WO2007017204A1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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WO2007017204A1
WO2007017204A1 PCT/EP2006/007755 EP2006007755W WO2007017204A1 WO 2007017204 A1 WO2007017204 A1 WO 2007017204A1 EP 2006007755 W EP2006007755 W EP 2006007755W WO 2007017204 A1 WO2007017204 A1 WO 2007017204A1
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WO
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pressure discharge
discharge lamp
lamp according
color
electrodes
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/007755
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Werner
Original Assignee
Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH
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Filing date
Publication date
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Priority to US11/990,363 priority patent/US20090102382A1/en
Priority to JP2008525446A priority patent/JP2009505340A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • 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

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 disclosed, for example, in EP 0 786 791 A1.
  • This document describes a high-pressure discharge lamp for a motor vehicle headlamp with a nominal power of 35 watts and a discharge vessel of quartz glass, in which two rod-shaped tungsten electrodes and an ionizable charge are arranged to generate a gas discharge, wherein the ionizable filling comprises mercury, metal halides and inert gas ,
  • the rod-shaped electrodes usually have a thickness or a diameter in the range of 0.240 mm to 0.250 mm in the case of such high-pressure discharge lamps.
  • the high-pressure discharge lamp according to the invention with a rated power of less than 50 watts has a quartz glass discharge vessel with rod-shaped electrodes and an ionizable filling comprising mercury, metal halides and inert gas for producing a gas discharge.
  • the rod-shaped electrodes of the high-pressure discharge lamp according to the invention have a thickness in the range of 0.255 mm to 0.350 mm and are thus significantly thicker than the electrodes of the high-pressure discharge lamp according to the prior art, which have a thickness of only 0.240 mm to 0.250 mm.
  • FIG. 1 shows the decrease of the luminous flux with the operating time of the high-pressure discharge lamp for a high-pressure discharge lamp according to the invention and for a high-pressure discharge lamp according to the prior art.
  • the luminous flux is plotted in percent of the initial luminous flux of the respective high-pressure discharge lamp as a function of the operating time in hours.
  • Measurement curve 1 shows the decrease in luminous flux as a function of its operating time for a high-pressure discharge lamp according to the invention
  • measurement curve 2 illustrates the decrease in luminous flux as a function of its operating time for a high-pressure discharge lamp according to the prior art. It can be seen that the high-pressure discharge lamp according to the invention still has 83 percent of its initial luminous flux after an operating time of 1500 hours, while the high-pressure discharge lamp according to the prior art only has 74 percent of its initial luminous flux after 1500 operating hours.
  • FIG. 2 shows the course of its burning voltage as a function of its operating time for the same high-pressure discharge lamps.
  • the burning voltage of a high pressure discharge lamp is its operating voltage in quasi-stationary lamp operation, after completion of its ignition and start-up phase. It is typically in the range of about 80 volts to 100 volts.
  • FIG. 2 shows, on the vertical axis, the burning voltage in percent of its initial burning voltage for the respective high-pressure discharge lamp as a function of its operating time in hours.
  • the measured curve 1 in FIG. 2 shows the change in the burning voltage as a function of its operating time for the high-pressure discharge lamp according to the invention, while the measuring curve 2 shows the change in the burning voltage as a function of its operating time for the high-pressure discharge lamp according to the prior art.
  • the operating voltage increases to a lesser extent during operation than in the case of the high-pressure discharge lamp according to the prior art.
  • the increase of the burning voltage with the operating time is caused by an increase of the electrode gap, due to a partial burning off of the electrodes, and by losses of filling components in the ionizable filling.
  • the losses of filling components are, for example, the loss of sodium due to diffusion of sodium ions to the discharge vessel wall or the loss of scandium due to a chemical reaction of the scandium with the quartz glass of the discharge vessel.
  • the loss of sodium and scandium produces unbound iodine in the discharge space, which causes an increase in the burning voltage.
  • the high-pressure discharge lamp according to the invention has a smaller decrease in the luminous flux and a smaller increase in the firing voltage during its service life compared with the high-pressure discharge lamp according to the prior art. Accordingly, the high-pressure discharge lamp according to the invention has a higher life expectancy than the high-pressure discharge lamp according to the prior art.
  • FIG. 3 the change in the color locus of the light emitted by these high-pressure discharge lamps as a function of the operating time of this high-pressure discharge lamp is additionally shown for the high-pressure discharge lamp according to the invention and the high-pressure discharge lamp according to the prior art.
