EP3072146B1 - Hochdruckentladungslampe für kraftfahrzeugscheinwerfer - Google Patents

Hochdruckentladungslampe für kraftfahrzeugscheinwerfer Download PDF

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EP3072146B1
EP3072146B1 EP14793861.7A EP14793861A EP3072146B1 EP 3072146 B1 EP3072146 B1 EP 3072146B1 EP 14793861 A EP14793861 A EP 14793861A EP 3072146 B1 EP3072146 B1 EP 3072146B1
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EP
European Patent Office
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discharge
milligrams
ranges
volume
pressure
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP14793861.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3072146A1 (de
Inventor
Peter Flesch
Hasnaa Sarroukh
Dirk Grundmann
Markus Zahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3072146A1 publication Critical patent/EP3072146A1/de
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Publication of EP3072146B1 publication Critical patent/EP3072146B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
    • H01J61/827—Metal halide arc lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/125—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having an halogenide as principal component

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp for motor vehicle headlights according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a high-pressure discharge lamp is for example in the published patent application EP 1 465 237 A2 described.
  • This document discloses a high pressure discharge lamp for motor vehicle headlamps having two gas discharge electrodes arranged at a pitch of 4.2 mm and mercury free discharge medium containing xenon at a cold filling pressure of 1.18 megapascal and iodides of the metals sodium, scandium, zinc and indium ,
  • the high-pressure discharge lamp according to the invention has a gas-tight discharge vessel, in which gas discharge electrodes and a discharge medium for generating a gas discharge are enclosed, wherein the discharge medium mercury-free is formed and comprises at least xenon and iodides of the metals sodium and scandium.
  • the distance between the gas discharge electrodes has a value in the value range from 2.0 mm to 3.0 mm and the cold filling pressure of xenon is in the value range from 1.5 megapascals to 2.0 megapascals.
  • the term "cold filling pressure of xenon” designates the filling pressure of the xenon measured in the discharge vessel of the high-pressure discharge lamp at a temperature of 22 degrees Celsius.
  • the high-pressure discharge lamp according to the invention Due to the comparatively small distance between the gas discharge electrodes, a correspondingly short discharge arc is ensured which enables the high-pressure discharge lamp according to the invention to correspond to the ideal of a point light source considerably more than high-pressure discharge lamps according to the prior art.
  • an increase in the luminance in the discharge arc is ensured by the small distance between the gas discharge electrodes, and by means of the comparatively high cold filling pressure of the xenon, a sufficiently high burning voltage of the high-pressure discharge lamp according to the invention is ensured despite the shortened distance between the gas discharge electrodes.
  • the high cold filling pressure of xenon offers the advantage that the high-pressure discharge lamp according to the invention generates white light with sufficiently high luminous flux immediately after ignition of the gas discharge.
  • the value for the cold filling pressure Xenon is preferred in the range of 1.65 megapascals to 1.9 megapascals.
  • the proportion by weight of sodium iodide in the discharge medium in the value range of 4.4 micrograms to 9.3 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume and preferably in the range of 4.5 micrograms to 8.0 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume and especially preferably in the range from 5.3 micrograms to 7.5 micrograms, and most preferably in the range from 5.3 micrograms to 6.7 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume.
  • the proportion by weight of scandium iodide in the discharge medium of the high-pressure discharge lamp according to the invention is advantageously in the range from 3.3 micrograms to 7.4 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume and preferably in the value range from 3.5 micrograms to 7.2 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume and particularly preferred in the range from 4.4 micrograms to 6.5 and most preferably in the range from 4.4 micrograms to 6.2 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume. This ensures a sufficiently high proportion of yellow and red light in the spectrum of the light emitted by the high-pressure discharge lamp according to the invention.
  • the discharge medium of the high-pressure discharge lamp according to the invention advantageously additionally comprises zinc iodide with a weight fraction of less than or equal to 4.4 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume as a further component in order to further increase the burning voltage of the high-pressure discharge lamp according to the invention.
  • the weight proportion of zinc iodide for the aforementioned purpose in the range of 0.5 micrograms to 3.6 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume and more preferably in the range of 1.8 micrograms to 3.4 micrograms and most preferably in the range of 1 , 8 micrograms to 2.2 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume.
  • the discharge medium of the high-pressure discharge lamp according to the invention additionally comprises indium iodide as further component with a weight fraction of less than or equal to 1.2 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume in order to increase the blue light component in the spectrum of the light emitted by the high-pressure discharge lamp according to the invention.
