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Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, zwei
Elektroden, einem Sockel, einem Außenkolben und einer Füllung im Entladungsgefäß, die
ein Metall-Halogenid enthält.
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Derartige Gasentladungslampen werden insbesondere als Lichtquelle für
Scheinwerfersysteme von Kraftfahrzeugen verwendet, weil die optischen Eigenschaften der
Gasentladungslampen eine Reihe von Vorteilen (beispielsweise mehr Licht) bieten. Derartige
Lampen benötigen zur Steuerung der Lichtfarbe sowie der Effizienz der Lampe einen
Metall-Halogenid-Anteil (Salzanteil) an der Füllung im Entladungsgefäß, die das
Entladungsplasma permanent regeneriert. Dieser Salzanteil der Füllung bildet während des
Betriebes der Lampe ein gelbliches Kondensat, welches sich in der Regel am Boden des
Gefäßes befindet. Bei der Abbildung der Lampe durch das optische System des
Schweinwerfers wird dieser gelbliche Bereich ebenfalls im Scheinwerferbündel abgebildet. Der
gelbliche Bereich liegt dann typischerweise im Vorfeld des Bündels auf der Strasse.
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Eine solche gattungsgemäße Hochdruck-Gasentladungslampe mit einem Sockel ist auch
beispielsweise aus der amerikanischen Patentschrift US 5,646,471 bekannt. Die Lampe
besitzt ein Entladungsgefäß, welches von einem Außenkolben umgeben ist. Sie ist durch
einen entsprechend ausgestalteten Sockel insbesondere zur Anwendung als
Kraftfahrzeuglampe geeignet. Im Sockel angeordnete Kontakte sind über Stromzuführungen mit
entsprechenden Elektroden verbunden, welche in das Entladungsgefäß hineinragen. Ein
halsförmiges Ende des Entladungsgefäßes ist dabei im Sockel fixiert, während ein zweites
ebenfalls halsförmiges Ende gegenüber frei angeordnet ist. In den Enden ist jeweils eine
Elektrode in einer dichten Versiegelung angeordnet, die mit einem inneren Abschnitt in
das Entladungsgefäß hineinragt und über eine Molybdänfolie in der Versiegelung mit
einem äußeren Abschnitt verbunden ist. Die Elektrode am freien Ende ist über eine
Stromzuführung mit dem entsprechenden Kontakt im Sockel verbunden, die entlang der
Außenseite des Außenkolbens führt. Diese Stromzuführung ist mit einem isolierenden
Keramikröhrchen versehen. Der Außenkolben dient dabei der Reduktion der
Temperaturunterschiede im Entladungsgefäß, wodurch bei gleichbleibendem Leistungsverbrauch ein
höherer Lichtstrom erreicht werden kann. Durch den Außenkolben ist es auch möglich,
eine Reduktion der maximalen Temperatur des Entladungsgefäßes zu erreichen, ohne den
Lichtstrom gegenüber einer Lampe ohne Außenkolben zu verringern. Der Außenkolben
kann mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung umgeben sein, die wenigstens einen
gewissen Bereich umfasst. Der Bereich ist in der Längsausdehnung durch einen
bestimmten Winkelbereich begrenzt. Die Beschichtung ist am ersten, im Sockel fixierten,
Ende der Lampe angeordnet, das dem freien Ende der Lampe gegenüber liegt. Eine
derartig gestaltete Lichtquelle ist optimal für die Verwendung in sogenannten
Projektionsscheinwerfern geeignet, bei welchen das abgestrahlte Licht in einem elliptischen Spiegel so
gesammelt wird, dass es gemeinsam mit einer Streulichtblende von einer Projektionslinse
auf die Strasse abgebildet wird. Weiterhin ist für die Verwendung der Lichtquelle in
Scheinwerfern mit sogenannten Reflexionssystemen seitlich auf dem Außenkolben entlang
des Entladungsbogens noch eine streifenförmige Beschichtung angebracht, die in
derartigen optischen Systemen die Funktion der Streulichtblende übernimmt. Die Breite der
Streifen ist durch bestimmte Winkel zwischen den entsprechenden Kanten der Streifen auf
dem Außenkolben festgelegt. Die Beschichtungen ist vorgesehen und in der Ausdehnung
so dimensioniert, dass beim Betrieb in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Blendung
durch von der Lampe ausgestrahltes Streulicht verhindert wird. Folglich ist ein
Absorptionsfilter vorgesehen, der die Strahlung in diesen Bereichen komplett blockiert.
Daher entsteht auch bei dieser Lampe durch die Salzfüllung ein gelbliches Kondensat, das
im Betrieb durch ein optisches System als gelblicher Bereich im Lichtbündel abgebildet
wird.
