WO2005112074A2 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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    • 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 according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a high-pressure discharge lamp is described, for example, in published patent application EP 0 786 791 A1.
  • This laid-open publication discloses a high-pressure discharge lamp for a motor vehicle headlight which is capped on one side.
  • the high-pressure discharge lamp has a discharge vessel made of quartz glass, which is sealed at two diametrically arranged ends by means of a molybdenum foil in each case.
  • the molybdenum foils are each connected to an electrode which protrude into the interior of the discharge vessel.
  • High-pressure discharge lamps for motor vehicle headlights are usually designed as metal halide high-pressure discharge lamps with an electrical power consumption of less than 100 watts, the ionizable filling of which contains, in addition to xenon, halides of sodium and scandium.
  • the molybdenum foils embedded in the sealed ends of the discharge vessel are exposed to high thermal stress during lamp operation, and the molybdenum foil area in the discharge-side area connected to the electrode causes the molybdenum foil to lift off from the quartz glass and to crack in the glass and thus prematurely Failure of the lamp.
  • This problem occurs in particular in the case of mercury-free metal-halide high-pressure discharge lamps, the molybdenum foils of which are exposed to an even greater thermal load than the molybdenum foils of the conventional metal-halide high-pressure discharge lamps containing mercury due to the comparatively higher lamp current and the comparatively thicker electrodes.
  • the high-pressure discharge lamp according to the invention for vehicle headlights with a power consumption of less than 100 watts has a quartz glass discharge vessel which has two opposite ends sealed by means of molybdenum foils, two electrodes in the interior of the discharge vessel, each of which is connected to one of the molybdenum foils, and a xenon as well as halides of sodium and scandium containing ionizable filling for generating a gas discharge, and is characterized by the fact that the smallest distance of the respective molybdenum foil to the end of the electrode connected to it projecting into the interior of the discharge vessel is more than 5 mm is.
  • the thermal load on the molybdenum foil region connected to the electrode is reduced to a sufficient extent in order to reduce the problem described above.
  • Electrode reduces the thermal load on the discharge-side end of the molybdenum foils by approx. 15%, thereby extending the life of the lamps by approx. 50%.
  • the invention can be applied particularly advantageously to high-pressure discharge lamps, the electrodes of which, during lamp operation, are measurements cause a comparatively high heat transfer to the molybdenum foils, such as mercury-free metal halide high-pressure discharge lamps, the electrodes of which have a comparatively large thickness or a comparatively large diameter in the range from 0.25 mm to 0.45 mm.
  • the minimum distance between the molybdenum foil in the case of mercury-free metal halide high-pressure discharge lamps and the end of the connected protruding into the interior of the discharge vessel Electrode preferably at most 8 mm.
  • FIG. 1 shows a side view of a high-pressure discharge lamp according to the preferred exemplary embodiment in a schematic illustration
  • FIG 2 The discharge vessel of the high-pressure discharge lamp shown in Figure 1 with dimensions for the electrodes and molybdenum foils
  • the preferred exemplary embodiment of the invention is a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp with an electrical power consumption of approximately 35 watts.
  • This lamp is intended for use in a vehicle headlight. It has a two-sided sealed discharge vessel 30 made of quartz glass with a volume of 24 mm 3 , in which an ionizable filling is enclosed gas-tight.
  • the inner contour of the discharge vessel 30 is circular-cylindrical and its outer contour is ellipsoidal.
  • the inside diameter of the discharge space 106 is 2.6 mm and its outside diameter is 6.3 mm.
  • the two ends 101, 102 of the discharge vessel 10 are each sealed by means of a molybdenum foil 103, 104 melted or squeezed therein.
  • the molybdenum foils 103, 104 each have a length of 6.5 mm, a width of 2 mm and a thickness of 25 ⁇ m.
  • the electrodes 11, 12 consist of tungsten. Their thickness or diameter is 0.30 mm.
  • the length of the electrodes 11, 12 is 7.5 mm in each case.
