DE19843985A1

DE19843985A1 - Gas discharge lamp for head lights of motor car with auxiliary electrode arranged outside discharge vessel

Info

Publication number: DE19843985A1
Application number: DE1998143985
Authority: DE
Inventors: Walter Thieringer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2000-07-06

Abstract

At least two auxiliary electrodes (40,42), are arranged, diametric to each other, outside discharge vessel (14) at hollow space (15). When high frequency voltage is applied to electrode during or during ignition of lamp, barrier discharges are formed which excite inert gas filling of hollow space (15). Hence when lamp is turned on, dielectric breakdown is faster and at lower ignition voltage.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Gasentladungslampe, insbesondere für Kraftfahrzeugscheinwerfer nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention is based on a gas discharge lamp, in particular for motor vehicle headlights of the type of claim 1.

Eine solche Gasentladungslampe ist durch die DE 196 10 387 A1 bekannt. Diese Gasentladungslampe weist ein Brenngefäß auf, mit einem Hohlraum, in den zwei Elektroden entgegengesetzter Polarität hineinragen, zwischen denen sich im Betrieb der Gasentladungslampe ein Lichtbogen ausbildet. Im Hohlraum ist eine Füllung aus Gas und Feststoffen angeordnet. Im Hohlraum ist außerdem wenigstens eine Hilfselektrode angeordnet, die zur Verbesserung des Zündverhaltens der Gasentladungslampe dient. Die wenigstens eine Hilfselektrode ist dabei derart angeordnet, daß sich eine gegenüber der Brennstrecke zwischen den beiden Elektroden eine kürzere Zündstrecke ergibt, die das Zünden oder Gasentladungslampe erleichtert. Hierbei kann es sich als schwierig erweisen, die erforderliche Trennung zwischen den Elektroden und der wenigstens einen Hilfselektrode sowie die Trennung der Brennstrecke und der Zündstrecke sicherzustellen.Such a gas discharge lamp is described in DE 196 10 387 A1 known. This gas discharge lamp has a firing vessel on, with a cavity in the two electrodes opposite polarity protrude, between which are forms an arc during operation of the gas discharge lamp. There is a filling of gas and solids in the cavity arranged. There is also at least one in the cavity Auxiliary electrode arranged to improve the Ignition behavior of the gas discharge lamp is used. The least an auxiliary electrode is arranged such that one across the burn path between the two Electrodes have a shorter firing distance which results in ignition or gas discharge lamp relieved. Here it can prove to be difficult to make the necessary separation between the Electrodes and the at least one auxiliary electrode and the Separation of the burning section and the ignition section ensure.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Anordnung der wenigstens einen Hilfselektrode auf einfache Weise an der Außenseite des Brennergefäßes möglich ist. Durch die an die Hilfselektrode sowie die Gegenelektrode angelegte hochfrequente elektrische Spannung werden im Hohlraum des Brennergefäßes dielektrisch behinderte Entladungen, sogenannte stille Entladungen oder Barrierentladungen, erzeugt. Hierdurch wird das Gas der Füllung des Hohlraums energetisch angeregt. Beim Zünden der Gasentladungslampe mittels Anlegen von Hochspannung an die Elektroden erfolgt der elektrische Durchschlag durch das Gas der Füllung des Hohlraums schneller und/oder bereits bei einer niedrigeren Spannung als dies ohne die Hilfselektrode der Fall wäre.The gas discharge lamp according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that the Arrangement of the at least one auxiliary electrode in a simple manner Way on the outside of the burner vessel is possible. By the to the auxiliary electrode as well as the counter electrode applied high-frequency electrical voltage are in the Cavity of the burner vessel is dielectrically disabled Discharges, so-called silent discharges or Barrier discharges generated. This will make the gas Filling the cavity energetically stimulated. When igniting the Gas discharge lamp by applying high voltage to the Electrodes break down electrically through the gas the filling of the cavity faster and / or already at a lower voltage than this without the auxiliary electrode would be the case.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine einfache Herstellung der Hilfselektrode.In the dependent claims are advantageous Refinements and developments of the invention Gas discharge lamp specified. The training according to claim 2 enables the auxiliary electrode to be manufactured easily.

