparenten elektrisch leitenden Schicht bedeckte Fläche des Hohlraums vergleichsweise klein gehalten werden.there can be provided that the Zündhilfseldede forming layer essentially strip-shaped is trained. In this way, that of the transparent electrically conductive layer covered area of the cavity comparatively kept small.

Es besteht die Möglichkeit, dass die die Zündhilfselektrode bildende Schicht von einem Kontakt kontaktiert ist.It it is possible, that the the auxiliary ignition electrode forming layer is contacted by a contact.

Dabei kann der Kontakt elektrisch leitend beziehungsweise galvanisch mit einer der beiden Elektroden verbunden sein. Alternativ kann der Kontakt auch kapazitiv beziehungsweise galvanisch nicht gekoppelt mit einer der Elektroden, insbesondere mit Masse verbunden sein.there the contact can be electrically conductive or galvanic with be connected to one of the two electrodes. Alternatively, the Contact also capacitive or not galvanically coupled be connected to one of the electrodes, in particular to ground.

ZEICHNUNGENDRAWINGS

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigenFurther Features and advantages of the present invention will become apparent with reference to the following description of preferred embodiments with reference to the attached figures. Show in it

1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Gasentladungslampe; 1 a schematic side view of a gas discharge lamp according to the invention;

2 eine schematische stirnseitige Ansicht der Gasentladungslampe gemäß 1. 2 a schematic frontal view of the gas discharge lamp according to 1 ,

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Aus 1 ist ersichtlich, dass die Gasentladungslampe einen im Wesentlichen rohrförmigen Brenner 1 umfasst, der etwa in seinem mittleren Bereich einen Hohlraum 2 aufweist, in dem sich ein Lichtbogen 3 ausbilden kann. Durch den Brenner hindurch in den Hohlraum ragen von entgegengesetzten Seiten zwei Elektroden 4, 5 hinein, zwischen denen sich der Lichtbogen 3 ausbilden kann. 1 ist lediglich eine schematische Darstellung. Der Brenner 1 kann durchaus die üblichen Konturen mit einem bauchigen Brennraum und seitlichen Einschnürungen aufweisen.Out 1 it can be seen that the gas discharge lamp has a substantially tubular burner 1 comprising, approximately in its central region a cavity 2 in which there is an arc 3 can train. Through the burner into the cavity protrude from opposite sides two electrodes 4 . 5 into it, between which is the arc 3 can train. 1 is only a schematic representation. The burner 1 may well have the usual contours with a bulbous combustion chamber and lateral constrictions.

In dem Hohlraum 2 kann sich beispielsweise Xenon befinden. Zusätzlich zu dem Xenon können in dem Hohlraum 2 Feststoffe vorhanden sein. Die Gasentladungslampe kann insbesondere als quecksilberfreie Lampe ausgebildet sein.In the cavity 2 For example, xenon may be located. In addition to the xenon may be in the cavity 2 Be present solids. The gas discharge lamp may in particular be designed as a mercury-free lamp.

An der in 1 unteren Seite des Brenners ist eine Zündhilfselektrode 6 vorgesehen, die als elektrisch leitende Schicht aus einem transparenten leitenden Oxid (TCO) ausgebildet ist. Die Schicht erstreckt sich dabei in Längsrichtung des rohrförmigen Brenners 1 beinahe über die gesamte Länge des Brenners 1. Insbesondere erstreckt sich die als leitende Schicht ausgebildete Zündhilfselektrode 6 auch über den Bereich, in dem der Hohlraum 2 ausgebildet ist. Die Schicht ist dabei deutlich länger als breit. Insbesondere ist die die Zündhilfselektrode 6 bildende Schicht streifenförmig ausgebildet und deckt nur einen vergleichsweise kleinen Umfangsbereich ab, wie dies aus 2 ersichtlich ist.At the in 1 lower side of the burner is a Zündhilfselektrode 6 provided, which is formed as an electrically conductive layer of a transparent conductive oxide (TCO). The layer extends in the longitudinal direction of the tubular burner 1 almost the entire length of the burner 1 , In particular, the auxiliary ignition electrode formed as a conductive layer extends 6 also over the area where the cavity 2 is trained. The layer is significantly longer than it is wide. In particular, it is the auxiliary ignition electrode 6 forming layer strip-shaped and covers only a relatively small peripheral region, as is made 2 is apparent.

