DE69937710T2

DE69937710T2 - Zweiseitig gesockelte Metallhalogenidlampe niedriger Leistung

Info

Publication number: DE69937710T2
Application number: DE1999637710
Authority: DE
Inventors: Shigeru Aoba-ku Yokohama-shi Shibayama; Toshiyuki Aoba-ku Yokohama-shi Nagahara; Masaaki Aoba-ku Yokohama-shi Muto; Kimihiro Aoba-ku Yokohama-shi Iritono
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2019-08-05
Also published as: JP2000057994A; EP0978864A2; DE69937710D1; EP0978864B1; EP0978864A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampfbirne oder -lampe mit niedrigem Leistungsverbrauch zur Verwendung in einer Automobilbeleuchtung und insbesondere eine Zusammensetzung der Halogenmetalldampfbirne oder -lampe, die dazu in der Lage ist, einen ausreichenden Lichtemissionswirkungsgrad trotz einer kleinen Eingabeleistung von weniger als 35 W bereitzustellen. Die Form oder der Durchmesser der Elektroden wird eingestellt, um eine Temperatur in einer Entladungskammer in einem Nennleistungsbereich von 20–30 W aufrechtzuerhalten, wodurch der Verdampfung einer jeglichen Menge des Metallhaloids vorgebeugt wird oder sie vermieden wird und auch verhindert wird, dass die Stärke des Metallspektrums abnimmt.
Diskussion des verwandten Stands der Technik
Halogenmetalldampfbirnen oder -lampen werden in verschiedenen Feldern verwendet, einschließlich bei der Beleuchtung in Sportanlagen, und zwar aufgrund ihrer Eigenschaften, wie beispielsweise einer hohen Farbwiedergabeeigenschaft und einem hohen Wirkungsgrad. In den letzten Jahren ist eine Energieeinsparung immer wichtiger geworden, und es ist zu erwarten, dass der Wirkungsgrad der Halogenmetalldampflampen weiter verbessert wird. Insbesondere sind ein niedriger Leistungsverbrauch und eine Größenverringerung Hauptziele beim Entwickeln neuer Modelle.
Eine der häufigsten Verwendungen einer Halogenmetalldampfbirne oder -lampe ist die Verwendung in Endoskopen. Die Halogenmetalldampflampe in einem Endoskop arbeitet bei 21 W mit einer Bogenlänge von 1,2 mm, was zu einem hohen Einfallswirkungsgrad auf eine optische Faser führt. In der Automobilbeleuchtungsindustrie setzen sich Halogenmetalldampfbirnen mit 35 W langsam durch und werden in einigen Automobilmodellen in Europa und Ja pan verwendet. In Europa werden gerade Richtlinien für Halogenmetalldampflampen mit 35 W zur Verwendung in Automobilen aufgestellt, und in Japan werden in naher Zukunft Diskussionen zum Aufstellen von Richtlinien beginnen.
4 zeigt das Spektrum der Metallhaloidzusammensetzung, die in diesen Halogenmetalldampfbirnen oder -lampen mit niedriger Wattzahl enthalten ist. Das Hauptelement des Metallhaloids ist ScI₃-NaI. Die Zusammensetzung mit ScI₃-NaI als einem Hauptelement der Metallhaloidzusammensetzung ermöglicht es der Halogenmetalldampflampe, einen hohen Strahlungswirkungsgrad in sichtbaren Wellenlängen und auch einen hohen Wirkungsgrad im Vergleich zu der Metallhaloidzusammensetzung von Na-Tl-In oder Dy-Tl-(In) bereitzustellen.
In den letzten Jahren ist eine Halogenmetalldampfbirne oder -lampe mit einer ScI₃-NaI-Zusammensetzung mit einem Wirkungsgrad von 901 m/W entwickelt worden, und zwar als ein Ergebnis des Studiums der Form eines Glaskolbens, der Struktur des versiegelten Endes des Glaskolbens und des Zusammensetzungsverhältnisses des Metallhaloids.
Diese zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe mit niedrigem Leistungsverbrauch weist eine relativ kurze Bogenlänge auf, ist im Wesentlichen eine Punktlichtquelle, und es wird eine große Menge an Licht erlangt. Insbesondere ist es erforderlich, dass die Halogenmetalldampfbirne mit 35 W zur Verwendung in Automobilen eine augenblickliche Lichtstromausgabe aufweist, und ein Edelgas wird in der Birne versiegelt mittels Aufgebens eines vorbestimmten Drucks zum Ermöglichen eines sehr hohen, d. h. überhohen, Stromflusses beim Hochfahren bzw. Anschalten der Halogenmetalldampflampe.