drawing

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Gasentladungslampe in einem Längsschnitt, Fig. 2 einen in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Gasentladungslampe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in vergrößerter Darstellung und Fig. 3 den Ausschnitt II der Gasentladungslampe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Two embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 shows a gas discharge lamp in a longitudinal section, Fig. 2 shows a detail of the gas discharge lamp designated in FIG. 1 II according to a first embodiment in an enlarged representation and Fig. 3 shows the detail II of the gas discharge lamp according to a second embodiment.

Description of the embodiments

Eine in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Gasentladungslampe ist insbesondere zur Verwendung bei Fahrzeugbeleuchtungseinrichtungen wie beispielsweise Scheinwerfern vorgesehen. Die Gasentladungslampe weist einen stark vereinfacht dargestellten Sockel 10 auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann und über den sie beispielsweise in einer Öffnung in einem Reflektor des Scheinwerfers angeordnet werden kann. Mit dem Sockel 10 ist ein Brenner 12 verbunden, der ein Entladungsgefäß 14 aufweist. Das Entladungsgefäß 14 weist einen Hohlraum 15 auf, in den wenigstens zwei Elektroden 16, 18 hineinragen und der eine Füllung enthält, die aus einem Edelgas, vorzugsweise Xenon, und Quecksilber sowie gegebenenfalls Metallhalogeniden besteht. Das Entladungsgefäß 14 weist an den Hohlraum 15 anschließende rohrförmige Fortsätze 20, 21 auf, wobei in dem dem Sockel 10 zugewandten Fortsatz 20 eine Zuleitung 22 zu der Elektrode 16 angeordnet ist und in dem dem Sockel 10 abgewandten Fortsatz 21 eine mit der anderen Elektrode 18 verbundene Leitung 23 angeordnet ist. Das Entladungsgefäß 14 mit den Fortsätzen 20, 21 besteht aus Glas, vorzugsweise Quarzglas. Zur Verbindung der Leitungen 22, 23 mit den Elektroden 16, 18 ist zwischen diesen jeweils eine Metallfolie 24 angeordnet, die vorzugsweise aus Molybdän besteht. Der Brenner 12 kann außerdem ein das Entladungsgefäß 14 mit dessen Fortsätzen 20, 21 zumindest teilweise umgebendes Glasrohr 26 aufweisen, das einerseits zum Schutz des Entladungsgefäßes 14 dient und das andererseits zur Abschirmung von im Betrieb der Gasentladungslampe entstehender UV-Strahlung dienen kann. Mit der Leitung 23 ist eine außerhalb des Brenners 12 verlaufende Rückleitung 28 verbunden, die entlang dem Brenner 12 zum Sockel 10 führt und die mit einer Isolierung 29 versehen sein kann. Die Zuleitung 22 zur Elektrode 16 und die Rückleitung 23 von der Elektrode 18 sind mit jeweils einem nicht dargestellten Steckkontakt am Sockel 10 verbunden.A gas discharge lamp shown in FIGS. 1 to 3 is provided in particular for use in vehicle lighting devices such as headlights. The gas discharge lamp has a base 10 , shown in a highly simplified manner, which can be of multiple parts and via which it can be arranged, for example, in an opening in a reflector of the headlight. A burner 12 , which has a discharge vessel 14 , is connected to the base 10 . The discharge vessel 14 has a cavity 15 into which at least two electrodes 16 , 18 protrude and which contains a filling which consists of an inert gas, preferably xenon, and mercury and, if appropriate, metal halides. The discharge vessel 14 has tubular extensions 20 , 21 adjoining the cavity 15 , a lead 22 to the electrode 16 being arranged in the extension 20 facing the base 10 and a connection 21 connected to the other electrode 18 in the extension 21 facing away from the base 10 Line 23 is arranged. The discharge vessel 14 with the extensions 20 , 21 consists of glass, preferably quartz glass. To connect the lines 22 , 23 to the electrodes 16 , 18 , a metal foil 24 is arranged between them, which preferably consists of molybdenum. The burner 12 can also have a glass tube 26 which at least partially surrounds the discharge vessel 14 with its extensions 20 , 21 , which serves on the one hand to protect the discharge vessel 14 and on the other hand can be used to shield UV radiation which arises during operation of the gas discharge lamp. A return line 28 running outside the burner 12 is connected to the line 23 , which leads along the burner 12 to the base 10 and which can be provided with insulation 29 . The supply line 22 to the electrode 16 and the return line 23 from the electrode 18 are each connected to a plug contact (not shown) on the base 10 .

