WO2015074892A1 - Hochdruckentladungslampe für kraftfahrzeugscheinwerfer - Google Patents

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WO2015074892A1
WO2015074892A1 PCT/EP2014/073959 EP2014073959W WO2015074892A1 WO 2015074892 A1 WO2015074892 A1 WO 2015074892A1 EP 2014073959 W EP2014073959 W EP 2014073959W WO 2015074892 A1 WO2015074892 A1 WO 2015074892A1
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discharge
range
micrograms
pressure
discharge lamp
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/073959
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French (fr)
Inventor
Peter Flesch
Hasnaa Sarroukh
Dirk Grundmann
Markus Zahn
Original Assignee
Osram Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
    • H01J61/827—Metal halide arc lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/125—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having an halogenide as principal component

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp for motor vehicle headlights according to the preamble of patent claim 1.
  • Such high-pressure discharge lamp is beispielswei ⁇ se in the publication EP 1465237 A2 beschrie ⁇ ben.
  • This document discloses a high - pressure discharge lamp for motor vehicle headlights with two gas discharge electrodes, which are arranged at a distance of 4.2 mm, and with mercury - free discharge medium, the xenon with a cold filling pressure of 1.18 megapascal and Jodi ⁇ de of the metals sodium, scandium, zinc and Indium includes.
  • the high pressure discharge lamp according to the invention has a gas-tight sealed discharge vessel, are included in the Gasentla ⁇ dung electrode and a discharge medium for generating a gas discharge, wherein the unloading formed mercury-free medium and at least xenon and iodides of the metals sodium and scandium encompassed.
  • the distance between the gas discharge electrodes has a value in the value range of 1.8 mm to 3.2 mm and the cold filling pressure of xenon is in the value range from 1.35 megapascals to 2.0 megapascals.
  • the term "cold filling pressure of xenon” designates the filling pressure of the xenon measured in the discharge vessel of the high-pressure discharge lamp at a temperature of 22 degrees Celsius.
  • the high pressure discharge lamp according to the invention corresponds to the ideal of a point light source significantly more than the high-pressure ⁇ discharge lamps according to the prior art.
  • an increase in the luminance in the discharge arc is ensured by the small distance between the gas discharge electrodes, and by means of the comparatively high cold filling pressure of the xenon, a sufficiently high burning voltage of the high-pressure discharge lamp according to the invention is ensured despite the shortened distance between the gas discharge electrodes.
  • the high cold filling pressure of xenon offers the advantage that the inventions dung modern high pressure discharge lamp generated immediately after ignition of the gas discharge white light with sufficient ho ⁇ hem luminous flux.
  • the value for the distance between the gas discharge electrodes is preferably even in the value range from 2.0 mm to 3.0 mm and the cold filling pressure of xenon in the range of 1.5 megapascals to 2.0 megapascals and more preferably in Wertebe ⁇ ranging from 1.65 megapascals to 1.9 megapascals.
  • Very special ⁇ DERS preferred is a range of 1.4 megapascals to 1.8 megapascals for the cold filling pressure of xenon.
  • the weight fraction of sodium iodide in the discharge medium in the value range from 4.4 micrograms to 9.3 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume and preferably in the value range from 4.5 micrograms to 8.0 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume is advantageously in the high-pressure discharge lamp according to the invention and particularly preferably in the range from 5.3 micrograms to 7.5 micrograms and very particularly preferably in the range from 5.3 micrograms to 6.7 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume.
  • the weight fraction of Scandiumj iodide in Ent ⁇ charge medium of the high pressure discharge lamp according to the invention is advantageously in the range of 3.3 micrograms to 7.4 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume, and preferably in the range of 3.5 micrograms to 7.2 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume, and more preferably in the range of 4.4 micro ⁇ grams to 6.5, and most preferably in the range from 4.4 Wertebe ⁇ micrograms to 6.2 micrograms per 1 mm 3 volume of the discharge vessel.
  • This is a sufficiently HO ago ensured yellow and red light fraction in the spectrum of light emitted by which he ⁇ inventive high-pressure discharge lamp.
  • the discharge medium of the high-pressure discharge lamp according to the invention advantageously also has zinc iodide with a weight fraction of less than or equal to 4.4 microns. rogram per 1 mm discharge vessel volume as a further component in order to further increase the burning voltage of the high-pressure discharge lamp according to the invention.
  • the weight proportion of zinc iodide for the aforementioned purpose is preferably in the range from 0.5 micrograms to 3.6 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume and particularly preferably in the value range from 1.8 micrograms to 3.4 micrograms and most preferably in the value range from 1.8 micrograms to 2.2 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume.
  • the discharge medium of the OF INVENTION ⁇ to the invention high pressure discharge lamp additionally indium iodide as a further component with acentralsan ⁇ part of less than or equal to 1.2 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume, to raise the proportion of blue light in the spectrum of light emitted from the inventive high-pressure discharge lamp.
  • the proportion by weight of indium iodide less than or equal to 0.6 micrograms per 1 mm 3 volume of the discharge vessel, and particularly the weight fraction of indium in ⁇ ues calibration of 0.1 micrograms to 0.5 micrograms and most preferably in the range of 0 , 1 microgram to 0.3 micrograms per 1 mm 3 discharge vessel volume to allow white light with high color temperature.