5 zeigt eine solche herkömmliche zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe mit niedrigem Leistungsverbrauch, welche bezüglich einer Wärmekapazität zum Erlangen einer ausreichenden Temperatur im Glaskolben optimal ausgestaltet ist, um die Verdampfung von Metallhaloid darin auszulö sen und aufrechtzuerhalten. Der Glaskolben weist die folgenden Abmessungen auf. Die Dicke t des Glaskolbens bei einem Teil 62 mit maximalem Außendurchmesser beträgt mehr als 1,5 mm (t > 1,5 mm); der Durchmesser Φ a einer Brennkammer 66 beträgt mehr als 2,6 mm (Φa > 2,6 mm); in der Brennkammer 66 beträgt ein Abstand d zwischen einem Spitzenteil 65 einer Elektrode 69 und einer Wand 67 der Brennkammer 66 gleich oder größer als ungefähr 1,0 mm (d ≥ 1,0 mm).
6(a) zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht Sg des ersten Einschnürungsteils 63 und des zweiten Einschnürungsteils 64 des aus Quarzglas hergestellten Glaskolbens. 6(b) zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht S des Teils 62 mit maximalem Außendurchmesser entlang einer Oberfläche, die senkrecht zur Längsachse des Glaskolbens liegt. Das Vergrößerungsverhältnis zwischen Sg und S beträgt ungefähr 0,26 (Sg/S = 0,26).
Das Volumen Vg des Glaskolbens am Brennkammerteil 61 mit einer Länge l zwischen dem ersten Einschnürungsteil 63 und dem zweiten Einschnürungsteil 64, das Volumen Vs₁ des Glaskolbens an einem benachbarten Teil, der sich die Länge l vom ersten Einschnürungsteil 63 in Richtung eines näheren Endes des Glaskolbens erstreckt, und das Volumen Vs₂ des Glaskolbens, der sich die Länge l vom zweiten Einschnürungsteil 64 in Richtung eines näheren Endes des Glaskolbens erstreckt, weisen die folgende Beziehung auf: Vs₁ = Vs₂ = 73,7 mm³ und Vg = 95,8 mm³.
Das Paar von Elektroden 69 ist im Wesentlichen jeweils ein Zylinder, und sein Durchmesser Φ ist gleich oder größer als 0,25 mm. Der Elektrodenspitzenteil 65 weist im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf wie der restliche Teil der Elektrode 69. Das Paar von Elektroden 69 weist jeweils elektrische Verbindungen mit einer Molybdänfolie auf, deren Ende eine Form ähnlich einer Messerklinge oder einem Keil aufweist, und zwar zum Erlangen einer vorbestimmten Luftdichtigkeit und zum Vermeiden einer übermäßigen Belastungskonzentration; wobei die Folie die folgenden Abmessungen aufweist: Dicke 20– 28 μm, Breite 1,5–2,0 mm und Länge 6–8 mm.
Wie oben beschrieben, ist es beim Ausgestalten der Automobilhalogenmetalldampflampe mit 35 W ausreichend, nur die Gesamtform und die Endteilstruktur des Glaskolbens zu betrachten, um eine ausreichende Temperatur zu erhalten, um die Verdampfung von Metallhaloid im Glaskolben auszulösen und aufrechtzuerhalten, und es ist nicht notwendig, die Gesamtform oder den Durchmesser der Elektrode genau zu bestimmen. Jedoch ist es beim Ausgestalten der ScI₃-NaI-Halogenmetalldampflampe mit einem Leistungsverbrauch von weniger als 35 W notwendig, die Elektrodenstruktur genauer zu bestimmen, da die Lichtfarbe sich aufgrund eines niedrigen Lichtemissionswirkungsgrades nach blau verschiebt. Da die Eingangsleistung klein ist, ist auch die Verdampfungsmenge von Metallhaloid klein.
