DE19844548A1

DE19844548A1 - Entladungslampe und Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe

Info

Publication number: DE19844548A1
Application number: DE19844548A
Authority: DE
Inventors: Thomas Reiners
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-03-30
Also published as: KR20000034948A; HUP9903289A3; HUP9903289A2; CA2281191A1; US6153982A; JP2000106010A; DE59908400D1; ATE258717T1; HU9903289D0; EP0991107A1; EP0991107B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe, deren Entladungsgefäß (1) mit einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht (4) versehen ist, um die elektromagnetische Verträglichkeit der Lampe bei ihren Betrieb an einem elektronischen Betriebsgerät zu verbessern. Die lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht (4) ist vorteilhafterweise an das schaltungsinterne Massenpotential des Betriebsgerätes angeschlossen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe gemäß des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1 sowie ein Beleuchtungssystem mit einer Entladungslam pe.

I. Stand der Technik

Eine derartige Entladungslampe ist beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift US 5,420,481 offenbart. Diese Patentschrift beschreibt eine Ent ladungslampe, auf deren Entladungsgefäß Außenelektroden aufgebracht sind, die als transparente ITO-Schichten ausgebildet sind.

Die europäische Patentschrift EP 0 334 208 beschreibt eine in einem Reflektor angeordnete Entladungslampe, deren Entladungsgefäß von einem zylindri schen, gläsernen Wärmestaurohr umgeben ist. Das Wärmestaurohr ist mit einer ITO-Schicht versehen, um die Farbtemperatur der Lampe um ungefähr 600 Kelvin abzusenken.

Die vorgenannten Entladungslampen besitzen den Nachteil, daß ihr Betrieb an einem elektronischen Betriebsgerät, das die Lampe üblicherweise mit ei ner mittelfrequenten Versorgungsspannung im Bereich von ungefähr 20 KHz bis 100 KHz speist, den Empfang von Rundfunkgeräten stören kann.

II. Darstellung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Entladungslampe bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk male des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Entladungslampe besitzt mindestens ein lichtdurch lässiges Lampengefäß, das den Entladungsraum der Entladungslampe um schließt, ein Leuchtmittel und elektrische Anschlüsse zu ihrer Spannungs versorgung. Erfindungsgemäß weist das mindestens eine Lampengefäß eine lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht auf, die zumindest den Entla dungsraum der Lampe umschließt. Unter dem Entladungsraum wird hier nur der für die Gasentladung in der Lampe wirksame Teil des Innenraums des mindestens einen Lampengefäßes verstanden. Die erfindungsgemäße Beschichtung erstreckt sich daher zumindest über diejenigen Gefäßteile des mindestens einen Lampengefäßes, die das Entladungsplasma umschließen. Durch die erfindungsgemäße Beschichtung des mindestens einen Lampenge fäßes wird beim Betrieb der Entladungslampe an einer mittelfrequenten Wechselspannung die von dem im Lampengefäß eingeschlossenen Entla dungsplasma emittierte mittelfrequente elektromagnetische Strahlung um mehr als 50 Dezibel geschwächt. Eine Störung des Rundfunkempfanges fin det daher selbst dann nicht statt, wenn die erfindungsgemäße Entladungs lampe in der Nähe der Antenne eines Rundfunkempfängers an einem elek tronischen Betriebsgerät betrieben wird.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist die lichtdurchlässige, elektrisch leit fähige Schicht vorteilhafterweise auf der äußeren Oberfläche des mindestens einen Lampengefäßes aufgebracht. Um eine zufriedenstellende elektroma gnetische Verträglichkeit der erfindungsgemäßen Entladungslampe zu ge währleisten, ist der spezifische Oberflächenwiderstand der lichtdurchlässi gen, elektrisch leitenden Schicht vorteilhafterweise kleiner als 100 Ohm pro Square.