  • the discharge vessel of the inventive high-pressure discharge lamp preferably has a volume in the range from 17 mm 3 to 27 mm 3 and particularly preferably in the Wertebe ⁇ range from 18 mm 3 to 27 mm 3 very particularly preferably in the value range from 18 mm 3 to 25 mm 3. Even more preferred is a value range of 20 mm 3 to 25 mm 3 for the volume men of the discharge vessel.
  • the inner diameter of the Ent ⁇ charge vessel preferably has a value in the range of 1.8 mm to 3.1 mm and particularly preferably a value in the range of 2.1 mm to 2.8 mm in the region of the discharge space.
  • the diameter of the electrodes of the high pressure discharge lamp according to the invention is advantageously in the range from Be ⁇ 0.25 millimeters to 0.38 millimeters. Electrodes having a thickness in this range of values can still be embedded sufficiently reliably in the quartz glass of the discharge vessel and at the same time have sufficient current-carrying capacity, which is particularly important during the so-called start-up phase of the high-pressure discharge lamp, during which it measures 2 to 5 times its rated power and rated current is operated.
  • the length of the electrodes is preferably in the value range of 6, 0 mm to 9, 0 mm and be ⁇ particularly preferably in the range of 7.2 mm to 8.5 mm, the largest possible distance of the Molybdänfolienab ⁇ seals to the discharge arc and a small Size of the high-pressure discharge lamp to ensure.
  • the gas discharge electrodes of the high pressure discharge lamp according to the invention are each connected to a turned ⁇ embedded in a sealed end of the discharge vessel molybdenum foil and the distance of the molybdenum foil to the discharge-side end of the respectively associated with it gas discharge electrode has a value ranging from 6.0 mm to 7, 2 mm and preferably a value in the range of 6.2 mm to 7.2 mm.
  • the Gasentla ⁇ dung electrode can be surrounded in each case on a disposed in the sealed end of the discharge vessel electrode portion of a coil, such as in the documents WO 2010/043490 Al or WO 2006/058513 AI is open ⁇ discloses to the above-mentioned risk of corrosion and the occurrence to further reduce cracks in the discharge vessel.
  • Figure 1 is a side view of a high pressure discharge lamp according to the preferred embodiment of the invention in a schematic representation
  • a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp with an electrical power consumption ⁇ rule of nominal 35 watts.
  • This lamp is intended for use in a motor vehicle headlight. It has a sealed on two sides Ent ⁇ discharge vessel 10 made of quartz glass with a volume of 22.5 mm 3, in which a discharge medium is concluded Lucas- gastight.
  • the discharge vessel 10 has a Entla ⁇ formation space 106 and two diametrically arranged, gas-tight sealed ends 101, 102.
  • the inner contour of the discharge vessel 10 is circular-cylindrical and its outer contour is ellipsoidal.
  • the inner diameter of the discharge vessel 10 in the region of the discharge ⁇ space 106 is 2.5 mm and its maximum perpendicular to the longitudinal axis of the discharge vessel in the area of the discharge space is 106 ⁇ measured outer diameter of 6.5 mm.
  • the two ends 101, 102 of the discharge vessel 10 are each sealed ⁇ Weil by means of a molybdenum foil-melting 103, 104.
  • the molybdenum foils 103, 104 have a length of 6.5 mm, a width of 2 mm and a di ⁇ blocks of 25 ym, respectively.
  • the electrodes 11, 12 are made of tungsten or tungsten doped with thorium or thorium oxide. Their thickness or their diameter is 0.33 mm. The length of the electrodes 11, 12 is in each case 8.0 mm. The distance between the electrodes 11, 12 is 2.6 mm and their optically effective distance is 3.1 mm.
  • optically effective distance refers to the distance between the electrodes, 11, 12, as shown the discharge-side ends of the electrodes 11, 12 through the vessel wall of the discharge space 106 in the vehicle light ⁇ thrower is effective.
  • the aforementioned vessel wall acts as an optical lens, so that the optically effective distance of the electrodes 11, 12 is greater than their actual or geometric distance.
  • the optically effective distance is correct loading by the spacing of the electrodes 11, 12, the refractive index of the material of the discharge vessel and the shape of the discharge vessel wall in the region of the discharge space 106th
  • the term "distance between the electrodes” always denotes the geometric distance between the electrodes and not the optically effective distance of the electrodes.
  • the electrodes 11, 12 are each connected via one of the Molybdenfolien-Einschmelzonne 103, 104 and via the base remote power supply 13 and the current return 17 or via the base-side power supply 14 electrically connected to an electrical terminal of the substantially plastic lamp base 15.
  • the overlap between the electrode 11 and with affiliated molybdenum foil 103 is 1.3 mm.
  • the ge ⁇ slightest distance of the molybdenum foil 103 to the protruding into the in ⁇ nenraum the discharge vessel 10 end of the electrode 11 is 6.7 mm. that is, the distance of the molybdenum foil 103 to which during lamp operation in the discharge vessel 10 forming Entla It is 6.7 mm.