US-A-5 083 059 offenbart eine Halogenmetalldampfentladungslampe mit niedriger Wattzahl (5–30 Watt) mit einer zweiseitig gesockelten Röhre, die eine Birne oder einen Kolben bildet, einem Paar von Elektroden, z. B. einer Anode und einer Kathode, welche in eine Brennkammer im Kolbe hineinragen, und eine ausreichende Menge von Quecksilber und ein oder mehrere Metallhaloidsalze. Die Elektroden sind jeweils aus einem hitzebeständigen Material, d. h., Wolframdraht, gebildet, das sich durch die entsprechenden Einschnürungen in die Bogenkammer erstreckt. Die Elektroden weisen eine zusammengesetzte Ausgestaltung auf, d. h., in der Form einer Keule mit einem Einführungsdraht von kleinem Durchmesser, der in der zugeordneten Einschnürung abgestützt ist, und eines dahinter angeordneten Elements von größerem Durchmesser, das am Ende des Drahts abgestützt ist. Die dahinterliegenden Elemente kontaktierend in den Einschnürungen abgestützt und ebenfalls ohne Kontakt mit der Birnenwand. Die größere Größe des dahinterliegenden Elements ermöglicht es, dass Wärme an der Spitze zurück in das dahinterliegende Element diffundiert, sodass die Metallspitze nicht verdampft. Der schmale Einführungsdraht hält das meiste der Wärme im Kolben, sodass der Fluss von Wärme aus der Einschnürung heraus begrenzt ist. Die Anode weist einen Wolframeinführungsdrahtschaft auf, der in der Einschnürung abgestützt ist und sich etwas in die Kammer erstreckt, wo ein dahinterliegender Wolframteil darauf stoßnahtgeschweißt ist. Der Einführungsdraht weist typischerweise einen Durchmesser von 0,18 mm (0,007 Inch) auf, und der dahinterliegende Teil weist typischerweise einen Durchmesser von 0,36 mm (0,014 Inch) auf. Der dahinterliegende Teil weist eine konische Spitze auf, welche einen mittigen Punkt bildet, und zwar mit einem Öffnungswinkel im Bereich von 60 Grad bis 120 Grad. Die Kathode weist ebenfalls einen Wolframeinführungsdraht auf, der sich im Schaft erstreckt und in der Einschnürung abgestützt ist. Der Draht erstreckt sich etwas in die Kammer, wo ein dahinterliegender Wolframteil darauf stoßnahtgeschweißt ist. Der Draht weist typischerweise einen Durchmesser von 0,18 mm (0,007 Inch) auf, während der dahinterliegende Teil einen Durchmesser von 0,28 mm (0,011 Inch) aufweisen kann. Der hinter der Kathode liegende Teil weist eine zugespitzte, konische Spitze mit einem Neigungswinkel in der Größenordnung von 30 Grad bis 45 Grad auf.
US-A-5 420 477 offenbart eine Halogenmetalldampfentladungslampe niedriger Leistung mit zwei gestreckten Elektroden, die aus einem dotierten Wolfram hergestellt sind, wobei jede sich axial durch eine entsprechende Einschnürung einer Birne in eine Brennkammer erstreckt. Jede Elektrode weist einen Einführungsdraht mit einem Durchmesser im Bereich von 0,08 bis 0,46 mm (0,003 bis 0,018 Inch) auf, der in die Brennkammer eintritt. Ein dahinterliegendes Element ist am Einführungsdraht angebracht, und zwar ohne Kontakt mit der zugeordneten Einschnürung, und ist vorzugsweise an den Einführungsdraht angeschweißt. Das dahinterliegende Element weist eine flache distale Oberfläche zum Überführen von Wärme in Dämpfe in der Brennkammer auf. Es weist einen größeren Durchmesser als sein zugeordneter Einführungsdraht auf und weist einen Durchmesser in einem Bereich von 0,13 bis 1,02 mm (0,005 bis 0,040 Inch) auf. Die flachen distalen Oberflächen der zwei dahinterliegenden Elemente liegen sich in einer voneinander beabstandeten Beziehung gegenüber, wobei der Abstand dazwischen eine Lichtbogenlücke bildet.
US-A-5 017 839 offenbart eine Entladungslampe, die zusätzlich zu Quecksilber und einem Metallhaloid eine Füllung aus Xenon beinhaltet, und zwar bei einem Kaltfülldruck von mindestens 3 Bar; wobei das Entladungsgefäß zumindest teilweise beschichtet oder dotiert ist, sodass unsichtbare Strahlung in die Lampe reflektiert oder absorbiert wird, während sichtbare Strahlung mittels des Entladungsgefäßes übertragen wird. Die Schäfte der Elektroden sind dünn, nur ca. 0,3 mm im Durchmesser, und die Elektroden, die einander gegenüber liegen, sind teilweise sphärisch oder abgerundet. Die Lampe wird in Kombination mit einer Lampenstromversorgung betrieben, welche die Eigenschaft aufweist, dass sie in der Lage ist, unter Startbedingungen das 5- bis 10-fache des normalen Betriebsstroms der Lampe zu liefern.
US-A-4 594 529 offenbart eine Gasentladungslampe, die eine ionisierbare Füllung aus Edelgas, Quecksilber und Metalliodid aufweist, wobei die Menge des Quecksilbers vom inneren Durchmesser D des Lampenkolbens, dem Abstand d zwischen den Spitzen der Elektroden und dem Abstand I, über welche die Elektroden in den Lampenkolben hineinragen, abhängt. Die Werte D, d, I und die Wanddicke t des Lampenkolbens liegen innerhalb der angezeigten Grenzen.