  • the weight fraction of indium iodide is less than or equal to 0.6 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume, and more preferably the weight fraction of indium iodide is in the range of 0.1 microgram to 0.5 microgram, and most preferably in the range of 0.1 microgram to 0.3 microgram per 1 mm 3 discharge vessel volume to allow white light with high color temperature.
  • the discharge vessel of the high-pressure discharge lamp according to the invention preferably has a volume in the value range from 17 mm 3 to 27 mm 3 and particularly preferably in the value range from 18 mm 3 to 27 mm 3, very particularly preferably in the value range from 18 mm 3 to 25 mm 3 . Even more preferred is a value range of 20 mm 3 to 25 mm 3 for the volume of the discharge vessel.
  • the inner diameter of the discharge vessel preferably has a value in the range of 1.8 mm to 3.1 mm in the region of the discharge space and particularly preferably a value in the value range of 2.1 mm to 2.8 mm.
  • the diameter of the electrodes of the high-pressure discharge lamp according to the invention is advantageously in the range of 0.25 millimeters to 0.38 millimeters. Electrodes having a thickness in this range of values can still be embedded sufficiently reliably in the quartz glass of the discharge vessel and at the same time have sufficient current-carrying capacity, which is particularly important during the so-called start-up phase of the high-pressure discharge lamp, during which it measures 2 to 5 times its rated power and rated current is operated.
  • the length of the electrodes is preferably in the value range from 6.0 mm to 9.0 mm and particularly preferably in the value range from 7.2 mm to 8.5 mm, to maximize the distance between the Molybdänfolienabdichtitch the discharge arc and a small size of the high-pressure discharge lamp guarantee.
  • the gas discharge electrodes of the high-pressure discharge lamp according to the invention are each connected to a molybdenum foil embedded in a sealed end of the discharge vessel and the distance of the molybdenum foil to the discharge end of the gas discharge electrode connected to it is in each case from 6.0 mm to 7.2 mm and preferably a value in the range of 6.2 mm to 7.2 mm. This ensures a large distance between the molybdenum foils and the discharge medium and reduces the risk of corrosion of the molybdenum foils by the metal iodides in the discharge medium.
  • the gas discharge electrodes may each be surrounded by a helix on an electrode section arranged in the sealed end of the discharge vessel, as for example in the documents WO 2010/043490 A1 or WO 2006/058513 A1 is disclosed in order to further reduce the aforementioned risk of corrosion and the occurrence of cracks in the discharge vessel.
  • the preferred embodiment of the invention is a mercury-free metal halide high pressure discharge lamp having a nominal electrical power consumption of 35 watts.
  • This lamp is intended for use in a motor vehicle headlight. It has a two-sided sealed discharge vessel 10 made of quartz glass with a volume of 22.5 mm 3 , in which a discharge medium is sealed gas-tight.
  • the discharge vessel 10 has a discharge space 106 and two diametrically arranged gas-tight ends 101, 102.
  • the inner contour of the discharge vessel 10 is circular-cylindrical and its outer contour is ellipsoidal.
  • the inner diameter of the discharge vessel 10 in the region of the discharge space 106 is 2.5 mm and its maximum, measured perpendicular to the discharge vessel longitudinal axis in the region of the discharge space 106 outer diameter is 6.5 mm.
  • the two ends 101, 102 of the discharge vessel 10 are each sealed by means of a molybdenum foil sealing 103, 104.
  • the molybdenum foils 103, 104 each have a length of 6.5 mm, a width of 2 mm and a thickness of 25 microns.
  • the electrodes 11, 12 are made of tungsten or tungsten doped with thorium or thorium oxide. Their thickness or their diameter is 0.33 mm. The length of the electrodes 11, 12 is in each case 8.0 mm. The distance between the electrodes 11, 12 is 2.6 mm and their optically effective distance is 3.1 mm.
  • optically effective distance refers to the distance between the electrodes, 11, 12, as shown the discharge-side ends of the electrodes 11, 12 is effective through the vessel wall of the discharge space 106 in the vehicle headlamp.
  • the aforementioned vessel wall acts as an optical lens, so that the optically effective distance of the electrodes 11, 12 is greater than their actual or geometric distance.
  • the optically effective distance is determined by the spacing of the electrodes 11, 12, the refractive index of the discharge vessel material and the shape of the discharge vessel wall in the region of the discharge space 106.
  • distance of the electrodes always denotes the geometric distance between the electrodes and not the optically effective distance of the electrodes.
  • the electrodes 11, 12 are in each case electrically conductively connected to one of the molybdenum foil melts 103, 104 and via the base-remote power supply 13 and the current return 17 or via the base-side power supply 14 to an electrical connection of the lamp base 15 which essentially consists of plastic.
  • the overlap between the electrode 11 and the molybdenum foil 103 bonded thereto is 1.3 mm.