  • An analogous statement also applies to the molybdenum foil 104 and the electrode 12.
  • the electrodes 11, 12 may optionally be provided with an electrode shank (not shown) according to WO 2010/043490 A1 or WO 2006/058513 A1 in order to minimize the risk of cracks occurring in the discharge vessel.
  • the discharge vessel 10 is surrounded by a glasshavkol ⁇ ben 16.
  • the outer bulb 16 has an extension 161 anchored in the base 15.
  • the discharge vessel 10 has a tube-like extension 105 made of quartz glass on the base side, in which the base-side current supply 14 extends.
  • the current return 17 facing surface region of the discharge vessel 10 is provided with a licht fashionlässi ⁇ conditions, electrically conductive coating 107.
  • This coating 107 extends in the longitudinal direction of the lamp over the entire length of the discharge space 106 and over a portion of the length of the sealed ends 101, 102 of the discharge vessel 10.
  • the coating 107 is attached to the outside of the discharge vessel 10 and extends over approx . 5 per cent to 10 per cent of ⁇ circumference of the discharge vessel 10.
  • the Beschich ⁇ tung 107 but may also extend more than 50 percent of the circumference of the discharge vessel 10 or even more than 50 Pro ⁇ center of the circumference of the discharge vessel 10.
  • the coating 107 has the advantage that it increases the efficiency of the high-pressure discharge lamp, since it reflects a part of the infrared radiation generated by the Entla ⁇ dung into the discharge vessel and thereby mung for selective heat up the cooler, during lamp operation below the electrodes lying areas of the discharge vessel 10 ensures, in which collect the metal halides of ioni ⁇ sable filling.
  • the coating 107 consists of doped tin oxide, for example of tin oxide doped with fluorine or antimony or, for example, boron and / or lithium doped tin oxide.
  • This high-pressure discharge lamp is operated in a horizontal position, that is to say with electrodes 11, 12 arranged in a horizontal plane, the lamp being oriented such that the current return 17 extends below the discharge vessel 30 and the outer bulb 16. Details of this coating 107 acting as an ignition aid are described in EP 1 632 985 A1.
  • the outer bulb 16 is made of quartz glass doped with ultraviolet radiation absorbing materials such as ceria and titania. Suitable glass compositions for the outer bulb glass are fenbart in EP 0700579 Bl of ⁇ .
  • the enclosed in the discharge vessel 10 discharge medium is composed of xenon with a cold fill pressure, that is a at a temperature of 22 ° C measured inflation pressure of 1.75 megapascals, and iodides of the metals Me ⁇ sodium, scandium, zinc, and indium.
  • the proportions by weight of the aforementioned metal iodides in the discharge medium are, in each case based on 1 mm 3 of the Entladungsgefäßvolu ⁇ mens, in the unit of microgram below (yg) per Ku bikmillimeter (mm 3) listed.
  • Zinc iodide 2.0 yg / mm 3
  • Indium iodide 0.2 yg / mm
  • the color temperature of the light emitted by the metal halide high-pressure discharge lamp is 4500 Kelvin.
  • the halogen metal-vapor high-pressure discharge lamp according to the invention is operated immediately after the ignition of the gas discharge in the discharge vessel with two to five times its rated power or their nominal current in order to ensure rapid evaporation of the metal halides in the io- nisierbaren filling. Immediately after ignition of the gas discharge is supported, this almost exclu ⁇ Lich from xenon, since only the xenon at this time present in gaseous form in the discharge vessel.
  • the high ⁇ pressure discharge lamp operates at this time and during the so-called run-up phase during which pass over the Me ⁇ tallhalogenide the ionizable filling in the Dampfpha ⁇ se, therefore discharge lamp such as a xenon-Höchstdruckentla-, in which both the light emission as well as the electrical properties the discharge, in particular the voltage drop across the discharge path, are determined solely by the xenon.
  • discharge lamp such as a xenon-Höchstdruckentla-, in which both the light emission as well as the electrical properties the discharge, in particular the voltage drop across the discharge path, are determined solely by the xenon.
  • a quasi-stationary operating state of the lamp is reached, in which the lamp with its rated power of 35 watts and over the life with a burning voltage of about 30 - 60 volts is operated.
  • burning voltage therefore refers to the operating voltage of the high-pressure discharge lamp in quasi ⁇ stationary operation. It corresponds to the voltage drop over the discharge
  • the invention is not limited to the above-explained embodiment of the invention.
  • the weight proportions of the components of Ent ⁇ cargo medium can be varied within the aforementioned limits in order to change the color temperature of light emitted from high pressure discharge lamp light, or the arc voltage.
  • the xenon cold filling pressure can be varied within the limits mentioned above.
  • the invention may also be applied to high pressure discharge lamps having a nominal electrical power consumption of 25 watts.
  • the invention can be ⁇ Wandt moreover, to high pressure discharge lamps with variable power loading in the range from, for example, nominal 25 watts to 35 watts.
  • the invention can also be applied to high-pressure discharge lamps which can be operated with two or more different discrete power stages, for example with 25 W and 35 W.
