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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe, insbesondere für
einen Fahrzeugscheinwerfer, mit zumindest einem Entladungsgefäß und
zwei sich in einen Entladungsraum des Entladungsgefäßes
erstreckenden Elektroden, zwischen denen sich im Betrieb der Hochdruckentladungslampe
ein Licht emittierender Entladungsbogen ausbildet. Die Erfindung
betrifft weiterhin einen mit zumindest einer derartigen Hochdruckentladungslampe versehenen
Fahrzeugscheinwerfer.
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Stand der Technik
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Eine
derartige Hochdruckentladungslampe wird beispielsweise auf der Internetdomain www.osram.de unter
der Produktbezeichnung „XENARC®" beschrieben.
Diese herkömmlichen Entladungslampen haben ein Entladungsgefäß,
das einen mit einer ionisierbaren Füllung gefüllten
Entladungsraum begrenzt, in den sich zwei Elektroden erstrecken,
die zur Energieversorgung mit aus dem Entladungsgefäß herausgeführten
Stromzuführungen verbunden sind und im Betrieb der Lampe
eine Gasentladung erzeugen, die einen Licht emittierenden Entladungsbogen
ausbildet.
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Zur
Verbesserung der Zündeigenschaften ist beispielsweise aus
der
DE 10 2004
043 636 A1 eine Hochdruckentladungslampe bekannt, bei der
eine elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige
Schicht als zumindest partielle Be schichtung auf die Oberfläche des
Entladungsgefäßes aufgebracht ist. Diese Beschichtung
bildet zusammen mit den Elektroden und gegebenenfalls mit den Stromzuführungen
einen Kondensator, wobei das dazwischen liegende Glas des Entladungsgefäßes
und das Füllgas im Entladungsraum das Dielektrikum dieses
Kondensators bilden. Dadurch wird, insbesondere mit Hilfe der hochfrequenten
Anteile des Zündimpulses, im Entladungsraum eine dielektrisch
behinderte Entladung zwischen den Elektroden und der Beschichtung
erzeugt. Diese dielektrisch behinderte Entladung generiert im Entladungsraum
eine ausreichende Anzahl von freien Ladungsträgern, um
den elektrischen Durchbruch zwischen den beiden Elektroden der Hochdruckentladungslampe
zu ermöglichen bzw. die dafür erforderliche Zündspannung
erheblich zu reduzieren.
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Nachteilig
bei derartigen Hochdruckentladungslampen ist, dass die Farbtemperatur
und Leuchtdichte des Entladungsbogens über die Länge des
Entladungsbogens ungleichmäßig ausgebildet ist,
so dass von der Lampe emittiertes Licht, insbesondere beim Einsatz
derartiger Hochdruckentladungslampen in Fahrzeugscheinwerfern, zu
einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen kann. Insbesondere
können sogenannte Hot-Spots im Entladungsraum derartiger
Lampen, die eine extrem hohe Farbtemperatur aufweisen, zu einer
Blendung entgegenkommender Fahrzeuge führen.
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Darstellung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckentladungslampe
und einen Fahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer derartigen Hochdruckentladungslampe
zu schaffen, bei denen gegenüber herkömmlichen
Lösungen eine verbesserte Leuchtwirkung ermöglicht
ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Hochdruckentladungslampe
mit zumindest einem Entladungsgefäß und zwei sich
in einen Entladungsraum des Entladungsgefäßes
erstreckenden Elektroden, zwischen denen sich im Betrieb der Hochdruckentladungslampe
ein Licht emittierender Entladungsbogen ausbildet, wobei auf einer
Umfangsfläche der Lampe im Bereich eines entladungsraumseitigen
Endabschnitts zumindest einer der Elektroden eine die Leuchtdichte
und Farbtemperatur des emittierten Lichts verändernde partielle
Beschichtung aufgebracht ist. Ferner wird diese Aufgabe gelöst
durch einen Fahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer derartigen
Hochdruckentladungslampe. Besonders vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
beschrieben.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen Beschichtung der Hochdruckentladungslampe
im Bereich eines entladungsraumseitigen Endabschnitts zumindest
einer Elektrode wird erreicht, dass die Lampe farb- und leuchthomogener
erscheint und andere Verkehrsteilnehmer, beispielsweise entgegenkommende
Autofahrer nicht mehr oder zumindest weniger blendet, da die Leuchtdichte
wie auch die Farbtemperatur durch eine derartige Teilbeschichtung verändert
wird. Weiterhin kann durch eine derartige Teilbeschichtung die Geometrie
des tatsächlichen Leuchtkörpers sehr genau eingestellt
werden. Dadurch kann beispielsweise die Reflektorgeometrie eines
Scheinwerfers wesentlich besser an die Entladungslampe angepasst
werden, so dass eine verbesserte Leuchtwirkung erreicht wird.
