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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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I. Stand der Technik
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Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielsweise in den Offenlegungsschriften
EP 1 632 985 A1 und
WO 2007/093525 A1 offenbart.
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Die
EP 1 632 985 A1 beschreibt eine Hochdruckentladungslampe mit einem Lampensockel und einer im Lampensockel befestigten Lampengefäßeinheit, die zumindest ein abgedichtetes Entladungsgefäß aufweist, wobei das Entladungsgefäß einen Entladungsraum, in dessen Inneren ein Entladungsmedium und Elektroden zum Erzeugen einer Gasentladung angeordnet sind, sowie ein sockelnahes und ein sockelfernes abgedichtetes Ende besitzt. Die Oberfläche des Entladungsgefäßes ist im Bereich des Entladungsraums und im Bereich mindestens eines der abgedichteten Enden mit einer als Zündhilfe ausgebildeten elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen.
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Die
WO 2007/093525 A1 beschreibt eine Hochdruckentladungslampe mit einem Lampensockel und einer im Lampensockel befestigten Lampengefäßeinheit, die zumindest ein abgedichtetes Entladungsgefäß aufweist, wobei das Entladungsgefäß einen Entladungsraum, in dessen Inneren ein Entladungsmedium und Elektroden zum Erzeugen einer Gasentladung angeordnet sind, sowie ein sockelnahes und ein sockelfernes abgedichtetes Ende besitzt. Die Oberfläche des Entladungsgefäßes ist im Bereich des Entladungsraums und im Bereich eines der abgedichteten Enden mit einer als Zündhilfe ausgebildeten elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen. Die Zündspannung ist derart gepolt, dass im Fall von Zündspannungsimpulsen positiver Polarität die in dem mit der Zündhilfsbeschichtung versehenen abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes steckende Elektrode an den positiven Pol der Zündspannung und im Fall von Zündspannungsimpulsen negativer Polarität an Massebezugspotenzial angeschlossen ist.
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II. Darstellung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Hochdruckentladungslampe mit verbesserter Zündfähigkeit bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hochdruckentladungslampe mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe besitzt einen Lampensockel und eine am Lampensockel befestigte Lampengefäßeinheit, die zumindest ein abgedichtetes Entladungsgefäß aufweist, wobei
- – das Entladungsgefäß einen Entladungsraum, in dessen Inneren ein Entladungsmedium und Elektroden zum Erzeugen einer Gasentladung angeordnet sind, und zwei an gegenüber liegenden Seiten des Entladungsraums angeordnete, abgedichtete Enden besitzt, aus denen jeweils eine Stromzuführung für eine Elektrode herausgeführt ist,
- – die Lampengefäßeinheit derart am Lampensockel befestigt ist, dass ein erstes abgedichtetes Ende des Entladungsgefäßes als sockelnahes Ende und das zweite abgedichtete Ende des Entladungsgefäßes als sockelfernes Ende ausgebildet ist, und
- – auf der Oberfläche des Entladungsgefäßes eine als Zündhilfe ausgebildete, elektrisch leitfähige Beschichtung angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist die als Zündhilfe ausgebildete elektrisch leitfähige Beschichtung außerhalb des sockelnahen ersten abgedichteten Endes auf der Oberfläche des Entladungsgefäßes angeordnet, und die Lampengefäßeinheit ist mittels einer metallischen Halterung am Lampensockel befestigt, die mit dem elektrischen Massebezugspotenzial einer im Lampensockel angeordneten Betriebsvorrichtung für die Hochdruckentladungslampe verbunden ist, wobei die Betriebsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass sie während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe die aus dem sockelnahen Ende des Entladungsgefäßes herausgeführte Stromzuführung mit Spannungsimpulsen negativer Polarität zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe beaufschlagt.
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Versuche haben gezeigt, dass dadurch die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe erforderliche Zündspannung und die Streuung der Zündspannungswerte bei unterschiedlichen Hochdruckentladungslampen gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden kann. Die Zündspannung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe liegt im Bereich von 12,5 kV ± 0,6 kV während bei Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik die Zündspannung im Bereich von 14,5 kV ± 4 kV liegt. Bei der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe ist aufgrund ihrer oben genannten Merkmale gewährleistet, dass die parasitäre Kapazität C1 zwischen der aus dem sockelnahen Ende des Entladungsgefäßes herausgeführten Stromzuführung und der metallischen Halterung kleiner ist als die Summe aus von der sockelnahen Elektrode und der Zündhilfsbeschichtung gebildeten parasitären Kapazität C2 und der von der Zündhilfsbeschichtung und der aus dem sockelfernen Ende des Entladungsgefäßes herausgeführten Stromzuführung gebildeten parasitären Kapazität C3. Demzufolge ist die während der Zündphase zwischen der sockelnahen Elektrode und der Zündhilfsbeschichtung verfügbare elektrische Feldstärke E2 größer als die elektrische Feldstärke E1 zwischen der metallischen Halterung und der aus dem sockelnahen Ende des Entladungsgefäßes herausgeführten Stromzuführung. Dadurch kann sich während der Zündphase zwischen der sockelnahen Elektrode und der Zündhilfsbeschichtung eine dielektrisch behinderte Entladung aufbauen, welche die erforderliche Zündspannung zum Zünden der Entladung zwischen den beiden Elektroden reduziert.