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In der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 12 827 A1 wird eine Bogenentladungslampe
beschrieben, die z. B. in Hauptscheinwerfern von Autos betrieben werden. Die Lampe
enthält eine Bogenentladungsröhre aus lichtdurchlässigem Material wie Quarz und ein
erstes und ein zweites Ende mit einer ersten Aushöhlung dazwischen. Eine Elektrode ist in
jedem der ersten und zweiten Enden eingesiegelt. Jede Elektrode enthält einen externen
Abschnitt, einen Zwischenabschnitt aus Molybdänfolie und einen internen Abschnitt,
wobei die Abschnitte aus Wolfram oder Wolframlegierung gebildet sind. Nach der
Beschreibung behandelt die Anmeldung das Problem der Lagerungsstelle der Halogen-
Metallsalze, die in der Füllung der Bogenentladungslampe enthalten sind. Besonders bei
Hauptscheinwerferanwendungen von Lampen mit geringer Leistung (bis 100 W) treten
störende Farbbänder auf, die durch Veränderung der Zusatzstoffe verursacht werden.
Dieses Problem gewinnt bei der Kopplung der Lampe mit einem Reflektor an Bedeutung.
Gemäß der Anmeldung wird bei den Lampen eine zweite Aushöhlung vorgesehen, welche
in einem der Enden der Bodenentladungsröhre ausgebildet ist, wobei die zweite
Aushöhlung von der ersten abgesetzt aber mit ihr verbunden ist. Die zweite Aushöhlung bietet
eine einzigartige kühle Stelle und funktioniert als ein Gefäß für die Zusatzstoffe, die nicht
verdampft sind. Während des Betriebs der Lampe dient die zweite Aushöhlung als ein
Reservoir und enthält überschüssiges Halogen-Metall in nicht verdampften Zustand.
Dieses Reservoir entfernt nicht gebrauchte Materialien, so dass sie die Lampenoptik nicht
beeinträchtigen und zu Farbbändern führen können.
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Bei dieser Lampe muss eine zweite Aushöhlung aufwendig hergestellt werden, weshalb das
Herstellungsverfahren für das Entladungsgefäß deutlich umgestellt und erweitert werden
muss. Die Produktion wird dadurch komplizierter und anfälliger für Lampen mit
fehlerhaftem Entladungsgefäß.
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Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Gasentladungslampe zu schaffen, die auf
einfache Weise insbesondere für Anwendungen in optischen Abbildungssystemen wie
einem Reflektor eine bessere Farbwiedergabe besitzt.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Außenkolben der Gasentladungslampe partiell
mit einem optischen Kompensationsfilter in der Komplementärfarbe der Farbe des Metall-
Halogenids beschichtet ist. Bei den gattungsgemäßen Gasentladungslampen entsteht eine
Färbung durch den Salzanteil an der Füllung, der im Betrieb der Lampe nicht im
gasförmigen Zustand ist. Das gelbliche Kondensat im Entladungsgefäß wird vom Licht des
Entladungsbogens erfasst und verursacht einen Bereich mit einer gelblichen Färbung.
Durch eine teilweise Beschichtung des Außenkolbens mit einem Kompensationsfilter kann
die ungewünschte Färbung im erzeugten Lichtbündel kompensiert werden, wenn der Filter
die entsprechende Komplementärfarbe besitzt. Durch Anbringen des Filters auf dem
Außenkolben wird der gefärbte Bereich insbesondere vor einer Abbildung des Lichtbogens
durch ein optisches System kompensiert. Da nur partiell mit einem Kompensationsfilters
beschichtet wird, wird im Gegensatz zu einer kompletten Beschichtung möglichst wenig
von der erzeugten Strahlung gefiltert und absorbiert. Die Helligkeit und der Wirkungsgrad
der Lampe werden deutlich weniger reduziert. Der Kompensationsfilter kann auf einfache
Weise entsprechend der Farbe des Salzanteils angepasst werden, wenn dieser beispielsweise
aus funktionellen Gründen in seiner Zusammensetzung verändert wird. Ebenso kann auch
die Ausdehnung der Beschichtung angepasst werden, in Abhängigkeit von der Ausdehnung
und Menge des Salzkondensates.
