DE102010063755A1

DE102010063755A1 - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE102010063755A1
Application number: DE102010063755A
Authority: DE
Inventors: Frank Werner; Robert Hoffmann
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-14
Also published as: EP2649637A1; WO2012076298A1; EP2649637B1; JP2013545251A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem gasdicht verschlossenen Entladungsgefäß (100), in dem Elektroden (104, 105) und eine quecksilberfreie Füllung zur Erzeugung einer Gasentladung eingeschlossen sind, wobei die Füllung Xenon und Halogenide der Metalle Natrium, Scandium und Zink umfasst und zusätzlich Halogenide der Metalle Thulium und Mangan in der Füllung enthalten sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere handelt es sich um eine Hochdruckentladungslampe, die als Lichtquelle in Frontscheinwerfern von Kraftfahrzeugen verwendbar ist.
I. Stand der Technik
Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielsweise in der EP 1 351 276 A2 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Hochdruckentladungslampe mit einer Nennleistung von 35 Watt für den Einsatz im Frontscheinwerfer von Kraftfahrzeugen. Diese Hochdruckentladungslampe besitzt ein gasdicht verschlossenes Entladungsgefäß, in dem Elektroden und eine quecksilberfreie Füllung zum Erzeugen einer Gasentladung eingeschlossen sind, wobei die Füllung Xenon sowie Halogenide, insbesondere Jodide, der Metalle Natrium, Scandium und Zink umfasst.
Die EP 1 465 237 A2 offenbart eine Hochdruckentladungslampe desselben Typs, deren Füllung ebenfalls quecksilberfrei ausgebildet ist und Xenon sowie Jodide der Metalle Natrium, Scandium, Zink und Indium enthält.
Die WO 2010/001316 A1 beschreibt eine Hochdruckentladungslampe für Frontscheinwerfer von Kraftfahrzeugen, deren Füllung quecksilberfrei und zinkfrei ausgebildet ist und Jodide der Metalle Natrium, Scandium und Thulium sowie gegebenenfalls Indium enthält.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße, das heißt als Lichtquelle für Frontscheinwerfer von Kraftfahrzeugen geeignete Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, die eine reduzierte elektrische Leistungsaufnahme und deren Licht eine erhöhte Farbtemperatur besitzt. Zusätzlich soll die zum Erzeugen der Gasentladung erforderliche Füllung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe derart ausgebildet sein, dass sie auch für eine gattungsgemäße Hochdruckentladungslampe konventioneller Art, das heißt für eine Nennleistung von 35 W konstruierte gattungsgemäße Hochdruckentladungslampe, verwendbar ist und dort ebenfalls eine Lichtemission mit erhöhter Farbtemperatur ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hochdruckentladungslampe mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe besitzt ein gasdicht verschlossenen Entladungsgefäß, in dem Elektroden und eine quecksilberfreie Füllung zur Erzeugung einer Gasentladung eingeschlossen sind, wobei die Füllung Xenon und Halogenide der Metalle Natrium, Scandium und Zink umfasst. Erfindungsgemäß sind in der Füllung zusätzlich Halogenide der Metalle Thulium und Mangan enthalten. Durch den Zusatz der Halogenide von Thulium und Mangan wird die Farbtemperatur des von der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe emittierten weißen Lichts um ca. 300 Kelvin erhöht. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Kombination der Halogenide von Thulium und Mangan als Zusatz in der Füllung der Hochdruckentladungslampe eine Anhebung der Betriebsspannung der Hochdruckentladungslampe, so dass der Anteil von Zinkhalogenid, der bei quecksilberfreien Hochdruckentladungslampen gemäß dem Stand der Technik üblicherweise zur Einstellung der Betriebsspannung der Hochdruckentladungslampe dient, entsprechend verringert werden kann. Die Verringerung des Zinkhalogenidanteils in der Füllung der Hochdruckentladungslampe ist wiederum vorteilhaft für einen hohen Lichtstrom, weil der Lichtstrom der Hochdruckentladungslampe mit zunehmendem Zinkhalogenidanteil in der Füllung sinkt. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Kombination der Halogenide von Thulium und Mangan als Zusatz in der Füllung der Hochdruckentladungslampe die Konstruktion einer Hochdruckentladungslampe mit quecksilberfreier Füllung und einer reduzierten elektrischen Leistungsaufnahme von kleiner als 35 Watt sowie einem Lichtstrom von kleiner oder gleich 2000 lm, die den gesetzlichen Vorschriften, insbesondere den Vorschriften der ECE Regel 99, entspricht. Damit kann die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe auch als Lichtquelle in Frontscheinwerfern von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, die keine Scheinwerferwaschanlage aufweisen. Die reduzierte elektrische Leistungsaufnahme der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe von weniger als 35 Watt trägt außerdem zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs im Fahrzeug bei.
Vorteilhafterweise enthält die Füllung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe zusätzlich zumindest ein Halogenid von Indium. Dadurch wird der Farbort des von der Hochdruckentladungslampe emittierten weißen Lichts in dem Farbdiagramm gemäß der Norm CIE 1931 bzw. DIN 5033 näher zur Kurve des Schwarzen (Planckschen) Strahlers verschoben. Das von der Hochdruckentladungslampe emittierte Licht erscheint dadurch dem menschlichen Auge als strahlend weiß.
Vorzugsweise werden als Halogenide in der Füllung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe nur Jodide verwendet, weil diese chemisch weniger aggressiv als die anderen Halogenide sind.
Die Füllung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe enthält vorzugsweise zumindest Xenon und Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid und Manganjodid.
Vorteilhafterweise liegt der Kaltfülldruck, das heißt der bei einer Temperatur von 22°C gemessene Fülldruck, von Xenon im Entladungsgefäß im Bereich von 1,0 bis 1,8 Megapascal, und vorzugsweise im Bereich von 1,4 bis 1,6 Megapascal, um eine sofortige Emission von weißem Licht, unmittelbar nach dem Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe zu ermöglichen. Die Gewichtsanteile der Füllungskomponenten Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid und Manganjodid liegen vorzugsweise in folgenden Wertebereichen: Tabelle 1:

Natriumjodid 25 bis 35 Gewichtsprozent

Scandiumjodid 25 bis 35 Gewichtsprozent

Zinkjodid 3 bis 7 Gewichtsprozent

Thuliumjodid 10 bis 30 Gewichtsprozent

Manganjodid 4 bis 6 Gewichtsprozent
Die vorstehenden Gewichtsprozentangaben beziehen sich auf das Gesamtgewicht der in der Füllung vorhandenen Halogenide bzw. Jodide. Durch Variation der Gewichtsanteile der vorgenannten Komponenten innerhalb der vorgenannten Wertebereiche können die Farbtemperatur des von der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts und ihre Betriebsspannung, auch Brennspannung genannt, variiert werden. Innerhalb dieser Werteberteiche ist es möglich, mittels der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe Licht zu erzeugen, das konform zu den gesetzlichen Vorschriften gemäß ECE Regel 99 ist.
Vorzugsweise enthält die Füllung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe zusätzlich zu den vorgenannten Füllungskomponenten Xenon, Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid und Manganjodid auch Indiumjodid, um den Farbort des von der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts näher an die Kurve des Schwarzen (Planckschen) Strahlers zu rücken. Der Gewichtsanteil von Indiumjodid liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 4 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmenge der Halogenide bzw. Jodide in der Füllung.
Die Füllung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe benötigt neben den Füllungskomponenten Xenon, Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid, Manganjodid und Indiumjodid keine weiteren Zusätze. Das bedeutet, dass vorzugsweise die Gesamtmenge der in der Füllung vorhandenen Halogenide von Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid, Manganjodid und Indiumjodid gebildet wird und dementsprechend die Summe der Gewichtsanteile von Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid, Manganjodid und Indiumjodid 100 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmenge der Halogenide in der Füllung ergibt. Bei dieser Betrachtung sind unvermeidliche Verunreinigungen im Entladungsgefäß oder in der Füllung nicht berücksichtigt. Beispielsweise kann es sich bei diesen Verunreinigungen um Stoffe handeln, die während des Lampenbetriebs von den in den Entladungsraum hineinragenden Enden der Elektroden abgegeben werden.
Das Volumen des Entladungsgefäßes der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe besitzt vorteilhafterweise einen Wert im Bereich von 0,015 cm³ bis 0,022 cm³ und vorzugsweise einen Wert im Bereich von 0,016 cm³ bis 0,019 cm³, um dem Ideal einer Punktlichtquelle möglichst nahe zu kommen.
Die Gesamtmenge der Halogenide bzw. Jodide in der Füllung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe liegt vorzugsweise bei einem Wert im Bereich von 8 mg bis 15 mg pro 1 cm³ des Entladungsgefäßvolumens und besonders bevorzugt im Bereich von 10 mg bis 12 mg pro 1 cm³ des Entladungsgefäßvolumens, um in Kombination mit dem vorstehenden Wertebereich für das Entladungsgefäßvolumen eine Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, die nach Beendigung ihrer Zündphase und Anlaufphase für den Betrieb mit einer elektrischen Leistungsaufnahme im Wertebereich von 22 Watt bis 28 Watt ausgelegt ist. Der vorgenannte Begriff „Zündphase” bezeichnet die Betriebsphase der Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe und der Begriff „Anlaufphase” bezeichnet die Betriebsphase der Hochdruckentladungslampe, die sich unmittelbar an die Zündphase anschließt und während der die Metallhalogenide in der Füllung in die Dampfphase übergehen. Am Ende der Anlaufphase ist ein quasistationärer Gleichgewichtszustand beim Betrieb der Hochdruckentladungslampe erreicht. Der Wertebereich von 22 bis 28 Watt für die elektrische Leistungsaufnahme der Hochdruckentladungslampe bezieht sich auf den quasistationären Betriebszustand der Hochdruckentladungslampe nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase. Während der Anlaufphase wird die Hochdruckentladungslampe mit einer viel höheren Leistung (dem Drei- bis Fünffachen ihrer Nennleistung) betrieben, um ein schnelles Verdampfen der Füllungskomponenten zu erreichen.