  • the smallest distance between the molybdenum foil 103 and the end of the electrode 11 projecting into the interior of the discharge vessel 10 is 6.7 mm. That is, the distance of the molybdenum foil 103 to the discharge arc forming in the discharge vessel 10 during lamp operation is 6.7 mm.
  • An analogous statement applies to the molybdenum foil 104 and the electrode 12.
  • the electrodes 11, 12 can optionally each with an electrode shaft coil (not shown) according to the published patent applications WO 2010/043490 A1 or WO 2006/058513 A1 be provided to minimize the risk of cracks occurring in the discharge vessel.
  • the discharge vessel 10 is enveloped by a glass outer bulb 16.
  • the outer bulb 16 has an extension 161 anchored in the base 15.
  • the discharge vessel 10 has a tube-like extension 105 made of quartz glass on the base side, in which the base-side current supply 14 extends.
  • the current return 17 facing surface region of the discharge vessel 10 is provided with a transparent, electrically conductive coating 107.
  • This coating 107 extends in the longitudinal direction of the lamp over the entire length of the discharge space 106 and over part of the length of the sealed ends 101, 102 of the discharge vessel 10.
  • the coating 107 is mounted on the outside of the discharge vessel 10 and extends over approximately 5 However, the coating 107 may also extend over 50 percent of the circumference of the discharge vessel 10 or even over more than 50 percent of the circumference of the discharge vessel 10.
  • Such a wide configuration of the coating 107 has the advantage that it increases the efficiency of the high-pressure discharge lamp, as it reflects a portion of the infrared radiation generated by the discharge back into the discharge vessel and thereby for a selective heating of the colder, during lamp operation below the electrodes lying areas of the discharge vessel 10, in which collect the metal halides of the ionizable filling.
  • the coating 107 consists of doped tin oxide, for example of tin oxide doped with fluorine or antimony or, for example, boron and / or lithium doped tin oxide.
  • This high-pressure discharge lamp is operated in a horizontal position, that is, with arranged in a horizontal plane electrodes 11, 12, wherein the lamp is oriented such that the current return path 17 extends below the discharge vessel 30 and the outer bulb 16. Details of this, acting as a priming coating 107 are in the EP 1 632 985 A1 described.
  • the outer bulb 16 is made of quartz glass doped with ultraviolet radiation absorbing materials such as ceria and titania. Suitable glass compositions for the outer envelope are in the EP 0 700 579 B1 disclosed.
  • the discharge medium enclosed in the discharge vessel 10 consists of xenon with a cold filling pressure, that is to say a filling pressure of 1.75 megapascals measured at a temperature of 22 ° C., and of iodides of the metals sodium, scandium, zinc and indium.
  • the weight fractions of the abovementioned metal iodides in the discharge medium are, in each case based on 1 mm 3 of the discharge vessel volume, listed below in the unit micrograms (pg) per cubic millimeter (mm 3 ).
  • iodide 2.0 ⁇ g / mm 3 indium: 0.2 ⁇ g / mm 3
  • the color temperature of the light emitted by the metal halide high-pressure discharge lamp is 4500 Kelvin.
  • the high-pressure metal halide high-pressure discharge lamp according to the invention is operated immediately after the ignition of the gas discharge in the discharge vessel at two to five times its rated power or rated current in order to ensure rapid evaporation of the metal halides in the ionizable filling. Immediately after the ignition of the gas discharge, it is almost exclusively carried by the xenon, since only the xenon is present in gaseous form in the discharge vessel at this time.
  • the high-pressure discharge lamp operates at this time and during the so-called start-up phase, during which the metal halides of the ionizable filling in the vapor phase, so like a high-pressure xenon discharge lamp, in which both the light emission and the electrical properties of the discharge, in particular the voltage drop across the Discharge path, to be determined solely by the xenon.
  • a quasi-stationary operating state of the lamp is reached, in which the lamp with its rated power of 35 watts and over the life with a burning voltage of about 30 - 60 volts is operated.
  • burning voltage therefore refers to the operating voltage of the high-pressure discharge lamp in quasi-stationary operation. It corresponds to the voltage drop over the discharge arc of the high pressure discharge lamp in quasi-stationary operation.
  • the weight proportions of the components of the discharge medium can be varied within the abovementioned limits in order to change the color temperature of the light emitted by the high-pressure discharge lamp or the burning voltage.
  • the xenon cold filling pressure can be varied within the limits mentioned above.
  • the invention may also be applied to high pressure discharge lamps having a nominal electrical power consumption of 25 watts.
  • the invention may also be applied to variable output high pressure discharge lamps in the range, for example, of nominally 25 watts to 35 watts.