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Gemäß einem
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist die partielle Beschichtung als die Leuchtdichte und Farbtemperatur des
emittierten Lichts erniedrigende Beschichtung ausgebildet.
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Das
Entladungsgefäß der Lampe ist bei einer bevorzugten
Ausführung der Erfindung aus Sicherheitsgründen
zumindest abschnittsweise von einem Außenkolben umgeben.
Hierbei ist es möglich, dass die Beschichtung auf der Außenumfangsfläche
des Außenkolbens und/oder auf der Außenumfangsfläche
des Entladungsgefäßes aufgebracht ist. Eine auf der
Außenumfangsfläche des Außenkolbens aufgebrachte
Beschichtung ist gegenüber einer Beschichtung die auf dem
Entladungsgefäß aufgebracht ist thermisch geringer
belastet. Die Aufbringung der Beschichtung auf der Außenfläche
des Entladungsgefäßes hat demgegenüber
den Vorteil, dass die Beschichtung vor mechanischer Beschädigung
geschützt ist und ungewünschte Reaktionen der
Beschichtung mittels einer in dem Zwischenraum von Außenkolben
und Entladungsgefäß vorgesehen Gasfüllung,
insbesondere einer Inertgasfüllung, verhindert werden können.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Lampentypen mit Außenkolben
beschränkt, vielmehr kann die Hochdruckentladungslampe
ohne einen Außenkolben mit auf dem Entladungsgefäß aufgebrachter
Beschichtung ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
ist im Bereich der entladungsraumseitigen Endabschnitte beider Elektroden
jeweils eine Beschichtung auf die Umfangsfläche des Außenkolbens
und/oder des Entladungsgefäßes aufgebracht.
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Die
Beschichtung ist bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
der Hochdruckentladungslampe zumindest auf einen Umfangsabschnitt
des Außenkolbens und/oder des Entladungsgefäßes
aufgebracht.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erweisen, wenn sich die Beschichtung
ringförmig um den Außenkolben und/oder das Entladungsgefäß erstreckt.
Die Beschichtung bildet hierbei eine ringförmige Abdeckung
der sehr hellen, weißen Hot-Spots mit hoher Farbtemperatur
aus, so dass die Lichtwirkung der Lampe farb- und leuchthomogener
ist.
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Die
Beschichtung ist bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Hochdruckentladungslampe derart auf dem Außenkolben oder
dem Entladungsgefäß aufgebracht, dass diese den
Endabschnitt der Elektrode beabstandet umgreift. Als besonders vorteilhaft
hat es sich erwiesen, wenn die Beschichtung jeweils beginnend etwa
0,2 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,5 mm vor dem entladungsraumseitigen
Endabschnitt der Elektrode aufgebracht ist und sich in Richtung
eines Endabschnitts des Entladungsgefäßes erstreckt.
Vorzugsweise erstreckt sich die Beschichtung jeweils von dem Entladungsraum aus
zumindest bis zu einer Einschmelzung der Elektrode in dem Entladungsgefäß der
Hochdruckentladungslampe.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
die Beschichtung jeweils von einem Ende der Elektrode beginnend
auf dem Außenkolben oder dem Entladungsgefäß aufgebracht
und erstreckt sich in Richtung der Endabschnitte des Entladungsgefäßes.
Bei dieser Variante wird zumindest ein Teil der im Bereich der Enden
der Elektroden emittierten Strahlung nicht von der Beschichtung
erfasst, so dass eine sehr hohe Leuchtdichte erreicht wird.
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Um
die Lage und Geometrie der Beschichtung zu beeinflussen, ist diese
vorzugsweise in Masken- oder Blendentechnik aufgebracht.