  • the distance between the electrodes 11, 12 is 4.1 mm.
  • the electrodes 11, 12 are each electrically conductively connected to an electrical connection of the lamp base 15, which essentially consists of plastic, via one of the molybdenum foils 103, 104 and via the current supply line 13 remote from the base or via the current return 14 on the rear side.
  • the overlap B between the electrode 11 and the molybdenum foil 103 connected to it is 1.3 mm ⁇ 0.15 mm.
  • the smallest distance A of the molybdenum foil 103 from the end of the electrode 11 projecting into the interior of the discharge vessel 10 is 6.2 mm ⁇ 0.15 mm. This means that the distance between the molybdenum foil 11 and the discharge arc which forms in the discharge vessel 10 during lamp operation is 6.2 mm ⁇ 0.15 mm.
  • the smallest distance between the molybdenum foil 104 and the end of the electrode 12 projecting into the interior of the discharge vessel 10 is likewise 6.2 mm ⁇ 0.15 mm, because the discharge vessel 10 with the electrodes 11, 12 and the sealed ends 101, 102 is essentially mirror-symmetrical to a mirror axis running through the center of the discharge vessel and oriented perpendicular to the longitudinal axis of the discharge vessel 10.
  • the maximum temperature load on the molybdenum foils 103, 104 could be less than 475 ° C can be limited.
  • the discharge vessel 10 is enveloped by an outer bulb 16, which consists of Quartz glass or tempered glass.
  • the quartz glass or hard glass of the outer bulb 16 is provided with the usual UV-absorbing additives.
  • the outer bulb 16 has an extension 161 anchored in the base 15.
  • the outer diameter of the outer bulb 16 is 9 mm and its wall thickness is 0.9 mm.
  • the discharge vessel 10 has a tubular extension 105 made of quartz glass on the base side, in which the power supply 14 on the base side runs.
  • the electrodes 11, 12, the molybdenum foils 103, 104 and / or current leads 13, 14 can be coated with ruthenium in the region of the sealed ends 101, 102 of the discharge vessel 10.
  • the ionizable filling enclosed in the discharge vessel consists of xenon with a cold filling pressure of 11,800 hPa, 0.25 mg sodium iodide, 0.18 mg scandium iodide, 0.03 mg zinc iodide and 0.0024 mg indium iodide.
  • the operating voltage U of the lamp is 45 volts.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment explained in more detail above, but can also be used, for example, on mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamps for vehicle headlights, the electrodes of which have a smaller diameter of approximately 0.239 mm.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe für Fahrzeugscheinwerfer mit einer Leistungsaufnahme kleiner als 100 Watt, wobei die Hochdruckentladungslampe ein Entladungsgefäß (10) aus Quarzglas besitzt, das zwei einander gegenüberliegende, mittels Molybdänfolien (103, 104) abgedichtete Enden (101, 102) aufweist, und wobei in den Innenraum (106) des Entladungsgefäßes (10) zwei Elektroden (11, 12), die jeweils mit einer der Molybdänfolien (103, 104) verbunden sind, und eine Xenon sowie Halogenide von Natrium und Scandium enthaltende, ionisierbare Füllung zum Erzeugen einer Gasentladung angeordnet sind. Erfindungsgemäß beträgt der geringste Abstand (A) der jeweiligen Molybdänfolie (103, 104) zu dem in den Innenraum (106) des Entladungsgefäßes (10) hineinragenden Ende der mit ihr verbundenen Elektrode (11, 12) mehr als 5 mm.

