Einseitig gesockelte Hochdruckentladungslampe
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe ge¬ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
I . Stand der Technik
Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielswei¬ se in der WO 2008/071543 AI offenbart. Diese Schrift be- schreibt eine einseitig gesockelte Hochdruckentladungs¬ lampe für einen Fahr zeugscheinwer fer , wobei die Hochdruckentladungslampe folgende Merkmale aufweist:
ein Entladungsgefäß, das zwei einander gegenüberlie¬ gende abgedichtete Enden und einen zwischen den abge- dichteten Enden angeordneten Entladungsraum besitzt, wobei ein erstes abgedichtetes Ende in einen Lampenso¬ ckel erstreckt ist und das zweite abgedichtete Ende aus dem Lampensockel herausragt,
eine erste Elektrode, die im ersten abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes fixiert ist und ein sich in den
Entladungsraum erstreckendes entladungsseitiges Ende besitzt,
eine zweite Elektrode, die im zweiten abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes fixiert ist und ein sich in den Entladungsraum erstreckendes entladungsseitiges
Ende besitzt, und
einen Sockelflansch, der am Lampensockel angeordnet ist und eine Ebene definiert, die zur Justage der Hochdruckentladungslampe in einem optischen System verwendbar ist.
I I . Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Hoch¬ druckentladungslampe bereitzustellen, die als Lichtquelle für Reflektoren flacher Bauweise geeignet ist und diesel¬ be Bauart wie eine gattungsgemäße Hochdruckentladungslam- pe aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine einseitig gesockelte Hochdruckentladungslampe mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Aus¬ führungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentan- Sprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe besitzt
ein Entladungsgefäß, das zwei einander gegenüberlie¬ gende abgedichtete Enden und einen zwischen den abge¬ dichteten Enden angeordneten Entladungsraum aufweist, wobei ein erstes abgedichtetes Ende in einen Lampenso¬ ckel erstreckt ist und das zweite abgedichtete Ende aus dem Lampensockel herausragt,
eine erste Elektrode, die im ersten abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes fixiert ist und ein sich in den Entladungsraum erstreckendes entladungsseitiges Ende aufweist,
eine zweite Elektrode, die im zweiten abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes fixiert ist und ein sich in den Entladungsraum erstreckendes entladungsseitiges Ende aufweist, und
einen Sockelflansch, der am Lampensockel angeordnet ist und eine Ebene definiert, die zur Justage der Hochdruckentladungslampe in einem optischen System verwendbar ist.
Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe zeichnet sich dadurch aus, dass für den Abstand A des entladungs- seitigen Endes der ersten Elektrode zur Ebene des Sockel¬ flansches und für den Abstand B des entladungsseitigen Endes der zweiten Elektrode zur Ebene des Sockelflansches die folgende Beziehung gilt:
A+B
15,0mm < < 27,0mm
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Durch diese Elektrodenanordnung besitzt die erfindungsge¬ mäße Hochdruckentladungslampe eine geringe sogenannte Light-Center-Length, das heißt, einen geringen Abstand zwischen dem Entladungsbogenschwerpunkt und der Referenz¬ ebene des Sockelflansches, die zur Ausrichtung des Entla¬ dungsbogens bezüglich des Fahrzeugscheinwerferreflektors verwendet wird. Insbesondere ist die Größe (A+B)/2, die als Maß für die Light-Center-Length dient, kleiner oder gleich 27,0 mm, um die erfindungsgemäße Hochdruckentla¬ dungslampe in Reflektoren flacher Bauweise einsetzen zu können. Andererseits ist die Größe (A+B)/2 größer oder gleich 15,0 mm, um für den Sockel und die Lampengefäßhal- terung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe die bei gattungsgemäßen Hochdruckentladungslampen übliche Technik nutzen zu können. Insbesondere können für den Lampensockel und die Lampengefäßhalterung der erfindungs¬ gemäßen Hochdruckentladungslampe dieselben Materialien wie bei gattungsgemäßen Hochdruckentladungslampe einge¬ setzt werden, da im Fall vorgenannten Bedingung für die Größe (A+B)/2 bei der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe keine übermäßig hohen Betriebstemperaturen auftreten. Außerdem ist die untere Grenze für den Wert
der Größe (A+B)/2 noch ausreichend groß, um Abschattungs- effekte durch eine Lampengefäßhalterung zu vermeiden, die im Bereich des ersten abgedichteten Endes angeordnet ist.
Vorzugsweise besitzen die abgedichteten Enden des Entla- dungsgefäßes jeweils einen rohrartigen Fortsatz, um daran einen das Entladungsgefäß umgebenden Außenkolben zu befestigen. Die rohrartigen Fortsätze ermöglichen aufgrund ihrer kreiszylindrischen Form ein einfaches Fixieren des Außenkolbens am Entladungsgefäß, indem das erhitzte und erweichte Außenkolbenmaterial mittels Rollen an die rohr¬ artigen Fortsätze gedrückt und verschmolzen wird. Der Au¬ ßenkolben dient als Berst- und Splitterschutz sowie zur Absorption von ultravioletter Strahlung. Beispielsweise besteht der Außenkolben zu diesem Zweck aus Hartglas oder Quarzglas, das mit ultraviolette Strahlung absorbierenden Zusätzen, wie beispielsweise Titanoxid und Ceroxid, ver¬ sehen ist.