  • the axes of the diagram in FIG. 3 correspond to the color coordinates x and y according to the standard color chart according to DIN 5033.
  • the color locations of the same color temperature for different color temperature values in the range from 3500 Kelvin to 5000 Kelvin are shown in FIG.
  • the curve 1 shows the shift of the color locus as a function of the operating time for the high-pressure discharge lamp according to the invention, while curve 2 shows the displacement of the color locus in FIG Dependent on the operating time for the high pressure discharge lamp according to the prior art illustrated.
  • the same measuring points were evaluated here as in FIGS. 1 and 2, that is to say the measurements were carried out in each case after 0, 100, 500, 1000 and 1500 operating hours.
  • the color location of the white light initially emitted by the high-pressure discharge lamp according to the invention at the color coordinates of x is approximately equal to 0.388 and y is approximately equal to 0.39 and the initially emitted light has a color temperature of approximately 4200 Kelvin.
  • the color location of the light emitted by the high-pressure discharge lamp according to the invention shifts to color locations with lower values for the color coordinates x and y and the color temperature of the emitted light increases to approximately 4700 Kelvin after 1500 operating hours.
  • the color location of the white light initially emitted from the high pressure discharge lamp according to the prior art at the color coordinates of x is approximately equal to 0.382 and y is approximately equal to 0.39 and the initially emitted light has a color temperature of approximately 4100 Kelvin.
  • the color location of the light emitted by the high-pressure discharge lamp according to the prior art shifts to color locations with lower values for the color coordinates x and y and the color temperature of the emitted light increases to approximately 4700 Kelvin after 1500 operating hours.
  • the electrodes of the high pressure discharge lamp according to the present invention are preferably made of thoriated tungsten, that is, tungsten doped with thoria to improve the ignitability of the high pressure discharge lamp and to reduce the electron work function of the tungsten material.
  • FIG. 1 shows the luminous flux as a function of the operating time for a high-pressure discharge lamp according to the invention and for a high-pressure discharge lamp according to the prior art
  • FIG. 2 shows the burning voltage as a function of the operating time for a high-pressure discharge lamp according to the invention and for a high-pressure discharge lamp according to the prior art
  • FIG. 3 The change in the color locus as a function of the operating time for a high-pressure discharge lamp according to the invention and for a high-pressure discharge lamp according to the prior art
  • FIG. 4 A side view of a high-pressure discharge lamp according to the invention
  • Figure 5 shows the luminous flux as a function of the operating time for a high pressure discharge lamp according to the second embodiment of the invention and for a high pressure discharge lamp according to the prior art
  • FIG. 7 The change in the color locus as a function of the operating time for high-pressure discharge lamps according to the first (curve 1) and second
  • the high-pressure discharge lamp is a metal halide high-pressure discharge lamp for a motor vehicle headlight.
  • This high-pressure discharge lamp has a quartz glass discharge vessel 11 surrounded by a glass outer bulb 12 with electrodes 13, 14 made of thoriated tungsten and an ionizable filling for generating a gas discharge.
  • the electrodes 13, 14 are each connected to a led out of the discharge vessel 11 Stromzufiihrung 15 and 16, via which they are supplied with electrical energy.
  • the existing from the discharge vessel 11 and the outer bulb 12 assembly 1 is fixed in the upper part 22 of the lamp cap 2.
  • the lamp base 2 comprises a substantially parallelepiped base part 21 with an electrical connection 40 for supplying power to the high-pressure discharge lamp.
  • the two electrodes 13, 14 of the high-pressure discharge lamp are rod-shaped and each have a diameter or a thickness of 0.300 mm.
  • the distance between the discharge-side ends of the electrodes 13, 14 is 4.2 mm.
  • the end facing away from the discharge end of the electrode 13 and 14 is respectively welded to a molybdenum foil 17 and 18, which is embedded gas-tight in the respective sealed end of the discharge vessel 1 1 and the electrical connection to Stromzufiihrung 15 and 16 produces.
  • the ionizable filling enclosed in the discharge vessel 11 comprises xenon, mercury and metal halides, in particular sodium iodide and scandium iodide, and optionally halides of other metals.
  • the measurements according to the curve 1 in FIGS. 1 to 3 were respectively carried out on the high-pressure discharge lamp according to the preferred exemplary embodiment whose electrodes (13, 14) have a diameter of 0.300 mm.