Aus 1 ist weiterhin ein Kontakt 7 ersichtlich, der der elektrischen Kontaktierung der Zündhilfselektrode 6 dient. Der Kontakt 7 kann entweder mit der Elektrode 4 oder mit der Elektrode 5 elektrisch leitend beziehungsweise galvanisch verbunden sein. Alternativ kann der Kontakt 7 kapazitiv mit einer der Elektroden 4, 5 verbunden sein.Out 1 is still a contact 7 can be seen, the electrical contacting of the auxiliary ignition electrode 6 serves. The contact 7 can either with the electrode 4 or with the electrode 5 be electrically conductive or galvanically connected. Alternatively, the contact 7 Capacitive with one of the electrodes 4 . 5 be connected.

Die Schichtdicke der die Zündhilfselektrode 6 bildenden Schicht kann ca. 200 nm betragen. Die die Zündhilfselektrode 6 bildende Schicht kann aus zinndotiertem Indium-Oxid (ITO) oder aus aluminiumdotiertem Zink-Oxid (ZnO:Al) oder aus fluordotiertem Zinn-Oxid (SnO:F) bestehen.The layer thickness of the auxiliary ignition electrode 6 forming layer may be about 200 nm. The the auxiliary ignition electrode 6 forming layer may consist of tin-doped indium oxide (ITO) or of aluminum-doped zinc oxide (ZnO: Al) or of fluorine-doped tin oxide (SnO: F).

Aufgrund der Tatsache, dass die die Zündhilfselektrode 6 bildende Schicht einen geringeren Abstand zu beispielsweise der Elektrode 4 oder aber auch zu der Elektrode 5 aufweist als der Abstand zwischen den Elektroden 4, 5, wird die für den Zündfunken zu überbrückende Zündfunkenstrecke verkürzt. Dadurch wird sich bei geringeren Zündspannungen von beispielsweise weniger als 10kV zwischen einer der beiden Elektroden 4, 5 und der die Zündhilfselektrode 6 bildenden Schicht ein Zündfunke ausbilden, der bei galvanischer Kopplung zwischen Kontakt 7 und einer der Elektroden 4, 5 in kürzester Zeit in dem Hohlraum 2 wandert, bis sich ein stabiler Lichtbogen 3 zwischen den Elektroden 4, 5 ausbildet.Due to the fact that the the auxiliary ignition electrode 6 forming layer a smaller distance to, for example, the electrode 4 or else to the electrode 5 than the distance between the electrodes 4 . 5 , the spark gap to be bridged for the spark is shortened. As a result, at lower ignition voltages of, for example, less than 10 kV between one of the two electrodes 4 . 5 and the the auxiliary ignition electrode 6 forming an ignition spark layer, the galvanic coupling between contact 7 and one of the electrodes 4 . 5 in the shortest possible time in the cavity 2 wanders until there is a stable arc 3 between the electrodes 4 . 5 formed.

Es besteht die Möglichkeit, den Brenner 1 im Bereich des Hohlraums 2 mit einer TiO2-Schicht zu versehen, um eine regelkonforme beziehungsweise hinreichende UV-Absorption zu gewährleisten.There is a possibility of the burner 1 in the area of the cavity 2 provided with a TiO 2 layer to ensure a rule-compliant or sufficient UV absorption.

Die die Zündhilfselektrode 6 bildende Schicht kann durch Drucken, wie beispielsweise Siebdruck, Dispensen, Sputtern oder ein Sol-Gel-Verfahren aufgebracht werden.The the auxiliary ignition electrode 6 forming layer can be applied by printing such as screen printing, dispensing, sputtering or a sol-gel method.