  • the invention can also be applied to high-pressure discharge lamps which can be operated with two or more different discrete power stages, for example with 25 W and 35 W.
  • an ignition device for example a pulse ignition device, for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp or in addition to the ignition device, a complete operating device for operating the high-pressure discharge lamp can be arranged.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe für Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
    • I. Stand der Technik
  • Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift EP 1 465 237 A2 beschrieben. Diese Schrift offenbart eine Hochdruckentladungslampe für Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zwei Gasentladungselektroden, die in einem Abstand von 4,2 mm angeordnet sind, und mit quecksilberfreiem Entladungsmedium, das Xenon mit einem Kaltfülldruck von 1,18 Megapascal und Jodide der Metalle Natrium, Scandium, Zink und Indium beinhaltet.
  • Weitere ähnliche Hochdruckentladungslampen sind z.B. bekannt aus den Offenlegungsschriften DE 10 2008 057 703 A1 , DE 20 2009 052 624 A1 und DE 10 2010 063 755 A1 .
    • II. Darstellung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, die für den Einsatz in Kraftfahrzeugscheinwerfern mit reduzierten Abmessungen tauglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe besitzt ein gasdicht verschlossenes Entladungsgefäß, in dem Gasentladungselektroden und ein Entladungsmedium zur Erzeugung einer Gasentladung eingeschlossen sind, wobei das Entladungsmedium quecksilberfrei ausgebildet ist und zumindest Xenon sowie Jodide der Metalle Natrium und Scandium umfasst. Erfindungsgemäß besitzt der Abstand zwischen den Gasentladungselektroden einen Wert im Wertebereich von 2,0 mm bis 3,0 mm und der Kaltfülldruck von Xenon liegt im Wertebereich von 1,5 Megapascal bis 2,0 Megapascal. Der Begriff "Kaltfülldruck von Xenon" bezeichnet den bei einer Temperatur von 22 Grad Celsius gemessenen Fülldruck des Xenons im Entladungsgefäß der Hochdruckentladungslampe.
  • Aufgrund des vergleichsweise geringen Abstands zwischen den Gasentladungselektroden wird ein entsprechend kurzer Entladungsbogen gewährleistet, der ermöglicht, dass die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe dem Ideal einer Punktlichtquelle deutlich mehr entspricht als Hochdruckentladungslampen gemäß dem Stand der Technik. Außerdem wird durch den geringen Abstand zwischen den Gasentladungselektroden eine Erhöhung der Leuchtdichte im Entladungsbogen gewährleistet und mittels des vergleichsweise hohen Kaltfülldrucks des Xenons wird trotz des verkürzten Abstands zwischen den Gasentladungselektroden eine ausreichend hohe Brennspannung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe sichergestellt. Ferner bietet der hohe Kaltfülldruck von Xenon den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe unmittelbar nach Zündung der Gasentladung weißes Licht mit ausreichend hohem Lichtstrom erzeugt.
  • Aus den vorgenannten Gründen liegt der Wert für den Kaltfülldruck von Xenon bevorzugt im Wertebereich von 1,65 Megapascal bis 1,9 Megapascal. Vorteilhafterweise liegt bei der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe der Gewichtsanteil von Natriumjodid im Entladungsmedium im Wertebereich von 4,4 Mikrogramm bis 9,3 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und vorzugsweise im Wertebereich von 4,5 Mikrogramm bis 8,0 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und besonders bevorzugt im Wertebereich von 5,3 Mikrogramm bis 7,5 Mikrogramm und ganz besonders bevorzugt im Wertebereich von 5,3 Mikrogramm bis 6,7 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen. Der Gewichtsanteil von Scandiumjodid im Entladungsmedium der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe liegt vorteilhafterweise im Wertebereich von 3,3 Mikrogramm bis 7,4 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und vorzugsweise im Wertebereich von 3,5 Mikrogramm bis 7,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und besonders bevorzugt im Wertebereich von 4,4 Mikrogramm bis 6,5 und ganz besonders bevorzugt im Wertebereich von 4,4 Mikrogramm bis 6,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen. Dadurch wird ein ausreichend hoher Gelb- und Rotlichtanteil im Spektrum des von der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts gewährleistet.
  • Das Entladungsmedium der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe weist vorteilhafterweise zusätzlich Zinkjodid mit einem Gewichtsanteil kleiner oder gleich 4,4 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen als weitere Komponente auf, um die Brennspannung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe weiter zu erhöhen. Vorzugsweise liegt der Gewichtsanteil von Zinkjodid für den vorgenannten Zweck im Wertebereich von 0,5 Mikrogramm bis 3,6 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und besonders bevorzugt im Wertebereich von 1,8 Mikrogramm bis 3,4 Mikrogramm und ganz besonders bevorzugt im Wertebereich von 1,8 Mikrogramm bis 2,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen.