  • the comparison measurements according to curve 2 in FIGS. 1 to 3 were carried out on a generic high-pressure discharge lamp with an electrode diameter of 0.240 mm.
  • the high-pressure discharge lamp according to the second embodiment is likewise a metal halide high-pressure discharge lamp for a motor vehicle headlight with a rated power of 35 watts. It also has the structure shown in Figure 4.
  • the only difference to the first Embodiment is that the high-pressure discharge lamp according to the second exemplary embodiment has rod-shaped electrodes 13, 14, which have a diameter of 0.265 mm ⁇ 0.008 mm.
  • FIG. 5 shows the decrease of the luminous flux with the operating time of the high-pressure discharge lamp for the high-pressure discharge lamp according to the second exemplary embodiment and for a high-pressure discharge lamp according to the prior art.
  • FIG. 5 shows the decrease of the luminous flux with the operating time of the high-pressure discharge lamp for the high-pressure discharge lamp according to the second exemplary embodiment and for a high-pressure discharge lamp according to the prior art.
  • the luminous flux in percent of the initial luminous flux of the respective high-pressure discharge lamp is plotted in hours as a function of the operating time.
  • Measurement curve 3 shows the decrease in luminous flux as a function of its operating time for the high-pressure discharge lamp according to the second exemplary embodiment, while measured curve 2 illustrates the decrease in luminous flux as a function of its operating time for a high-pressure discharge lamp according to the prior art. It can be seen that the high pressure discharge lamp according to the second embodiment still has 84 percent of its initial luminous flux after 1500 hours of operation, whereas the prior art high pressure discharge lamp has only 74 percent of its initial luminous flux after 1500 hours of operation.
  • the high pressure discharge lamp according to the second embodiment still has 75 percent of its initial light output while the prior art high pressure discharge lamp has only 65 percent of its initial light output after 2500 hours of operation.
  • a comparison of the measurement curve 1 from FIG. 1 with the measurement curve 3 from FIG. 5 shows that the high-pressure discharge lamp according to the second exemplary embodiment registers a smaller decrease in the luminous flux after 1500 operating hours than the high-pressure discharge lamp according to the first exemplary embodiment.
  • the measuring curves 2 from FIGS. 1 and 5 originate from the same lamp and therefore agree for the first 1500 operating hours.
  • the burning voltage is a percentage of its initial burning voltage for the high-pressure discharge lamp according to the second embodiment (trace 3) and for the high-pressure discharge lamp according to FIG The prior art (trace 2) as a function of their operating time in hours.
  • the measuring curve 3 in FIG. 6 shows the change in the burning voltage as a function of its operating time for the high-pressure discharge lamp according to the second exemplary embodiment, while measuring curve 2 illustrates the change in the burning voltage as a function of its operating time for the high-pressure discharge lamp according to the prior art. It can be seen that in the high-pressure discharge lamp according to the second embodiment, the burning voltage during operation increases to a lesser extent than in the high-pressure discharge lamp according to the prior art.
  • the measured curves 2 from FIGS. 2 and 6 are identical for the first 1500 operating hours since they originate from the same high-pressure discharge lamp.
  • the change in the color range of the light emitted by these high-pressure discharge lamps is additionally dependent represented by the operating life of these high-pressure discharge lamps.
  • the axes of the diagram in FIG. 7 correspond to the color coordinates x and y according to the standard color chart according to DIN 5033.
  • the color loci of the same color temperature are represented by several straight lines for different color temperature values in the range from 3500 Kelvin to 5000 Kelvin.
  • the curve 1 shows the shift of the color location as a function of the operating time for the high-pressure discharge lamp according to the first embodiment, while curve 3, the shift of the color location as a function of the operating time for the high-pressure discharge lamp according to the second exemplary embodiment and curve 2, the shift of Farbor- tes in Dependent on the operating time for the high pressure discharge lamp according to the prior art illustrated.
  • the same measuring points were evaluated here as in FIGS. 5 and 6, that is to say the measurements were carried out in each case after 0, 100, 500, 1000, 1500, 2000 and 2500 operating hours. According to the curve 1 in FIG.
  • the color locus of the white light initially emitted from the high-pressure discharge lamp according to the first embodiment is located at Color coordinates of x approximately equal to 0.378 and y approximately equal to 0.39, and the initially emitted light has a color temperature of approximately 4200 Kelvin.