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Die als Zündhilfe ausgebildete elektrisch leitfähige Beschichtung ist vorzugsweise zumindest im Bereich des Entladungsraums auf der Oberfläche des Entladungsgefäßes angeordnet, um während der Zündphase den wirksamen Elektrodenabstand zu verringern. Gemäß dem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die als Zündhilfe ausgebildete elektrisch leitfähige Beschichtung zusätzlich im Bereich des sockelfernen zweiten abgedichteten Endes des Entladungsgefäßes auf der Oberfläche des Entladungsgefäßes angeordnet. Dadurch wird die Zündspannung weiter reduziert.
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Vorteilhafterweise ist die als Zündhilfe ausgebildete elektrisch leitfähige Beschichtung auf der Außenseite des Entladungsgefäßes angeordnet, um sie nicht dem Entladungsplasma im Inneren des Entladungsgefäßes auszusetzen. Außerdem weist die Lampengefäßeinheit der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe in vorteilhafter Weise einen das Entladungsgefäß umschließenden Außenkolben auf, der die auf der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes angeordnete, als Zündhilfe ausgebildete elektrisch leitfähige Beschichtung abdeckt und so vor äußeren Einflüssen schützt. Außerdem dient der Außenkoben vorzugsweise auch als Filter für Ultraviolette Strahlung. Zu diesem Zweck ist das Glas des Außenlobens mit Ultraviolette Strahlung absorbierenden Zusätzen, wie zum Beispiel Titanoxid und Ceroxid, versehen.
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Die metallische Halterung für die Lampengefäßeinheit umgibt die Lampengefäßeinheit vorzugsweise mit Klemmsitz, um eine sichere Befestigung der Lampengefäßeinheit am Lampensockel zu gewährleisten. Vorzugsweise weist die metallische Halterung einen Befestigungsring auf, der am Lampensockel fixiert ist. Der Befestigungsring kann dadurch als Referenz zur Ausrichtung der räumlichen Lage der Elektroden in Bezug auf den Lampensockel genutzt werden.
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III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 Eine Draufsicht auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe
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2 Einen Querschnitt durch die in 1 abgebildete Hochdruckentladungslampe in schematischer Darstellung
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3 Eine Ansicht der Lampengefäßeinheit der in den
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1 und 2 abgebildeten Hochdruckentladungslampe in teilweise geschnittener, schematischer Darstellung
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In den 1 bis 3 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe komplett bzw. in Teilen abgebildet.
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Bei dieser Hochdruckentladungslampe handelt es sich um ein Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von nominal 25 Watt, die als Lichtquelle für Frontscheinwerfer von Kraftfahrzeugen vorgesehen ist.
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Diese Hochdruckentladungslampe besitzt eine an einem Sockel 3 befestigte Lampengefäßeinheit 1, die von einem zweiseitig abgedichteten Entladungsgefäß 10 aus Quarzglas mit darin angeordneten Elektroden 11, 12 und Entladungsmedium zum Erzeugen einer Gasentladung sowie von einem das Entladungsgefäß 10 umgebenden Außenkolben 4 gebildet wird. Der Außenkolben 4 besteht aus Quarzglas oder Hartglas, das mit Ultraviolette Strahlung absorbierenden Zusatzstoffen, wie beispielsweise Ceroxid und Titanoxid, versehen ist.
