DE3904926A1

DE3904926A1 - Fuer kraftfahrtechnische anwendungen besonders geeignete xenon-metallhalogenid-lampe

Info

Publication number: DE3904926A1
Application number: DE3904926A
Authority: DE
Inventors: Rolf Sverre Bergman; John Martin Davenport; Richard Lowell Hansler
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-02-18
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1989-08-31
Anticipated expiration: 2009-02-18
Also published as: NL8900395A; DE3904926C2; GB8903809D0; FR2627627B1; JPH07169441A; JPH0550097B2; NL193231B; NL193231C; GB2216334B; JPH027347A; JP3213181B2; GB2216334A; FR2627627A1; CA1301238C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungslampe, die speziell für die Anwendung zum Vorwärtsleuchten bei einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Automobil, Lastwagen, Bus, Möbelwagen oder Traktor, geeignet ist. Insbesondere ist die Entladungslampe eine Xenon-Metallhalogenid-Lampe für einen Fahrzeugscheinwerfer mit sofortiger Lichtleistungsfähigkeit. einer relativ langen Lebensdauer und einer relativ hohen Lei stung.

Die Fahrzeug-Konstrukteure sind an der Erniedrigung des Mo torhaubenform-Verlaufs von Fahrzeugen interessiert, um deren Aus sehen und ebenso auch deren aerodynamisches Verhalten zu verbessern. Wie in der gleichzeitig eingereichten Anmeldung mit dem Aktenzeichen 12351.3-L-9843 = U.S. Ser. No. 1 57 359 erörtert wird, ist der Betrag, um den der Motorhaubenform- Verlauf erniedrigt werden kann, durch die Dimensionen des Autoscheinwerfers begrenzt, welcher seinerseits durch die Di mensionen der Lichtquelle begrenzt ist, die typischerweise aus einem Wolframfaden besteht.

Wie in der vorstehend genannten, gleichzeitig eingereichten Anmeldung offenbart ist, ermöglicht eine Xenon-Entladungs lichtquelle mit Abmessungen, die bezüglich zu einer Wolfram lichtquelle wesentlich verkleinert sind, die Herabsetzung der Gesamtgröße des Reflektors des Autoscheinwerfers, so daß der Motorhaubenform-Verlauf des Kraftwagens durch die Kraft fahrzeug-Konstrukteure wesentlich abgesenkt werden kann. Aus serdem weist die offenbarte Xenon-Entladungslichtquelle eine Sofortstart-Fähigkeit auf, ähnlich einem Wolframfaden, und sie ist deshalb besonders für Anwendungen beim Kraftfahrzeug geeignet.

Wenn auch die Xenon-Lichtquelle ihre gewünschten Funktionen erfüllt, weist sie jedoch einen beträchtlichen Nachteil in sofern auf, als ihre Leistung kleiner ist als diejenige von anderen Typen von Entladungslampen, wie beispielsweise einer Metallhalogenidlampe. Dieser Nachteil ist zum Teil darauf zu rückzuführen, daß die Betriebsspannung der Xenonlampe, wel che Verwendung in Kraftfahrzeuganwendungen findet, relativ niedrig, wie beispielsweise 15 Volt, ist. Dies bewirkt, daß ein großer Teil der von einer derartigen Xenonlampe verbrauch ten Energie durch die Elektroden der Xenonlampe verzehrt wird, anstatt zur Lichtabgabe beizutragen. Ein weiterer Grund für die niedrigere Leistung ist der, daß das Xenon-Spektrum eine relativ große Menge an Infrarotenergie enthält, die keinem brauchbaren Zweck für Kraftfahrzeuganwendungen dient und auch schädlich für das Kunststoffgehäuse der Autoscheinwer fer ist.

Es ist erwünscht, daß eine Entladungslampe, wie beispiels weise eine Metallhalogenidlampe, vorgesehen wird, um den Be dürfnissen von Autoscheinwerfern zu entsprechen. Es ist wei terhin erwünscht, daß die Metallhalogenidlampe eine im we sentlichen sofortige Lichtabgabe ermöglicht, wie die einer Xenonlampe oder einer Wolfram-Glühlichtquelle. Weiterhin wird es zusätzlich dazu, daß die Metallhalogenidlampe den Be dürfnissen des Kraftfahrzeugs entspricht, gewünscht, daß die Metallhalogenidlampe Beleuchtungsanwendungen im Haus, im Büro und für andere kommerzielle und industrielle Verwendungen, findet.

Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halogenid-Entladungslichtquelle für Beleuchtungsanwen dungen zu schaffen, welche besonders geeignet ist, den Bedürf nissen von Automobilen zu entsprechen, indem sie ein im we sentlichen sofortiges Licht ermöglicht.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Metallhalogenid-Entladungslampe mit relativ kleinen Abmes sungen zu schaffen, um so eine Verkleinerung bezüglich des Reflektors des Scheinwerfers zu ermöglichen, was seinerseits eine Erniedrigung des Motorhaubenform-Verlaufs erlaubt, wie sie für aerodynamisch konstruierte Automobile erwünscht ist.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Xenon-Metallhalogenid- Entladungslichtquelle abgestellt, die verschiedene Beleuch tungsanwendungen findet und die besonders für einen Schein werfer für Kraftfahrzeuganwendungen geeignet ist.

In einer Ausführungsform enthält ein Autoscheinwerfer einen Reflektor, eine Linse und eine innere Umhüllung. Der Reflek tor hat einen Abschnitt, an welchem Vorrichtungen befestigt sind, die fähig sind, mit einer Anregungsquelle eines Automo bils verbunden zu sein. Der Reflektor hat auch eine vorher bestimmte Brennweite. Die Linse des Autoscheinwerfers ist an dem Frontabschnitt des Reflektors befestigt. Die innere Umhüllung der Kraftfahrzeuglampe ist in vorherbestimmter Wei se innerhalb des Reflektors angebracht, derart, daß sie ange nähert in der Nähe der Brennweite des Reflektors liegt. Die innere Umhüllung enthält eine Füllung aus Xenon bei einem re lativ hohen Druck, eine Menge an Quecksilber und ein Metall halogenid. Die innere Umhüllung enthält ein Paar von Elektro den, die voneinander durch eine vorherbestimmte Distanz ge trennt sind. Die innere Umhüllung ist mit den an dem Abschnitt der Autolampe befestigten Mitteln verbunden, so daß die Anre gungsquelle fähig ist, quer über den Elektroden angebracht zu werden, wodurch bei so einer Anwendung die in der inneren Um hüllung enthaltene Xenon-Füllung angeregt wird, eine signifi kante Lichtmenge zu erzeugen, worauf dann in der Folge das Quecksilber zusammen mit den Metallhalogenid-Bestandteilen verdampft und ionisiert wird. Die Ionisation des Xenons und des Metallhalogenids entwickelt eine hochintensive, hochwirk same Lichtquelle, die zwischen den Elektroden lokalisiert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht, die ganz allgemein einen Autoscheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, der seine Lichtquelle in einer vertikalen Weise orientiert hat.

Fig. 2 ist eine Draufsicht, die ganz allgemein einen Autoscheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, der seine Lichtquelle in einer horizontalen axialen Weise orientiert hat.

Die Fig. 3(A) bzw. 3(B) erläutern einen Vergleich zwi schen der durch eine fadenförmige Lichtquelle entwickelten Lichtstrahldivergenz und der durch die kleinere Xenon-Metall halogenid-Lichtquelle der vorliegenden Erfindung in Reflekto ren der gleichen Größe entwickelte Lichtstrahldivergenz.

Die Fig. 4(A) bzw. 4(B) erläutern einen Vergleich der Wirkung der Verringerung der Größe eines Reflektors auf die Lichtstreuung von einer Glühlichtquelle und von der Xenon- Metallhalogenid-Lichtquelle der vorliegenden Erfindung, um die gleiche Lichtstrahldivergenz aufzuweisen.

Die Fig. 5(A) und 5(B) sind entsprechende perspekti vische Ansichten eines rechteckigen Autoscheinwerfers des Standes der Technik und eines rechteckigen Autoscheinwerfers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht, die ganz allgemein einen Au toscheinwerfer 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegen den Erfindung erläutert, der einen Reflektor 12, eine Linse 14 und eine innere Umhüllung bzw. einen Innenkolben 16 enthält.

Der Reflektor 12 hat einen rückwärtigen Abschnitt 18 mit dar auf befestigten Mitteln, wie beispielsweise einem Stecker 20 mit Stiften 22 und 24, die in der Lage sind, mit einer Anre gungsquelle eines Automobils verbunden zu werden.

Der Reflektor 12 hat eine vorherbestimmte Brennweite 26, ver laufend entlang der Achse 28 des Autoscheinwerfers 10. Der Reflektor 12 hat eine parabolische Form mit einer Brennweite im Bereich von etwa 6 mm bis etwa 35 mm, mit einem bevorzug ten Bereich von etwa 8 mm bis etwa 20 mm. Die Linse 14 ist an dem Frontabschnitt des Reflektors 12 angebracht bzw. angepaßt. Die Linse 14 ist aus einem transparenten Material, ausgewählt aus der Grup pe bestehend aus Glas und Kunststoff. Der transparente Teil hat eine bevorzugterweise aus Prismen-Teilen gebildete Stirn fläche.