Die Elektroden der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe sind stabförmig und bestehen aus Wolframdraht und ihr Durchmesser besitzt vorteilhafterweise einen Wert im Bereich von 0,20 mm bis 0,30 mm und vorzugsweise einen Wert im Bereich von 0,26 mm bis 0,28 mm. Dadurch wird gewährleistet, dass die Elektroden einerseits dick genug sind für eine ausreichend hohe Stromtragfähigkeit und andererseits auch dünn genug sind, so dass keine Risse im Quarzglas des Entladungsgefäßes entstehen, bedingt durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Quarzglas und Wolfram.
Alternativ können die Elektroden auch aus Wolfram bestehen, das mit Thoriumoxid dotiert ist, um die Austrittsarbeit für Elektronen und damit die Betriebstemperatur der Elektroden zu senken. Allerdings setzen derartige Elektroden während des Lampenbetriebs Thorium frei, das dann als Verunreinigung in Form von Thorium oder Thoriumjodid im Innenraum des Entladungsgefäßes vorhanden ist und dadurch die Füllung bzw. die Gasentladung beeinflussen kann.
Außerdem ist die oben beschriebene quecksilberfreie Füllung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe auch für Hochdruckentladungslampen verwendbar, die nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase für den Betrieb mit einer höheren Leistung von 35 W, die nachstehend auch als Nennleistung bezeichnet wird, konstruiert sind. Die Erfindung umfasst daher auch Hochdruckentladungslampen, die nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase für den Betrieb mit einer Leistung von 35 W vorgesehen sind und deren Füllung zumindest Xenon, Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid und Manganjodid enthält, wobei der Kaltfülldruck von Xenon im Bereich von 1,0 Megapascal bis 1,8 Megapascal liegt und für die Gewichtsanteile der vorgenannten Jodide die in Tabelle 1 angegebenen Werte gelten. Zusätzlich sind in der Füllung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mit einer Nennleistung 35 W auch 1 bis 4 Gewichtsprozent Indiumjodid bezogen auf die Gesamtmenge der Jodide in der Füllung enthalten. Die Füllung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mit einer Nennleistung von 35 W benötigt neben den Füllungskomponenten Xenon, Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid, Manganjodid und Indiumjodid keine weiteren Zusätze. Das bedeutet, dass vorzugsweise die Gesamtmenge der in der Füllung vorhandenen Halogenide von Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid, Manganjodid und Indiumjodid gebildet wird und dementsprechend die Summe der Gewichtsanteile von Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid, Manganjodid und Indiumjodid 100 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmenge der Halogenide in der Füllung ergibt.
Bei der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mit einer Nennleistung von 35 W führt die oben beschriebene Füllungszusammensetzung zu einer Erhöhung der Farbtemperatur des von ihr emittierten Lichts um ca. 300 Kelvin. Im Unterschied zu der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe, die nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase für den Betrieb mit einer Leistung im Bereich von 22 W bis 28 W konzipiert ist, sind für die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe, die nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase für den Betrieb mit einer Leistung von 35 W konzipiert ist, andere Werte für das Volumen des Entladungsgefäßes, die Füllmenge der Halogenide und den Durchmesser der Elektroden erforderlich.
Das Volumen des Entladungsgefäßes der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mit einer Nennleistung von 35 W besitzt vorzugsweise einen Wert im Bereich von 0,020 cm³ bis 0,024 cm³ und die Gesamtmenge der Halogenide bzw. Jodide in ihrer Füllung liegt vorzugsweise bei einem Wert im Bereich von 8 mg bis 10 mg pro 1 cm³ des Entladungsgefäßvolumens.