Die herkömmliche Halogenmetalldampflampe mit niedrigem Leistungsverbrauch weist die folgenden Probleme auf. Beim Ausgestalten einer Halogenmetalldampflampe mit einem Leistungsverbrauch von weniger als 35 W ist es möglich, eine ausreichende Temperatur in einer Brennkammer 66 mittels Verringerns des Ausmaßes von Ausgestaltungsparametern der Parameter für Birnen mit 35 W zu erreichen. Wenn jeder der Ausgestaltungsparameter lediglich verringert wird, ist die Verdampfungsmenge des Metallhaloids nicht ausreichend, sodass der Lichtemissionswirkungsgrad fällt und die Lichtfarbe sich ins Blaue verschiebt. Die zuvor genannte Halogenmetalldampflampe mit einer Betriebsleistung von 21 W hat das Problem des Lichtemissionswirkungsgrades in dem Sinne überwunden, dass sie als ein Endoskop verwendet werden kann. Jedoch unterscheiden sich Ausgestaltungsparameter für Verwendungen zwischen Endoskop und Automobil. Da es nicht erforderlich ist, dass das Endoskop die Eigenschaft der augenblicklichen Lichtstromausgabe aufweist, hat die Halogenmetalldampflampe mit 21 W die Richtlinien für Inbetriebnahmeeigenschaften zur Verwendung in Automobilen noch nicht überwunden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Automobilscheinwerfer, der im Wesentlichen eines oder mehrere der obigen Probleme aufgrund von Beschränkungen und Nachteilen des verwandten Standes der Technik beseitigt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein zweiseitig gesockelte ScI₃-NaI-Halogenmetalldampflampe zur Verwendung in einem Automobil mit einem Nennleistungsverbrauch von weniger als 35 W, insbesondere 20–30 W bereitzustellen, die zu einer augenblicklichen Lichtstromausgabe in der Lage ist.
Die obige Aufgabe wird mittels einer zweiseitig gesockelten Halogenmetalldampfbirne oder -lampe nach Anspruch 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Insbesondere kann die Aufgabe mittels Versiegelns von Xenongas unter hohem Druck und Anlegens eines überhohen Stroms bei der Inbetriebnahme der Halogenmetalldampflampe und mittels Bereitstellens einer Elektrodenstruktur, die in der Lage ist, überhohe Ströme auszuhalten, bei der Inbetriebnahme der Halogenmetalldampflampe erreicht werden. Die Elektrodenstruktur wird mittels Anpassens der Ausgestaltungsparameter einer Elektrode, wie beispielsweise des Durchmessers oder der Gesamtform, erreicht, und zwar zum Verringern der Wärmeemission von Elektrodenspitzenteilen derart, dass die Temperatur im Glaskolben aufrechterhalten wird. Dadurch wird ein niedriger Lichtemissionswirkungsgrad aufgrund einer Niedrigleistungseingabe und eine Lichtfarbenverschiebung ins Blaue verhindert.
Die zweiseitig gesockelte ScI₃-NaI-Halogenmetalldampflampe mit einem kleineren Nennleistungsverbrauch als 35 W, insbesondere 20–30 W, der vorliegenden Erfindung weist ein Paar von Elektroden auf, deren Durchmesser Φ n gleich oder kleiner als 0,25 mm ist (Φn ≤ 0.25 mm), und wobei der Durchmes ser Φ P des Elektrodenspitzenteils gleich oder größer als der Durchmesser Φ S des restlichen Elektrodenteils ist (ΦP ≥ ΦS).
Der Elektrodenspitzenteil ist sphärisch oder zylindrisch, und die Querschnittsfläche der Elektrode nimmt zu, je weiter sich ein Querschnitt in Richtung des Spitzenteils bewegt, und zwar zum Verringern der Wärmeemission vom Elektrodenspitzenteil und zum Vermeiden eines niedrigen Lichtemissionswirkungsgrads aufgrund einer kleinen Eingabeleistung. Die Brennkammer ist im Wesentlichen eine Sphäre, ein Ellipsoid oder jegliche ähnliche Form und weist das Paar von Elektroden, Quecksilber, Edelgas und zumindest eine Art von darin abgedichtet eingeschlossenem Metallhaloid auf. Da ein Edelgas, insbesondere Xenongas, in einer Brennkammer unter hohem Druck abgedichtet eingeschlossen ist, wird, wenn ein überhoher Strom angelegt wird, eine augenblickliche Lichtstromausgabe erlangt.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden aus der Beschreibung teilweise ersichtlich oder können durch Anwendung der Erfindung erlernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden mittels Elementen und Kombinationen umgesetzt und erlangt, welche insbesondere in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt sind.