  • the color location of the light emitted by this high-pressure discharge lamp shifts to color locations with lower values for the color coordinates x and y and the color temperature of the emitted light increases to approximately 4700 Kelvin after 1500 operating hours.
  • the color location of the high-pressure discharge lamp according to the first exemplary embodiment is still approximately 4700 Kelvin and at a further reduced y color coordinate. According to the curve 3 in FIG.
  • the color locus of the white light initially emitted from the high pressure discharge lamp according to the second embodiment is approximately equal to 0.38 and y is approximately 0.39 at the color coordinates of x and the initially emitted light has a color temperature of about 4200 Kelvin.
  • the color location of the light emitted by this high-pressure discharge lamp shifts to color locations with lower values for the color coordinates x and y and the color temperature of the emitted light increases to approximately 4600 Kelvin after 1500 operating hours. After 2000 and 2500 hours of operation, the color temperature is still at approximately 4600 Kelvin, but at a further reduced y color coordinate. According to the curve 2 in FIG.
  • the color location of the white light initially emitted by the high-pressure discharge lamp according to the prior art at the color coordinates of x is approximately equal to 0.382 and y is approximately equal to 0.39, and the initially emitted light has a color temperature of approx 4100 Kelvin.
  • the color location of the light emitted by the high-pressure discharge lamp according to the prior art shifts to color locations with lower values for the color coordinates x and y, and the color temperature of the emitted light increases to approximately 4700 Kelvin after 1500 operating hours. After 2000 and 2500 hours of operation, the color temperature decreases again and returns to below 4500 Kelvin.
  • the high-pressure discharge lamp according to the second exemplary embodiment of the invention exhibits the least color locus shift and the lowest decrease of the luminous flux over the operating period. Therefore, and because the thinner electrodes cause lower mechanical stresses in the quartz glass of the discharge vessel during manufacture and operation of the high pressure discharge lamp, the second embodiment is preferable to the first embodiment of the invention.

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  • Discharge Lamp (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einer Nennleistung klei-ner als 50 Watt, die ein Entladungsgefäß (11) aus Quarzglas mit darin angeordneten, stabförmigen Elektroden (13, 14) und einer ionisierbarer Füllung zum Erzeugen einer Gasentladung aufweist, wobei die ionisierbare Füllung Quecksilber, Metallhalogenide und Edelgas umfasst. Die erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen besitzen dickere Elektroden (13, 14) als die gattungsgemäßen Hochdruckentladungslampen gemäß dem Stand der Technik. Die Dicke bzw. der Durchmesser der Elektroden (13, 14) der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen liegt im Bereich von 0,255 Millimeter bis 0,350 Millimeter, um die Lebenserwartung der Hochdruckentladungslampen zu erhöhen.

Description

Hochdruckentladungslampe
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
I. Stand der Technik
Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielsweise in der EP 0 786 791 Al offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Hochdruckentladungslampe für einen Kraft- fahrzeugscheinwerfer mit einer Nennleistung von 35 Watt und einem Entladungsgefäß aus Quarzglas, in dem zwei stabförmige Wolframelektroden und eine ionsisierba- re Füllung zum Erzeugen einer Gasentladung angeordnet sind, wobei die ionisierbare Füllung Quecksilber, Metallhalogenide und Edelgas umfasst. Die stabförmigen E- lektroden besitzen bei derartigen Hochdruckentladungslampe üblicherweise eine Dicke bzw. einen Durchmesser im Bereich von 0,240 mm bis 0,250 mm.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, die eine höhere Lebenserwartung aufweist.
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 mit einer Nennleistung kleiner als 50 Watt besitzt ein Entladungsgefäß aus Quarzglas mit darin angeordneten, stabförmigen Elektroden und einer ionisierbarer Füllung, die Quecksilber, Metallhalogenide und Edelgas umfasst, zum Erzeugen einer Gasentladung. Die stabförmigen E- lektroden der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe weisen eine Dicke im Bereich von 0,255 mm bis 0,350 mm auf und sind damit deutlich dicker als die E- lektroden der Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik, die eine Dicke von nur 0,240 mm bis 0,250 mm besitzen.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung dickerer Elektro- den mit einem Durchmesser bis einschließlich 0,350 mm bei den gattungsgemäßen Hochdruckentladungslampen deren Lebenserwartung deutlich erhöht werden kann. Werden allerdings Elektroden mit einem Durchmesser bzw. einer Dicke von mehr als 0,350 mm in den gattungsgemäßen Hochdruckentladungslampe verwendet, so treten während des Lampenbetriebs im Entladungsgefäß, bedingt durch die unter- schiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Quarzglas und Elektrodenmaterial, vermehrt Risse auf, welche das Entladungsgefäß undicht werden lassen.