Die innere Umhüllung bzw. die Lichtquelle 16 ist in vorherbestimmter Weise innerhalb des Reflektors in Stellung gebracht, um angenähert in der Nähe der Brennweite 26 des Reflektors angeordnet zu sein. Für die in Fig. 1 erläuterte Ausführungsform ist die inne re Umhüllung 16 in einer vertikalen und transversalen Weise relativ zu der Achse 28 des Reflektors 12 orientiert, wohin gegen Fig. 2 die innere Umhüllung 16 als in einer horizon talen Weise relativ zu und entlang der Achse 28 des Reflek tors 12 erläutert.

Die innere Umhüllung 16 der Fig. 1 und 2 wird als doppel endiger Typ mit einem Elektrodenpaar 30 und 32 erläutert, die an den gegenüberliegenden Enden in den Halsabschnitten der inneren Umhüllung angeordnet sind und voneinander durch eine vorherbestimmte Distanz im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 4 mm getrennt sind. Die innere Umhüllung 16 kann auch vom einendigen Typ sein, mit beiden Elektroden an demselben Ende der Lampe angeordnet und voneinander getrennt durch den ge gebenen vorherbestimmten Bereich. Das Elektrodenpaar besteht aus stabartigen Teilen, die aus den Materialien gebildet sind, welche aus der Gruppe ausgewählt sind, welche bevorzugterwei se Wolfram und Wolfram mit 1 bis 3% Thorium umfaßt. In ei ner Ausführungsform bezüglich einer inneren Umhüllung eines Ouarzmaterials sind die stabartigen Elektroden entsprechend mit Folienteilen 34 und 36, eingeschweißt im gegenüberliegen den Halsteil der inneren Umhüllung, verbunden. Die Folientei le 34 und 36 sind elektrisch mit relativ dicken inneren Zu leitungen 38 und 40 verbunden, welche ihrerseits entsprechend mit den Stiften 22 und 24 in Verbindung stehen. In einer an deren Ausführungsform bezüglich einer inneren Umhüllung, vor zugsweise von einem Typ #180 Glas, verfügbar von der General Electric Company, können die stabartigen Wolfram-Elektroden mit Molybdän-Zuleitungen verschweißt sein, die direkt in dem #180 Glas eingeschmolzen sein können, wodurch die Notwendig keit der Folienteile 34 und 36 eliminiert wird.

Die Elektroden 30 und 32 sind bevorzugterweise vom "spot mode"-Typ, beschrieben in der US-PS 45 74 219 von Davenport et al. Die mit einem Zementmaterial beschichteten "spot-mode"- Elektroden, beschrieben in Tabelle 3 der US-PS 45 74 219, ent wickeln Glühemission zur Versorgung der Bedürfnisse eines thermionischen Bogen-Zustands innerhalb der inneren Umhüllung 16 in einer im wesentlichen unverzüglichen Weise.

Die innere Umhüllung 16 ist ein länglicher Körper mit einer Gesamtlänge im Bereich von etwa 15 mm bis etwa 40 mm, Hals teilen mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 2 mm bis et wa 5 mm und einem zentralen Teil von knolliger Form mit einem Mittelteil mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 6 mm bis etwa 15 mm. Die innere Umhüllung 16 kann vorzugsweise an ih rer äußeren Oberfläche einen Überzug 42 aufweisen, der vor zugsweise ein mehrschichtiger infrarotreflektierender Film aus alternierenden Schichten ist, vorzugsweise aus Tantaloxid und Siliciumdioxid oder Titanoxid und Siliciumdioxid. Der mehrschichtige infrarotreflektierende Film verbessert die Lei stung der zu beschreibenden, im Betrieb befindlichen Lampe 16, indem er die durch die Lampenrückseite emittierte Infrarot- Energie gegen den Bogen der Lampe reflektiert, so daß die Bo gentemperatur erhöht und ohne irgendeinen weiteren Anstieg in der Eingangsleistung aus der Anregungsquelle aufrechter halten sein kann. Der infrarotreflektierende Überzug 42 ist auch insofern vorteilhaft, als er gegebenenfalls die Ultra violett-Energie der Lampe 16 absorbiert, die sonst bei Kunst stoff- oder anderen Teilen des Scheinwerfers 10 einen Abbau bewirken könnte. Das Verfahren des Absorbierens der ultra violetten und des Reflektierens der infraroten elektromagne tischen Energie hat den zusätzlichen Vorteil der Erhöhung der Erhitzungsgeschwindigkeit der Lampe 16, was die Verdampfung und Ionisation des Quecksilbers und des Metallhalogenids in nerhalb der Lampe 16 beschleunigt oder erhöht und dadurch die Anwärmzeit der Xenon-Metallhalogenid-Lampe 16 abkürzt, wenn sie mit Xenon-Hochdruck in Betrieb ist.

