ES2285272T3 - Lampara de descarga de alta presiom. - Google Patents
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Abstract
Lámpara (1) de descarga de alta presión que comprende al menos - un quemador (2) que tiene un espacio de descarga, - dos electrodos que se extienden en dicho espacio de descarga, - un relleno de gas en el espacio de descarga que comprende al menos un gas inerte y una mezcla de haluros de metal adecuada, y - una ampolla (3) exterior que está unido al quemador (2) y el material básico del que se dopa con material absorbente, caracterizada porque la lámpara (1) de descarga de alta presión comprende al menos un filtro (6) de interferencias que refleja predominantemente en el intervalo de longitud de onda de 400 a 550 nm y que está dispuesto directamente sobre al menos una parte de la superficie exterior de la ampolla (3) exterior, ampolla (3) exterior que se dopa con un material que es absorbente para longitudes de onda < 550 nm.
Description
Lámpara de descarga de alta presión.
La presente invención se refiere a una lámpara
de descarga de alta presión que comprende al menos un quemador que
tiene un espacio de descarga, y que comprende dos electrodos que se
extienden en dicho espacio de descarga, un relleno de gas en el
espacio de descarga que contiene al menos un gas inerte y una mezcla
de haluros de metal adecuada, y que comprende una ampolla exterior
que está unida al quemador y el material básico del que se dopa con
material absorbente.
Esta lámpara de descarga de alta presión que
comprende una ampolla exterior puede usarse adecuadamente con fines
de iluminación general. Dicha lámpara de descarga de alta presión es
particularmente adecuada para su uso como una lámpara para faros en
un vehículo, tal como un automóvil.
Una lámpara de descarga de dicho tipo que
comprende una ampolla interior y una ampolla exterior se conoce a
partir del documento EP 0 964 431 B1. La lámpara de descarga
descrita en el mismo comprende un tubo de arco que tiene una zona
emisora de luz dotada con un par de electrodos, y un tubo exterior
que rodea dicha zona emisora de luz y que está al menos
parcialmente fusionada con el tubo de arco, comprendiendo dicho tubo
exterior dióxido de silicio (SiO_{2}) como el constituyente
principal y, además, boro.
El documento US 5.248.638 describe un vidrio a
alta temperatura para usarse para luces de coches que emiten una
luz más amarilla que es visible al ojo humano. Este vidrio a alta
temperatura contiene cromo u óxidos de cromo, en particular
Cr_{2}O_{3}, así como óxido de zinc que sirve para estabilizar
el cromo en el vidrio a alta temperatura.
El uso de óxidos de cromo tiene el
inconveniente, sin embargo, de que la eficiencia del flujo luminoso
de la luz emitida por tales lámparas de descarga se reduce
significativamente a medida que aumenta la cantidad de cromo
dopado.
El documento WO 01/24224 A1 da a conocer una
lámpara de halógeno que tiene propiedades de absorción de la luz.
Esta lámpara comprende, con respecto a esto, un medio de absorción
de la luz y un filtro de interferencias, filtro de interferencias
que está dispuesto sobre la superficie exterior de la ampolla de la
lámpara, y la capa absorbente debe estar situada, por razones
funcionales, entre la ampolla de la lámpara y el filtro de
interferencias. Debido a dicha combinación de un medio de absorción
de la luz y un filtro de interferencias, que funcionan ambos, en
particular, en el intervalo de longitud de onda de 570 a 620 nm, la
luz visible emitida contiene una fracción sobreproporcional de luz
de color ámbar.
Es imposible transferir la disolución mencionada
anteriormente al recipiente de descarga de una lámpara de descarga
de alta presión, particularmente con respecto a la temperatura de
funcionamiento más alta de esta lámpara.
Un inconveniente de las lámparas de descarga
según el estado de la técnica es que el punto de color de la luz
emitida según el diagrama CIE 1931 no se encuentra en el intervalo
denominado "antiniebla delantera" según ECE R99. Además, las
lámparas de descarga según el estado de la técnica muestran a menudo
una eficacia luminosa (lm/watio) mala y una vida útil demasiado
corta.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar una lámpara de descarga de alta presión que tiene una
temperatura de color de la luz emitida inferior a 3000 K,
encontrándose el punto de color de la luz emitida dentro del
intervalo "antiniebla delantera" según ECE R99, y mostrando la
lámpara una eficacia luminosa de al menos 60 lm/watio y teniendo
características de vida útil mejoradas.