Die Elektroden dieser erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mit einer Nennleistung von 35 W sind ebenfalls stabförmig und bestehen aus Wolframdraht. Ihr Durchmesser besitzt aber vorzugsweise einen Wert im Bereich von 0,30 mm bis 0,35 mm. Dadurch wird gewährleistet, dass die Elektroden einerseits dick genug sind für eine ausreichend hohe Stromtragfähigkeit und andererseits auch dünn genug sind, so dass keine Risse im Quarzglas des Entladungsgefäßes entstehen, bedingt durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Quarzglas und Wolfram.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe
2 Eine Darstellung des Farborts des von der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts in der Farbtafel gemäß der Norm CIE 1931 bzw. DIN 5033
Bei dem in der 1 schematisch und teilweise geschnitten dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lampe handelt es sich um eine Hochdruckentladungslampe, insbesondere um eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die vorzugsweise als Lichtquelle in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet wird und eine elektrische Leistungsaufnahme von nominal 25 W besitzt.
Diese Lampe besitzt ein soffittenartiges Entladungsgefäß 100 aus Quarzglas mit einem gasdicht verschlossenen Entladungsraum 103, einem sockelnahen 101 und einem sockelfernen 102 Quetschende. In den Entladungsraum 103 ragen zwei Elektroden 104, 105 hinein, die jeweils über eine im Quetschende 101 bzw. 102 gasdicht eingeschmolzene Molybdänfolie 106, 107 mit einer aus dem Quetschende 101, 102 herausgeführten Stromzuführung 108, 109 elektrisch leitend verbunden sind. Die Elektroden 104, 105 bestehen aus Wolframdraht und besitzen jeweils einen Durchmesser von 0,27 mm. Der optisch wirksame Abstand zwischen den Elektroden 104, 105, das heißt der durch die optischen Abbildungseigenschaften der Lampengefäße 100, 116 von außen wahrgenommene Elektrodenabstand, beträgt 3,9 mm.
Der Lampensockel weist eine aus einem Kunststoff-Spritzgussteil bestehende Sockelhülse 110 auf, in dem das Entladungsgefäß 100 und ein damit verschmolzener Außenkolben 116 verankert sind. Der Außenkolben 116 besteht aus Quarzglas, das mit ultraviolette Strahlen absorbierenden Stoffen, wie beispielsweise Ceroxid und Titanoxid, dotiert ist. Das vom Entladungsgefäß 100 abgewandte Ende der Sockelhülse 110 ist als Stecker mit zwei elektrischen Kontakten 112, 113 ausgebildet. Der Mittenkontakt 112 ist mit der aus dem sockelnahen Quetschende 101 herausgeführten Stromzuführung 108 elektrisch leitend verbunden, während der andere, ringförmige elektrische Kontakt 113 über eine von einem Keramikrohr 114 ummantelte Rückführung 115 elektrisch leitend mit der aus dem sockelfernen Quetschende 102 herausragenden Stromzuführung 109 verbunden ist. Das Entladungsgefäß 100 ist von einem zylindrischen, nahezu koaxial zum Entladungsgefäß 100 angeordneten Außenkolben 116 umgeben, der mit dem sockelfernen Quetschende 102 und einem sich in die Sockelhülse 110 erstreckenden, rohrförmigen Fortsatz 117 des Entladungsgefäßes 100 verschmolzen ist. Der Außenkolben 116 umhüllt das Entladungsgefäß 100, so dass der Bereich des Entladungsraumes 103 vollständig innerhalb des Außenkolbens 116 angeordnet ist. Zur Verankerung der beiden Lampengefäße 100 und 116 in der zylindrischen Sockelhülse 110 dient ein ringförmiges metallisches Halterelement 118, das mit Klemmsitz den Außenkolben 116 umschließt und vier abgewinkelte Metalllaschen 119, deren erstes Ende jeweils mit dem Halterelement 118 verschweißt ist und deren zweites Ende jeweils in dem Kunststoffmaterial der Sockelhülse 110 verankert ist. Das Entladungsgefäß 100 kann auf seiner äußeren Oberfläche mit einer Zündhilfsbeschichtung (nicht abgebildet), wie in der EP 1 632 985 A1 offenbart ist, versehen sein.
Die in dem Entladungsgefäß 100 eingeschlossene Füllung ist quecksilberfrei ausgebildet und enthält Xenon sowie Natriumjodid (NaI), Scandiumjodid (ScI₃), Indiumjodid (InI₃), Zinkjodid (ZnI₂), Thuliumjodid (TmI₃) und Manganjodid (MnI₂) in folgenden Mengen: Tabelle 2:

Natriumjodid 31 Gewichtsprozent

Scandiumjodid 31 Gewichtsprozent

Zinkjodid 5 Gewichtsprozent

Thuliumjodid 25 Gewichtsprozent

Manganjodid 5 Gewichtsprozent

Indiumjodid 3 Gewichtsprozent
Die Gewichtsprozentangaben beziehen sich auf die Gesamtmenge der in der Füllung vorhandenen Jodide. Die Gesamtmenge der Jodide in der Füllung beträgt 12 mg pro 1 cm³ des Volumens des Entladungsgefäßes 100.
Xenon ist mit einem Kaltfülldruck von 1,5 Megapascal in dem Entladungsraum 103 vorhanden. Der Begriff Kaltfülldruck bezeichnet den bei einer Temperatur von 22°Celsius gemessenen Fülldruck. Während des Lampenbetriebs herrschen deutlich höhere Temperaturen und somit auch ein deutlich höhere Xenondruck im Entladungsraum 103.
Das Volumen des Entladungsgefäßes 100, in dem die Füllung eingeschlossen ist, beträgt 0,017 cm³. Das Entladungsgefäß 100 besitzt im Bereich des Entladungsraums 103 im Wesentlichen die Form eines um die Längserstreckungsachse der Lampe rotationssymmetrischen Ellipsoids. Der Innendurchmesser des Entladungsgefäßes 100 liegt im Bereich des Entladungsraums 103 bei Werten im Bereich von 2,0 mm bis 2,7 mm und vorzugsweise im Wertebereich von 2,1 mm bis 2,3 mm. Sein Außendurchmesser liegt im Bereich des Entladungsraums 103 bei Werten im Bereich von 5,0 mm bis 6,0 mm und vorzugsweise bei Werten im Bereich von 5,4 mm bis 5,6 mm.
Diese Hochdruckentladungslampe ist, nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase für den Betrieb mit einer elektrischen Leistung von 25 W ausgelegt. Sie erzeugt während des Betriebs weißes Licht mit einer Farbtemperatur von 4800 Kelvin und einen Lichtstrom von kleiner oder gleich 2000 lm. In der Darstellung des Farbdiagramms gemäß der Norm CIE 1931 bzw. DIN 5033 der 2 ist der Farbort der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mittels der Farbkoordinaten x, y durch ein Quadrat 1 gekennzeichnet. In der Darstellung der 2 ist zusätzlich durch einen Punkt 2 der Farbort des von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik emittierten weißen Lichts dargestellt. Außerdem sind in dem Farbdiagramm der 2 die mit „Planck” bezeichnete Kurve des Schwarzen (Planckeschen) Strahlers und Linien konstanter Farbtemperatur für die Werte von 3500 Kelvin bis 6000 Kelvin im Abstand von jeweils 500 Kelvin eingezeichnet. Ferner ist durch ein mit gestrichelten Linien gezeichnetes Trapez die sogenannte ECE-Box dargestellt, in welchem die gemäß den Vorschriften der ECE-Regel 99 zulässigen Farborte von weißem Licht angeordnet sind. Der Farbort des von Hochdruckentladungslampen, die als Lichtquelle in Frontscheinwerfern von Kraftfahrzeugen verwendet werden, emittierten weißen Lichts muss innerhalb dieser ECE-Box liegen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel einer Hochdruckentladungslampe, die nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase für den Betrieb mit einer elektrischen Leistung von 25 W konstruiert ist, sondern betrifft auch Hochdruckentladungslampen, die nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase für den Betrieb mit einer elektrischen Leistung von 35 W konstruiert sind.
Bei der Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Hochdruckentladungslampe, insbesondere um eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die vorzugsweise als Lichtquelle in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet wird und eine elektrische Leistungsaufnahme von nominal 35 W besitzt. Diese Hochdruckentladungslampe besitzt ebenfalls den in 1 dargestellten Aufbau. Außerdem besitzt ihre im Entladungsgefäß 100 eingeschlossene Füllung ebenfalls die in Tabelle 2 aufgeführte Zusammensetzung und enthält ebenfalls Xenon mit einem Kaltfülldruck von 1,5 Megapascal. Im Unterschied zur Hochdruckentladungslampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt bei der Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel das Volumen des Entladungsgefäßes aber 0,022 cm³ und die Gesamtmenge der Halogenide in der Füllung beträgt 9 mg pro 1 cm³ des Entladungsgefäßvolumens. Außerdem besitzen die Elektroden und das Entladungsgefäß der Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel größere Abmessungen. Insbesondere weisen die Elektroden 104, 105 der Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Durchmesser von 0,33 mm auf und der Innendurchmesser des Entladungsgefäßes 100 liegt im Bereich des Entladungsraums 103 bei Werten im Bereich von 2,5 mm bis 2,6 mm. Sein Außendurchmesser liegt im Bereich des Entladungsraums 103 bei Werten im Bereich von 6,2 mm bis 6,4 mm. Der von außen wahrgenommene Elektrodenabstand liegt im Wertebereich von 4,0 mm bis 4,2 mm und beträgt vorzugsweise 4,1 mm.
Die Farbtemperatur des von der Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung emittierten weißen Lichts beträgt 4800 Kelvin und die Farbkoordinaten des von der Hochdruckentladungslampe emittierten weißen Lichts in der Normfarbtafel gemäß der Norm CIE 1931 bzw. DIN 5033 liegen bei x = 0,352 und y = 0,362. In der Abbildung der 2 ist der Farbort des von der Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel emittierten weißen Lichts durch ein Dreieck 3 dargestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1351276 A2 [0002]
EP 1465237 A2 [0003]
WO 2010/001316 A1 [0004]
EP 1632985 A1 [0028]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ECE Regel 99 [0007]
Norm CIE 1931 [0008]
DIN 5033 [0008]
ECE Regel 99 [0012]
Norm CIE 1931 [0025]
DIN 5033 [0025]
Norm CIE 1931 [0033]
DIN 5033 [0033]
ECE-Regel 99 [0033]
Norm CIE 1931 [0036]
DIN 5033 [0036]