In der Figur 1 ist die Abnahme des Lichtstroms mit der Betriebsdauer der Hochdruckentladungslampe für eine erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe und für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Auf der vertikalen Achse ist in Figur 1 der Lichtstrom in Prozent des anfänglichen Lichtstroms der jeweiligen Hochdruckentladungslampe in Abhängigkeit von der Betriebsdauer in Stunden aufgetragen. Die Messkurve 1 zeigt die Abnahme des Lichtstroms in Abhängigkeit von ihrer Betriebsdauer für eine erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe, während die Messkurve 2 die Abnahme des Lichtstroms in Abhän- gigkeit von ihrer Betriebsdauer für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht. Es ist zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe nach einer Betriebsdauer von 1500 Stunden noch 83 Prozent ihres anfänglichen Lichtstroms besitzt, während die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik nach 1500 Betriebsstunden nur noch 74 Pro- zent ihres anfänglichen Lichtstroms besitzt.
In der Figur 2 ist für dieselben Hochdruckentladungslampen der Verlauf ihrer Brennspannung in Abhängigkeit von ihrer Betriebsdauer dargestellt. Die Brennspannung einer Hochdruckentladungslampe ist ihre Betriebsspannung im quasi-stationären Lampenbetrieb, nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlaufphase. Sie liegt typischer- weise im Bereich von ca. 80 Volt bis 100 Volt. In der Figur 2 ist auf der vertikalen Achse die Brennspannung in Prozent ihrer anfänglichen Brennspannung für die jeweilige Hochdruckentladungslampe in Abhängigkeit von ihrer Betriebsdauer in Stunden dargestellt. Die Messkurve 1 in Figur 2 zeigt die Veränderung der Brennspannung in Abhängigkeit von ihrer Betriebsdauer für die erfindungsgemäße Hoch- druckentladungslampe, während Messkurve 2 die Veränderung der Brennspannung in Abhängigkeit von ihrer Betriebsdauer für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht. Es ist zu erkennen, dass bei der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe die Brennspannung während des Betriebs in geringerem Maße zunimmt als bei der Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik. Die Zunahme der Brennspannung mit der Betriebsdauer wird durch eine Vergrößerung des Elektrodenabstands, bedingt durch ein teilweises Abbrennen der Elektroden, und durch Verluste von Füllungsbestandteilen in der ionisierbaren Füllung verursacht. Bei den Verlusten von Füllungsbestandteilen handelt es sich beispielsweise um den Verlust von Natrium, bedingt durch eine Diffusion von Natriu- mionen zur Entladungsgefäßwand, oder um den Verlust von Scandium, bedingt durch eine chemische Reaktion des Scandiums mit dem Quarzglas des Entladungsgefäßes. Durch den Verlust von Natrium und Scandium entsteht im Entladungsraum ungebundenes Jod, das einen Anstieg der Brennspannung verursacht.
Gemäß den Darstellungen in den Figuren 1 und 2 und den obigen Erläuterungen weist die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe im Vergleich zu der Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik eine geringere Abnahme des Lichtstroms und einen geringeren Anstieg der Brennspannung während ihrer Betriebsdauer auf. Dem entsprechend besitzt die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe eine höhere Lebenserwartung als die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik.