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Das Entladungsgefäß 10 besitzt einen Entladungsraum 106, in dessen Innenraum das oben genannte Entladungsmedium angeordnet ist und in den zwei Elektroden 11, 12 hineinragen. Der Entladungsraum 106 hat eine kreiszylindrische Innenkontur und eine ellipsoidförmige Außenkontur. An einander gegenüber liegenden Seiten des Entladungsraums 106 sind zwei abgedichtete Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes 10 angeordnet. Ein erstes abgedichtetes Ende 102 des Entladungsgefäßes 10 besitzt einen geringeren Abstand zum Sockel 3 als das andere, zweite abgedichtete Ende 101 des Entladungsgefäßes 10 und wird deshalb als sockelnahes Ende 102 des Entladungsgefäßes 10 bezeichnet. Das andere, zweite abgedichtete Ende 101 wird entsprechend als sockelfernes Ende 101 des Entladungsgefäßes 10 bezeichnet. Die erste Elektrode 12 ist über eine im sockelnahen Ende 102 des Entladungsgefäßes 10 gasdicht eingebettete Molybdänfolie 104 mit einer aus dem sockelnahen Ende 102 herausragenden Stromzuführung 14 verbunden. Analog ist die zweite Elektrode 11 über eine im sockelfernen Ende 101 des Entladungsgefäßes 10 gasdicht eingebettete Molybdänfolie 103 mit einer aus dem sockelfernen Ende 101 herausragenden Stromzuführung 13 verbunden. Die aus dem sockelfernen Ende 101 herausragende Stromzuführung 13 besitzt einen außerhalb der Lampengefäßeinheit 1 verlaufenden, von einem Keramikrohr 130 umschlossenen und zum Sockel 3 zurückgeführten Abschnitt. Das Entladungsgefäß 10 ist auf seiner äußeren Oberfläche mit einer als Zündhilfe dienenden elektrisch leitfähigen Beschichtung 107 versehen. Diese Beschichtung 107 besteht aus dotiertem Zinnoxid, beispielsweise aus mit Fluor oder Antimon dotiertem Zinnoxid. Die als Zündhilfe dienende Beschichtung 107 erstreckt sich über die gesamte Längserstreckung und einen Teil des Umfangs des Entladungsraums 106. Außerdem erstreckt sich die als Zündhilfe dienende Beschichtung 107 auf einen Abschnitt und über einen Teil des Umfangs des sockelfernen Endes 101 des Entladungsgefäßes 10. Die im Bereich des Entladungsraums 106 und im Bereich des sockelfernen Endes 101 angeordneten Abschnitte der Beschichtung 107 sind zusammenhängend ausgebildet und sind auf einem dem Keramikrohr 130 gegenüber liegenden Oberflächenbereich des Entladungsgefäßes 10 angeordnet. Die Beschichtung 107 ist frei floatened, das heißt ohne galvanische Verbindung zum elektrischen Anschluss einer Spannungsquelle oder einem elektrischen Bezugspotenzial, ausgebildet. Der Außenkolben 4 ist mit den abgedichteten Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes 10 verschmolzen und umschließt den Entladungsraum 106 sowie die Beschichtung 107.
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Das Entladungsmedium ist quecksilberfrei und enthält Xenon sowie Jodide der Metalle Natrium, Scandium, Indium und Zink. Die Lampengefäßeinheit 1 ist mittels einer Halterung 2 aus rostfreiem Edelstahl an einem Sockel 3 der Hochdruckentladungslampe fixiert. Die Halterung 2 besteht aus einer die Lampengefäßeinheit 1 bzw. den Außenkolben 4 der Lampengefäßeinheit 1 mit Klemmsitz umschließenden Manschette 21, einem Befestigungsring 22, der durch vier Stege 23 mit der Manschette 21 verbunden ist, und einem Halteelement 24 zur Fixierung des Befestigungsrings 22 an einem Gehäuseteil 31 des Sockels 3. Der Befestigungsring 22 dient zusätzlich auch als Referenzebene für die räumliche Ausrichtung der Elektroden 11, 12 bzw. der Lampengefäßeinheit 1 in Bezug auf den Lampensockel 3.