Es ist zu beachten, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die folgende genaue Beschreibung nur beispielhaften und erklärenden Charakter besitzen und dazu vorgesehen sind, eine weitere Erklärung der beanspruchten Erfindung zu geben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beiliegenden Zeichnungen, welche in dieser Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil davon darstellen, zeigen verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
1 zeigt eine Vorderansicht und Querschnittsansichten einer ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
2(a) zeigt eine Elektrodenstruktur der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
2(b) zeigt eine Elektrodenstruktur der zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
2(c) zeigt eine Elektrodenstruktur der dritten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
2(d) zeigt eine Elektrodenstruktur der vierten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
3 ist ein Graph, der den Lichtemissionswirkungsgrad als eine Funktion der Leistung im Vergleich zwischen der erfindungsgemäßen zweiseitig gesockelten Halogenmetalldampflampe mit niedrigem Leistungsverbrauch und einer herkömmlichen zeigt.
4 zeigt eine Spektralverteilung einer ScI₃-NaI-Halogenmetalldampflampe.
5 zeigt eine Vorderansicht einer herkömmlichen zweiseitig gesockelten Halogenmetalldampflampe mit niedrigem Leistungsverbrauch.
6(a) zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des ersten und des zweiten Einschnürungsteils des Glaskolbens entlang der Linie A-A in 5.
6(b) zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 5, welche senkrecht zur Längsachse des Glaskolbens liegt und durch an einem Teil, der den maximalen Außendurchmesser aufweist, durch den Glaskolben läuft.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun wird sich genau auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezogen. Wann immer möglich, werden die gleichen Bezugsziffern durch die Zeichnungen hinweg verwendet, um dieselben oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
1 zeigt eine Vorderansicht und Querschnittsansichten der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe mit niedrigem Leistungsverbrauch, die mit einer Leistung von weniger als 35 W betrieben wird, weist einen Glaskolben 100, eine Brennkammer 6, eine Elektrodenstruktur, die Molybdänfolien 21 aufweist, und ein Paar von Elektroden 20 auf. Der Glaskolben 100 weist einen Brennkammerteil 1 auf, der die Brennkammer 6 umgibt, als auch zumindest einen abgedichteten Teil 8 benachbart zum Brennkammerteil 1. Die Länge q des abgedichteten Teils ist in 1 gezeigt. Die gesamte Form und Endstruktur des Glaskolbens ist wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. HEI 10-195647 beschrieben eingestellt. Eine genaue Beschreibung darüber, wie die Abmessungen des Glaskolbens bestimmt werden, wird später gegeben.
Die 2(a)–(d) zeigen Elektrodenstrukturen der ersten bis vierten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen. Das Elektrodenmaterial der vorliegenden Erfindung ist Wolfram (einschließlich W-1,7% ThO₂). Die erste Elektrodenstruktur in 2(a) weist eine Molybdänfolie 21 und eine erste oder zweite Elektrode 20 auf, welche mit der Molybdänfolie 21 elektrisch verbunden ist und in die Brennkammer 6 hineinragt. Ein Durchmesser Φ n der ersten oder zweiten Elektrode 20 ist gleich oder kleiner als 0,25 mm (Φn ≤ 0,25), wodurch eine Wärmeemission von der Elektrode 20 verringert wird und die Temperatur im Glaskolben aufrechterhalten wird. Spitzenteile 23 der Elektroden 20 weisen im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf wie die restlichen Teile 22 der Elektroden 20.
Die zweite Elektrodenstruktur in 2(b) weist eine Molybdänfolie 21 und eine erste oder zweite Elektrode 20 auf, welche mit der Molybdänfolie 21 elektrisch verbunden ist und in eine Brennkammer 6 hineinragt. Die Elektrode 20 weist einen sphärischen Elektrodenspitzenteil 23 und einen restlichen Elektrodenteil 22 auf. Ein Durchmesser Φ S des restlichen Elektrodenteils 22 ist gleich oder kleiner als der Durchmesser Φ P des sphärischen Elektrodenspitzenteils 23, und der Durchmesser Φ P des sphärischen Elektrodenspitzenteils 23 ist gleich oder kleiner als 0,25 mm (ΦS ≤ ΦP ≤ 0,25 mm). Da die Querschnittsfläche des sphärischen Elektrodenspitzenteils 23 vergrößert ist, was die Abschwächung von Wärmeemission vom Elektrodenspitzenteil 23 in dem Maße ermöglicht, dass eine Verdampfung von Metallhaloid aufrechterhalten wird, wird ein ausreichender Lichtemissionswirkungsgrad trotz einer kleinen Eingabeleistung erreicht.