Die in der Xenon-Metallhalogenid-Lampe 16 enthaltene Füllung besteht aus Xenon, Quecksilber und einem Metallhalogenid. Die Xenon-Füllung hat einen Fülldruck bei Raumtemperatur im Bereich von etwa 2 Atmosphären bis etwa 15 Atmosphären bzw. bar. Das in der Xenon-Metallhalogenid-Lampe enthaltene Quecksilber liegt in einer Menge im Bereich von etwa 2 mg bis etwa 10 mg vor. Die Quecksilbermenge ist so gewählt, daß mit einem Kol ben einer bestimmten Größe und einer Entfernung zwischen den Elektroden von einem bestimmten Betrag der Spannungsabfall über die Lampe ein geeigneter Wert und so beschaffen ist, daß die Konvektionsströme innerhalb der Lampe, welche ein Abbie gen des Bogens bewirken, kein übermäßiges Biegen bewirken. Der Betriebsdruck, der das Ergebnis von sowohl dem Xenon und dem Ouecksilber ist, liegt im Bereich von etwa 3 bis 100 At mosphären. Das Metallhalogenid ist eine Mischung einer Menge im Bereich von etwa 4 mg bis etwa 12 mg. Die Mischung besteht aus Halogeniden, ausgewählt aus der in der Tabelle 1 angege benen Gruppe.

Tabelle 1

Natriumiodid
Scandiumiodid
Thalliumiodid
Indiumiodid
Zinniodid
Dysprosiumiodid
Holmiumiodid
Thuliumiodid
Thoriumiodid
Cadmiumiodid
Cäsiumiodid

Eine bevorzugte Wahl der obigen Bestandteile ist eine Mischung von Natrium- und Scandiumiodiden mit einem molaren Verhältnis von etwa 19:1. Die Xenon-Metallhalogenid-Lampe 16 der vor liegenden Erfindung ist besonders geeignet, um als Lichtquel le für Anwendungen zum Vorwärtsleuchten bei einem Kraftfahr zeug zu dienen.

Die anfängliche Anlegung der Anregungsquelle an die Elektro den der Xenon-Metallhalogenid-Lampe bewirkt, daß die Xenon- Füllung ionisiert und sofort Licht erzeugt und anschließend durch weiteres Anlegen der Anregungsquelle die Verdampfung und Ionisation des Quecksilbers zusammen mit dem Metallha logenid erfolgt. Die Menge an unmittelbarem Licht variiert linear mit dem Xenon-Druck innerhalb der inneren Umhüllung. Der Xenon-Bestandteil der Xenon-Metallhalogenid-Lampen-Um hüllung ist wirksam für die Schaffung von ausreichend unmit telbarem Licht für Kraftfahrzeuganwendungen, wohingegen die Quecksilber- und Metallhalogenid-Bestandteile wirksam sind, um einen im Vergleich zu einer Entladungslampe, die ledig lich Xenon enthält oder einer Wolframfaden-Lampe, langlebi gen Scheinwerfer mit höherer Leistung für kraftfahrzeugtech nische Anwendungen zu schaffen. Die Xenon-Metallhalogenid- Lichtquelle mit einer relativ kurzen Distanz von 3 mm zwi schen den Elektroden ermöglicht ein im wesentlichen sofor tiges Starten mittels des Xenon-Gases, welches einen adäqua ten Lichtausgang für anfängliche kraftfahrzeugtechnische An wendungen liefert. Die Xenon-Metallhalogenid-Lampe wärmt sich innerhalb von 30 Sekunden auf und die Quecksilber- und Metallhalogenid-Ionisation liefert einen Ausgang von hoher Leistung.

Um die Xenon-Metallhalogenid-Lampe in ihrem kalten Zustand zu betreiben, wird dann ein Strom von 5 Ampere bei einer Spannung von 12 Volt zugeführt, so daß sie bei etwa 60 Watt betrieben wird. Wenn das Quecksilber und das Metallhalogenid innerhalb der Lampe ionisieren und verdampfen, steigt die Span nung parallel zur Lampe allmählich auf etwa 40 Volt an und der Strom wird auf angenähert 1 Ampere eingestellt, um so die Lam pe bei angenähert 40 Watt zu betreiben.