  • Vorteilhafterweise weist das Entladungsmedium der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe zusätzlich auch Indiumjodid als weitere Komponente mit einem Gewichtsanteil von kleiner oder gleich 1,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen auf, um den Blaulichtanteil im Spektrum des von der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts anzuheben. Vorzugsweise ist der Gewichtsanteil von Indiumjodid kleiner oder gleich 0,6 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen, und besonders liegt der Gewichtsanteil von Indiumjodid im Wertebereich von 0,1 Mikrogramm bis 0,5 Mikrogramm und ganz besonders bevorzugt im Wertebereich von 0,1 Mikrogramm bis 0,3 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen, um weißes Licht mit hoher Farbtemperatur zu ermöglichen.
  • Das Entladungsgefäß der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe hat vorzugsweise ein Volumen im Wertebereich von 17 mm3 bis 27 mm3 und besonders bevorzugt im Wertebereich von 18 mm3 bis 27 mm3 ganz besonders bevorzugt im Wertebereich von 18 mm3 bis 25 mm3. Noch mehr bevorzugt ist ein Wertebereich von 20 mm3 bis 25 mm3 für das Volumen des Entladungsgefäßes. Der Innendurchmesser des Entladungsgefäßes besitzt im Bereich des Entladungsraums vorzugsweise einen Wert im Wertebereich von 1,8 mm bis 3,1 mm und besonders bevorzugt einen Wert im Wertebereich von 2,1 mm bis 2,8 mm.
  • Der Durchmesser der Elektroden der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe liegt vorteilhafterweise im Bereich von 0,25 Millimeter bis 0,38 Millimeter. Elektroden mit einer Dicke in diesem Wertebereich lassen sich noch hinreichend sicher im Quarzglas des Entladungsgefäßes einbetten und besitzen zugleich eine ausreichende Stromtragfähigkeit, die insbesondere während der sogenannten Anlaufphase der Hochdruckentladungslampe bedeutsam ist, während der sie mit dem 2 bis 5-fachen ihrer Nennleistung und ihres Nennstroms betrieben wird. Im Fall von dünneren Elektroden wäre bei der quecksilberfreien Hochdruckentladungslampe keine ausreichende Stromtragfähigkeit mehr gewährleistet und im Fall von dickeren Elektroden bestünde die Gefahr von Rissbildungen im Entladungsgefäß, bedingt durch das Auftreten von mechanischen Spannungen aufgrund der deutlich unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Entladungsgefäßmaterial, bei dem es sich um Quarzglas handelt, und Elektrodenmaterial, bei dem es sich um Wolfram oder mit Thorium bzw. Thoriumoxid dotiertem Wolfram handelt. Die Länge der Elektroden liegt vorzugsweise im Wertebereich von 6,0 mm bis 9,0 mm und besonders bevorzugt im Wertebereich von 7,2 mm bis 8,5 mm, um einen möglichst großen Abstand der Molybdänfolienabdichtungen zum Entladungsbogen und eine geringe Baugröße der Hochdruckentladungslampe zu gewährleisten. Vorzugsweise sind die Gasentladungselektroden der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe jeweils mit einer in einem abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes eingebetteten Molybdänfolie verbunden und der Abstand der Molybdänfolie zum entladungsseitigen Ende der mit ihr verbundenen Gasentladungselektrode besitzt jeweils einen Wert im Bereich von 6,0 mm bis 7,2 mm und vorzugsweise einen Wert im Bereich von 6,2 mm bis 7,2 mm. Dadurch wird ein großer Abstand zwischen den Molybdänfolien und dem Entladungsmedium gewährleistet und das Risiko einer Korrosion der Molybdänfolien durch die Metalljodide im Entladungsmedium reduziert. Optional können die Gasentladungselektroden jeweils auf einem im abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes angeordneten Elektrodenabschnitt von einer Wendel umgeben sein, wie beispielsweise in den Schriften WO 2010/043490 A1 oder WO 2006/058513 A1 offenbart ist, um das vorgenannte Korrosionsrisiko und das Auftreten von Rissen im Entladungsgefäß weiter zu verringern.
    • III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
    • Figur 1
    Eine Seitenansicht einer Hochdruckentladungslampe gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in schematischer Darstellung
  • Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine quecksilberfreie Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von nominal 35 Watt. Diese Lampe ist für den Einsatz in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer vorgesehen. Sie besitzt ein zweiseitig abgedichtetes Entladungsgefäß 10 aus Quarzglas mit einem Volumen von 22,5 mm3, in dem ein Entladungsmedium gasdicht eingeschlossen ist. Das Entladungsgefäß 10 weist einen Entladungsraum 106 und zwei diametral angeordnete, gasdicht verschlossene Enden 101, 102 auf.