Für den Betrieb der Gasentladungslampe ist eine elektrische Vorschalteinrichtung vorgesehen, die einen Zündteil und einen Steuerteil aufweist. Der Zündteil kann getrennt von der Gasentladungslampe angeordnet sein oder in deren Sockel 10 integriert sein. Der Zündteil dient dazu, die Gasentladungslampe zu zünden und durch diesen wird Hochspannung erzeugt, die an die Elektroden 16, 18 angelegt wird, um einen Durchschlag zwischen diesen zu bewirken. Je nach Zustand der Gasentladungslampe, insbesondere in warmem Zustand, ist hier eine sehr hohe Spannung erforderlich, um die Gasentladungslampe zu zünden. Der Zündteil kann beispielsweise nach dem Prinzip der Resonanzzündung aufgebaut sein. Beim Betrieb der Gasentladungslampe bildet sich im Hohlraum 15 des Entladungsgefäßes 14 zwischen den Elektroden 16, 18 ein Lichtbogen aus.For the operation of the gas discharge lamp, an electrical ballast device is provided, which has an ignition part and a control part. The ignition part can be arranged separately from the gas discharge lamp or can be integrated in its base 10 . The ignition part serves to ignite the gas discharge lamp, and this generates high voltage, which is applied to the electrodes 16 , 18 in order to cause a breakdown between them. Depending on the state of the gas discharge lamp, especially in the warm state, a very high voltage is required here to ignite the gas discharge lamp. The ignition part can be constructed, for example, on the principle of resonance ignition. When the gas discharge lamp is operating, an arc is formed in the cavity 15 of the discharge vessel 14 between the electrodes 16 , 18 .

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei Hilfselektroden 40, 42 vorgesehen, die außerhalb des Entladungsgefäßes 14 im Bereich von dessen Hohlraum 15 angeordnet sind. In Fig. 2 sind die Hilfselektroden 40, 42 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem diese durch eine elektrisch leitfähige Beschichtung der Außenseite des Entladungsgefäßes 14 im Bereich des Hohlraums 15 gebildet sind. Die Beschichtung zur Bildung der Hilfselektroden 40, 42 kann beispielsweise aus einem Metall mit ausreichender Wärmebeständigkeit bestehen und durch Bedampfen, Lackieren oder in anderer geeigneter Weise auf das Entladungsgefäß 14 aufgebracht sein. According to a first embodiment of the invention, at least two auxiliary electrodes 40 , 42 are provided, which are arranged outside the discharge vessel 14 in the region of the cavity 15 thereof. In FIG. 2, the auxiliary electrodes 40, illustrated a first embodiment according to 42, wherein these are formed by an electrically conductive coating of the outside of the discharge vessel 14 in the region of the cavity 15. The coating for forming the auxiliary electrodes 40 , 42 can consist, for example, of a metal with sufficient heat resistance and can be applied to the discharge vessel 14 by vapor deposition, painting or in another suitable manner.