  • an ignition device for example a pulse ignition device, for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp or in addition to the ignition device can also be arranged a complete operating device for operating the high-pressure discharge lamp.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem gasdicht verschlossenen Entladungsgefäß(10), in dem Gasentladungselektroden (11, 12) und ein Entladungsmedium zur Erzeugung einer Gasentladung eingeschlossen sind, wobei das Entladungsmedium quecksilberfrei ausgebildet ist und zumindest Xenon sowie Jodide der Metalle Natrium und Scandium umfasst, und wobei der Abstand zwischen den Gasentladungselektroden bei einem Wert im Bereich von 1,8 mm bis 3,2 mm liegt,und der Kaltfülldruck von Xenon im Wertebereich von 1,35 Megapascal bis 2,0 Megapascal liegt.

Description

Hochdruckentladungslampe für Kraftfahrzeugscheinwerfer
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe für Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
I . Stand der Technik
Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielswei¬ se in der Offenlegungsschrift EP 1 465 237 A2 beschrie¬ ben. Diese Schrift offenbart eine Hochdruckentladungslampe für Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zwei Gasentladungselektroden, die in einem Abstand von 4,2 mm angeordnet sind, und mit quecksilberfreiem Entladungsmedium, das Xenon mit einem Kaltfülldruck von 1,18 Megapascal und Jodi¬ de der Metalle Natrium, Scandium, Zink und Indium beinhaltet .
I I . Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Hoch¬ druckentladungslampe bereitzustellen, die für den Einsatz in Kraftfahrzeugscheinwerfern mit reduzierten Abmessungen tauglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausfüh¬ rungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe besitzt ein gasdicht verschlossenes Entladungsgefäß, in dem Gasentla¬ dungselektroden und ein Entladungsmedium zur Erzeugung einer Gasentladung eingeschlossen sind, wobei das Entla- dungsmedium quecksilberfrei ausgebildet ist und zumindest Xenon sowie Jodide der Metalle Natrium und Scandium um- fasst. Erfindungsgemäß besitzt der Abstand zwischen den Gasentladungselektroden einen Wert im Wertebereich von 1,8 mm bis 3,2 mm und der Kaltfülldruck von Xenon liegt im Wertebereich von 1,35 Megapascal bis 2,0 Megapascal. Der Begriff „Kaltfülldruck von Xenon" bezeichnet den bei einer Temperatur von 22 Grad Celsius gemessenen Fülldruck des Xenons im Entladungsgefäß der Hochdruckentladungslam- pe .
Aufgrund des vergleichsweise geringen Abstands zwischen den Gasentladungselektroden wird ein entsprechend kurzer Entladungsbogen gewährleistet, der ermöglicht, dass die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe dem Ideal einer Punktlichtquelle deutlich mehr entspricht als Hochdruck¬ entladungslampen gemäß dem Stand der Technik. Außerdem wird durch den geringen Abstand zwischen den Gasentladungselektroden eine Erhöhung der Leuchtdichte im Entladungsbogen gewährleistet und mittels des vergleichsweise hohen Kaltfülldrucks des Xenons wird trotz des verkürzten Abstands zwischen den Gasentladungselektroden eine ausreichend hohe Brennspannung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe sichergestellt. Ferner bietet der hohe Kaltfülldruck von Xenon den Vorteil, dass die erfin- dungsgemäße Hochdruckentladungslampe unmittelbar nach Zündung der Gasentladung weißes Licht mit ausreichend ho¬ hem Lichtstrom erzeugt.
Aus den vorgenannten Gründen liegt der Wert für den Abstand zwischen den Gasentladungselektroden vorzugweise sogar im Wertebereich von 2,0 mm bis 3,0 mm und der Kalt- fülldruck von Xenon im Wertebereich von 1,5 Megapascal bis 2,0 Megapascal und besonders bevorzugt im Wertebe¬ reich von 1,65 Megapascal bis 1,9 Megapascal. Ganz beson¬ ders bevorzugt ist ein Wertebereich von 1,4 Megapascal bis 1,8 Megapascal für den Kaltfülldruck von Xenon.
Vorteilhafterweise liegt bei der erfindungsgemäßen Hoch¬ druckentladungslampe der Gewichtsanteil von Natriumjodid im Entladungsmedium im Wertebereich von 4,4 Mikrogramm bis 9,3 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und vorzugsweise im Wertebereich von 4,5 Mikrogramm bis 8,0 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und besonders bevorzugt im Wertebereich von 5,3 Mikrogramm bis 7,5 Mikrogramm und ganz besonders bevorzugt im Wertebereich von 5,3 Mikrogramm bis 6,7 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsge- fäßvolumen. Der Gewichtsanteil von Scandiumj odid im Ent¬ ladungsmedium der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe liegt vorteilhafterweise im Wertebereich von 3,3 Mikrogramm bis 7,4 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und vorzugsweise im Wertebereich von 3,5 Mikro- gramm bis 7,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und besonders bevorzugt im Wertebereich von 4,4 Mikro¬ gramm bis 6,5 und ganz besonders bevorzugt im Wertebe¬ reich von 4,4 Mikrogramm bis 6,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen. Dadurch wird ein ausreichend ho- her Gelb- und Rotlichtanteil im Spektrum des von der er¬ findungsgemäßen Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts gewährleistet.