Description

Hochdruckentladungslampe
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
I. Stand der Technik
Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielsweise in der Offenlegungs- schrift EP 0 786 791 AI beschrieben. Diese Offenlegungsschrift offenbart eine ein- seitig gesockelte Hochdruckentladungslampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer. Die Hochdruckentladungslampe besitzt ein Entladungsgefäß aus Quarzglas, das an zwei diametral angeordneten Enden mittels jeweils einer Molybdänfolie abgedichtet ist. Die Molybdänfolien sind jeweils mit einer Elektrode verbunden, die in den Innenraum des Entladungsgefäßes hineinragen. Hochdruckentladungslampen für Kraft- fahrzeugscheinwerfer sind üblicherweise als Halogen-MetaUdampf-Hochdruckentla- dungslampen mit einer elektrischen Leistungsaufnahme kleiner als 100 Watt ausgebildet, deren ionisierbare Füllung neben Xenon Halogenide von Natrium und Scandium enthält.
Bei den vorgenannten Hochdruckentladungslampen werden die in den abgedichteten Enden des Entladungsgefäßes eingebetteten Molybdänfolien während des Lampenbetriebs einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt, die im entladungsseitigen, mit der Elektrode verbundenen Molybdänfolienbereich zu einer Abhebung der Molybdänfolie von dem Quarzglas und zu Sprüngen im Glas und damit zu einem frühzeitigen Ausfall der Lampe führen kann. Dieses Problem tritt insbesondere bei quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen auf, deren Molybdänfolien aufgrund des vergleichsweise höheren Lampenstroms und der vergleichsweise dickeren Elektroden einer noch stärkeren thermischen Belastung ausgesetzt sind, als die Molybdänfolien der konventionellen quecksilberhaltigen Halogen- Metalldampf-Hochdruckentladungslampen. II. Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, deren Molybdänfolieneinbettungen während des Lampenbetriebs einer geringeren thermischen Belastung ausgesetzt sind, um insbesondere bei quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen eine Verlängerung ihrer Lebensdauer zu erzielen.
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 für Fahrzeugscheinwerfer mit einer Leistungsaufnahme kleiner als 100 Watt besitzt ein Entladungsgefäß aus Quarzglas, das zwei einander gegenüberliegende, mittels Molybdänfolien abgedichtete Enden aufweist, wobei in dem Innenraum des Entladungsgefäßes zwei Elektroden, die jeweils mit einer der Molybdänfolien verbunden sind, und eine Xenon sowie Halogenide von Natrium und Scandium enthaltende, ionisierbare Füllung zum Er- zeugen einer Gasentladung angeordnet sind, und zeichnet sich dadurch aus, dass der geringste Abstand der jeweiligen Molybdänfolie zu dem in den Innenraum des Entladungsgefäßes hineinragenden Ende der mit ihr verbundenen Elektrode mehr als 5 mm beträgt. Dadurch wird die thermische Belastung des mit der Elektrode verbundenen Molybdänfolienbereiches im ausreichenden Maß reduziert, um das oben be- schriebene Problem zu verringern. Insbesondere bei quecksilberfreien Halogen- Metalldampf-Hochdruckentladungslampen gemäß des bevorzugten Ausfuhrungsbei- spiels der Erfindung konnte bei einem Abstand von 6,2 mm + 0,15 mm zwischen der dem Entladungsraum zugewandten Kante der Molybdänfolie und dem in den Entladungsraum hineinragenden Ende der mit der Molybdänfolie verbundenen Elektrode die thermische Belastung des entladungsseitigen Endes der Molybdänfolien um ca. 15% reduziert und dadurch die Lebensdauer der Lampen um ca. 50% verlängert werden.
Besonders vorteilhaft kann die Erfindung auf Hochdruckentladungslampen angewandt werden, deren Elektroden während des Lampenbetriebs aufgrund ihrer Ab- messungen einen vergleichsweise hohen Wärmeübertrag auf die Molybdänfolien verursachen, wie beispielsweise quecksilberfreie Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen, deren Elektroden eine vergleichsweise große Dicke bzw. einen vergleichsweise großen Durchmesser im Bereich von 0,25 mm bis 0,45 mm.