Wenn der Xenon-Metallhalogenid-Lampe in einem kalten Zustand Energie zugeführt wird, ist das Quecksilber in der Metallha logenidlampe, ebenso wie die Metallhalogenide, größtenteils kondensiert und die Lampe arbeitet im wesentlichen als Hoch druck-Xenonlampe. Während derartigen Anfangszuständen liegen die Lichtflecke hoher Intensität vor einer der Elektroden, welche eine Region von gemäßigter Helligkeit liefert. Wenn die Xenon-Metallhalogenid-Lampe 16 sich aufwärmt, wird die Xenon-Emission allmählich durch die Quecksilber- und Metall halogenid-Emissionen vermehrt. Wenn die Spannung quer über die Lampe anzusteigen beginnt und wenn der an die Lampe gelie ferte Strom abzufallen beginnt, nimmt der Elektrodenverlust der Metallhalogenidlampe ab und dementsprechend wird bewirkt, daß die Leistungsfähigkeit der Lampe ansteigt.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wurde eine 19:1-molare Mischung von Natrium- und Scandiumiodid zusam men mit einer Quecksilbermenge, die zur Erzeugung der Span nungsabfälle von etwa 30 bis 50 Volt erforderlich sind, und ein 5 Atmosphären-Fülldruck von Xenon für die Xenon-Metall halogenid-Lampe angewandt, welche die Abmessungen hatte und erfolgreich betrieben wurde, um die Bedürfnisse des Automo bils zu erfüllen, in welchem sie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingerüstet worden war. Die Aus wahl von anderen Metallhalogeniden sind vorteilhaft und lie fern bestimmte Farben, welche für Kraftfahrzeuganwendungen vorteilhaft sind.

Die Xenon-Metallhalogenid-Lampe der vorliegenden Erfindung liefert durch Verwendung des Xenons unter hohem Druck wäh rend der ersten wenigen Sekunden des Lampenbetriebs Licht in einem ausreichenden Betrag, um den Beleuchtungsbedarf des Kraftfahrzeugs sicherzustellen. Nachdem diese ersten wenigen Sekunden abgelaufen sind, wird die Entladung des Xenons durch die Quecksilber- und Metallhalogenid-Komponenten innerhalb der inneren Umhüllung vermehrt, wodurch ein hochwirksamer Lichtausgang geliefert wird. Der Autoscheinwerfer 10 der vor liegenden Erfindung kann den Bedarf der Abblendlicht-Beleuch tung des Automobils sicherstellen, wenn die Xenon-Metallha logenid-Lampe mit einer Spannung und einem Strom von 30 Volt bzw. 1,4 Ampere angeregt ist.

Einer der Vorteile des hochleistungsfähigen Metallhalogenids besteht darin, daß es wegen seiner relativ kleinen Bogendi mensionen die Reduktion der Dimensionen des Reflektors er laubt, in welchen es zur Bildung eines Autoscheinwerfers ein gebaut ist und dadurch eine Absenkung des Motorhaubenform- Verlaufs des Automobils ermöglicht, wie das weiter oben in der Einleitung diskutiert wurde. Eine derartige Absenkung kann unter Bezugnahme auf die Fig. 3(A) und 3(B) beschrie ben werden.

Die Fig. 3(A) und 3(B) stehen in Wechselbeziehung und zei gen einen Vergleich der Divergenz des Strahls, erzeugt durch einen Scheinwerfer unter Verwendung eines Wolframfadens 116, verglichen mit dem durch einen Scheinwerfer erzeugten Strahl, welcher die kleinere Xenon-Metallhalogenid-Lichtquelle 16 der vorliegenden Erfindung enthält. Fig. 3(A) zeigt die Lichtquelle 116, eingezeichnet in Form eines Pfeils, die ih ren Mittelteil am Brennpunkt 26 entlang der Achse 28 des Re flektors 12 angeordnet hat, wohingegen die Fig. 3(B) die Xenon-Licht-Metallhalogenid-Lichtquelle 16 in Form eines Pfeils zeigt, mit dem Mittelteil am Brennpunkt 26 entlang der Achse 28 des Reflektors 12 angeordnet, welcher die glei chen Abmessungen wie die in Fig. 3(A) hat. Die Glühlicht quelle 116 kann eine typische Länge, wie beispielsweise 5 mm, aufweisen, wohingegen die Xenon-Metallhalogenid-Lichtquelle 16 eine Länge von angenähert 3 mm aufweist.

Der Glühfaden 116 liefert beim Aktivieren eine Vielzahl von reflektierten Lichtstrahlen, die um einen Betrag divergie ren, der proportional zu der Größe der Lichtquelle 116 ist und durch den Winkel R _A dargestellt ist. In ähnlicher Weise liefert die Xenon-Metallhalogenid-Lichtquelle 16 eine Viel zahl von Lichtstrahlen, die voneinander um einen Winkel R _B divergieren.

In der Fig. 3(A) wird der Streuungswinkel des Lichts vom Faden 116 durch einen Lichtstrahl 116 _A erläutert, emittiert von dem obersten Teil des Fadens 116, der als Lichtstrahl 116 _B durch den Reflektor 12 aufgefangen und reflektiert wird. Der Winkel zwischen dem Lichtstrahl 116 _B, welcher durch den Brennpunkt 26 geht und der Achse 28, ist der Streuungswinkel R _A des Lichtes von dem Faden 116. Für die oben angegebenen Werte für den Faden 116 (5 mm) und den Reflektor 12 (Brenn weite 25 mm) beträgt dieser Winkel R _A 11,3°.