Die beiden Hilfselektroden 40, 42 sind einander zumindest annähernd diametral gegenüberliegend am Entladungsgefäß 14 angeordnet. Es können auch mehr als zwei Hilfselektroden 40,42 vorgesehen werden, wobei beispielsweise jeweils zwei Hilfselektroden einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die die beiden Hilfselektroden 40, 42 bildenden Beschichtungen sind voneinander getrennt und erstrecken sich jeweils über einen Teil des Umfangs des Entladungsgefäßes 14 um den Hohlraum 15 herum. Mit den Hilfselektroden 40, 42 kann jeweils eine auf dem Entladungsgefäß 14 verlaufende Leiterbahn 44 verbunden sein, die zum Sockel 10 der Gasentladungslampe führen. Alternativ können die Hilfselektroden 40, 42 auch in beliebiger anderer Weise kontaktiert sein, beispielsweise mittels an dieser angeschlossener Kabel. Durch die elektrische Vorschalteinrichtung, beispielsweise deren Zündteil, wird an die Hilfselektroden 40, 42 eine hochfrequente Hochspannung angelegt, wobei die beiden Hilfselektroden 40, 42 eine entgegengesetzte Polarität aufweisen. Es kann vorgesehen sein, daß die Hilfselektroden 40, 42 nur für einen bestimmten Zeitraum vor dem Zünden und gegebenenfalls während des Zündens der Gasentladungslampe mit hochfrequenter Hochspannung versorgt werden oder alternativ kann vorgesehen sein, daß die Hilfselektroden 40, 42 ständig bei ausgeschalteter Gasentladungslampe mit hochfrequenter Hochspannung versorgt werden. Die Hochspannung kann dabei mehr als 1 kV betragen und die Frequenz kann mehr als 10 kHz betragen.The two auxiliary electrodes 40 , 42 are arranged at least approximately diametrically opposite one another on the discharge vessel 14 . More than two auxiliary electrodes 40 , 42 can also be provided, two auxiliary electrodes being arranged opposite each other, for example. The coatings forming the two auxiliary electrodes 40 , 42 are separated from one another and each extend over part of the circumference of the discharge vessel 14 around the cavity 15 . A conductor track 44 running on the discharge vessel 14 can be connected to the auxiliary electrodes 40 , 42 and lead to the base 10 of the gas discharge lamp. Alternatively, the auxiliary electrodes 40 , 42 can also be contacted in any other way, for example by means of cables connected to them. A high-frequency high voltage is applied to the auxiliary electrodes 40 , 42 by the electrical ballast device, for example its ignition part, the two auxiliary electrodes 40 , 42 having an opposite polarity. It can be provided that the auxiliary electrodes 40 , 42 are supplied with high-frequency high voltage only for a certain period of time before the ignition and if necessary during the ignition of the gas discharge lamp, or alternatively it can be provided that the auxiliary electrodes 40 , 42 are constantly with high-frequency high voltage when the gas discharge lamp is switched off be supplied. The high voltage can be more than 1 kV and the frequency can be more than 10 kHz.

Bei Versorgung der Hilfselektroden 40, 42 mit hochfrequenter Hochspannung werden im Hohlraum 15 des Entladungsgefäßes 14 der Gasentladungslampe dielektrisch behinderte Entladungen, sogenannte stille Entladungen oder Barrierentladungen, in Englisch barrier discharges, erzeugt. Dadurch wird die Füllung des Hohlraums 15, insbesondere das Edelgas, energetisch angeregt. Beim Zünden der Gasentladungslampe mittels des Zündteils der Vorschalteinrichtung durch Anlegen von Hochspannung an die Elektroden 16, 18 erfolgt der dielektrische Durchschlag durch das Edelgas im Hohlraum 15 zwischen den Elektroden 16, 18 schneller und/oder bei einer niedrigeren Zündspannung als dies ohne die Hilfselektroden 40, 42 der Fall wäre. Der Zündteil der Vorschalteinrichtung kann entsprechend schwächer ausgelegt werden, was Kostenvorteile bietet. Auch die Gasentladungslampe kann insgesamt in ihrem Aufbau hinsichtlich Isolierungsmaßnahmen einfacher ausgeführt werden, da geringere Zündspannungen erforderlich sind. Darüberhinaus kann die Gasentladungslampe durch die verringerte Zündbelastung eine längere Lebensdauer erreichen.When the auxiliary electrodes 40 , 42 are supplied with high-frequency high voltage, dielectrically disabled discharges, so-called silent discharges or barrier discharges, are generated in the cavity 15 of the discharge vessel 14 of the gas discharge lamp. As a result, the filling of the cavity 15 , in particular the noble gas, is energetically excited. When the gas discharge lamp is ignited by means of the ignition part of the ballast by applying high voltage to the electrodes 16 , 18 , the dielectric breakdown through the noble gas in the cavity 15 between the electrodes 16 , 18 occurs faster and / or at a lower ignition voltage than without the auxiliary electrodes 40 , 42 would be the case. The ignition part of the ballast can be designed accordingly weaker, which offers cost advantages. The overall design of the gas discharge lamp can also be made simpler with regard to insulation measures, since lower ignition voltages are required. In addition, the gas discharge lamp can achieve a longer service life due to the reduced ignition load.