Das Entladungsmedium der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe weist vorteilhafterweise zusätzlich Zinkjo- did mit einem Gewichtsanteil kleiner oder gleich 4,4 Mik- rogramm pro 1 mm Entladungsgefäßvolumen als weitere Komponente auf, um die Brennspannung der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe weiter zu erhöhen. Vorzugsweise liegt der Gewichtsanteil von Zinkjodid für den vorgenann- ten Zweck im Wertebereich von 0,5 Mikrogramm bis 3,6 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und besonders bevorzugt im Wertebereich von 1,8 Mikrogramm bis 3,4 Mikrogramm und ganz besonders bevorzugt im Wertebereich von 1,8 Mikrogramm bis 2,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsge- fäßvolumen.
Vorteilhafterweise weist das Entladungsmedium der erfin¬ dungsgemäßen Hochdruckentladungslampe zusätzlich auch Indiumjodid als weitere Komponente mit einem Gewichtsan¬ teil von kleiner oder gleich 1,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen auf, um den Blaulichtanteil im Spektrum des von der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts anzuheben. Vorzugsweise ist der Gewichtsanteil von Indiumjodid kleiner oder gleich 0,6 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen, und be- sonders liegt der Gewichtsanteil von Indiumjodid im Wer¬ tebereich von 0,1 Mikrogramm bis 0,5 Mikrogramm und ganz besonders bevorzugt im Wertebereich von 0,1 Mikrogramm bis 0,3 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen, um weißes Licht mit hoher Farbtemperatur zu ermöglichen. Das Entladungsgefäß der erfindungsgemäßen Hochdruckentla¬ dungslampe hat vorzugsweise ein Volumen im Wertebereich von 17 mm3 bis 27 mm3 und besonders bevorzugt im Wertebe¬ reich von 18 mm3 bis 27 mm3 ganz besonders bevorzugt im Wertebereich von 18 mm3 bis 25 mm3. Noch mehr bevorzugt ist ein Wertebereich von 20 mm3 bis 25 mm3 für das Volu- men des Entladungsgefäßes. Der Innendurchmesser des Ent¬ ladungsgefäßes besitzt im Bereich des Entladungsraums vorzugsweise einen Wert im Wertebereich von 1,8 mm bis 3,1 mm und besonders bevorzugt einen Wert im Wertebereich von 2,1 mm bis 2,8 mm.
Der Durchmesser der Elektroden der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe liegt vorteilhafterweise im Be¬ reich von 0,25 Millimeter bis 0,38 Millimeter. Elektroden mit einer Dicke in diesem Wertebereich lassen sich noch hinreichend sicher im Quarzglas des Entladungsgefäßes einbetten und besitzen zugleich eine ausreichende Stromtragfähigkeit, die insbesondere während der sogenannten Anlaufphase der Hochdruckentladungslampe bedeutsam ist, während der sie mit dem 2 bis 5-fachen ihrer Nennleistung und ihres Nennstroms betrieben wird. Im Fall von dünneren Elektroden wäre bei der quecksilberfreien Hochdruckentladungslampe keine ausreichende Stromtragfähigkeit mehr ge¬ währleistet und im Fall von dickeren Elektroden bestünde die Gefahr von Rissbildungen im Entladungsgefäß, bedingt durch das Auftreten von mechanischen Spannungen aufgrund der deutlich unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Entladungsgefäßmaterial, bei dem es sich um Quarzglas handelt, und Elektrodenmaterial, bei dem es sich um Wolfram oder mit Thorium bzw. Thoriumoxid dotier- tem Wolfram handelt. Die Länge der Elektroden liegt vorzugsweise im Wertebereich von 6, 0 mm bis 9, 0 mm und be¬ sonders bevorzugt im Wertebereich von 7,2 mm bis 8,5 mm, um einen möglichst großen Abstand der Molybdänfolienab¬ dichtungen zum Entladungsbogen und eine geringe Baugröße der Hochdruckentladungslampe zu gewährleisten. Vorzugsweise sind die Gasentladungselektroden der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe jeweils mit einer in einem abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes einge¬ betteten Molybdänfolie verbunden und der Abstand der Mo- lybdänfolie zum entladungsseitigen Ende der mit ihr verbundenen Gasentladungselektrode besitzt jeweils einen Wert im Bereich von 6,0 mm bis 7,2 mm und vorzugsweise einen Wert im Bereich von 6,2 mm bis 7,2 mm. Dadurch wird ein großer Abstand zwischen den Molybdänfolien und dem Entladungsmedium gewährleistet und das Risiko einer Korrosion der Molybdänfolien durch die Metalljodide im Entladungsmedium reduziert. Optional können die Gasentla¬ dungselektroden jeweils auf einem im abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes angeordneten Elektrodenabschnitt von einer Wendel umgeben sein, wie beispielsweise in den Schriften WO 2010/043490 AI oder WO 2006/058513 AI offen¬ bart ist, um das vorgenannte Korrosionsrisiko und das Auftreten von Rissen im Entladungsgefäß weiter zu verringern . III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 Eine Seitenansicht einer Hochdruckentladungslampe gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in schematischer Darstellung
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine quecksilberfreie Halogen- Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer elektri¬ schen Leistungsaufnahme von nominal 35 Watt. Diese Lampe ist für den Einsatz in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer vorgesehen. Sie besitzt ein zweiseitig abgedichtetes Ent¬ ladungsgefäß 10 aus Quarzglas mit einem Volumen von 22,5 mm3, in dem ein Entladungsmedium gasdicht einge- schlössen ist. Das Entladungsgefäß 10 weist einen Entla¬ dungsraum 106 und zwei diametral angeordnete, gasdicht verschlossene Enden 101, 102 auf.