In der Figur 3 ist für die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe und die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik zusätzlich die Veränderung des Farbortes des von diesen Hochdruckentladungslampen emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Betriebsdauer dieser Hochdruckentladungslampe dargestellt. Die Achsen des Diagramms in Figur 3 entsprechen den Farbkoordinaten x und y gemäß der Normfarbtafel nach DIN 5033. Durch mehrere Geraden sind in der Figur 3 die Farborte gleicher Farbtemperatur für verschiedene Farbtemperaturwerte im Bereich von 3500 Kelvin bis 5000 Kelvin dargestellt. Die Kurve 1 zeigt die Verschiebung des Farbortes in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe, während Kurve 2 die Verschiebung des Farbortes in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht. Es wurden hier dieselben Messpunkte wie in den Figuren 1 und 2 ausgewertet, das heißt, die Messungen wurden jeweils nach 0, 100, 500, 1000 und 1500 Betriebsstunden durchgeführt. Gemäß der Kurve 1 in Figur 3 liegt der Farbort des anfänglich von der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe emittierten weißen Lichts bei den Farbkoordinaten von x ungefähr gleich 0,378 und y ungefähr gleich 0,39 und das anfänglich emittierte Licht besitzt eine Farbtemperatur von ca. 4200 Kelvin. Mit zunehmender Betriebsdauer verschiebt sich der Farbort des von der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts zu Farborten mit geringeren Werten für die Farbkoordinaten x und y und die Farbtemperatur des emittierten Lichts wächst an bis auf ca. 4700 Kelvin nach 1500 Betriebsstunden. Gemäß der Kurve 2 in Figur 3 liegt der Farbort des anfänglich von der Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik emittierten weißen Lichts bei den Farbkoordinaten von x ungefähr gleich 0,382 und y ungefähr gleich 0,39 und das anfänglich emittierte Licht besitzt eine Farbtemperatur von ca. 4100 Kelvin. Mit zunehmender Betriebsdauer verschiebt sich der Farbort des von der Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik emittierten Lichts zu Farborten mit geringeren Werten für die Farbkoordinaten x und y und die Farbtemperatur des emittierten Lichts wächst an bis auf ca. 4700 Kelvin nach 1500 Betriebs- stunden.
Die Elektroden der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe bestehen vorzugsweise aus thoriertem Wolfram, das heißt, aus Wolfram, das mit Thoriumoxid dotiert ist, um die Zündwilligkeit der Hochdruckentladungslampe zu verbessern und die Elektronenaustrittsarbeit des Wolframmaterials zu verringern.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 Den Lichtstrom in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für eine erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe und für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik
Figur 2 Die Brennspannung in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für eine erfin- dungsgemäße Hochdruckentladungslampe und für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik
Figur 3 Die Veränderung des Farborts in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für eine erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe und für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik
Figur 4 Eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe
Figur 5 Den Lichtstrom in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik
Figur 6 Die Brennspannung in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik
Figur 7 Die Veränderung des Farborts in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für Hochdruckentladungslampen gemäß dem ersten (Kurve 1) und zweiten
Ausführungsbeispiel (Kurve 3) und für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik (Kurve 2)
Bei dem in Figur 4 abgebildeten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Hochdruckentladungslampe handelt es sich um eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentla- dungslampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer. Diese Hochdruckentladungslampe besitzt ein von einem gläsernen Außenkolben 12 umschlossenes Entladungsgefäß 11 aus Quarzglas mit darin angeordneten Elektroden 13, 14 aus thoriertem Wolfram und einer ionisierbaren Füllung zum Erzeugen einer Gasentladung. Die Elektroden 13, 14 sind jeweils mit einer aus dem Entladungsgefäß 11 herausgeführten Stromzufiihrung 15 bzw. 16 verbunden, über die sie mit elektrischer Energie versorgt werden. Die aus dem Entladungsgefäß 11 und dem Außenkolben 12 bestehende Baueinheit 1 ist im Oberteil 22 des Lampensockels 2 fixiert. Der Lampensockel 2 umfasst ein im wesentlichen quaderförmiges Sockelunterteil 21 mit einem elektrischen Anschluss 40 zur Spannungsversorgung der Hochdruckentla- dungslampe. Im Innenraum des Unterteils 21 sind die Komponenten einer Impulszündvorrichtung für die Hochdruckentladungslampe angeordnet. Die beiden Elektroden 13, 14 der Hochdruckentladungslampe sind stabförmig ausgebildet und besitzen jeweils einen Durchmesser bzw. eine Dicke von 0,300 mm. Der Abstand zwischen den entladungsseitigen Enden der Elektroden 13, 14 beträgt 4,2 mm. Das von der Entladungsseite abgewandte Ende der Elektrode 13 bzw. 14 ist jeweils mit einer Molybdänfolie 17 bzw. 18 verschweißt, die in dem jeweiligen abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes 1 1 gasdicht eingebettet ist und die elektrische Verbindung zur Stromzufiihrung 15 bzw. 16 herstellt. Die im Entladungsgefäß 11 eingeschlossene ionisierbare Füllung umfasst Xenon, Quecksilber und Metallhalogenide, insbesonde- re Natriumjodid und Scandiumjodid sowie ggf. Halogenide weiterer Metalle.