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In den weiteren Ansprüchen sind bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Lampe im Rahmen der beanspruchten Lehre sowie eine Beleuchtungseinheit mit einer
erfindungsgemäßen Lampe insbesondere zum Einsatz als Fahrzeug-Scheinwerfer
angegeben.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Kompensationsfilter in dem Bereich des
Außenkolbens angebracht ist, welcher bei einer im Betrieb eingebauten Lampe dem
unteren Bereich des Außenkolbens entspricht. Der im Betrieb nicht gasförmige Salzanteil
der Füllung im Entladungsgefäß lagert sich in der Regel im unteren Bereich des
Entladungsgefäßes ab. Daher wird der Kompensationsfilter ebenfalls im unteren Bereich des
Außenkolbens angebracht, welcher der Position des gelblichen Kondensates benachbart ist.
Im Betrieb ist die Lampe meist horizontal eingebaut, so dass Entladungsgefäß und
Lichtbogen horizontal ausgerichtet sind. Der Kompensationsfilter ist dann auf dem unteren
Halbzylinder des Außenkolbens angebracht.
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Für vorteilhafte Weiterbildungen der erfinderischen Lampe besteht der
Kompensationsfilter aus einem Interferenzfilter. Die Verwendung eines Interferenzfilters als
Kompensationsfilter bietet insbesondere den Vorteil, dass die Filterfarbe durch Auswahl der
Schichten des Interferenzfilters sehr genau eingestellt werden kann. Dies geschieht auf
einfache Weise, da es sich um eine beherrschte Technik handelt und die Beschichtung des
Außenkolbens, der meist aus Quarz besteht, ohne weiteres möglich ist.
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Der Kompensationsfilter besteht bei einer anderen Fortbildung der erfindungsgemäßen
Lampe aus einem Absorptionsfilter. Durch die Anwendung eines Absorptionsfilters kann
sogar der Farbeindruck in Richtung der Filterfarbe Blau verschoben werden. Die
technische Realisierung kann beispielsweise durch einen Tauchprozess, bei dem der im
Außenkolben montierte Brenner getaucht wird, erreicht werden.
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Darüber hinaus kann ein zusätzlicher optischer Filter zur Farbverschiebung angebracht
sein, durch den der Gesamtfarbeindruck der Lampe verändert wird. Durch speziell mit
dem Kompensationsfilter abgestimmte Filter zur Farbverschiebung kann der Farbeindruck
beispielsweise in Richtung einer Blau- oder Gelbfärbung verschoben werden. Derartige
Färbungen werden insbesondere bei Kraftfahrzeuglampen zur Verbesserung der
Lichtqualität oder für spezielle Sichtverhältnisse angewendet.
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Für eine vorteilhafte Weiterbildung der Lampe ist vorgesehen, dass der
Kompensationsfilter in dem Bereich des Außenkolbens angebracht ist, welcher bei einer im Betrieb
eingebauten Lampe dem Bereich des Entladungsgefäßes benachbart ist, in dem sich der
nicht gasförmige Anteil des Metall-Halogenids befindet. Durch die Ausrichtung des
partiellen Kompensationsfilters auf den nicht gasförmigen Salzanteil und den Lichtbogen
wird eine genaue Kompensation erreicht, ohne dass die Farbwiedergabe des erzeugten
Lichtbündels der Lampe in einem unnötigen Umfang verändert wird. Der partielle
Kompensationsfilter muss dabei wenigstens den Bereich umfassen, der für eine
Kompensation der gelblichen Färbung im Lichtbündel sorgt. Daher ist die Mindestgröße abhängig
von der Position und Größe des Kondensates und des Lichtbogens. Bei Verwendung der
Lampe in einem optischen Abbildungssystem wie einem Reflektor kann der partielle
Kompensationsfilter dahin optimiert werden, dass der gefärbte Bereich im durch
Abbildung des Lichtbogens erzeugten Lichtbündel kompensiert ist. Der Kompensationsfilter
wäre dabei auf das jeweilige optische System angepasst.
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Die Beschichtung des Kompensationsfilters ist vorteilhaft auf einfache Weise mittels einem
Tauchverfahren aufgebracht, das als bekannte Technik gut handhabbar und für den
Außenkolben der Lampe anwendbar ist.
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Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme
einer Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt
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Fig. 1 eine gesockelte Gasentladungslampe zur Verwendung in
Kraftfahrzeugscheinwerfern in einer Seitenansicht.
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Die in der Fig. 1 dargestellte Gasentladungslampe 1 ist in einer Seitenansicht eine
Hochdruckgasentladungslampe für Kraftfahrzeugscheinwerfer, die üblicherweise auch als
sogenannte MPXL-Lampe (Micro-Power-Xenon-Light) bezeichnet wird. Die Lampe 1
besitzt einen Sockel 2, der zur Montage der Lampe 1 in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer
dient. Dazu ist der Sockel 2 mit nicht näher dargestellten Aufnahmen und Justiermarken
versehen, die einen haltbaren Sitz der Lampe 1 und eine justierten Position im
Scheinwerfer gewährleisten. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die am Sockel 2
angeordneten Kontakte zur externen Stromversorgung ebenfalls nicht näher dargestellt.