Claims

Hochdruckentladungslampe mit einem gasdicht verschlossenen Entladungsgefäß (100), in dem Elektroden (104, 105) und eine Füllung zur Erzeugung einer Gasentladung eingeschlossen sind, wobei die Füllung als quecksilberfreie Füllung ausgebildet ist, die Xenon und Halogenide der Metalle Natrium, Scandium und Zink umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Halogenide der Metalle Thulium und Mangan in der Füllung enthalten sind.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, wobei die Füllung zusätzlich mindestens ein Halogenid von Indium enthält.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Halogenide Jodide sind.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Füllung Xenon, Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid und Manganjodid enthält.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, wobei die Füllung zusätzlich Indiumjodid enthält.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, wobei der der Kaltfülldruck von Xenon im Entladungsgefäß der Hochdruckentladungslampe im Bereich von 1,0 Megapascal bis 1,8 Megapascal liegt, und die Werte für die Gewichtsanteile von Natriumjodid, Scandiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid und Manganjodid bezogen auf das Gesamtgewicht der Halogenide in der Füllung in folgenden Wertebereichen liegen: Natriumjodid 25 bis 35 Gewichtsprozent Scandiumjodid 25 bis 35 Gewichtsprozent Zinkjodid 3 bis 7 Gewichtsprozent Thuliumjodid 10 bis 30 Gewichtsprozent Manganjodid 4 bis 6 Gewichtsprozent
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 5, wobei der Gewichtsanteil von Indiumjodid im Bereich von 1 bis 4 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmenge der Halogenide in der Füllung liegt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, wobei die Summe der Gewichtsanteile von Natriumjodid, Scandiumjodid, Indiumjodid, Zinkjodid, Thuliumjodid und Manganjodid 100 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmenge der Halogenide in der Füllung ist.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Gesamtmenge der Halogenide in der Füllung im Bereich von 8 mg bis 15 mg pro 1 cm³ des Volumens des Entladungsgefäßes (100) der Hochdruckentladungslampe liegt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 9, wobei die Gesamtmenge der Halogenide in der Füllung im Bereich von 10 mg bis 12 mg pro 1 cm³ des Volumens des Entladungsgefäßes (100) der Hochdruckentladungslampe liegt.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Volumen des Entladungsgefäßes (100) der Hochdruckentladungslampe einen Wert im Bereich von 0,015 cm³ bis 0,022 cm³ besitzt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 11, wobei das Volumen des Entladungsgefäßes (100) der Hochdruckentladungslampe einen Wert im Bereich von 0,016 cm³ bis 0,019 cm³ besitzt.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Elektroden (104, 105) stabförmig ausgebildet sind und ihr Durchmesser einen Wert im Bereich von 0,20 mm bis 0,30 mm besitzt.
Hochdruckentladungslampe nach einem Anspruch 13, wobei der Durchmesser der Elektroden (104, 105) einen Wert im Bereich von 0,26 mm bis 0,28 mm besitzt.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Hochdruckentladungslampe für den Betrieb nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase mit einer elektrischen Leistungsaufnahme im Bereich von 22 W bis 28 W ausgelegt ist.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Hochdruckentladungslampe für den Betrieb nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 35 W ausgelegt ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 16, wobei die Gesamtmenge der Halogenide in der Füllung im Bereich von 8 mg bis 10 mg pro 1 cm³ des Volumens des Entladungsgefäßes (100) der Hochdruckentladungslampe liegt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Volumen des Entladungsgefäßes (100) der Hochdruckentladungslampe einen Wert im Bereich von 0,020 cm³ bis 0,024 cm³ besitzt.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Elektroden (104, 105) stabförmig ausgebildet sind und ihr Durchmesser einen Wert im Bereich von 0,30 mm bis 0,35 mm besitzt.