Die dritte Elektrodenstruktur in 2(c) weist eine Molybdänfolie 21 und eine erste oder zweite Elektrode 20 auf, welche mit der Molybdänfolie 21 elektrisch verbunden ist und in eine Brennkammer 6 hineinragt. In dieser Ausführungsform ist die Form des Elektrodenspitzenteils 23 ein Zylinder. Die Elektrode 20 weist den zylindrischen Elektrodenspitzenteil 23 und einen restlichen Elektrodenteil 22 auf. Ein Durchmesser Φ Y des restlichen Elektrodenteils 22 ist gleich oder kleiner als der Durchmesser Φ X des zylindrischen Elektrodenspitzenteils 23, und der Durchmesser Φ X des zylindrischen Elektrodenspitzenteils 23 ist gleich oder kleiner als 0,25 mm (ΦY ≤ ΦX ≤ 0,25 mm). Die Querschnittsfläche des zylindrischen Elektrodenspitzenteils 23 ist im Vergleich mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform stärker vergrößert. Die dritte Elektrodenstruktur ist auch in der Lage, eine Wärmeemission von der Elektrode 20 zu verringern, sodass eine Verdampfung von Metallhaloid aufrechterhalten wird. Dementsprechend wird verhindert, dass der Lichtemissionswirkungsgrad sinkt obwohl die Eingabeleistung sinkt.
Die vierte Elektrodenstruktur in 2(d) weist eine Molybdänfolie 21 und eine erste oder zweite Elektrode 20 auf, welche mit der Molybdänfolie 21 elektrisch verbunden ist und in eine Brennkammer 6 hineinragt. In dieser Ausführungs form vergrößert sich die Querschnittsfläche der Elektrode 20, je weiter sich ein Querschnitt in Richtung des hervorstehenden Endes der Elektrode 20 bewegt. Ein Durchmesser Φ K des hervorstehenden Endes der Elektrode 20 ist gleich oder kleiner als 0,25 mm (ΦK ≤ 0,25 mm). Die vierte Elektrodenstruktur ist auch in der Lage, eine Wärmeemission von der Elektrode 20 zu verringern, und es wird verhindert, dass der Lichtemissionswirkungsgrad vermindert wird, obwohl die Eingabeleistung sinkt.
In all den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die gesamte Form und Endstruktur des Glaskolbens wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-195647 beschrieben eingestellt. Solche bevorzugten Abmessungen des Glaskolbens werden wie folgt kurz erklärt, und zwar beruhend auf der Halogenmetalldampflampe aus 1.
Die Dicke t bei einem Teil 2 mit dem maximalen Außendurchmesser des Glaskolbens ist gleich oder kleiner als 1,5 mm (t ≤ 1,5 mm). Der maximale Innendurchmesser der Bogenkammer Φ a ist gleich oder kleiner als 2,6 mm (Φa ≤ 2,6 mm). Die Dicke t und der maximale Innendurchmesser Φ a werden zum Zweck des Aufrechterhaltens der Temperatur im Glaskolben bestimmt, und zwar zum Erlangen eines ausreichenden Lichtemissionswirkungsgrades trotz kleiner Eingabeleistung.
Der Abstand d zwischen einem Elektrodenspitzenteil 5 und einer Wand 7 der Brennkammer 6 beträgt 0,6–1,3 mm (0,6 mm ≤ d ≤ 1,3 mm). Der maximale Wert 1,3 mm wird zum Zweck des Aufrechterhaltens der Temperatur im Glaskolben bestimmt, und zwar zum Erlangen eines ausreichenden Lichtemissionswirkungsgrades trotz kleiner Eingabeleistung. Der minimale Wert 0,6 mm wird bestimmt, um das Auftretens eines nicht stabilisierten Lichtbogens zu vermeiden, welcher ein plötzliches Ausschalten der Halogenmetalldampflampe verursachen kann.
Erfindungsgemäß wird das Verhältnis der Querschnittsfläche wie folgt eingestellt: die Querschnittsfläche Sg des ersten Einschnürungsteils 3 oder des zweiten Einschnürungsteils 4 ist kleiner als die zweite Querschnittsfläche S, welche senkrecht zur Längsachse des Glaskolbens liegt und den maximalen Außendurchmesserteil 2 durchläuft (Sg/S ≤ 0,25); bevorzugte Sg/S-Werte liegen in einem Bereich von gleich oder größer als 0,15 bis gleich oder kleiner als 0,25 (0,15 ≤ Sg/S ≤ 0,25), der optimierte Sg/S-Wert liegt ungefähr bei 0,2 (Sg/S = 0,2). Diese Werte werden so bestimmt, dass die Wärmeemission vom Brennkammerteil 1 des Glaskolbens 100 verringert wird und die Temperatur im Brennkammerteil 1 aufrechterhalten wird, wodurch ein ausreichender Lichtemissionswirkungsgrad trotz kleiner Eingabeleistung erreicht werden kann.