Claims (10)

Gasentladungslampe, insbesondere für Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, umfassend – einen Brenner (1) mit einem Hohlraum (2), in dem sich ein Gas befindet; – mindestens zwei Elektroden (4, 5), die in den Hohlraum (2) hineinragen und zwischen denen im Betriebszustand der Gasentladungslampe ein Lichtbogen (3) ausgebildet wird; – mindestens eine Zündhilfselektrode (6), die als elektrisch leitende Schicht auf der Außenseite des Brenners (1) zumindest abschnittsweise im Bereich des Hohlraums (2) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die die Zündhilfselektrode (6) bildende elektrisch leitende Schicht als Schicht aus einem transparenten leitenden Oxid (TCO) ausgebildet ist.Gas discharge lamp, in particular for motor vehicle headlights, comprising - a burner ( 1 ) with a cavity ( 2 ), by doing there is a gas; At least two electrodes ( 4 . 5 ), which enter the cavity ( 2 protrude) and between which in the operating state of the gas discharge lamp an arc ( 3 ) is formed; At least one auxiliary starting electrode ( 6 ), which act as an electrically conductive layer on the outside of the burner ( 1 ) at least in sections in the region of the cavity ( 2 ) is arranged; characterized in that the auxiliary ignition electrode ( 6 ) forming electrically conductive layer is formed as a layer of a transparent conductive oxide (TCO). Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Zündhilfselektrode (6) bildende elektrisch leitende Schicht zumindest teilweise aus zinndotiertem Indium-Oxid (ITO) besteht.Gas discharge lamp according to claim 1, characterized in that the auxiliary ignition electrode ( 6 ) forming electrically conductive layer consists at least partially of tin-doped indium oxide (ITO). Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Zündhilfselektrode (6) bildende Schicht zumindest teilweise aus aluminiumdotiertem Zink-Oxid (ZnO:Al) besteht.Gas discharge lamp according to one of claims 1 or 2, characterized in that the auxiliary ignition electrode ( 6 ) forming layer consists at least partially of aluminum-doped zinc oxide (ZnO: Al). Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Zündhilfselektrode (6) bildende Schicht zumindest teilweise aus fluordotiertem Zinn-Oxid (SnO:F) besteht.Gas discharge lamp according to one of claims 1 to 3, characterized in that the auxiliary ignition electrode ( 6 ) forming layer consists at least partially of fluorine-doped tin oxide (SnO: F). Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Zündhilfselektrode (6) bildende Schicht eine Schichtdicke zwischen 50 nm und 500 nm, insbesondere eine Schichtdicke von etwa 200 nm aufweist.Gas discharge lamp according to one of claims 1 to 4, characterized in that the auxiliary ignition electrode ( 6 ) forming layer has a layer thickness between 50 nm and 500 nm, in particular a layer thickness of about 200 nm. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei in den Hohlraum (2) hineinragenden Elektroden (4, 5) von entgegengesetzten Seiten in den Hohlraum (2) hineinragen.Gas discharge lamp according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two into the cavity ( 2 ) protruding electrodes ( 4 . 5 ) from opposite sides into the cavity ( 2 protrude). Gasentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Zündhilfselektrode (6) bildende Schicht sich in der Richtung, in der sich die Elektroden (4, 5) gegenüberliegen, im Wesentlichen über den gesamten Hohlraum (2) hinweg erstreckt.Gas discharge lamp according to claim 6, characterized in that the auxiliary ignition electrode ( 6 ) forming layer in the direction in which the electrodes ( 4 . 5 ), substantially over the entire cavity ( 2 ) extends. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Zündhilfselektrode (6) bildende Schicht im Wesentlichen streifenförmig ausgebildet ist.Gas discharge lamp according to one of claims 1 to 7, characterized in that the auxiliary ignition electrode ( 6 ) forming layer is formed substantially strip-shaped. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Zündhilfselektrode (6) bildende Schicht von einem Kontakt (7) kontaktiert ist.Gas discharge lamp according to one of claims 1 to 8, characterized in that the auxiliary ignition electrode ( 6 ) forming layer of a contact ( 7 ) is contacted. Gasentladungslampe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (7) elektrisch leitend oder kapazitiv mit einer der beiden Elektroden (4, 5) verbunden ist.Gas discharge lamp according to claim 9, characterized in that the contact ( 7 ) electrically conductive or capacitive with one of the two electrodes ( 4 . 5 ) connected is.
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