En el caso de la luz amarilla según la
invención, las características del color deben encontrarse dentro
del intervalo definido por los siguientes valores limitantes:
- hacia el rojo
- y > 0,138 + 0,580 x
- hacia el verde
- y < 1,29 x - 0,100
- hacia el blanco
- y > -x + 0,940 e y > 0,440
- hacia el lugar de los estímulos espectrales
- \\[2.1mm]{}\hskip0.4cm y < -x + 0,992.
Si se usa el término "antiniebla delantera"
dentro del contexto de la invención, debe tomarse que significa el
color amarillo según el CIE 1931 del intervalo amarillo del diagrama
correspondiente.
El objetivo de la invención se consigue mediante
una lámpara de descarga de alta presión que comprende al menos un
filtro de interferencias que refleja predominantemente en el
intervalo de longitud de onda de 400 a 550 nm y que está dispuesto
directamente sobre al menos una parte de la superficie exterior de
la ampolla exterior, ampolla exterior que se dopa con un material
que es absorbente para longitudes de onda < 550 nm.
Un relleno de gas ionizante según la invención
comprende al menos un gas inerte así como mercurio en el intervalo
de 0 mg a 10 mg.
Una temperatura de color inferior en el
intervalo de "antiniebla delantera" permite que mejore la
visión del conductor del vehículo, en particular, en condiciones
meteorológicas malas tales como niebla. La luz amarilla visible
emitida por medio de la lámpara de descarga de alta presión según la
invención se adapta mejor a la sensibilidad natural del ojo humano,
de tal modo que se impiden la sobrecarga con respecto a esto y la
fatiga asociada. Como resultado, se consigue en particular una
mayor seguridad para el tráfico.
Además, la lámpara de descarga de alta presión
según la invención también permite que se logre una buena eficacia
luminosa (lm/watio). Por ejemplo, la eficacia luminosa de la luz
emitida por tal lámpara de descarga de alta presión es al menos de
60 lm/watio, preferiblemente \geq 70 1m/watio. Además, por medio
de las lámparas de descarga de alta presión según la invención,
también pueden conseguirse eficacias luminosas \geq 80 lm/watio y
superiores.
Realizaciones ventajosas de la lámpara de
descarga de alta presión según la invención son evidentes a partir
de las reivindicaciones 2 a 10.
Preferiblemente, el material básico de la
ampolla exterior está compuesto predominantemente de SiO_{2} y
contiene Cr, Zn, Fe, Sb, Ti u óxido de Cr, preferiblemente hasta el
0,7%, óxido de Zn, preferiblemente hasta el 1,0%, óxido de Al,
preferiblemente Al_{2}O_{3}, óxido de Fe, óxido de Sb, óxido de
Ti y/o sus mezclas. También es ventajosa la adición de cromo u
óxido de cromo como protección UV.
Se prefiere como alternativa que el material
básico de la ampolla exterior comprenda al menos del 0,024 al 0,5%
de Cr_{2}O_{3} así como del 0,034 al 1,0% de ZnO y
Al_{2}O_{3}, con vistas a estabilizar el vidrio, en el
intervalo del 0,03 al 1,0%.
Según una realización preferida, sobre una
ampolla exterior tubular que tiene dos extremos al menos uno de los
cuales está conectado al quemador, (véase el texto alemán
Aussenkolben que debe leerse según Brenner) al menos en las
superficies de las zonas que se usan para unir el quemador a la
ampolla exterior, no se proporcionan medios absorbentes de luz y/o
filtros de interferencias. En virtud de la misma, la lámpara de
descarga de alta presión puede producirse de manera más efectiva en
un procedimiento de fabricación a gran escala.
En una modificación adicional de la realización
mencionada anteriormente, se prefiere que, con respecto al
intervalo de longitud de onda de 600 a 800 nm, la transmitancia de
la luz de los materiales de la ampolla exterior sea > 60% y la
transmitancia de la luz del filtro de interferencias sea > 90%.
Se consigue por tanto que la luz amarilla deseada que tiene una
intensidad luminosa suficiente esté disponible.
Con respecto a una fabricación y funcionalidad
efectivas del filtro de interferencias, se prefiere que el espesor
del filtro en su totalidad oscile entre 800 y 2800 nm.
Normalmente, el filtro de interferencias tiene
una estructura de múltiples capas, siendo dicha estructura de
múltiples capas tal que una capa que tiene un índice de refracción
mayor se alterna con una capa que tiene un índice de refracción
menor. Con respecto a esto, la capa que tiene el índice de
refracción menor comprende de manera eficaz predominantemente
SiO_{2} y la segunda capa comprende un material que tiene un
índice de refracción mayor que el SiO_{2}. Dicha segunda capa
está compuesta preferiblemente de un material seleccionado del
grupo que consiste en óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de
niobio, óxido de hafnio, nitruro de silicio, muy preferiblemente
óxido de zirconio (ZrO_{2}), o una mezcla de estos materiales.