  • Im Bereich des Entladungsraumes 106 ist die Innenkontur des Entladungsgefäßes 10 kreiszylindrisch und seine Außenkontur ellipsoidförmig ausgebildet. Der Innendurchmesser des Entladungsgefäßes 10 im Bereich des Entladungsraumes 106 beträgt 2,5 mm und sein maximaler, senkrecht zur Entladungsgefäßlängsachse im Bereich des Entladungsraums 106 gemessener Außendurchmesser beträgt 6,5 mm. Die beiden Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes 10 sind jeweils mittels einer Molybdänfolien-Einschmelzung 103, 104 abgedichtet. Die Molybdänfolien 103, 104 besitzen jeweils eine Länge von 6,5 mm, eine Breite von 2 mm und eine Dicke von 25 µm.
  • Im Innenraum des Entladungsgefäßes 10 befinden sich zwei Elektroden 11, 12, zwischen denen sich während des Lampenbetriebes der für die Lichtemission verantwortliche Entladungsbogen ausbildet. Die Elektroden 11, 12 bestehen aus Wolfram oder mit Thorium bzw. Thoriumoxid dotiertem Wolfram. Ihre Dicke bzw. ihr Durchmesser beträgt 0,33 mm. Die Länge der Elektroden 11, 12 beträgt jeweils 8,0 mm. Der Abstand zwischen den Elektroden 11, 12 beträgt 2,6 mm und ihr optisch wirksamer Abstand beträgt 3,1 mm. Der Begriff "optisch wirksamer Abstand" bezeichnet den Abstand zwischen den Elektroden, 11, 12, der nach der Abbildung der entladungsseitigen Enden der Elektroden 11, 12 durch die Gefäßwand des Entladungsraums 106 im Fahrzeugscheinwerfer wirksam ist. Die vorgenannte Gefäßwand wirkt als optische Linse, so dass der optisch wirksame Abstand der Elektroden 11, 12 größer als ihr tatsächlicher bzw. geometrischer Abstand ist. Der optisch wirksame Abstand wird durch den Abstand der Elektroden 11, 12, den Brechungsindex des Entladungsgefäßmaterials und die Form der Entladungsgefäßwand im Bereich des Entladungsraums 106 bestimmt. Der Deutlichkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, dass in der vorliegenden Patentanmeldung der Begriff "Abstand der Elektroden" immer den geometrischen Abstand zwischen der Elektroden bezeichnet und nicht den optisch wirksamen Abstand der Elektroden.
  • Die Elektroden 11, 12 sind jeweils über eine der Molybdänfolien-Einschmelzungen 103, 104 und über die sockelferne Stromzuführung 13 und die Stromrückführung 17 bzw. über die sockelseitige Stromzuführung 14 elektrisch leitend mit einem elektrischen Anschluss des im Wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Lampensockels 15 verbunden. Der Überlapp zwischen der Elektrode 11 und der mit ihr verbundenen Molybdänfolie 103 beträgt 1,3 mm. Der geringste Abstand der Molybdänfolie 103 zu dem in den Innenraum des Entladungsgefäßes 10 hineinragenden Ende der Elektrode 11 beträgt 6,7 mm. Das heißt, der Abstand der Molybdänfolie 103 zu dem sich während des Lampenbetriebs in dem Entladungsgefäß 10 ausbildenden Entladungsbogen beträgt 6,7 mm. Eine analoge Aussage gilt auch für die Molybdänfolie 104 und die Elektrode 12. Details hierzu sind in der WO 2005/112074 offenbart. Die Elektroden 11, 12 können optional jeweils mit einer Elektrodenschaftwendel (nicht abgebildet) gemäß der Offenlegungsschriften WO 2010/043490 A1 oder WO 2006/058513 A1 versehen sein, um das Risiko des Auftretens von Rissen im Entladungsgefäß zu minimieren.
  • Das Entladungsgefäß 10 wird von einem gläsernen Außenkolben 16 umhüllt. Der Außenkolben 16 besitzt einen im Sockel 15 verankerten Fortsatz 161. Das Entladungsgefäß 10 weist sockelseitig eine rohrartige Verlängerung 105 aus Quarzglas auf, in der die sockelseitige Stromzuführung 14 verläuft.