Die Volumina des Glaskolbens 100 am Brennkammerteil 1, der die Brennkammer 6 umgibt, und der abgedichteten Teile 8 werden wie folgt bestimmt. Das Volumen Vg des Brennkammerteils 1 mit einer Länge l zwischen dem ersten Einschnürungsteil 3 und dem zweiten Einschnürungsteil 4, das Volumen Vs₁ des abgedichteten Teils 8, der sich die Länge l vom ersten Einschnürungsteil 3 in Richtung eines näheren Endes des Glaskolbens 100 erstreckt, und das Volumen Vs₂ des abgedichteten Teils 8, der sich die Länge l vom zweiten Einschnürungsteil 4 in Richtung eines näheren Endes des Glaskolbens 100 erstreckt, weisen die folgende Beziehung auf: 0,4 Vg < VS₁, and VS₂ < 0,9 Vg. Diese Werte werden so bestimmt, dass die Wärmeemission vom Brennkammerteil 1 des Glaskolbens verringert wird und die Temperatur im Brennkammerteil 1 aufrechterhalten wird, wodurch ein ausreichender Lichtemissionswirkungsgrad trotz kleiner Eingabeleistung erreicht wird. Der Wert von 0,4 Vg wird bestimmt, um eine übermäßige Wärmeemission vom Brennkammerteil 1 des Glaskolbens zu vermeiden.
Die oben dargelegte zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe mit niedrigem Leistungsverbrauch weist eine sphärische oder elliptische Brennkammer 6 auf, welche ein Paar von Elektroden 20, Quecksilber, Edelgas und zumindest eine Art von Metallhaloid beinhaltet. Die Metallhaloide ScI₃ und NaI sind in der Brennkammer 6 eingeschlossen, und zwar bei einem Gewichtsverhältnis von 3:1 bis 1:8 (ScI₃:NaI = 3:1 – 1:8). Das Edelgas, Xenongas, ist e benfalls unter hohem Druck in der Brennkammer 6 eingeschlossen, was einen überhohen Stromfluss bei der Inbetriebnahme der Birne oder Lampe ermöglicht. Der überhohe Stromfluss wird für eine augenblickliche Lichtstromausgabe benötigt, welche für eine Verwendung in Automobilen notwendig ist.
Wie in der Beschreibung der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-195647 beschrieben, sind die oben beschriebenen Einstellungen des Glaskolbens ausreichend wirkungsvoll, wenn jede Einstellung einzeln vorgenommen wird. Jedoch macht ihn eine Kombination jeder der Einstellungen wirkungsvoller.
Die herkömmliche 35 W-Halogenmetalldampflampe ist in der Lage, hohe Temperaturen in dem Maß bereitzustellen, dass eine ausreichende Verdampfung des Metallhaloids ermöglicht wird. Jedoch ist es beim Ausgestalten einer Halogenmetalldampflampe mit einem kleineren Eingabeleistungsverbrauch als 35 W entscheidend, beispielsweise die Gesamtform oder den Durchmesser der Elektrodenstruktur einzustellen, da der Lichtemissionswirkungsgrad ohne solche Einstellungen sinkt, wenn die Eingabeleistung kleiner als 35 W ist, und die Lichtfarbe kann sich nach blau verschieben.
Mittels Einstellens nicht nur der Struktur des Glaskolbens, wie beispielsweise der Gesamtform oder der Form der Endteile, sondern auch der Elektrodenstruktur, wird die Wärmeemission vom Elektrodenspitzenteil verringert, und die Temperatur des Glaskolbens wird aufrechterhalten. Dadurch wird ein ausreichender Lichtemissionswirkungsgrad trotz einer kleinen Eingabeleistung erreicht. Diese Einstellung ist hoch effektiv für Halogenmetalldampflampen, deren Leistungsverbrauch weniger als 35 W und insbesondere 20–30 W beträgt.