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Im Sockel 2 ist ein Brenner 3 aus Quarz montiert, der aus einen ersten halsförmigen Ende
4, einem Entladungsgefäß 5 und einem zweiten halsförmigen Ende 6 besteht. Der Brenner
3 ist an seinem ersten halsförmigen Ende im Sockel 2 fixiert. In den halsförmigen Enden 4,
6, die das Entladungsgefäß dicht versiegeln, ist jeweils eine Elektrode 7, 8 mit eingesiegelt.
Die Elektroden 7, 8 bestehen aus einem inneren Abschnitt 81 aus einem Wolframdraht,
der in das Entladungsgefäß 5 hineinragt, einem mittleren Abschnitt 82 aus Molybdänfolie
im Bereich der dichten Versiegelung und einem äußeren Abschnitt 83 aus einem
Wolframdraht zur Kontaktierung. Die Elektrode 8 am vom Sockel 2 entfernten Ende ist
am äußeren Abschnitt 83 über einen Rückführungsdraht 9 mit einem Kontakt im Sockel 2
verbunden. Eine mögliche Isolierung des Rückführungsdrahtes 9 mittels eines
Keramikrohres ist in der Fig. 1 nicht näher dargestellt. Zwischen den beiden inneren Abschnitten
der Elektroden 7, 8 entsteht im Betrieb der Lampe 1 im Entladungsgefäß 5 ein
Entladungsbogen 10.
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Mittels einer Manschette 12, die fest mit dem Sockel 2 verbunden ist, ist ein Außenkolben
11 am Sockel 2 montiert. Zur besseren Übersichtlichkeit wird auf eine genaue Darstellung
der an sich bekannten Montage des Außenkolbens 11 in der Manschette 12 verzichtet. Der
Außenkolben 11 besteht aus Quarz und ist mit Luft gefüllt. Der untere Bereich des
Außenkolbens 11 ist mit einem blauen Kompensationsfilter 13 beschichtet. Der Filter 13
erstreckt sich auf dem zylindrischen Außenkolben 11 in Längsrichtung vom Sockel 2 bis
zum Ende des Außenkolbens 11. Auf dem Umfang der Zylinderoberfläche des
Außenkolbens 11 verläuft der Kompensationsfilter 13 etwa in einem Winkelbereich von 170°,
der sich auf beide Seiten etwa gleich aufteilt.
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In einem vom Entladungsgefäß 5 gebildeten Entladungsraum 14 bildet sich im Betrieb der
Lampe 1 ein Entladungsplasma, wenn die Füllung im Entladungsgefäß 5 durch Anregung
über die Elektroden 7, 8 im gasförmigen Zustand ist. Da sich nicht der komplette
Salzanteil an der Füllung im gasförmigen Zustand befindet, entsteht ein gelbliches
Kondensat 15, welches sich am Boden des Entladungsraumes 14 absetzt. Das vom
Entladungsbogen 10 erzeugte Licht wird vom Kondensat 15 verfärbt, wodurch im
Lichtbündel ein Bereich mit einer gelblicher Färbung entstehen würde. Durch den
Kompensationsfilter 13 wird die vom Kondensat 15 verursachte Färbung kompensiert,
bevor der Entladungsbogen 10 durch einen Reflektor oder ein Projektionssystem des
Scheinwerfers, in dem die Lampe 1 eingebaut ist, abgebildet wird. Damit wird durch
Verwendung der erfindungsgemäßen Lampe 1 vom Scheinwerfer ein Lichtbündel erzeugt,
das auf der Strasse keinen Bereich mit gelblicher Färbung mehr besitzt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kompensationsfilter 13 im unteren Bereich
des zylindrischen Außenkolbens 11 angebracht, der einen Winkelbereich von etwa 170°
auf der Zylinderoberfläche umfasst. Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind ohne
weiteres andere Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen der Kompensationsfilter 13 einen
kleineren oder größeren Winkelbereich umfasst oder eine geringere Länge besitzt. Hier
kann bestimmten Anforderungen an die Scheinwerfer Rechnung getragen werden. Jedoch
muss der Kompensationsfilter 13 mindestens so groß sein, dass die gelbliche Färbung im
abgebildeten Lichtbündeln vollständig kompensiert ist. Folglich kann die Gestaltung des
Kompensationsfilters 13 an bestimmte Abbildungssysteme in Scheinwerfern sowie an
Anforderungen der Scheinwerferhersteller angepasst werden.