El objetivo de la invención se consigue además
porque se proporciona un sistema de luz para automóviles que
comprende al menos una lámpara de descarga de alta presión según las
reivindicaciones 1 a 10.
La lámpara de descarga de alta presión según la
invención puede usarse con fines de iluminación general. Dicha
lámpara de descarga de alta presión puede usarse particularmente
como una fuente de luz en, por ejemplo, medios de transporte tales
como aviones, vehículos de motor, motocicletas o similares. La
lámpara de descarga de alta presión según la invención se usa de
manera particular preferiblemente para faros, en particular para
faros de iluminación en vehículos de motor tales como
automóviles.
Estos y otros aspectos de la invención son
evidentes a partir de y se aclararán con referencia a la(s)
realización/realizaciones descrita(s) a continuación en el
presente documento.
En los dibujos:
la figura 1 muestra un diagrama de cromaticidad
CIE 1931
la figura 2 muestra una lámpara de descarga de
alta presión tradicional que comprende un quemador y una ampolla
exterior.
\newpage
En la figura 1, se muestra el intervalo
espectral según la invención, que corresponde a la norma ECE R99
para la luz "antiniebla delantera", como un plano en el
diagrama. Las temperaturas de color, a las que también se hace
referencia como "temperatura de color correlacionada", es
decir, en este caso las dos líneas de igual temperatura de color de
3.000 K y 2.500 K, respectivamente, están situadas parcialmente
dentro de este plano. Tal como se muestra en el diagrama, la
ubicación del color de la lámpara de alta presión según la invención
se encuentra por encima de la línea de la radiación del cuerpo
negro.
La figura 2 muestra una lámpara de descarga de
alta presión que comprende un quemador 2 y una ampolla 3 exterior.
Dicho quemador 2, que en sí es tradicional y se fabrica
predominantemente de vidrio de cuarzo comprende un espacio de
descarga lleno con una mezcla de gas ionizante que comprende al
menos un gas inerte y una mezcla de haluros de metal que contiene
al menos del 40 al 80% en peso de NaI, del 0 al 40% en peso de ScI y
del 0 al 60% en peso de TI. En el espacio de descarga, dos
electrodos con respectivos contactos eléctricos están dispuestos de
una manera tradicional. La ampolla 3 exterior se dopa con un
material que es absorbente para longitudes de onda < 550 nm, es
decir, comprendiendo dicho material al menos del 0,024 al 0,5% de
Cr_{2}O_{3}, del 0,034 al 1,0% de Al_{2}O_{3} y ZnO. El
quemador 2 está unido al extremo 4 inferior de la ampolla 3
exterior tubular, estando al menos las superficies de las zonas
usadas para unir el quemador 2 a la ampolla 3 exterior libres de
medios de absorción de luz y/o filtros de interferencias. Se
proporciona un filtro 6 de interferencias de múltiples capas que
refleja sustancialmente en el intervalo de longitud de onda de 400
a 550 nm directamente sobre la superficie exterior de la ampolla 3
exterior, estando cubierta al menos la parte más grande de la
superficie exterior de la ampolla 3 exterior por el filtro 6 de
interferencias. Se realiza el filtro 6 de interferencias de modo
que tiene múltiples capas, siendo la estructura de múltiples capas
tal que una capa que tiene un índice de refracción mayor se alterna
con una capa que tiene un índice de refracción menor. La capa que
tiene el índice de refracción menor está compuesta predominantemente
de SiO_{2}, y la segunda capa está compuesta de óxido de zirconio
(ZrO_{2}), materiales que son estables a la temperatura en el
intervalo de 900ºC, y el óxido de zirconio tiene un índice de
refracción mayor que el SiO_{2}. Las capas individuales se
forman por medio de un proceso de películas delgadas tradicional,
tal como un proceso denominado PVD.
La lámpara comprende una base 5 tradicional, de
tal modo que la lámpara puede montarse de manera que puede
sustituirse en un faro delantero de un automóvil.
Un sistema de luz para automóviles que comprende
una lámpara de descarga de alta presión de este tipo según la
invención permite que se conseguir una eficacia luminosa de
aproximadamente 86 lm/watio. La ubicación del color en el diagrama
CIE 1931 ("diagrama de cromaticidad") puede especificarse lo
suficientemente por medio de los valores de las dos coordenadas, es
decir, X es aproximadamente 0,48 e Y es aproximadamente 0,48. La
vida útil de una lámpara de descarga de alta presión según la
invención es al menos de 1.500 horas.