Außerdem erstrecken sich der rohrartige Fortsatz des ersten abgedichteten Endes des Entladungsgefäßes und der Au- ßenkolben vorteilhafterweise in den Lampensockel hinein, so dass eine Stromzuführung für die erste Elektrode von dem rohrartigen Fortsatz und dem Außenkolben umgeben ist, und die Länge C eines aus dem Außenkolben herausragenden Abschnitts des rohrartigen Fortsatzes des ersten abge- dichteten Endes des Entladungsgefäßes einen Wert im Be¬ reich von 1,0 mm bis 11,0 mm besitzt. Dadurch ist gewährleistet, dass zum Einen die Stromzuführung für die erste Elektrode mittels des vorgenannten rohrartigen Fortsatzes und des Außenkolbens gegen Metallteile im Sockel elekt- risch isoliert ist und zum Anderen aufgrund des ver-
gleichsweise kurzen, aus dem Außenkolben herausragenden Abschnitts des rohrartigen Fortsatzes des ersten abge¬ dichteten Endes des Entladungsgefäßes zur Erzielung einer möglichst geringen Light-Center-Length keine Änderungen an den bestehenden Fertigungsanlagen vorgenommen werden müssen, da Außenkolben, Entladungsraum und Molybdänfolienabdichtungen in den Enden des Entladungsgefäßes identisch zu den entsprechenden Teilen einer herkömmlichen, gattungsgemäßen Hochdruckentladungslampe sind. Zur Ferti- gung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen können daher die Fertigungsanlagen der konventionellen gattungsgemäßen Hochdruckentladungslampen genutzt werden. Vorteilhafterweise ist der Abstand des aus dem Außenkol¬ ben herausragenden Abschnitts des rohrartigen Fortsatzes des ersten abgedichteten Endes des Entladungsgefäßes zum Lampensockel in Längserstreckungsrichtung des Entladungsgefäßes möglichst gering, beispielsweise kleiner oder gleich 2 mm, um eine möglichst gute Hochspannungsisolie¬ rung der Stromzuführung für die erste Elektrode gegen im Sockel angeordnete Metallteile zu gewährleisten.
Vorteilhafterweise besteht der Sockelflansch aus ferti¬ gungstechnischen Gründen aus Kunststoff und vorzugsweise aus demselben Kunststoff wie der Lampensockel. Dadurch können Lampensockel und Sockelflansch als Kunststoff- spritzgussteil im selben Verfahrensschritt hergestellt werden. Vorzugsweise eignen sich als Kunststoffe für den Lampensockel und den Sockelflansch Polyphenylensulfid und Polyetherimid .
Bei der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe liegt der Abstand B-A zwischen den entladungsseitigen Enden der
Elektroden bei einem Wert im Bereich von 3,0 mm bis 3, 9 mm, um eine Lichtquelle bereitzustellen, die für die Abbildung im Fahrzeugscheinwerfer einerseits dem Ideal einer punktförmigen Lichtquelle möglichst nahe kommt und andererseits eine ausreichende Beleuchtungsstärke ermög¬ licht .
Vorzugsweise sind die Krümmung der Entladungsgefäßwand und der Abstand B-A derart ausgebildet, dass der optische Abstand der entladungsseitigen Elektrodenenden einen Wert im Bereich von 3,6 mm bis 4,2 mm besitzt, um eine Licht¬ quelle bereitzustellen, die für die Abbildung im Fahrzeugscheinwerfer einerseits dem Ideal einer punktförmigen Lichtquelle möglichst nahe kommt und andererseits eine ausreichende Beleuchtungsstärke ermöglicht. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Hochdruckentladungslampe als Halogen-Metalldampf- Hochdruckentladungslampe ausgebildet, die zumindest Xenon und Halogenide der Metalle Natrium und Scandium im Entla¬ dungsraum enthält. Die vorgenannten Füllungsbestandteile einer Hochdruckentladungslampe ermöglichen das Emittieren von weißem Licht unmittelbar nach der Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe, so dass die Hoch¬ druckentladungslampe als Lichtquelle in einem Fahrzeug¬ scheinwerfer einsetzbar ist. Vorzugsweise ist die erfin- dungsgemäße Hochdruckentladungslampe als Fahrzeugschein¬ werferlampe ausgebildet, die im quasi-stationären Be¬ trieb, das heißt nach Beendigung ihrer Zünd- und Anlauf¬ phase, eine elektrische Leistungsaufnahme im Bereich von 20 Watt bis 35 Watt besitzt.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Querschnitt durch eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es handelt sich bei dieser Hochdruckentla¬ dungslampe um eine quecksilberfreie Halogen-Metalldampf- Hochdruckentladungslampe mit einer elektrischen Nennleis¬ tung von 25 Watt. Als Entladungsmedium für die Gasentladung dienen Xenon und Halogenide der Metalle Natrium, Scandium, Indium und Zink.