Die Fig. 3(B) zeigt Lichtstrahlen 16 _A und 16 _B, welche den mit Bezug auf Fig. 3(A) beschriebenen Lichtstrahlen 116 _A und 116 _B ähnlich sind. Der Streuungswinkel R _B, erzeugt durch die von der Xenon-Metallhalogenid-Lichtquelle 16 emittierten Lichtstrahlen, für die früher angegebenen Werte für die Licht quelle 16 (3 mm) und den Reflektor 12 (Brennweite 25 mm), be trägt 6,80°. Der Streuungswinkel R _B ist angenähert drei Fünf tel kleiner als der Streuungswinkel R _A. Der Gesamteffekt ei nes derartigen, durch die Xenon-Metallhalogenid-Lichtquelle 16 erzeugten Lichts besteht darin, daß ein gewünschtes Strahl muster, entwickelt durch den Autoscheinwerfer 10 der vorlie genden Erfindung und gerichtet auf eine Landstraße eine ge ringere Ausbreitung hat und demzufolge dorthin gerichtet sein kann, wo es notwendig ist, die Straße zu beleuchten und mit weniger Licht, wo es nicht erwünscht ist. Die Verringerung dieser Ausbreitung oder des unerwünschten Lichts durch die Xenon-Metallhalogenid-Lichtquelle 16 im Verhältnis zu einer Glühlichtquelle 116 verringert den Effekt der Verschleierung der Sicht durch Nebel, Regen und Schnee und liefert hier durch mehr brauchbares Direktlicht für kraftfahrzeugtechni sche Anwendungen.

Ein weiterer durch die relativ geringe Größe der Xenon-Me tallhalogenid-Lichtquelle 16 erzielter Vorteil ist die Ver ringerung der erforderlichen Größe des Reflektors des Auto scheinwerfers und kann unter Bezugnahme auf die Fig. 4(A) und 4(B) beschrieben werden. Die Fig. 4(A) bzw. 4(B) sind den Fig. 3(A) und 3(B) ähnlich und verwenden, wo anwend bar, ähnliche Bezugsziffern. Die Fig. 4(A) und 4(B) sind insofern verschieden, als die Brennweite 26 um einen Faktor von zwei (2) bezüglich der Brennweite 26, entsprechend ge zeigt in den Fig. 3(A) und 3(B), reduziert ist. Ferner wurde der Reflektor 12 der Fig. 4(A) und 4(B) in der Höhe um einen Faktor von etwa 2/3 bezüglich demjenigen der Fig. 3(A) und 3(B) reduziert.

Die Fig. 4(A) zeigt, daß der Wolframglühfaden 116 Lichtstrah len 116 _A und 116 _B erzeugt, wobei der Strahl 116 _B einen Streu ungswinkel R _C mit einem Wert von etwa 21,8° für den Reflektor der Fig. 4(A) und 4(B) mit einer Brennweite von 12,5 mm bildet und einem früher gegebenen Wert des Fadens 116 (5 mm Länge), die Streulicht in einem Strahlmuster von einem aus reichenden Betrag für einen Autoscheinwerfer bilden würden, das den Bedürfnissen der Kraftfahrzeugtechnologie nicht ge nügen würde. Umgekehrt zeigt Fig. 4(B) die Xenon-Metallha logenid-Lichtquelle 16 von etwa 3 mm Länge, erzeugend Licht strahlen 16 _A und 16 _B, worin der Strahl 16 _B einen Streuwin kel R _D mit einem Wert von etwa 13,5° bildet, welcher ein Strahlmuster erzeugt, das eine begrenzte Menge Streulicht aufweist, derart, daß es mehr als nur die Bedürfnisse der Kraftfahrzeugtechnologie erfüllt. Die Wirkung der Xenon-Me tallhalogenid-Lichtquelle 16 von kleinerer Größe erlaubt ei nen Anstieg in dem Sammlungswirkungsgrad des Reflektors 12 durch eine Reduktion seiner Brennweite und einer geringfü gig kleineren Reduktion in seinen Gesamtdimensionen. Der Ge samteffekt besteht darin, daß die Xenon-Metallhalogenid-Licht quelle sowohl die Abnahme der Größe des Reflektors und die Verbesserung des Sammlungswirkungsgrads des Reflektors um ausreichende Beträge ermöglicht, um es dem Automobil-Konstruk teur zu ermöglichen, den Motorhaubenform-Verlauf zu senken, wie dies in der Einleitung diskutiert wurde. Es ist ins Auge gefaßt, daß die praktische Durchführung der vorliegenden Er findung eine Reduktion des Reflektors eines Autoscheinwer fers um einen Faktor von 2/3 gegenüber einem früheren Auto scheinwerfer unter Verwendung eines typischen Glühfadens er möglicht, so daß der Motorhaubenform-Verlauf des Automobils entsprechend gesenkt werden kann.