Claims (11)
1. Lámpara (1) de descarga de alta presión que
comprende al menos
- -
- un quemador (2) que tiene un espacio de descarga,
- -
- dos electrodos que se extienden en dicho espacio de descarga,
- -
- un relleno de gas en el espacio de descarga que comprende al menos un gas inerte y una mezcla de haluros de metal adecuada, y
- -
- una ampolla (3) exterior que está unido al quemador (2) y el material básico del que se dopa con material absorbente,
caracterizada porque la
lámpara (1) de descarga de alta presión comprende al menos un filtro
(6) de interferencias que refleja predominantemente en el intervalo
de longitud de onda de 400 a 550 nm y que está dispuesto
directamente sobre al menos una parte de la superficie exterior de
la ampolla (3) exterior, ampolla (3) exterior que se dopa con un
material que es absorbente para longitudes de onda < 550
nm.
2. Lámpara (1) de descarga de alta presión según
la reivindicación 1, caracterizada porque el material básico
de la ampolla (3) exterior está compuesto predominantemente de
SiO_{2} y contiene Cr, Zn, Fe, Sb, Ti u óxido de Cr, estando el
cromo en el estado trivalente tal como CrIII, o predominantemente en
el estado hexavalente tal como CrVI, preferiblemente en una
cantidad hasta el 0,7%, óxido de Zn, preferiblemente el 1,0%, óxido
de Al, preferiblemente Al_{2}O_{3}, óxido de Fe, óxido de Sb,
óxido de Ti y/o sus mezclas.
3. Lámpara (1) de descarga de alta presión según
la reivindicación 1, caracterizada porque el material básico
de la ampolla (3) exterior comprende al menos del 0,024 al 0,5% de
Cr_{2}O_{3}, del 0,034 al 1,0% de ZnO y Al_{2}O_{3}.
4. Lámpara (1) de descarga de alta presión según
la reivindicación 1, caracterizada porque una ampolla (3)
exterior tubular está unida, al menos por un extremo, al quemador
(2), y al menos en las superficies de las zonas que se usan para
unir el quemador (2) a la ampolla (3) exterior, no se proporcionan
medios de absorción de luz y/o filtros (6) de interferencias.
5. Lámpara (1) de descarga de alta presión según
la reivindicación 1, caracterizada porque en relación al
intervalo de longitud de onda de 600 a 800 nm, la transmitancia de
la luz de los materiales de la ampolla (3) exterior es > 60% y
la transmitancia de la luz del filtro (6) de interferencias es >
90%.
6. Lámpara (1) de descarga de alta presión según
la reivindicación 1, caracterizada porque el espesor de capa
total del filtro (6) de interferencias está comprendido entre 800 y
2800 nm.
7. Lámpara (1) de descarga de alta presión según
la reivindicación 1, caracterizada porque el filtro (6) de
interferencias está compuesto de una pluralidad de capas, siendo la
estructura de capas tal que una capa que tiene un índice de
refracción mayor se alterna con una capa que tiene un índice de
refracción menor, estando preferiblemente compuesta la capa que
tiene el índice de refracción menor predominantemente de SiO_{2} y
estando compuesta la segunda capa de un material que tiene un
índice de refracción mayor que el SiO_{2}, estando
preferiblemente compuesta dicha capa de ZrO_{2}.
8. Lámpara (1) de descarga de alta presión según
la reivindicación 7, caracterizada porque la segunda capa
está compuesta de un material seleccionado del grupo que consiste en
óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de niobio, óxido de
hafnio, nitruro de silicio, muy preferiblemente óxido de zirconio
ZrO_{2}, o una mezcla de estos materiales.
9. Lámpara (1) de descarga de alta presión según
la reivindicación 1, caracterizada porque la mezcla de
haluros de metal está compuesta del 40 al 80% en peso de NaI, del 0
al 40% en peso de ScI y del 0 al 60% en peso de TI.
10. Lámpara (1) de descarga de alta presión
según la reivindicación 1, caracterizada porque la eficacia
del flujo luminoso de la luz emitida por la lámpara (1) de descarga
de alta presión es al menos de 60 lm/W, preferiblemente al menos de
70 lm/W y muy preferiblemente al menos de 80 lm/W.
11. Sistema de luz para automóviles que
comprende al menos una lámpara (1) de descarga de alta presión,
según las reivindicaciones 1 a 10.
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