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Der Sockel 3 der Hochdruckentladungslampe besteht im wesentlichen aus einem haubenartigen Gehäuseteil 31 aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung und einer metallischen Abschlussplatte 32. Das haubenartige Gehäuseteil 31 besitzt eine Deckelseite 310 und vier Saitenwände 311. Die offene Bodenseite des haubenartigen Gehäuseteils 31 wird durch die Abschlussplatte 32 verschlossen. Das haubenartige Gehäuseteil 31 und die Abschlussplatte 32 bilden einen abgeschlossenen Innenraum 34, in dem die elektronischen Komponenten einer Betriebsvorrichtung (nicht abgebildet) der Hochdruckentladungslampe auf einer Montagplatte (nicht abgebildet) angeordnet sind. In einer Seitenwand 311 des haubenartigen Gehäuseteils 31 ist ein Anschlussteil 33 mit den elektrischen Anschlüssen zur Spannungsversorgung der Hochdruckentladungslampe angeordnet. Dem Anschlussteil 33 bzw. den darin angeordneten elektrischen Anschlüssen der Hochdruckentladungslampe wird die Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs zugeführt, um die Innenraum 34 des Sockels 3 angeordnete Betriebsvorrichtung der Hochdruckentladungslampe mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Betriebsvorrichtung beinhaltet ein Zündmodul zum Erzeugen der Zündspannung, das beispielsweise in bekannter Weise als Impulszündvorrichtung ausgebildet ist und das einen Hochspannungstransformator umfasst, dessen Primärwicklung in den Ladestromkreis eines Zündkondensators mit parallel dazu geschalteter Funkenstrecke angeordnet ist, und dessen Sekundärwicklung während der Zündphase die sockelnahe Elektrode 12 über die aus dem sockelnahen Ende 102 des Entladungsgefäßes 10 herausgeführte Stromzuführung 14 mit Hochspannungsimpulsen negativer Polarität zum Zünden der Gasentladung versorgt. Die Betriebsvorrichtung beinhaltet zusätzlich einen in bekannter Weise als Vollbrückenwechselrichter ausgebildeten Spannungswandler, dessen Spannungseingang am Spannungsausgang eines Hochsetzstellers angeschlossen und in dessen Brückenzweig die Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe geschaltet ist, um die Hochdruckentladungslampe nach dem Ende der Zündphase mit einem rechteckigen Lampenstrom geringer Frequenz, typischerweise 500 Hz, zu versorgen.
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In der Deckelseite 310 des Gehäuseteils 31 ist eine Öffnung 35 angeordnet, die zur Montage der Lampengefäßeinheit 1 am Sockel 3 mittels der Halterung 2 dient. Ein Ende der Lampengefäßeinheit 1 ist in die Öffnung 35 eingefügt, so dass die aus diesem, sockelnahen Ende der Lampengefäßeinheit 1 herausragende Stromzuführung 14 in den Innenraum 34 hineinragt und dort mit einer elektrischen Kontaktfläche einer Montageplatte verbunden ist, auf der die elektronischen Komponenten der Betriebsvorrichtung angeordnet sind. Die aus dem anderen, sockelfernen Ende der Lampengefäßeinheit 1 herausragende Stromzuführung 13 ist entlang der Lampengefäßeinheit zum Sockel 3 zurückgeführt und ragt durch die Öffnung 35 in den Innenraum 34 hinein und ist dort ebenfalls mit einer elektrischen Kontaktfläche der Montageplatte verbunden. Der parallel zur Lampengefäßeinheit 1 zum Sockel 3 zurücklaufende Abschnitt der Stromzuführung 13 ist von einem elektrisch isolierenden Keramikrohr 130 umgeben. Die Stromzuführungen 13, 14 sind jeweils über eine gasdichte Molybdänfolieneinschmelzung 103 bzw. 104 in einem abgedichteten Ende 101 bzw. 102 des Entladungsgefäßes 10 mit einer der Elektroden 11, 12 verbunden. Die oben genannten metallischen Komponenten 21, 22, 23 und 24 der Halterung 2 für die Lampengefäßeinheit 1 sind mit dem elektrischen Massebezugspotenzial der im Sockel 3 untergebrachten Betriebsvorrichtung für die Hochdruckentladungslampe verbunden. Dem entsprechend ist auch das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehende haubenartige Gehäuseteil 31 mit dem elektrischen Massebezugspotenzial der Betriebsvorrichtung verbunden und dient als elektromagnetische Abschirmung und verbessert die elektromagnetische Verträglichkeit der Hochdruckentladungslampe.
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Während der Zündphase erzeugt das Zündmodul der Betriebsvorrichtung unipolare Hochspannungsimpulse negativer Polarität und führt diese über die aus dem sockelnahen Ende 102 des Entladungsgefäßes 10 herausragende Stromzuführung 14 und die Molybdänfolieneinschmelzung 104 der Elektrode 12 zu. Die Polarität der Zündspannungsimpulse ist negativ in Bezug auf das Massebezugspotenzial der Betriebsvorrichtung. Die Beschichtung 107 wirkt als Zündhilfe und ermöglicht während der Zündphase die Entstehung einer dielektrisch behinderten Entladung zwischen der Elektrode 12 und der Beschichtung 107, die ihrerseits die zum Zünden der Gasentladung zwischen den Elektroden 11 und 12 erforderliche Zündspannung reduziert. Die zumindest während der Zündphase mit dem elektrischen Massebezugspotential der Betriebsvorrichtung verbundene, die Lampengefäßeinheit 1 im Bereich des sockelnahen Endes 102 umschließende Halterung 2 für die Lampengefäßeinheit 1 trägt ebenfalls zur Reduktion der erforderlichen Zündspannung bei.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1632985 A1 [0002, 0003]
- WO 2007/093525 A1 [0002, 0004]