Damit nicht ein zu großer Teil der ionisierbaren Füllung durch Diffusion in die Hohlräume zwischen den Elektroden und dem Quarzglas der abgedichteten Enden des Entladungsgefäßes wegen der vergleichsweise langen Elektroden der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen für die Gasentladung zwischen den beiden E- lektroden im Innenraum des Entladungsgefäßes verloren ist und um auch die Gefahr von durch die thermische Ausdehnung der vom Quarzglas der abgedichteten Enden umschlossenen Elektrodenabschnitte verursachten Sprüngen im Quarzglas gering zu halten, beträgt der geringste Abstand der Molybdänfolie bei quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen zu dem in den Innenraum des Entladungsgefäßes hineinragenden Ende der mit ihr verbundenen Elektrode vorzugsweise höchstens 8 mm.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Eine Seitenansicht einer Hochdruckentladungslampe gemäß des bevorzug- ten Ausführungsbeispiels in schematischer Darstellung
Figur 2 Das Entladungsgefäß der in Figur 1 abgebildeten Hochdruckentladungslampe mit Maßen für die Elektroden und Molybdänfolien
Bei dem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine quecksilberfreie Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer elektri- sehen Leistungsaufnahme von ungefähr 35 Watt. Diese Lampe ist für den Einsatz in einem Fahrzeugscheinwerfer vorgesehen. Sie besitzt ein zweiseitig abgedichtetes Entladungsgefäß 30 aus Quarzglas mit einem Volumen von 24 mm3, in dem eine ionisierbare Füllung gasdicht eingeschlossen ist. Im Bereich des Entladungsraumes 106 ist die Innenkontur des Entladungsgefäßes 30 kreiszylindrisch und seine Außenkontur ellipsoidförmig ausgebildet. Der Innendurchmesser des Entladungsraumes 106 beträgt 2,6 mm und sein Außendurchmesser beträgt 6,3 mm. Die beiden Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes 10 sind jeweils mittels einer darin eingeschmolze- nen oder eingequetschten Molybdänfolie 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 E- lektroden 11, 12, zwischen denen sich während des Lampenbetriebes der für die Lichtemission verantwortliche Entladungsbogen ausbildet. Die Elektroden 11, 12 bestehen aus Wolfram. Ihre Dicke bzw. ihr Durchmesser beträgt 0,30 mm. Die Länge der Elektroden 11, 12 beträgt jeweils 7,5 mm. Der Abstand zwischen den Elektroden 11, 12 beträgt 4,1 mm. Die Elektroden 11, 12 sind jeweils über eine der Molybdänfolien 103, 104 und über die sockelferne Stromzuführung 13 bzw. über die so- ckelseitige Stromrückführung 14 elektrisch leitend mit einem elektrischen Anschluss des im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Lampensockels 15 verbunden. Der Überlapp B zwischen der Elektrode 11 und der mit ihr verbundenen Molybdänfolie 103 beträgt 1,3 mm ± 0,15 mm. Der geringste Abstand A der Molybdänfolie 103 zu dem in den Innenraum des Entladungsgefäßes 10 hineinragenden Ende der Elektrode 11 beträgt 6,2 mm ± 0,15 mm. Das heißt, der Abstand der Molybdänfolie 11 zu dem sich während des Lampenbetriebs in dem Entladungsgefäß 10 ausbildenden Entladungsbogen beträgt 6,2 mm ± 0,15 mm. Analog dazu beträgt der geringste Abstand der Molybdänfolie 104 zu dem in den Innenraum des Entladungsgefäßes 10 hineinragenden Ende der Elektrode 12 ebenfalls 6,2 mm ± 0,15 mm, weil das Entladungsgefäß 10 mit den Elektroden 11, 12 und den abgedichteten Enden 101, 102 im we- sentlichen spiegelsymmetrisch zu einer durch die Entladungsgefäßmitte verlaufenden und senkrecht zur Längsachse des Entladungsgefäßes 10 orientierten Spiegelachse ausgebildet ist. Mit dem