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Eine
erfindungsgemäße Beschichtung weist vorzugsweise
zumindest einen Absorptionsfilter, einen Interferenzfilter und/oder
eine Kombination derartiger Filter auf. Je nach Ausbildung der Beschichtung
kann eine Absorption oder teilweise Absorption des von dem Entladungsbogen
emittierten Lichts erreicht werden. Mit einer Interferenzfilteranordnung
ist es insbesondere möglich Licht in einem ungewünschten,
eine Blendung verursachenden Wellenlängenbereich aus dem
Emissionsspektrum der Entladungslampe zu filtern.
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Die
Beschichtung ist bei einer Ausführungsform der Erfindung
mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens auf den Außenkolben
und/oder das Entladungsgefäß aufgebracht. Im Vakuumbeschichtungsverfahren
wird eine Beschichtung mit einer definierten Schichtdicke und hoher
Haftfestigkeit erreicht. Dabei ist vorteilhaft, dass der Vakuumbeschichtungsprozess
kontinuierlich abläuft, d. h. keine Zwischenbelüftung
der Vakuumkammer erfolgt und dadurch keine Verunreinigungen der
Beschichtung auftreten, so dass die Qualität der Beschichtung
der Hochdruckentladungslampe wesentlich verbessert ist. Die optischen
Eigenschaften der Beschichtung können auf einfache Weise durch
das verwendete Material, die Schichtgeometrie und Dicke der Schicht eingestellt
werden, um die gewünschten Verbesserungen der Leuchtwirkung
zu erreichen. Die Beschichtung kann hierbei aus einem oder mehreren Materialien
bestehen.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist die Beschichtung in PVD-Sputtertechnik oder CVD-Technik aufgebracht. Beispielsweise
findet ein reaktiver PVD-Sputterprozess Verwendung.
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Insbesondere
bei einer in einen Fahrzeugscheinwerfer eingesetzten Hochdruckentladungslampe
weist der unbeschichtete Abschnitt der Außenumfangsfläche
des Außenkolbens bzw. des Entladungsgefäßes
vorzugsweise eine genügend hohe Leuchtdichte auf, um die
gemäß ECE-Norm erforderliche Beleuchtungsstärke
zu erzielen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Hochdruckentladungslampe und
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2 eine
schematische Darstellung der Hochdruckentladungslampe aus 1 im
Bereich des Entladungsraumes mit Entladungsbogen.
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Bevorzugte Ausführung
der Erfindung
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand einer Hochdruckentladungslampe
erläutert, wie sie beispielsweise in Fahrzeugscheinwerfern
Verwendung findet. Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe
ist jedoch keinesfalls auf derartige Lampentypen beschränkt.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Hochdruckentladungslampe 1 mit
einem Entladungsgefäß 2 (Brenner) aus
Quarzglas das einen Entladungsraum 4 begrenzt und zwei
diametral angeordnete, abgedichtete Endabschnitte 6, 8 aufweist in
denen jeweils eine Molybdänfolie 10 zur gasdichten
Stromdurchführung eingebettet ist. Die Molybdänfolien 10 sind
an einer ersten Schmalseite 12 mit einer äußeren
Stromzuführung 14, 16 aus dotiertem Molybdän
verbunden. In den Entladungsraum 4 des Entladungsgefäßes 2 ragen
zwei diametral angeordnete Elektroden 18, 20 aus
dotiertem Wolfram, die jeweils mit einer zweiten Schmalseite 22 der
Molybdänfolien 10 verbunden sind und zwischen
denen sich während des Lampenbetriebs eine Licht emittierende
Gasentladung ausbildet. In dem Entladungsraum 4 des Entladungsgefäßes 2 ist
eine ionisierbare Füllung eingeschlossen, die aus hochreinem
Xenongas und mehreren Metallhalogeniden besteht. Das Entladungsgefäß 2 ist
von einem Außenkolben 24 umgeben, der aus Quarzglas
besteht, das mit Ultraviolettstrahlung absorbierenden Dotierstoffen
versehen ist. Die Hochdruckentladungslampe 1 weist ferner
einen Lampensockel 26 auf, der das Entladungsgefäß 2 und
den Außenkolben 24 trägt. Der Lampensockel 26 hat
ein abschnittsweise zylinderförmiges Sockelgehäuse 28 aus
elektrisch isolierendem Kunst stoff zur Aufnahme in einer nicht dargestellten Lampenfassung,
das lampenseitig einen Befestigungsabschnitt 30 mit einem
Fixierring 32 zur Befestigung des Außenkolbens 24 in
dem Sockelgehäuse 28 aufweist. Die äußere
Stromzuführung 14 des sockelfernen Endabschnitts 6 des
Entladungsgefäßes 2 ist über
eine von einer Isolierhülse 34 umgebene Stromrückführung 36 mit
einem elektrischen Anschlussring 38 des Sockels 26 verbunden,
während die sockelnahe Stromzuführung 16 mit
einem nicht dargestellten, inneren Kontaktstift der Hochdruckentladungslampe 1 verbunden
ist.