Der spezifische Oberflächenwiderstand einer elektrisch leitfähigen Schicht wird üblicherweise mit Hilfe von zwei flächenhaften Elektroden gemessen, die auf der zu messenden Schicht aufgebracht werden, so daß sie einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Abstand der beiden Meßelektroden ist genauso groß wie die Breite der Meßelektroden, so daß zwischen den bei den Meßelektroden ein quadratischer Ausschnitt der zu messenden Schicht angeordnet ist. Über die Meßelektroden wird der Schicht ein Strom vorgege bener Stromstärke aufgeprägt und der Spannungsabfall über den Meßelek troden mittels eines Galvanometers bestimmt. Der Quotient aus dem gemes senen Spannungsabfall und der Stromstärke des aufgeprägten Stromes ergibt den spezifischen Oberflächenwiderstand der zu messenden Schicht. Der spe zifische Oberflächenwiderstand der Schicht ist unabhängig von der Größe des quadratischen Flächenausschnittes der Schicht. Er hängt nur von dem Quotienten aus dem spezifischen elektrischen Widerstand des Schichtmate rials und der Schichtdicke ab. Die Einheit des spezifischen Oberflächenwi derstandes wird üblicherweise mit Ohm pro Square bezeichnet.

Die lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht ist vorteilhafterweise als ITO-Schicht, das heißt, als Indium-Zinn-Oxid-Schicht ausgebildet. Bei dem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Entladungslampe, die vorwiegend gelbes, orangefarbenes oder rotes Licht emittiert. Die Schichtdicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht ist daher vorteilhafterweise so gewählt, daß das beschichtete Lam pengefäß in dem Wellenlängenbereich von 550 nm bis 700 nm eine möglichst hohe Transparenz, das heißt, einen Transmissionskoeffizienten von größer als 0,8 besitzt. Die Dicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht muß nämlich einerseits hinreichend groß sein, um eine ausreichende elektri sche Leitfähigkeit zu gewährleisten, und andererseits aber auch hinreichend klein sein, um noch eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit aufzuweisen. Gemäß des besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist die Entladungslampe als Neongasentladungslampe ausgebildet. Diese Lam pe erzeugt vorwiegend orangefarbenes oder rotes Licht. Sie kann daher vor teilhafterweise als Bestandteil eines Beleuchtungssystems in einem Kraft fahrzeug, zur Erzeugung des Blinklichtes oder des Schluß- und/oder Brems lichtes, verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem weist eine Entladungslampe und ein Betriebsgerät für die Entladungslampe auf, wobei die Entladungs lampe mindestens ein den Entladungsraum der Lampe umschließendes Lampengefäß besitzt, das mit einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist, wobei diese Schicht sich zumindest über den Entla dungsraum erstreckt und an ein vorgegebenes elektrisches Bezugspotential, das vorteilhafterweise das schaltungsinterne Massepotential des Betriebsge rätes oder das Erdpotential ist, angeschlossen ist. Die vorgenannten Merk male des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems gewährleisten seine zu friedenstellende elektromagnetische Verträglichkeit, da die von dem Entla dungsplasma der Entladungslampe emittierte mittelfrequente elektroma gnetische Strahlung um mehr als 50 Dezibel geschwächt wird. Vorteilhafter weise weist das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem zusätzlich einen Re flektor auf. Um einen hohen Lichtreflexionsgrad zu erzielen, besitzt der Re flektor des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems vorteilhafterweise eine metallische oder eine metallisierte Reflexionsfläche auf. Der Reflektor übt daher ebenfalls eine abschirmende Wirkung auf die von dem Entladungs plasma in der Entladungslampe erzeugte elektromagnetische Strahlung aus. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Reflektor und eventuell metallisierte Teile des Leuchtengehäuses zur Verbesserung der Abschirmung ebenfalls an das vorgegebene elektrische Bezugspotential anzuschließen. Dadurch kann die Schichtdicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht auf den dem Reflektor bzw. dem Innenraum der Leuchte zuge wandten Wandbereichen des mindestens einen Lampengefäßes vorteilhaf terweise geringer ausgeführt werden, als auf den vom Reflektor abgewand ten Wandbereichen des mindestens einen Lampengefäßes, und auf diese Weise die Lichtdurchlässigkeit der dem Reflektor zugewandten Wandberei che erhöht und die Effizienz des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems verbessert werden. Das mindestens eine Lampengefäß besitzt vorteilhafter weise ein zylindrisches Gefäßteil und zwei in Richtung des Reflektors abge winkelte Enden. Dadurch wird gewährleistet, daß die dunklen Enden der Entladungslampe, die mit den elektrischen Anschlüssen der Lampe ausge stattet sind, nicht sichtbar sind. Alternativ können die dunklen Enden der Entladungslampe auch in abgeschattete Bereiche der Beleuchtungsvorrich tung verlegt werden.