Im Bereich des Entladungsraumes 106 ist die Innenkontur des Entladungsgefäßes 10 kreiszylindrisch und seine Au- ßenkontur ellipsoidförmig ausgebildet. Der Innendurchmesser des Entladungsgefäßes 10 im Bereich des Entladungs¬ raumes 106 beträgt 2,5 mm und sein maximaler, senkrecht zur Entladungsgefäßlängsachse im Bereich des Entladungs¬ raums 106 gemessener Außendurchmesser beträgt 6,5 mm. Die beiden Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes 10 sind je¬ weils mittels einer Molybdänfolien-Einschmelzung 103, 104 abgedichtet. Die Molybdänfolien 103, 104 besitzen jeweils eine Länge von 6,5 mm, eine Breite von 2 mm und eine Di¬ cke von 25 ym. Im Innenraum des Entladungsgefäßes 10 befinden sich zwei Elektroden 11, 12, zwischen denen sich während des Lampenbetriebes der für die Lichtemission verantwortliche Entladungsbogen ausbildet. Die Elektroden 11, 12 bestehen aus Wolfram oder mit Thorium bzw. Thoriumoxid dotiertem Wolfram. Ihre Dicke bzw. ihr Durchmesser beträgt 0,33 mm. Die Länge der Elektroden 11, 12 beträgt jeweils 8,0 mm. Der Abstand zwischen den Elektroden 11, 12 beträgt 2,6 mm und ihr optisch wirksamer Abstand beträgt 3,1 mm. Der Begriff „optisch wirksamer Abstand" bezeichnet den Abstand zwischen den Elektroden, 11, 12, der nach der Abbildung der entladungsseitigen Enden der Elektroden 11, 12 durch die Gefäßwand des Entladungsraums 106 im Fahrzeugschein¬ werfer wirksam ist. Die vorgenannte Gefäßwand wirkt als optische Linse, so dass der optisch wirksame Abstand der Elektroden 11, 12 größer als ihr tatsächlicher bzw. geometrischer Abstand ist. Der optisch wirksame Abstand wird durch den Abstand der Elektroden 11, 12, den Brechungsindex des Entladungsgefäßmaterials und die Form der Entla¬ dungsgefäßwand im Bereich des Entladungsraums 106 be- stimmt. Der Deutlichkeit halber sei an dieser Stelle er¬ wähnt, dass in der vorliegenden Patentanmeldung der Begriff „Abstand der Elektroden" immer den geometrischen Abstand zwischen der Elektroden bezeichnet und nicht den optisch wirksamen Abstand der Elektroden. Die Elektroden 11, 12 sind jeweils über eine der Molyb- dänfolien-Einschmelzungen 103, 104 und über die sockelferne Stromzuführung 13 und die Stromrückführung 17 bzw. über die sockelseitige Stromzuführung 14 elektrisch leitend mit einem elektrischen Anschluss des im Wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Lampensockels 15 verbunden. Der Überlapp zwischen der Elektrode 11 und der mit ihr verbundenen Molybdänfolie 103 beträgt 1,3 mm. Der ge¬ ringste Abstand der Molybdänfolie 103 zu dem in den In¬ nenraum des Entladungsgefäßes 10 hineinragenden Ende der Elektrode 11 beträgt 6,7 mm. Das heißt, der Abstand der Molybdänfolie 103 zu dem sich während des Lampenbetriebs in dem Entladungsgefäß 10 ausbildenden Entladungsbogen beträgt 6,7 mm. Eine analoge Aussage gilt auch für die Molybdänfolie 104 und die Elektrode 12. Details hierzu sind in der WO 2005/112074 offenbart. Die Elektroden 11, 12 können optional jeweils mit einer Elektrodenschaftwen- del (nicht abgebildet) gemäß der Offenlegungsschriften WO 2010/043490 AI oder WO 2006/058513 AI versehen sein, um das Risiko des Auftretens von Rissen im Entladungsge- fäß zu minimieren.
Das Entladungsgefäß 10 wird von einem gläsernen Außenkol¬ ben 16 umhüllt. Der Außenkolben 16 besitzt einen im Sockel 15 verankerten Fortsatz 161. Das Entladungsgefäß 10 weist sockelseitig eine rohrartige Verlängerung 105 aus Quarzglas auf, in der die sockelseitige Stromzuführung 14 verläuft .