Die Gesamtreduktion der Dimensionen des Reflektors und da durch der entsprechenden Dimensionen des Autoscheinwerfers können unter Bezugnahme auf die Fig. 5(A) und 5(B) erläu tert werden. Die Fig. 5(A) ist eine perspektivische Ansicht, welche einen rechteckigen Autoscheinwerfer des Standes der Technik erläutert, der einen Glühfaden verwendet und ähnliche Elemente des Autoscheinwerfers 10 der Fig. 1 und 2 auf weist, mit entsprechenden Bezugsziffern, die um die Zahl 100 erhöht wurden. Die Fig. 5(B) ist eine perspektivische An sicht, welche eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, die ein rechteckiger Autoscheinwerfer 10 ist, wie er in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, und der Abmessungen aufweist, die gegenüber der Lampe 110 des Standes der Tech nik um einen Faktor von etwa 40% reduziert sind, in Über einstimmung mit der oben gegebenen Beschreibung der Lampe 10. Aus einem Vergleich zwischen der Fig. 5(A) der Lampe 110 des Standes der Technik und der Lampe 10 der vorliegenden Erfin dung von Fig. 5(B) kann man leicht ersehen, daß es die Pra xis der vorliegenden Erfindung den Automobil-Konstrukteuren möglich macht, den Motorhaubenform-Verlauf des Automobils mit den Mitteln in Form der Xenon-Metallhalogenid-Lampe 16 wesentlich abzusenken.

Es ist nun ersichtlich, daß die Praxis der vorliegenden Er findung durch die Xenon-Metallhalogenid-Lampe nicht nur ein sofortiges Licht liefert, um den Beleuchtungsbedürfnissen des Automobils zu dienen, sondern daß sie wegen ihren redu zierten Abmessungen eine Absenkung des Motorhaubenform-Ver laufs der Automobile erlaubt, wodurch sie den aerodynami schen Stilwünschen der Automobil-Konstrukteure entgegenkommt.

Die Xenon-Metallhalogenid-Lampe der vorliegenden Erfindung weist auch eine zu erwartende relativ lange Lebensdauer, wie beispielsweise 5000 Stunden, auf, was seinerseits einem Man gel hinsichtlich des Bedarfs an Autoscheinwerfern mit einer längeren zu erwartenden Lebensdauer abhilft.

Es ist ferner einzusehen, daß der mehrschichtige Infrarot- Filmüberzug an der Außenseite der inneren Umhüllung der Xe non-Metallhalogenid-Lampe die Leistung der Lampe durch Re flektieren der Infrarotstrahlung zurück zu dem Bogen der Xe non-Metallhalogenid-Lampe erhöht und die unerwünschte Ultra violett-Energie verringert, die sonst für irgendwelche Kunst stoff-Teile in enger Nachbarschaft zu dem Autoscheinwerfer schädlich sein können.

Obwohl die oben gegebene Beschreibung der Xenon-Metallhalo genid-Lampe sich auf die Anwendung bei einem Kraftfahrzeug bezog, ist es vorgesehen, daß die Praxis dieser Erfindung in gleicher Weise auf andere verschiedene Beleuchtungsanwen dungen anwendbar ist. Ein signifikantes Merkmal der Licht quelle der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine we sentliche Menge an momentanem Licht durch das Xenon inner halb der Lichtquelle erzeugt wird, was einen relativ hohen Strom und eine relativ niedrige Spannung erfordert und dann andere Bestandteile, Halogenide und Quecksilber, ionisiert und verdampft werden, was eine Erniedrigung des Stroms und eine Erhöhung der Spannung erlaubt, um so eine hochwirksame Lichtquelle zu erhalten. Die Merkmale des momentanen Lichts und die hohe Leistung der erfindungsgemäßen Lichtquelle er lauben es, daß sie in vorteilhafter Weise im Haus, in Büros und in anderen verschiedenen kommerziellen und industriel len Anwendungen eingesetzt wird.

Auf alle in der vorliegenden Beschreibung angeführten Patent schriften und Veröffentlichungen wird ausdrücklich Bezug ge nommen und der Offenbarungsgehalt aller dieser Veröffentli chungen durch diese Bezugnahme in vollem Umfang in die vor liegende Anmeldung integriert.