Bei dem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä ßen Beleuchtungssystems beträgt die Schichtdicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht auf den vom Reflektor abgewandten Wandbe reichen des mindestens einen Lampengefäßes 300 nm. Dadurch weisen diese Wandbereiche eine besonders hohe Transparenz für Licht mit einer Wellen länge von 600 nm auf. Dieses Beleuchtungssystem eignet sich daher vorteil hafterweise zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug zur Erzeugung des Schlußlichtes oder/und des Bremslichtes.

III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs beispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Entladungslampe gemäß des bevor zugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in schematischer Dar stellung

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Entladungslampe gemäß Fig. 1 mit einem Reflektor in schematischer Darstellung

Fig. 3 Transmissionskurven für das unbeschichtete und das beschichtete Lampengefäß

Bei dem in Fig. 1 abgebildeten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Er findung handelt es sich um eine Neongasentladungslampe. Diese Lampe besitzt ein rohrförmiges, gläsernes Entladungsgefäß 1 mit zwei rechtwinklig, in gleicher Richtung abgewinkelten Enden 1a. In die Enden 1a ist jeweils ein Elektrodensystem 2 der Neongasentladungslampe gasdicht eingeschmolzen. Die aus dem Einschmelzungsbereich 1aa herausragenden Stromzuführungen 2a bilden die elektrischen Anschlüsse der Lampe. Zwischen seinen abgewin kelten Enden 1a besitzt das Entladungsgefäß 1 eine kreiszylindrische Gestalt. Der Außendurchmesser des Entladungsgefäßes 1 beträgt ungefähr 5 mm. Der Abstand zwischen den Stromzuführungen 2a, der ungefähr der Länge des kreiszylindrischen Entladungsgefäßteils 1b entspricht, beträgt 308 mm. Die abgewinkelten Enden 1a besitzen eine Länge von 36,2 mm.

Die äußere Oberfläche des Entladungsgefäßes 1 ist mit einer sogenannten ITO-Schicht 4 - das ist eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht - versehen, die sich über den gesamten Entladungsraum 3 der Neongasentladungslampe, bis zu den Einschmelzungsbereichen 1aa der Elektroden 2 erstreckt. Der Entla dungsraum 3 wird hier durch die entladungsseitigen Enden der beiden Elektroden 2 und den Innendurchmesser des Entladungsgefäßes 1 definiert. Die ITO-Schicht 4 besitzt, gemessen mittels der Methode der Vierpunktmes sung, einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 14 Ohm pro Square. Sie besteht aus 90 Gewichtsprozent Indiumoxid In₂O₃ und 10 Gewichtsprozent Zinnoxid SnO₂. Die Transmissionskurve 1 zeigt die Lichtdurchlässigkeit des Entladungsgefäßes 1 mit ITO-Schicht 4 in Abhängigkeit von der Wellenlän ge, während die Transmissionskurve 2 die Lichtdurchlässigkeit des Entla dungsgefäßes ohne ITO-Schicht zeigt. Die Schichtdicke der ITO-Schicht ist derart abgestimmt, daß die Transmissionskurve 1 bei einer Wellenlänge von 600 nm, also für rotes Licht, das vorwiegend von der Neongasentladungs lampe emittiert wird, ein Transmissionsmaximum aufweist. Die Schichtdicke der ITO-Schicht 4 beträgt daher ca. 300 nm. Im Wellenlängenbereich von 550 nm bis 700 nm beträgt die Transmission des beschichteten Lampengefä ßes 1 mehr als 80% des auf die Innenwand des Entladungsgefäßes 1 auftref fenden Lichtes, das heißt, der Transmissionskoeffizient ist in diesem Wel lenlängenbereich größer als 0,8. Bei der Wellenlänge von 600 nm wird ein Transmissionskoeffizient von mehr als 0,85 erreicht.