Der der Stromrückführung 17 zugewandte Oberflächenbereich des Entladungsgefäßes 10 ist mit einer lichtdurchlässi¬ gen, elektrisch leitfähigen Beschichtung 107 versehen. Diese Beschichtung 107 erstreckt sich in Längsrichtung der Lampe über die gesamte Länge des Entladungsraumes 106 und über einen Teil der Länge der abgedichteten Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes 10. Die Beschichtung 107 ist auf der Außenseite des Entladungsgefäßes 10 ange- bracht und erstreckt sich über ca. 5 Prozent bis 10 Pro¬ zent des Umfangs des Entladungsgefäßes 10. Die Beschich¬ tung 107 kann sich aber auch über 50 Prozent des Umfangs des Entladungsgefäßes 10 oder sogar über mehr als 50 Pro¬ zent des Umfangs des Entladungsgefäßes 10 erstrecken. Ei- ne derartig breite Ausführung der Beschichtung 107 hat den Vorteil, dass sie die Effizienz der Hochdruckentla¬ dungslampe steigert, da sie einen Teil der von der Entla¬ dung erzeugten Infrarotstrahlung in das Entladungsgefäß zurückreflektiert und dadurch für eine selektive Erwär- mung der kälteren, während des Lampenbetriebs unterhalb der Elektroden liegenden Bereiche des Entladungsgefäßes 10 sorgt, in denen sich die Metallhalogenide der ioni¬ sierbaren Füllung sammeln. Die Beschichtung 107 besteht aus dotiertem Zinnoxid, beispielsweise aus mit Fluor oder Antimon dotiertem Zinnoxid oder beispielsweise aus mit Bor und beziehungsweise oder Lithium dotiertem Zinnoxid. Diese Hochdruckentladungslampe wird in horizontaler Lage betrieben, das heißt, mit in einer horizontalen Ebene angeordneten Elektroden 11, 12, wobei die Lampe derart aus- gerichtet ist, dass die Stromrückführung 17 unterhalb des Entladungsgefäßes 30 und des Außenkolbens 16 verläuft. Details dieser, als Zündhilfe wirkenden Beschichtung 107 sind in der EP 1 632 985 AI beschrieben. Der Außenkolben 16 besteht aus Quarzglas, das mit Ultraviolette Strahlung absorbierenden Stoffen dotiert ist, wie zum Beispiel Zeroxid und Titanoxid. Geeignete Glaszusammensetzungen für das Außenkolbenglas sind in der EP 0 700 579 Bl of¬ fenbart .
Das in dem Entladungsgefäß 10 eingeschlossene Entladungs- medium besteht aus Xenon mit einem Kaltfülldruck, das heißt einem bei einer Temperatur von 22 °C gemessenen Fülldruck, von 1,75 Megapascal, sowie aus Jodiden der Me¬ talle Natrium, Scandium, Zink und Indium. Die Gewichtsanteile der vorgenannten Metalljodide im Entladungsmedium sind, jeweils bezogen auf 1 mm3 des Entladungsgefäßvolu¬ mens, nachstehend in der Einheit Mikrogramm (yg) pro Ku- bikmillimeter (mm3) aufgeführt.
Natriumj odid : 6,0 yg/mm3
Scandiumj odid : 5,3 yg/mm3
Zinkjodid: 2,0 yg/mm3 Indiumjodid: 0,2 yg/mm
Die Farbtemperatur des von der Halogenmetalldampf- Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts liegt bei 4500 Kelvin. Die erfindungsgemäße Halogen-Metalldampf-Hochdruckentla¬ dungslampe wird unmittelbar nach der Zündung der Gasentladung im Entladungsgefäß mit dem zwei- bis fünffachen ihrer Nennleistung bzw. ihres Nennstroms betrieben, um ein schnelles Verdampfen der Metallhalogenide in der io- nisierbaren Füllung zu gewährleisten. Unmittelbar nach dem Zünden der Gasentladung wird diese fast ausschlie߬ lich vom Xenon getragen, da nur das Xenon zu diesem Zeitpunkt gasförmig im Entladungsgefäß vorliegt. Die Hoch¬ druckentladungslampe arbeitet zu diesem Zeitpunkt und während der so genannten Anlaufphase, während der die Me¬ tallhalogenide der ionisierbaren Füllung in die Dampfpha¬ se übergehen, daher wie eine Xenon-Höchstdruckentla- dungslampe, bei der sowohl die Lichtemission als auch die elektrische Eigenschaften der Entladung, insbesondere der Spannungsabfall über der Entladungsstrecke, allein vom Xenon bestimmt werden. Erst wenn die oben genannten Jodide der ionisierbaren Füllung verdampft sind und diese an der Entladung teilnehmen, ist ein quasistationärer Betriebszustand der Lampe erreicht, in dem die Lampe mit ihrer Nennleistung von 35 Watt und über der Lebensdauer mit einer Brennspannung von ca. 30 - 60 Volt betrieben wird. Der Begriff Brennspannung bezeichnet demzufolge die Betriebsspannung der Hochdruckentladungslampe im quasi¬ stationären Betrieb. Sie entspricht dem Spannungsabfall über dem Entladungsbogen der Hochdruckentladungslampe im quasistationären Betrieb.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispiels- weise können die Gewichtsanteile der Komponenten des Ent¬ ladungsmediums in den oben genannten Grenzen variiert werden, um die Farbtemperatur des von Hochdruckentladungslampe emittierten Lichts oder die Brennspannung zu verändern. Ebenso kann auch der Xenon-Kaltfülldruck in den oben genannten Grenzen variiert werden. Die Erfindung kann außerdem auch auf Hochdruckentladungslampen mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von nominal 25 Watt angewandt werden. Die Erfindung kann außerdem auch auf Hochdruckentladungslampen mit variabler Leistung im Be- reich von zum Beispiel nominal 25 Watt bis 35 Watt ange¬ wandt werden. Weiterhin kann die Erfindung auch auf Hochdruckentladungslampen angewandt werden, die mit zwei oder mehr unterschiedlichen diskreten Leistungsstufen, beispielsweise mit 25 W und 35 W, betreibbar ist. Ferner kann im Sockel der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe eine Zündvorrichtung, beispielsweise eine Impulszündvorrichtung, zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe oder zusätzlich zur Zündvorrichtung auch eine vollständige Betriebsvorrichtung zum Be- treiben der Hochdruckentladungslampe angeordnet sein.