Diese Lampe besitzt ein soffittenartiges Entladungsgefäß 100 aus Quarzglas mit einem gasdicht verschlossenen Ent¬ ladungsraum 110, einem sockelnahen ersten abgedichteten Ende 120 und einem sockelfernen zweiten abgedichteten Ende 130. In den Entladungsraum 110 ragen zwei Elektroden
20, 30 hinein, die jeweils über eine im abgedichteten Ende 120 bzw. 130 gasdicht eingeschmolzene Molybdänfolie
21, 31 mit einer aus dem abgedichteten Ende 120, 130 herausgeführten Stromzuführung 22, 32 elektrisch leitend verbunden sind. Der Lampensockel weist eine aus einem Kunststoff-Spritzgussteil bestehende Sockelhülse 400 auf, in dem das Entladungsgefäß 100 und ein damit verschmolze¬ ner Außenkolben 50 verankert sind. Das vom Entladungsge¬ fäß 100 abgewandte Ende 410 der Sockelhülse 400 ist als Stecker mit zwei elektrischen Kontakten 61, 62 ausgebildet. Der Mittenkontakt 61 ist mit der aus dem sockelnahen ersten abgedichteten Ende 120 herausgeführten Stromzuführung 22 elektrisch leitend verbunden, während der andere, ringförmige elektrische Kontakt 62 über eine von einem
Keramikrohr 34 ummantelte Rückführung 33 elektrisch leitend mit der aus dem sockelfernen zweiten abgedichteten Ende 130 des Entladungsgefäßes 100 herausragenden Strom¬ zuführung 32 verbunden ist. Das Entladungsgefäß 100 ist von einem zylindrischen, nahezu koaxial zum Entladungsge¬ fäß 100 angeordneten Außenkolben 50 umgeben. Der Außenkolben 50 ist mit einem rohrartigen Fortsatz 131 des sockelfernen zweiten abgedichteten Endes 130 und einem sich in die Sockelhülse 400 erstreckenden, rohrförmigen Fort- satz 121 des sockelnahen ersten abgedichteten Endes 120 des Entladungsgefäßes 100 verschmolzen. Die rohrartigen Fortsätze 121, 131 sind kreiszylindrisch ausgebildet. Zur Verankerung der beiden Lampengefäße 100 und 50 in der zylindrischen Sockelhülse 400 dienen ein ringförmiges Hal- terelement 70, das mit Klemmsitz den Außenkolben 50 umschließt, und vier abgewinkelte Metalllaschen 71, deren erstes Ende jeweils mit dem Halterelement 70 verschweißt ist und deren zweites Ende jeweils in dem Kunststoffmate- rial der Sockelhülse 400 verankert ist. Die Sockelhülse 400 besitzt an ihrem von den elektrischen Kontakten abgewandten Ende einen ringartigen Flansch 420 mit einer Stirnfläche 421, die senkrecht zur Längsachse der Hoch¬ druckentladungslampe angeordnet ist und als Referenzebene zur Ausrichtung der Lampe im Scheinwerfer dient. An die- ser Stirnseite besitzt die Sockelhülse 400 eine erhöhte Wandstärke. In diesem Bereich sind die zweiten Enden der Metalllaschen 71 in der Wand der Sockelhülse 400 an ihrer Innenseite verankert.
Der Abstand A des entladungsseitigen Endes der sockelna- hen ersten Elektrode 20 zur Stirnfläche 421 beträgt
17,1 mm. Der Abstand B des entladungsseitigen Endes der sockelfernen zweiten Elektrode 30 zur Stirnfläche 421 be¬ trägt 20,6 mm. Die Light-Center-Length (A+B)/2 beträgt somit 18,85 mm. Der Abstand B-A zwischen den entladungs- seifigen Enden der Elektroden 20, 30 beträgt 3,5 mm. Der optisch wirksame Abstand der entladungsseitigen Enden der Elektroden 20, 30 hängt von dem Brechungs index und der Krümmung der Wand des Entladungsgefäßes 100 im Bereich des Entladungsraums 103 ab und liegt im Wertebereich von 3,6 mm bis 4,2 mm. Die Länge C des aus dem Außenkolben 50 herausragenden Abschnitts des rohrartigen Fortsatzes des sockelnahen ersten abgedichteten Endes 101 des Entladungsgefäßes 100 beträgt 1,0 mm. Der Abstand des aus dem Außenkolben 50 herausragenden Abschnitts 122 des rohrar- tigen Fortsatzes 121 des sockelnahen ersten abgedichteten Endes 120 des Entladungsgefäßes 100 zum Boden 411 der So¬ ckelhülse 400 beträgt 1,0 mm.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispiels- weise kann die Erfindung auch auf einseitig gesockelte Hochdruckentladungslampen angewandt werden, in deren Sockel Komponenten einer Zündvorrichtung zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe oder Kompo¬ nenten einer Betriebsvorrichtung bzw. Schaltungsanordnung zum Betreiben der Hochdruckentladungslampe angeordnet sind .