  • Der der Stromrückführung 17 zugewandte Oberflächenbereich des Entladungsgefäßes 10 ist mit einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Beschichtung 107 versehen. Diese Beschichtung 107 erstreckt sich in Längsrichtung der Lampe über die gesamte Länge des Entladungsraumes 106 und über einen Teil der Länge der abgedichteten Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes 10. Die Beschichtung 107 ist auf der Außenseite des Entladungsgefäßes 10 angebracht und erstreckt sich über ca. 5 Prozent bis 10 Prozent des Umfangs des Entladungsgefäßes 10. Die Beschichtung 107 kann sich aber auch über 50 Prozent des Umfangs des Entladungsgefäßes 10 oder sogar über mehr als 50 Prozent des Umfangs des Entladungsgefäßes 10 erstrecken. Eine derartig breite Ausführung der Beschichtung 107 hat den Vorteil, dass sie die Effizienz der Hochdruckentladungslampe steigert, da sie einen Teil der von der Entladung erzeugten Infrarotstrahlung in das Entladungsgefäß zurückreflektiert und dadurch für eine selektive Erwärmung der kälteren, während des Lampenbetriebs unterhalb der Elektroden liegenden Bereiche des Entladungsgefäßes 10 sorgt, in denen sich die Metallhalogenide der ionisierbaren Füllung sammeln. Die Beschichtung 107 besteht aus dotiertem Zinnoxid, beispielsweise aus mit Fluor oder Antimon dotiertem Zinnoxid oder beispielsweise aus mit Bor und beziehungsweise oder Lithium dotiertem Zinnoxid. Diese Hochdruckentladungslampe wird in horizontaler Lage betrieben, das heißt, mit in einer horizontalen Ebene angeordneten Elektroden 11, 12, wobei die Lampe derart ausgerichtet ist, dass die Stromrückführung 17 unterhalb des Entladungsgefäßes 30 und des Außenkolbens 16 verläuft. Details dieser, als Zündhilfe wirkenden Beschichtung 107 sind in der EP 1 632 985 A1 beschrieben. Der Außenkolben 16 besteht aus Quarzglas, das mit Ultraviolette Strahlung absorbierenden Stoffen dotiert ist, wie zum Beispiel Zeroxid und Titanoxid. Geeignete Glaszusammensetzungen für das Außenkolbenglas sind in der EP 0 700 579 B1 offenbart.
  • Das in dem Entladungsgefäß 10 eingeschlossene Entladungsmedium besteht aus Xenon mit einem Kaltfülldruck, das heißt einem bei einer Temperatur von 22°C gemessenen Fülldruck, von 1,75 Megapascal, sowie aus Jodiden der Metalle Natrium, Scandium, Zink und Indium. Die Gewichtsanteile der vorgenannten Metalljodide im Entladungsmedium sind, jeweils bezogen auf 1 mm3 des Entladungsgefäßvolumens, nachstehend in der Einheit Mikrogramm (pg) pro Kubikmillimeter (mm3) aufgeführt.
    Natriumjodid: 6,0 µg/mm3
    Scandiumjodid: 5,3 µg/mm3
    Zinkjodid: 2,0 µg/mm3
    Indiumjodid: 0,2 µg/mm3
  • Die Farbtemperatur des von der Halogenmetalldampf-Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts liegt bei 4500 Kelvin.
  • Die erfindungsgemäße Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe wird unmittelbar nach der Zündung der Gasentladung im Entladungsgefäß mit dem zwei- bis fünffachen ihrer Nennleistung bzw. ihres Nennstroms betrieben, um ein schnelles Verdampfen der Metallhalogenide in der ionisierbaren Füllung zu gewährleisten. Unmittelbar nach dem Zünden der Gasentladung wird diese fast ausschließlich vom Xenon getragen, da nur das Xenon zu diesem Zeitpunkt gasförmig im Entladungsgefäß vorliegt. Die Hochdruckentladungslampe arbeitet zu diesem Zeitpunkt und während der so genannten Anlaufphase, während der die Metallhalogenide der ionisierbaren Füllung in die Dampfphase übergehen, daher wie eine Xenon-Höchstdruckentladungslampe, bei der sowohl die Lichtemission als auch die elektrische Eigenschaften der Entladung, insbesondere der Spannungsabfall über der Entladungsstrecke, allein vom Xenon bestimmt werden. Erst wenn die oben genannten Jodide der ionisierbaren Füllung verdampft sind und diese an der Entladung teilnehmen, ist ein quasistationärer Betriebszustand der Lampe erreicht, in dem die Lampe mit ihrer Nennleistung von 35 Watt und über der Lebensdauer mit einer Brennspannung von ca. 30 - 60 Volt betrieben wird. Der Begriff Brennspannung bezeichnet demzufolge die Betriebsspannung der Hochdruckentladungslampe im quasistationären Betrieb. Sie entspricht dem Spannungsabfall über dem Entladungsbogen der Hochdruckentladungslampe im quasistationären Betrieb.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispielsweise können die Gewichtsanteile der Komponenten des Entladungsmediums in den oben genannten Grenzen variiert werden, um die Farbtemperatur des von Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts oder die Brennspannung zu verändern. Ebenso kann auch der Xenon-Kaltfülldruck in den oben genannten Grenzen variiert werden. Die Erfindung kann außerdem auch auf Hochdruckentladungslampen mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von nominal 25 Watt angewandt werden. Die Erfindung kann außerdem auch auf Hochdruckentladungslampen mit variabler Leistung im Bereich von zum Beispiel nominal 25 Watt bis 35 Watt angewandt werden. Weiterhin kann die Erfindung auch auf Hochdruckentladungslampen angewandt werden, die mit zwei oder mehr unterschiedlichen diskreten Leistungsstufen, beispielsweise mit 25 W und 35 W, betreibbar ist.