Claims

Ansprüche
Hochdruckentladungslampe mit einem gasdicht ver¬ schlossenen Entladungsgefäß (10), in dem Gasentla¬ dungselektroden (11, 12) und ein Entladungsmedium zur Erzeugung einer Gasentladung eingeschlossen sind, wobei das Entladungsmedium quecksilberfrei ausgebildet ist und zumindest Xenon sowie Jodide der Metalle Natrium und Scandium umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand zwischen den Gasentladungselektroden bei einem Wert im Bereich von 1,8 mm bis 3,2 mm liegt und
der Kaltfülldruck von Xenon im Wertebereich von 1,35 Megapascal bis 2,0 Megapascal liegt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen den Gasentladungselektroden bei einem Wert im Bereich von 2,0 mm bis 3,0 mm liegt und der Kaltfülldruck von Xenon im Wertebereich von 1,5 Megapascal bis 2,0 Megapascal, und besonders bevorzugt im Wertebereich von 1,65 Megapascal bis 1,9 Megapascal liegt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen den Gasentladungselektroden bei einem Wert im Bereich von 2,0 mm bis 3,0 mm liegt und der Kaltfülldruck von Xenon im Wertebereich von 1,4 Megapascal bis 1,8 Megapascal.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gewichtsanteil von Natriumjodid im Wertebereich von 4,4 Mikrogramm bis 9,3 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt und der Gewichtsanteil von Scandiumj odid im Wertebereich von 3,3 Mikrogramm bis 7,4 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, wobei der Gewichtsanteil von Natriumjodid im Wertebereich von 4,5 Mikrogramm bis 8,0 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt und der Gewichtsanteil von Scandiumj odid im Wertebereich von 3,5 Mikrogramm bis 7,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt .
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 5, wobei der Gewichtsanteil von Natriumjodid im Wertebereich von 5,3 Mikrogramm bis 7,5 Mikrogramm und besonders be¬ vorzugt im Wertebereich von 5,3 Mikrogramm bis 6,7 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt und der Gewichtsanteil von Scandiumj odid im Werte¬ bereich von 4,4 Mikrogramm bis 6,5 Mikrogramm und besonders bevorzugt im Wertebereich von 4,4 Mikro¬ gramm bis 6,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefä߬ volumen liegt.
Hochdruckentladungslampe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Entladungsmedium zusätzlich Zinkjodid enthält und der Gewichtsanteil von Zinkjodid kleiner oder gleich 4,4 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, wobei der Gewichtsanteil von Zinkjodid im Wertebereich von 0,5 Mikrogramm bis 3,6 Mikrogramm pro 1 mm Entladungsgefäßvolumen liegt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 8, wobei der Gewichtsanteil von Zinkjodid im Wertebereich von 1,8 Mikrogramm bis 3,4 Mikrogramm und bevorzugt im Wertebereich von 1,8 Mikrogramm bis 2,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt.
Hochdruckentladungslampe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Entladungsmedium zusätzlich Indiumjodid enthält, wobei der Gewichts¬ anteil von Indiumjodid kleiner oder gleich 1,2 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und vorzugsweise kleiner oder gleich 0,6 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 10, wobei der Gewichtsanteil von Indiumjodid im Wertebereich von 0,1 Mikrogramm bis 0,5 Mikrogramm und bevorzugt im Wertebereich von 0,1 Mikrogramm bis 0,3 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen liegt.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Gasentladungselektroden jeweils mit einer in einem abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes eingebetteten Molybdänfolie verbunden sind und der Abstand der Molybdänfolie zum entla- dungsseitigen Ende der mit ihr verbundenen Gasentladungselektrode jeweils einen Wert im Bereich von 6,0 mm bis 7,2 mm und besonders bevorzugt einen Wert im Bereich von 6,2 mm bis 7,2 mm besitzt.
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