Claims

1. Eine Lichtquelle umfassend einen Kolben mit einem darin angeordneten Paar von Elektroden, die voneinander durch eine vorherbestimmte Di stanz getrennt sind, wobei der Kolben eine Füllung enthält, umfassend

(A) Xenon mit einem Druck bei Raumtemperatur im Be reich von etwa 2 bar bis etwa 15 bar,
(B) Ouecksilber in einer Menge im Bereich von etwa 2 mg bis etwa 15 mg, und
(C) eine Mischung in einer Menge im Bereich von etwa 2 mg bis etwa 10 mg, welche Mischung aus der Gruppe bestehend aus Natriumiodid, Scandiumiodid, Thalliumiodid, Indiumiodid, Zinn iodid, Dysprosiumiodid, Holmiumiodid, Thuliumiodid, Thorium iodid, Cadmiumiodid und Cäsiumiodid ausgewählt ist.

2. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mischung aus Natrium- und Scandiumiodiden mit einem molaren Verhältnis von etwa 19:1 besteht.

3. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der innere Kolben umfaßt

(A) ein Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glas und Quarz,
(B) einen länglichen Körper mit einer Gesamtlänge im Be reich von etwa 15 mm bis etwa 40 mm, der gegenüberliegende Halsteile mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 5 mm, einen kolbenförmigen Zentralteil mit einem Mit telteil mit einem Außendurchmesser im Bereich von etwa 6 mm bis etwa 15 mm und einem inneren Durchmesser des kolbenför migen Zentralteils mit einem Bereich von etwa 4 mm bis 12 mm, aufweist.

4. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die angeordneten Elektroden ein Paar stabähnlicher Teile, gebildet aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram und Wolfram mit 1% bis 3% Thoriumoxid, umfassen, wobei die stabähnli chen Teile elektrisch mit entsprechenden Zuleitungen verbun den sind.

5. Lichtquelle nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Elektroden an gegenüberlie genden Enden der Umhüllung angeordnet sind.

6. Lichtquelle nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß beide Elektroden an einem Ende der Umhüllung angeordnet sind.

7. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die innere Umhüllung mit einem mehrschichtigen infrarotreflektierenden Film überzogen ist.

8. Lichtquelle nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Film aus alternierenden Ma terialschichten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (1) Tantaloxid und Siliciumdioxid, und (2) Titanoxid und Sili ciumdioxid, besteht.

9. Autoscheinwerfer, dadurch gekennzeich net, daß er umfaßt

(A) einen Reflektor mit einem Abschnitt, an welchen eine Einrichtung angepaßt ist, die mit einer Anregungsquelle eines Automobils verbunden werden kann, wobei der Reflektor vorherbestimmte Brennweite und Brennpunkt aufweist,
(B) eine an den Frontabschnitt des Reflektors angepaßte Linse, und
(C) eine innere Umhüllung, in vorherbestimmter Weise in nerhalb des Reflektors angeordnet derart, daß sie angenähert nahe dem Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist, wobei die innere Umhüllung eine Füllung von Xenon bei einem relativ ho hen Druck zusammen mit Quecksilber- und Metallhalogenid-Be standteilen enthält, die innere Umhüllung ein Paar voneinan der durch eine vorherbestimmte Distanz getrennter Elektro den aufweist, die innere Umhüllung mit der an den erwähnten Abschnitt angepaßten Einrichtung verbunden ist, so daß die Anregungsquelle an beide Elektroden angelegt werden kann, wodurch bei einem derartigen Anlegen das in der Umhül lung enthaltene Xenon angeregt ist, eine signifikante Menge Licht zu erzeugen, worauf dann die Anregung des Quecksilbers und des Metallhalogenids folgt, wobei die Anregung von Xenon, Quecksilber und Metallhalogenid eine hochintensive Lichtquel le entwickelt, die zwischen den Elektroden lokalisiert ist.

10. Autoscheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Reflektor eine Rotationspa rabel mit einer Brennweite im Bereich von 6 mm bis 35 mm um faßt.

11. Autoscheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Linse

(A) ein aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe be stehend aus Glas und Kunststoff, geformtes transparentes Teil, umfaßt, wobei das transparente Teil eine Stirnfläche mit prismenförmigen Teilen aufweist.

12. Autoscheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Anregungsquelle, welche an die Elektroden angelegt werden kann, zu Beginn bei einem Strom von etwa fünf (5) Ampere und bei einer Spannung von etwa zwölf (12) Volt für die Dauer von etwa 10 Sekunden angelegt wird, wobei bewirkt wird, daß die innere Umhüllung bei etwa 60 Watt arbeitet und anschließend der Strom allmäh lich bis zu einem Wert von etwa 1,4 Ampere verringert und die Spannung bis zu einer Spannung von etwa 30 Volt erhöht wird, wodurch bewirkt wird, daß die innere Umhüllung bei et wa 40 Watt betrieben wird.

13. Autoscheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die hochintensive Lichtquelle in Zusammenarbeit mit dem Reflektor eine Vielzahl von re flektierten Lichtstrahlen erzeugt, die voneinander um einen Winkel divergieren, der kleiner als etwa 7° ist.