Die Messungen gemäß der Kurve 1 in den Figuren 1 bis 3 wurden jeweils an der Hochdruckentladungslampe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durchgeführt, deren Elektroden (13, 14) einen Durchmesser von 0,300 mm besitzen. Die Vergleichsmessungen gemäß der Kurve 2 in den Figuren 1 bis 3 wurden an einer gattungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mit einem Elektrodendurchmesser von 0,240 mm durchgeführt.
Bei der Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel handelt es sich ebenfalls um eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Nennleistung von 35 Watt. Sie besitzt ebenfalls den in Figur 4 abgebildeten Aufbau. Der einzige Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel stabförmige Elektroden 13, 14 besitzt, die einen Durchmesser von jeweils 0,265 mm ± 0,008 mm aufweisen. In der Figur 5 ist die Abnahme des Lichtstroms mit der Betriebsdauer der Hochdruckentladungslampe für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel und für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Auf der vertikalen Achse ist in Figur 5 der Lichtstrom in Prozent des anfänglichen Lichtstroms der jeweiligen Hochdruckentladungslampe in Abhängigkeit von der Betriebsdauer in Stunden aufgetragen. Die Messkurve 3 zeigt die Abnahme des Lichtstroms in Abhängigkeit von ihrer Betriebsdauer für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, während die Messkurve 2 die Abnahme des Lichtstroms in Abhängigkeit von ihrer Betriebsdauer für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht. Es ist zu erkennen, dass die Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach einer Betriebsdauer von 1500 Stunden noch 84 Prozent ihres anfänglichen Lichtstroms besitzt, während die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik nach 1500 Betriebsstunden nur noch 74 Prozent ihres anfänglichen Lichtstroms besitzt. Nach einer Betriebsdauer von 2500 Stunden besitzt die Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel noch 75 Prozent ihres anfänglichen Licht- Stroms, während die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik nach 2500 Betriebsstunden nur noch 65 Prozent ihres anfänglichen Lichtstroms besitzt. Ein Vergleich der Messkurve 1 aus Figur 1 mit der Messkurve 3 aus Figur 5 zeigt, dass die Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 1500 Betriebsstunden einen geringeren Rückgang des Lichtstroms verzeichnet als die Hochdruckentladungslampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Messkurven 2 aus den Figuren 1 und 5 stammen von derselben Lampe und stimmen daher für die ersten 1500 Betriebsstunden überein.
In der Figur 6 ist auf der vertikalen Achse die Brennspannung in Prozent ihrer anfänglichen Brennspannung für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Messkurve 3) und für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik (Messkurve 2) in Abhängigkeit von ihrer Betriebsdauer in Stunden dargestellt. Die Messkurve 3 in Figur 6 zeigt die Veränderung der Brennspannung in Abhängigkeit von ihrer Betriebsdauer für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel, während Messkurve 2 die Veränderung der Brennspannung in Abhängigkeit von ihrer Betriebsdauer für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht. Es ist zu erkennen, dass bei der Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Brennspannung während des Betriebs in geringerem Maße zunimmt als bei der Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik. Die Messkurven 2 aus den Figuren 2 und 6 sind für die ersten 1500 Betriebsstunden identisch, da sie von derselben Hochdruckentladungslampe stammen.