Die oben beschriebene Neongasentladungslampe ist vorzugsweise Bestand teil eines Beleuchtungssystems, insbesondere einer Kraftfahrzeugheckleuchte und dient zur Erzeugung eines Schlußlichtes und/oder eines Bremslichtes. Diese Heckleuchte umfaßt neben der Neongasentladungslampe zusätzlich ein elektronisches Betriebsgerät für die Neongasentladungslampe und einen rinnenförmigen Reflektor 5, der zwischen den abgewinkelten Enden 1a der Lampe angeordnet ist. Der kreiszylindrische Gefäßteil 1b des Entladungsge fäßes 1 ist annähernd in der optischen Achse des Reflektors 5 angeordnet. Die der Lampe zugewandte Reflexionsfläche 5a des Reflektors 5 ist metal lisch oder metallisiert und mit dem schaltungsinternen Massepotential des Betriebsgerätes verbunden. Die ITO-Schicht 4 des Entladungsgefäßes 1 ist ebenfalls an das schaltungsinterne Massepotential des Betriebsgerätes ange schlossen. Die Beleuchtungsvorrichtung weist auch ein Gehäuse (nicht abge bildet) auf, dessen metallisierte Teile ebenfalls an das schaltungsinterne Mas sepotential angeschlossen sind, so daß eine sternförmige Kontaktierung in einem gemeinsamen Massepunkt erfolgt. Auf den dem Reflektor 5 zuge wandten Wandbereichen 10a des Entladungsgefäßes 1 besitzt die ITO- Schicht 4 eine geringere Schichtdicke als auf den von dem Reflektor 5 abge wandten Wandbereichen 10b des Entladungsgefäßes 1. Die Schichtdicke der ITO-Schicht 4 beträgt auf den von dem Reflektor 5 abgewandten Wandberei chen 10b einen Wert von ca. 300 nm, während sie auf den dem Reflektor 5 zugewandten Wandbereichen 10a ca. 100 nm mißt.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausfüh rungsbeispiel. Beispielsweise muß sich die ITO-Schicht 4 nicht über das ge samte Entladungsgefäß 1 erstrecken. Es genügt, diejenigen Wandbereiche des Entladungsgefäßes 1, die den Raum zwischen den entladungsseitigen Enden der beiden Elektroden 2 umschließen, mit der ITO-Schicht 4 zu verse hen.

Die Erfindung kann auch auf andere Typen von Entladungslampen, bei spielsweise auf Niederdruckentladungslampen oder auf Hochdruckentla dungslampen und auf Beleuchtungssysteme mit einer Hochdruckentla dungslampe wie zum Beispiel einen mit einer Hochdruckentladungslampe ausgerüsteten Kraftfahrzeugscheinwerfer angewendet werden. Insbesondere handelt es sich in diesem Fall um eine einseitig gesockelte Hochdruckentla dungslampe, die ein von einem gläsernen Außenkolben umschlossenes Ent ladungsgefäß besitzt, wobei der Außenkolben mit einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht - vorzugsweise einer ITO-Schicht - versehen ist, die sich über den gesamten Entladungsraum der Lampe erstreckt. Die Hochdruckentladungslampe ist vorzugsweise Bestandteil eines Kraftfahr zeugscheinwerfers und wird an einem elektronischen Betriebsgerät betrie ben. Die lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht auf dem Außenkolben der Hochdruckentladungslampe ist mit dem schaltungsinternen Massepo tential des Betriebsgerätes verbunden.