  • Ferner kann im Sockel der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe eine Zündvorrichtung, beispielsweise eine Impulszündvorrichtung, zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe oder zusätzlich zur Zündvorrichtung auch eine vollständige Betriebsvorrichtung zum Betreiben der Hochdruckentladungslampe angeordnet sein.

Claims (11)

  1. Hochdruckentladungslampe mit einem gasdicht verschlossenen Entladungsgefäß (10), in dem Gasentladungselektroden (11, 12) und ein Entladungsmedium zur Erzeugung einer Gasentladung eingeschlossen sind, wobei das Entladungsmedium quecksilberfrei ausgebildet ist und zumindest Xenon sowie Jodide der Metalle Natrium und Scandium umfasst, und wobei der Kaltfülldruck von Xenon im Wertebereich von 1,5 Megapascal bis 2,0 Megapascal liegt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstand zwischen den Gasentladungselektroden bei einem Wert im Bereich von 2,0 mm bis 3,0 mm liegt.
  2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, wobei der Kaltfülldruck von Xenon im Wertebereich von 1,65 Megapascal bis 1,9 Megapascal liegt.
  3. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Gewichtsanteil von Natriumjodid im Wertebereich von 4,4 Mikrogramm bis 9,3 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt und der Gewichtsanteil von Scandiumjodid im Wertebereich von 3,3 Mikrogramm bis 7,4 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt.
  4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 3, wobei der Gewichtsanteil von Natriumjodid im Wertebereich von 4,5 Mikrogramm bis 8,0 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt und der Gewichtsanteil von Scandiumjodid im Wertebereich von 3,5 Mikrogramm bis 7,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt.
  5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, wobei der Gewichtsanteil von Natriumjodid im Wertebereich von 5,3 Mikrogramm bis 7,5 Mikrogramm und besonders bevorzugt im Wertebereich von 5,3 Mikrogramm bis 6,7 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt und der Gewichtsanteil von Scandiumjodid im Wertebereich von 4,4 Mikrogramm bis 6,5 Mikrogramm und besonders bevorzugt im Wertebereich von 4,4 Mikrogramm bis 6,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt.
  6. Hochdruckentladungslampe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Entladungsmedium zusätzlich Zinkjodid enthält und der Gewichtsanteil von Zinkjodid kleiner oder gleich 4,4 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen ist.
  7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, wobei der Gewichtsanteil von Zinkjodid im Wertebereich von 0,5 Mikrogramm bis 3,6 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt.
  8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, wobei der Gewichtsanteil von Zinkjodid im Wertebereich von 1,8 Mikrogramm bis 3,4 Mikrogramm und bevorzugt im Wertebereich von 1,8 Mikrogramm bis 2,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt.
  9. Hochdruckentladungslampe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Entladungsmedium zusätzlich Indiumjodid enthält, wobei der Gewichtsanteil von Indiumjodid kleiner oder gleich 1,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und vorzugsweise kleiner oder gleich 0,6 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen ist.
  10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 9, wobei der Gewichtsanteil von Indiumjodid im Wertebereich von 0,1 Mikrogramm bis 0,5 Mikrogramm und bevorzugt im Wertebereich von 0,1 Mikrogramm bis 0,3 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt.
  11. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Gasentladungselektroden jeweils mit einer in einem abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes eingebetteten Molybdänfolie verbunden sind und der Abstand der Molybdänfolie zum entladungsseitigen Ende der mit ihr verbundenen Gasentladungselektrode jeweils einen Wert im Bereich von 6,0 mm bis 7,2 mm und besonders bevorzugt einen Wert im Bereich von 6,2 mm bis 7,2 mm besitzt.
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