In der Figur 7 ist für die Hochdruckentladungslampen gemäß dem ersten (Kurve 1) und zweiten Ausführungsbeispiel (Kurve 3) sowie für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik (Kurve 2) zusätzlich die Veränderung des Farbor- tes des von diesen Hochdruckentladungslampen emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Betriebsdauer dieser Hochdruckentladungslampen dargestellt. Die Achsen des Diagramms in Figur 7 entsprechen den Farbkoordinaten x und y gemäß der Normfarbtafel nach DIN 5033. Durch mehrere Geraden sind in der Figur 7 die Farborte gleicher Farbtemperatur für verschiedene Farbtemperaturwerte im Bereich von 3500 Kelvin bis 5000 Kelvin dargestellt. Die Kurve 1 zeigt die Verschiebung des Farbortes in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, während Kurve 3 die Verschiebung des Farbortes in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel und Kurve 2 die Verschiebung des Farbor- tes in Abhängigkeit von der Betriebsdauer für die Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht. Es wurden hier dieselben Messpunkte wie in den Figuren 5 und 6 ausgewertet, das heißt, die Messungen wurden jeweils nach 0, 100, 500, 1000, 1500, 2000 und 2500 Betriebsstunden durchgeführt. Gemäß der Kurve 1 in Figur 7 liegt der Farbort des anfänglich von der Hochdruckentladungs- lampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel emittierten weißen Lichts bei den Farbkoordinaten von x ungefähr gleich 0,378 und y ungefähr gleich 0,39 und das anfänglich emittierte Licht besitzt eine Farbtemperatur von ca. 4200 Kelvin. Mit zunehmender Betriebsdauer verschiebt sich der Farbort des von dieser Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts zu Farborten mit geringeren Werten für die Farbko- ordinaten x und y und die Farbtemperatur des emittierten Lichts wächst an bis auf ca. 4700 Kelvin nach 1500 Betriebsstunden. Nach 2500 Betriebsstunden liegt der Farbort der Hochdruckentladungslampe gemäß dem ersten Ausfuhrungsbeispiel immer noch bei ca. 4700 Kelvin und bei einer weiter reduzierten y-Farbkoordinate. Gemäß der Kurve 3 in Figur 7 liegt der Farbort des anfänglich von der Hochdruckentla- dungslampe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel emittierten weißen Lichts bei den Farbkoordinaten von x ungefähr gleich 0,38 und y ungefähr gleich 0,39 und das anfänglich emittierte Licht besitzt eine Farbtemperatur von ca. 4200 Kelvin. Mit zunehmender Betriebsdauer verschiebt sich der Farbort des von der dieser Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts zu Farborten mit geringeren Werten für die Farb- koordinaten x und y und die Farbtemperatur des emittierten Lichts wächst an bis auf ca. 4600 Kelvin nach 1500 Betriebsstunden. Nach 2000 und 2500 Betriebsstunden befindet sich die Farbtemperatur immer noch bei ca. 4600 Kelvin, bei allerdings weiter reduzierter y-Farbkoordinate. Gemäß der Kurve 2 in Figur 7 liegt der Farbort des anfänglich von der Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik emit- tierten weißen Lichts bei den Farbkoordinaten von x ungefähr gleich 0,382 und y ungefähr gleich 0,39 und das anfänglich emittierte Licht besitzt eine Farbtemperatur von ca. 4100 Kelvin. Mit zunehmender Betriebsdauer verschiebt sich der Farbort des von der Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik emittierten Lichts zu Farborten mit geringeren Werten für die Farbkoordinaten x und y und die Farbtemperatur des emittierten Lichts wächst an bis auf ca. 4700 Kelvin nach 1500 Betriebsstunden. Nach 2000 und 2500 Betriebsstunden nimmt die Farbtemperatur wieder ab und kehrt zu einem Wert unterhalb von 4500 Kelvin zurück. Die Kurven 1 und 2 aus Figur 3 stimmen in den Messpunkten für 0, 100, 500, 1000 und 1500 Betriebsstunden mit den Kurven 1 und 2 aus Figur 7 überein. Die Hochdruckentladungslampe gemäß dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung zeigt die geringste Farbortverschiebung und die geringste Abnahme des Lichtstroms über die Betriebsdauer. Deshalb und weil die dünneren Elektroden während der Herstellung und dem Betrieb der Hochdruckentladungslampe geringere mechanische Spannungen im Quarzglas des Entladungsgefäßes verursachen, ist das zweite Ausfuhrungsbeispiel dem ersten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung vorzuziehen.

Claims

Patentansprüche
1. Hochdruckentladungslampe mit einer Nennleistung kleiner als 50 Watt, die ein Entladungsgefäß (11) aus Quarzglas mit darin angeordneten, stabförmi- gen Elektroden (13, 14) und einer ionisierbarer Füllung zum Erzeugen einer Gasentladung aufweist, wobei die ionisierbare Füllung Quecksilber, Metall- halogenide und Edelgas umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die stabför- migen Elektroden (13, 14) eine Dicke im Bereich von 0,255 Millimeter bis 0,350 Millimeter besitzen.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (13, 14) aus thoriertem Wolfram bestehen.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke der Elektroden (13, 14) im Bereich von 0,255 mm bis 0,300 mm liegt.
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