Abstand von 6,2 mm zwischen der entladungsseitigen Kante der Molybdänfolie 103 bzw. 104 und dem in den Innenraum 106 des Entladungsgefäßes 10 hineinragenden Ende der Elektrode 11 bzw. 12 konnte die maximale Tem- peraturbelastung an den Molybdänfolien 103, 104 auf weniger als 475°C begrenzt werden. Das Entladungsgefäß 10 wird von einem Außenkolben 16 umhüllt, der aus Quarzglas oder Hartglas besteht. Das Quarzglas oder Hartglas des Außenkolbens 16 ist mit den üblichen UV-Strahlung absorbierenden Zusätzen versehen. Der Außenkolben 16 besitzt einen im Sockel 15 verankerten Fortsatz 161. Der Außendurchmes- ser des Außenkolbens 16 beträgt 9 mm und seine Wandstärke 0,9 mm. Das Entla- dungsgefaß 10 weist sockelseitig eine rohrartige Verlängerung 105 aus Quarzglas auf, in der die sockelseitige Stromzuführung 14 verläuft. Die Elektroden 11, 12, die Molybdänfolien 103, 104 und bzw. oder Stromzuführungen 13, 14 können im Bereich der abgedichteten Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes 10 mit Ruthenium beschichtet sein.
Die in dem Entladungsgefäß eingeschlossene ionisierbare Füllung besteht aus Xenon mit einem Kaltfülldruck von 11800 hPa, 0,25 mg Natriumjodid, 0,18 mg Scandium- jodid, 0,03 mg Zinkjodid und 0,0024 mg Indiumjodid. Die Brennspannung U der Lampe beträgt 45 Volt. Ihre Farbtemperatur beträgt 4000 Kelvin, ihr Farbort liegt in der Normfarbtafel nach DIN 5033 bei den Farbkoordinaten x=0,383 und y=0,389. Ihr Farbwiedergabeindex beträgt 65 und ihre Lichtausbeute beträgt 90 lm/W.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel, sondern kann beispielsweise auch auf quecksilberhaltige Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen für Fahrzeugscheinwerfer angewandt werden, deren Elektroden einen geringeren Durchmesser von ca. 0,239 mm aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Hochdruckentladungslampe für Fahrzeugscheinwerfer mit einer Leistungsaufnahme kleiner als 100 Watt, wobei die Hochdruckentladungslampe ein Entladungsgefäß (10) aus Quarzglas besitzt, das zwei einander gegenüberliegende, mittels Molybdänfolien (103, 104) abgedichtete Enden (101, 102) aufweist, und wobei in den Innenraum (106) des Entladungsgefäßes (10) zwei Elektroden (11, 12), die jeweils mit einer der Molybdänfolien (103, 104) verbunden sind, und eine Xenon sowie Halogenide von Natrium und Scandium enthaltende, ionisierbare Füllung zum Erzeugen einer Gasentladung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der geringste Abstand (A) der jeweiligen Molybdänfolie (103, 104) zu dem in den Innenraum (106) des Entladungsgefäßes (10) hineinragenden Ende der mit ihr verbundenen Elektrode (11, 12) mehr als 5 mm beträgt.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckentladungslampe eine quecksilberfreie Halogen-Metalldampf- Hochdruckentladungslampe ist.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass geringste Abstand (A) der jeweiligen Molybdänfolie (103, 104) zu dem in den Innenraum (106) des Entladungsgefäßes (10) hineinragenden Ende der mit ihr verbundenen Elektrode (11, 12) mindestens 6 mm beträgt.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke bzw. der Durchmesser der Elektroden (11, 12) im Bereich von 0,25 mm bis 0,45 mm liegt.
5. Hochdruckentladungslampe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der geringste Abstand (A) der jeweiligen Molybdänfolie (103, 104) zu dem in den Innenraum (106) des Entladungsge- faßes (10) hineinragenden Ende der mit ihr verbundenen Elektrode (11, 12) höchstens 8 mm beträgt.
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