Die Hilfselektroden 40, 42 sind zwischen der Außenseite des Entladungsgefäßes 14 und dem Glasrohr 26 angeordnet, so daß diese nicht berührt werden können und von diesen keine Gefahr ausgeht. Alternativ zur vorstehend beschriebenen Ausführung könnten die Hilfselektroden 40, 42 auch durch eine leitfähige Beschichtung der Innenseite des Glasrohrs 26 im dem Bereich des Glasrohrs 26 gebildet sein, der den Hohlraum 15 des Entladungsgefäßes 14 umgibt. Die Kontaktierung der Hilfselektroden 40, 42 kann dann ebenfalls über Leiterbahnen an der Innenseite des Glasrohrs 26 erfolgen oder in beliebiger anderer Weise.The auxiliary electrodes 40 , 42 are arranged between the outside of the discharge vessel 14 and the glass tube 26 so that they cannot be touched and there is no danger from them. As an alternative to the embodiment described above, the auxiliary electrodes 40 , 42 could also be formed by a conductive coating on the inside of the glass tube 26 in the region of the glass tube 26 which surrounds the cavity 15 of the discharge vessel 14 . The contacting of the auxiliary electrodes 40 , 42 can then also take place via conductor tracks on the inside of the glass tube 26 or in any other way.