3 ist ein Graph, der den Lichtemissionswirkungsgrad der Halogenmetalldampflampe mit niedrigem Leistungsverbrauch im Vergleich zu der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine durchgezogene Linie und einer herkömmlichen 35 W-Halogenmetalldampflampe durch eine gestrichelte Linie zeigt. In der bevorzugten Ausführungsform weist eine Elektrode 20 einen Durchmesser von weniger als 0,25 mm auf, und der Elektrodenspitzenteil 23 weist einen größeren Durchmesser als die restlichen Elektrodenteile 22 auf. Zusätzlich sind der Brennkammerteil 1 und das abgedichtete Ende des Brennkammerteils 1 wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-195647 beschrieben eingestellt. Wie in diesem Graph gezeigt, erreichte die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Lichtemissionswirkungsgrad von 60–90 lm/W trotz einer kleinen Eingabeleistung. Nun werden die Vorteile beim Betrieb der Halogenmetalldampflampe gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Erstens wird der Brennkammerteil, obwohl der Leistungsverbrauch der Halogenmetalldampflampe weniger als 35 W beträgt, auf einer ausreichend hohen Temperatur zur Verdampfung von Metallhaloid gehalten. Deshalb sinkt der Lichtemissionsleistungsgrad nicht sehr stark, obwohl der Leistungsverbrauch sinkt, und eine Lichtfarbenverschiebung nach blau wird verhindert. Zweitens wird trotz einer kleinen Eingabeleistung von weniger als 35 W eine augenblickliche Lichtstromausgabe erreicht, insbesondere im Bereich von 20–30 W. Dies wird mittels Einstellens der Elektrodenform und -struktur erreicht, und zwar mittels dichten Einschließens von ScI₃ und NaI in der Brennkammer und mittels Anlegens eines überhohen Stroms bei der Inbetriebnahme der Lampe. Die Kombination dieser Parameter ist in der Lage, wirkungsvollere Halogenmetalldampflampen bereitzustellen.

Claims

Zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampfbirne oder -lampe, die bei einer Nennleistung von weniger als 35 W betrieben wird, aufweisend: einen Glaskolben (100) mit einer Brennkammer (6), zumindest eine Art von Metallhalogenid, das in der Brennkammer (6) enthalten ist, wobei der Glaskolben einen Brennkammerteil (1) aufweist, der die Brennkammer (6) umgibt, und abgedichtete Teile (8), die benachbart zum Brennkammerteil (1) angeordnet und vom Brennkammerteil (1) mittels Einschnürungsteilen (3, 4) getrennt sind, eine erste Elektrode (20), die teilweise in die Brennkammer (6) hineinragt, und eine zweite Elektrode (20), die teilweise in die Brennkammer (6) hineinragt, wobei der maximale Durchmesser Φ n der ersten und der zweiten Elektrode (20) gleich oder kleiner als 0,25 mm ist; dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der Querschnittsfläche Sg des ersten Halsteils (3) oder des zweiten Halsteils (4) zur Querschnittsfläche S, welche senkrecht zur Längsachse des Glaskolbens liegt und durch den maximalen Außendurchmesserteil (2) des Brennkammerteils (1) läuft, gleich oder kleiner als 0,25 ist, oder Sg/S ≤ 0,25.
Zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen Vg des Brennkammerteils (1) mit einer Länge l zwischen dem ersten Einschnürungsteil (3) und dem zweiten Einschnürungsteil (4), das Volumen Vs₁ des abgedichteten Teils (8), der sich die Länge l vom ersten Einschnürungsteil (3) in Richtung eines näheren Endes des Glaskolbens (100) erstreckt, und das Volumen Vs₂ des abgedichteten Teils (8), der sich die Länge l vom zweiten Einschnürungsteil (4) in Richtung eines näheren Endes des Glaskolbens (100) erstreckt, die folgenden Beziehungen aufweisen: 0,4 Vg < Vs1,und Vs2 < 0,9 Vg.
Zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser Φ P des Elektrodenspitzenteils (5, 23), der in die Brennkammer (6) hineinragt, gleich oder größer als ein Durchmesser Φ S des restlichen Elektrodenteils (22) ist.
Zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenspitzenteil (5, 23), der in die Brennkammer (6) hineinragt, sphärisch ist.
Zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenspitzenteil (5, 23), der in die Brennkammer (6) hineinragt, ein Zylinder ist.
Zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen der ersten und der zweiten Elektrode (20) sich vergrößern, je weiter sich der Querschnitt auf ein hervorstehendes Ende (5, 23) der Elektrode (20) zubewegt.
Zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Brennkammer (6) enthaltende Metallhalogenid ScI₃ und NaI aufweist.
Zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nennleistungsbereich der Halogenmetalldampflampe 20–30 W beträgt.
Zweiseitig gesockelte Halogenmetalldampflampe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine augenblickliche Lichtstromausgabe mit tels Abdichtens von Edelgas bei hohem Druck und Anlegens eines überhohen Stroms bei Inbetriebnahme der Lampe erreicht wird.