Anstelle einer ITO-Schicht können auch lichtdurchlässige, elektrisch leitende Schichten, die aus einem anderen Material, beispielsweise aus Zinnoxid SnO₂ oder aus mit Fluor bzw. Antimon dotierten Zinnoxid SnO₂: F bzw. SnO₂ : 5b bestehen, eingesetzt werden.

Claims

1. Entladungslampe mit mindestens einem lichtdurchlässigen Lampen gefäß (1), das den Entladungsraum (3) der Entladungslampe um schließt, einem Leuchtmittel und elektrischen Anschlüssen (2a) zur Spannungsversorgung der Entladungslampe, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Lampengefäß (1) eine lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht (4) aufweist, die sich zumindest über den gesamten Entladungsraum (3) der Entla dungslampe erstreckt.

2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Lampengefäß (1) mindestens ein abgedichtetes Ende (1a) mit einem Einschmelzungsbereich (1aa) für ein Elektrodensystem (2) besitzt und daß sich die lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht (4) bis zu dem Einschmelzungsbereich (1aa) erstreckt.

3. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht (4) auf der äußeren Oberfläche des mindestens einen Lampengefäßes (1) angeordnet ist.

4. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Oberflächenwiderstand der Schicht (4) kleiner als 100 Ohm pro Square ist.

5. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) eine ITO-Schicht, das heißt, eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht ist.

6. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe eine Neongasentladungslampe ist.

7. Entladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Transmissionskoeffizient des mindestens einen Lampengefäßes (1) in dem Wellenlängenbereich von 550 nm bis 700 nm größer als 0,8 ist.

8. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungslampe eine Hochdruckentladungslampe ist.

9. Entladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckentladungslampe einen das Entladungsgefäß umschlie ßenden Außenkolben besitzt und die lichtdurchlässige, elektrisch leit fähige Schicht auf dem Außenkolben der Hochdruckentladungslampe angeordnet ist.

10. Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe nach einem oder mehreren der Ansprüch 1 bis 9 und einem Betriebsgerät für die Entla dungslampe.

11. Beleuchtungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige, elektrisch leitende Schicht (4) an ein vorgegebe nes elektrisches Bezugspotential angeschlossen ist.

12. Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene elektrische Bezugspotential das schaltungsinterne Massepotential des Betriebsgerätes oder das Erdpotential ist.

13. Beleuchtungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem einen Reflektor (5) mit einer metallischen oder einer metallisierten Reflexionsfläche (5a) besitzt und das minde stens eine Lampengefäß (1) dem Reflektor (5) zugewandte Wandbe reiche (10a) und vom Reflektor (5) abgewandte Wandbereiche (10b) besitzt, wobei die Schichtdicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leit fähigen Schicht (4) auf den dem Reflektor (5) zugewandten Wandbe reichen (10a) geringer als die Schichtdicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht (4) auf den vom Reflektor (5) abge wandten Wandbereichen (10b) ist.

14. Beleuchtungssystem nach den Ansprüchen 11 und 13, dadurch ge kennzeichnet, daß der Reflektor (5) an das vorgegebene elektrische Bezugspotential angeschlossen ist.

15. Beleuchtungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht (4) auf den vom Reflektor (5) abgewandten Wandbereichen (10b) des mindestens einen Lampengefäßes 300 nm beträgt.

16. Verwendung eines Beleuchtungssystems nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15 in einem Kraftfahrzeug.