In Fig. 3 ist die Gasentladungslampe ausschnittsweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau der Gasentladungslampe ist dabei gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Ausbildung der Hilfselektroden modifiziert ist. Die Hilfselektroden 40, 42 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind als separate Teile an der Außenseite des Entladungsgefäßes 14 im Bereich von dessen Hohlraum 15 angeordnet. Die Hilfselektroden 40, 42 bestehen aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere aus Metall und können in ihrer Form an die Außenseite des Entladungsgefäßes 14 im Bereich des Hohlraums 15 angepaßt sein, also beispielsweise gekrümmt ausgebildet sein. Die Hilfselektroden 40, 42 können mittels einer Klemm- oder Rastverbindung, durch Verkleben oder in beliebiger anderer Weise mit dem Entladungsgefäß 14 verbunden sein. Die Hilfselektroden 40, 42 können auch zwischen dem Entladungsgefäß 14 und dem Glasrohr 26 eingeklemmt sein. Mit den Hilfselektroden 40, 42 sind elektrische Leitungen 46 verbunden, die zum Sockel 10 der Gasentladungslampe führen und zur Verbindung der Hilfselektroden 40,42 mit der hochfrequenten Hochspannung wie beim ersten Ausführungsbeispiel dienen.In Fig. 3 the gas discharge lamp is partial illustrated in accordance with a second embodiment. The basic structure of the gas discharge lamp is the same as in the first exemplary embodiment, the design of the auxiliary electrodes being modified. The auxiliary electrodes 40 , 42 according to the second exemplary embodiment are arranged as separate parts on the outside of the discharge vessel 14 in the region of the cavity 15 thereof. The auxiliary electrodes 40 , 42 consist of electrically conductive material, in particular metal, and their shape can be adapted to the outside of the discharge vessel 14 in the region of the cavity 15 , that is to say, for example, they can be curved. The auxiliary electrodes 40, 42 may by means of a clamping or snap-in connection, can be connected by gluing or in any other manner with the discharge vessel fourteenth The auxiliary electrodes 40 , 42 can also be clamped between the discharge vessel 14 and the glass tube 26 . Electrical lines 46 are connected to the auxiliary electrodes 40 , 42 , which lead to the base 10 of the gas discharge lamp and serve to connect the auxiliary electrodes 40 , 42 to the high-frequency high voltage as in the first exemplary embodiment.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist nur eine der Hilfselektroden 40, 42 an der Außenseite des Entladungsgefäßes 14 vorgesehen, die wie vorstehend erläutert ausgebildet sein kann. Als Gegenelektrode zu dieser einen Hilfselektrode 40 oder 42 dient eine der in den Hohlraum 15 hineinragenden Elektroden 16, 18. An die Hilfelektrode 40 oder 42 und die Gegenelektrode 16 oder 18 wird wie bei der ersten Ausführungsform eine hochfrequente Hochspannung entgegengesetzter Polarität angelegt, so daß sich zwischen der Hilfselektrode 40 oder 42 und der Gegenelektrode 16 oder 18 ein elektrisches Feld ausbildet, das den Hohlraum 15 durchsetzt und das Zünden der Gasentladungslampe erleichtert.In another embodiment of the invention, only one of the auxiliary electrodes 40 , 42 is provided on the outside of the discharge vessel 14 , which can be designed as explained above. One of the electrodes 16 , 18 protruding into the cavity 15 serves as the counter electrode to this one auxiliary electrode 40 or 42 . At the auxiliary electrode 40 or 42 and the counter electrode 16 or 18 is applied a high-frequency high voltage of opposite polarity as in the first embodiment, so that is formed between the auxiliary electrode 40 or 42 and the counter electrode 16 or 18 an electric field that passes through the cavity 15 and facilitates the ignition of the gas discharge lamp.

Claims

1. Gas discharge lamp, in particular for headlights for vehicles, with a burner ( 12 ) which has a discharge vessel ( 14 ) with a cavity ( 15 ) in which a filling of gas and other substances is arranged and in the at least two electrodes ( 16 , 18 ) protrude, between which an arc is formed during operation of the gas discharge lamp, and with at least one auxiliary electrode ( 40 , 42 ) to improve the ignition behavior of the gas discharge lamp, characterized in that the at least one auxiliary electrode ( 40 ; 42 ) on the outside of the Discharge vessel ( 14 ) is arranged in the region of the cavity ( 15 ), and that at least one auxiliary electrode ( 40 ; 42 ) and one counter electrode ( 42 ; 40 ; 16 ; 18 ) to it at least temporarily before and / or during the ignition of the Gas discharge lamp a high-frequency electrical voltage is applied.

2. Gas discharge lamp according to claim 1, characterized in that the at least one auxiliary electrode ( 40 ; 42 ) is formed by coating the outside of the discharge vessel ( 14 ) with electrically conductive material.

3. Gas discharge lamp according to claim 1 or 2, characterized in that at least two auxiliary electrodes ( 40 , 42 ) are arranged opposite one another on the discharge vessel ( 14 ).

4. Gas discharge lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge vessel ( 14 ) is at least partially surrounded by a protective tube ( 26 ) and that the at least one auxiliary electrode ( 40 ; 42 ) between the outside of the discharge vessel ( 14 ) and the protective tube ( 26 ) is arranged.

5. Gas discharge lamp according to one of claims 1, 2 or 4, characterized in that only one auxiliary electrode ( 40 ; 42 ) is provided and that one of the electrodes ( 16 , 18 ) serves as a counter electrode to this.