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Auf
einer Außenumfangsfläche 40 des Außenkolbens 24 ist
im Bereich eines entladungsraumseitigen Endabschnitts 42 jeder
der Elektroden 18, 20 eine die Leuchtdichte und
Farbtemperatur des emittierten Lichts verändernde, insbesondere
erniedrigende partielle Beschichtung 44 aufgebracht. Die Beschichtungen 44 sind
jeweils etwa ringförmig auf dem Außenkolben 24 derart
aufgebracht, dass diese die Endabschnitte 42 der Elektroden 18, 20 beabstandet
umgreifen und sich bis zu einer Einschmelzung 48 der Elektroden 6, 8 in
dem Entladungsgefäß 2 erstrecken. Aufgrund
der erfindungsgemäßen Beschichtungen 44 der
Hochdruckentladungslampe 1 wird erreicht, dass die Lampe
farb- und leuchthomogener erscheint und andere Verkehrsteilnehmer,
beispielsweise entgegenkommende Autofahrer nicht mehr oder zumindest
weniger blendet, da die Leuchtdichte wie auch die Farbtemperatur
durch eine derartige Teilbeschichtung 44 erniedrigt wird.
Weiterhin kann durch eine derartige Teilbeschichtung 44 die Geometrie
des tatsächlichen Leuchtkörpers sehr genau eingestellt
werden. Dadurch kann beispielsweise die Reflektor geometrie eines
Scheinwerfers wesentlich besser an die Entladungslampe 1 angepasst
werden, so dass eine verbesserte Leuchtwirkung erreicht wird. Die
Anbringung der Beschichtung 44 auf der Außenumfangsfläche 40 des
Außenkolbens 24 ist gegenüber einer Beschichtung
die auf dem Entladungsgefäß 2 aufgebracht
ist thermisch geringer belastet. Ein unbeschichteter Abschnitt 46 der
Außenumfangsfläche 40 des Außenkolbens 24 hat
eine genügend hohe Leuchtdichte, um die für die
Straßenausleuchtung von der ECE geforderte Beleuchtungsstärke
zu erzielen.
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Bei
einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist die Beschichtung 44 auf dem Entladungsgefäß 2 aufgebracht.
Die Aufbringung der Beschichtung 44 auf der Außenumfangsfläche
des Entladungsgefäßes 2 hat den Vorteil,
dass die Beschichtung 44 vor mechanischer Beschädigung
geschützt ist und ungewünschte Reaktionen der
Beschichtung mittels einer in dem Zwischenraum von Außenkolben
und Entladungsgefäß vorgesehen Gasfüllung,
insbesondere einer Inertgasfüllung, verhindert werden können.
Weiterhin kann die Beschichtung 44 jeweils von einem Ende
der Elektroden 18, 20 beginnend auf dem Außenkolben 24 oder
dem Entladungsgefäß 2 aufgebracht sein
und sich in Richtung der Endabschnitte 6, 8 des
Entladungsgefäßes 2 erstrecken.
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Die
Beschichtung 44 weist zumindest einen Absorptionsfilter,
einen Interferenzfilter und/oder eine Kombination derartiger Filter
auf und ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels
eines Vakuumbeschichtungsverfahrens auf den Außenkolben 24 aufgebracht.
Um die Lage und Geometrie der Beschichtung 44 zu beeinflussen,
wird diese beispielsweise in Masken- oder Blendentechnik aufgebracht. Im
Vakuumbeschichtungsverfahren wird eine Beschichtung mit einer definierten
Schichtdicke und hoher Haftfestigkeit erreicht. Dabei ist vorteilhaft,
dass der Vakuumbeschichtungsprozess kontinuierlich abläuft,
d. h. keine Zwischenbelüftung der Vakuumkammer erfolgt
und dadurch keine Verunreinigungen der Beschichtung auftreten, so
dass die Qualität der Beschichtung der Hochdruckentladungslampe 1 wesentlich
verbessert ist. Die optischen Eigenschaften der Beschichtung 44 können
auf einfache Weise durch das verwendete Material, die Schichtgeometrie und
Dicke der Schicht eingestellt werden, um die gewünschten
Verbesserungen der Leuchtwirkung zu erreichen. Die Beschichtung
kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise
kann die Beschichtung in PVD-Sputtertechnik oder CVD-Technik aufgebracht
sein.
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Gemäß 2,
die eine Detailansicht der Hochdruckentladungslampe 1 aus 1 im
Bereich des Entladungsraumes 4 mit schematisch dargestelltem
Entladungsbogen 50 zeigt, erstreckt sich die Beschichtung 44 bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils von einem
Abstand X von etwa 0,2 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,5 mm vor den entladungsraumseitigen
Endabschnitten 42 der Elektroden 18, 20 beginnend
in Richtung der Endabschnitte 6, 8 des Entladungsgefäßes 2 (siehe 1).
Die Beschichtung 44 bildet hierbei eine ringförmige
Abdeckung der im Kantenbereich der Elektroden 18, 20 auftretenden,
sehr hellen, weißen Hot-Spots 52 mit hoher Farbtemperatur
aus, so dass die Lichtwirkung der Lampe farb- und leuchthomogener
ist. Die Lichtbogenlänge L beträgt bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel der Erfindung etwa 5 mm. Ein zentraler Bereich 54 des
Entladungsbogens 50 mit der Breite T weist zumindest etwa
50% der maximalen Leuchtdichte auf. Ein Abschnitt 56 des
Entladungsbogens 50 mit einer Breite T ist gekennzeichnet
durch eine Leuchtdichte von zumindest etwa 20% der maximalen Leuchtdichte,
wobei ein Zentrum 58 der Leuchtdichte um einen Abstand
R von einer Referenzachse 60 beabstandet ist.
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Die
erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe 1 ist
nicht auf Lampen mit Außenkolben 24 beschränkt,
vielmehr kann die Hochdruckentladungslampe ohne einen Außenkolben 24 mit
auf dem Entladungsgefäß 2 aufgebrachter
Beschichtung 44 ausgeführt sein. Des Weiteren
ist die Geometrie der Beschichtung 44 nicht auf das genannte
Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere kann
die Beschichtung 44 lediglich auf einen oder mehrere Umfangsabschnitte
des Außenkolbens 24 oder des Entladungsgefäßes 2 aufgebracht
sein.
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Offenbart
ist eine Hochdruckentladungslampe 1, insbesondere für
einen Fahrzeugscheinwerfer, mit zumindest einem Entladungsgefäß 2 und
zwei sich in einen Entladungsraum 4 des Entladungsgefäßes 2 erstreckenden
Elektroden 18, 20, zwischen denen sich im Betrieb
der Hochdruckentladungslampe 1 ein Licht emittierender
Entladungsbogen 50 ausbildet, wobei auf einer Umfangsfläche 40 der
Lampe im Bereich eines entladungsraumseitigen Endabschnitts 42 zumindest
einer der Elektroden 18, 20 eine die Leuchtdichte
und Farbtemperatur des emittierten Lichts verändernde partielle
Beschichtung 44 aufgebracht ist. Ferner offenbart ist ein
Fahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer derartigen Hochdruckentladungslampe.
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- 1
- Hochdruckentladungslampe
- 2
- Entladungsgefäß
- 4
- Entladungsraum
- 6
- Endabschnitt
- 8
- Endabschnitt
- 10
- Molybdänfolie
- 12
- Schmalseite
- 14
- Stromzuführung
- 16
- Stromzuführung
- 18
- Elektrode
- 20
- Elektrode
- 22
- Schmalseite
- 24
- Außenkolben
- 26
- Lampensockel
- 28
- Sockelgehäuse
- 30
- Befestigungsabschnitt
- 32
- Fixierring
- 34
- Isolierhülse
- 36
- Stromrückführung
- 38
- Anschlussring
- 40
- Außenumfangsfläche
- 42
- Endabschnitt
- 44
- Beschichtung
- 46
- Abschnitt
- 48
- Einschmelzung
- 50
- Entladungsbogen
- 52
- Hot-Spot
- 54
- Bereich
- 56
- Abschnitt
- 58
- Zentrum
- 60
- Referenzachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004043636
A1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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