DE102011003141A1

DE102011003141A1 - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE102011003141A1
Application number: DE201110003141
Authority: DE
Inventors: Michael Bönigk; Sebastian Ritter; Peter Röstel; Melanie Roth
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2012-07-26
Also published as: WO2012101053A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem lichtdurchlässigen Entladungsgefäß (10), einer im Entladungsraum (106) des Entladungsgefäßes (10) angeordneten Füllung und sich in den Entladungsraum (106) erstreckende Elektroden (11, 12) zum Erzeugen einer Gasentladung, wobei das Entladungsgefäß (1ß) zwei diametral angeordnete, abgedichtete Enden (101, 102) aufweist, in denen Molybdänfolien (103, 104) eingebettet sind, die als Bestandteil von Stromzuführungen zur Energieversorgung der Elektroden (11, 12) ausgebildet sind, und wobei auf der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes (10) eine elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht (107) angeordnet ist, die sich im Bereich des Entladungsraums (106) über einen Teil der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes (10) erstreckt und derart angeordnet ist, dass sie nicht mit den Molybdänfolien (103, 104) überlappt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
I. Stand der Technik
Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielsweise in der EP 1 632 985 A1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Hochdruckentladungslampe mit einem lichtdurchlässigen Entladungsgefäß, einer im Entladungsraum angeordneten Füllung und sich in den Entladungsraum erstreckende Elektroden zum Erzeugen einer Gasentladung, sowie aus dem Entladungsgefäß herausgeführten Stromzuführungen zur Energieversorgung der Elektroden, wobei eine lichtdurchlässige, elektrische leitfähige Schicht auf der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes angeordnet ist, so dass eine kapazitive Kopplung zwischen dieser Schicht und mindestens einer Elektrode oder bzw. und Stromzuführung besteht. Die vorgenannte Schicht dient als Zündhilfe und erstreckt sich über einen Teil des Umfangs des Entladungsraums sowie über beide oder nur ein abgedichtetes Ende des Entladungsgefäßes, so dass die Schicht mit der Molybdänfolie in dem entsprechenden abgedichteten Ende überlappt.
Untersuchungen haben gezeigt, dass bei 94 Prozent der getesteten Hochdruckentladungslampen mit der Zündhilfsschicht gemäß dem oben zitierten Stand der Technik die Zündung der Gasentladung in der Lampe bereits mit Hilfe des ersten Zündimpulses erfolgte und bei immerhin 6 Prozent der getesteten Hochdruckentladungslampen mit der Zündhilfsschicht gemäß dem oben zitierten Stand der Technik die Zündung der Gasentladung in der Lampe erst mit dem zweiten bis vierten Zündimpuls stattfand.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Hochdruckentladungslampe mit einer verbesserten Zündhilfe bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hochdruckentladungslampe mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe besitzt ein lichtdurchlässiges Entladungsgefäß, eine im Entladungsraum des Entladungsgefäßes angeordnete Füllung und sich in den Entladungsraum erstreckende Elektroden zum Erzeugen einer Gasentladung, wobei das Entladungsgefäß zwei diametral angeordnete, abgedichtete Enden aufweist, in denen Molybdänfolien eingebettet sind, die als Bestandteil von Stromzuführungen zur Energieversorgung der Elektroden ausgebildet sind, und wobei auf der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes eine elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht angeordnet ist. Erfindungsgemäß erstreckt sich die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht im Bereich des Entladungsraums über einen Teil der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes und ist derart ausgebildet, dass sie nicht mit den Molybdänfolien in den abgedichteten Enden überlappt.
Untersuchungen haben gezeigt, dass bei 99,88 Prozent der getesteten erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen die Zündung der Gasentladung in der Lampe bereits mit dem ersten Zündimpuls erfolgte, während bei nur 0,12 Prozent der getesteten erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen die Zündung der Gasentladung erst mit dem zweiten bis vierten Zündimpuls stattfand. Der Vergleich mit dem Resultat der oben zitierten Untersuchungen an Hochdruckentladungslampen gemäß dem Stand der Technik ergibt, dass die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen eine bessere Zündhilfe bietet als die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht der Hochdruckentladungslampen gemäß dem Stand der Technik.
Die oben zitierten Untersuchungen legen die Vermutung nahe, dass bei den erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen während der Zündphase im Entladungsraum eine höhere elektrische Feldstärke zur Verfügung steht als bei den Hochdruckentladungslampen gemäß dem Stand der Technik, weil bei den erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen eine Überlappung von elektrisch leitfähiger, lichtdurchlässiger Schicht und Molybdänfolien und demzufolge eine kapazitive Kopplung zwischen elektrisch leitfähiger, lichtdurchlässiger Schicht und Molybdänfolie vermieden wird. Die vorgenannte kapazitive Kopplung zwischen elektrisch leitfähiger, lichtdurchlässiger Schicht und Molybdänfolie, die bei den Hochdruckentladungslampen gemäß dem Stand der Technik stattfindet, ist wahrscheinlich stärker als die kapazitive Kopplung zwischen elektrisch leitfähiger, lichtdurchlässiger Schicht und Elektroden, so dass das während der Zündphase im Entladungsraum zur Verfügung stehende elektrische Feld geschwächt ist. Daher ist bei den erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen die als Zündhilfe dienende elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht derart ausgebildet, dass sie nicht mit den Molybdänfolien in den abgedichteten Enden des Entladungsgefäßes überlappt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen gegenüber Hochdruckentladungslampen gemäß dem Stand der Technik besteht darin, dass die erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen für Zündimpulse positiver und negativer Polarität ein gleich gutes Zündverhalten aufweisen. Insbesondere haben etwaige Unsymmetrien bei den abgedichteten Enden keine Auswirkung auf das Zündverhalten der Hochdruckentladungslampen, weil die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht nicht auf die abgedichteten Enden erstreckt ist.
Vorteilhafterweise überbrückt bei den erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht auf der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes im Bereich des Entladungsraums zumindest den Abstand zwischen den beiden Elektroden der Hochdruckentladungslampe und vorzugsweise erstreckt sich die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht über die gesamte Längsausdehnung des Entladungsraums, um eine gute kapazitive Kopplung zwischen der als Zündhilfe dienenden elektrisch leitfähigen, lichtdurchlässigen Schicht und den Elektroden der Hochdruckentladungslampe zu erhalten.
Vorzugsweise erstreckt sich die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht bis in ringnutartige Abschnitte des Entladungsgefäßes, die zwischen dem Entladungsraum und den abgedichteten Enden des Entladungsgefäßes angeordnet sind. Die vorgenannten ringnutartigen Abschnitte des Entladungsgefäßes gewährleisten eine sichere Abgrenzung zwischen Entladungsraum und den abgedichteten Enden und ermöglichen eine symmetrische Ausbildung der als Zündhilfe dienenden elektrisch leitfähigen, lichtdurchlässigen Schicht.
Um eine möglichst geringe Lichtabsorption durch die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht zu verursachen, erstreckt sich die vorgenannte Schicht vorzugsweise nicht über den gesamten Umfang des Entladungsraums des Entladungsgefäßes, sondern ist im Bereich des Entladungsraums nur auf einen Oberflächenbereich von 5 Prozent bis 50 Prozent des Umfangs des Entladungsgefäßes erstreckt.
Vorteilhafterweise ist die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht auf einem Bereich der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes angeordnet, der einer außerhalb des Entladungsgefäßes und parallel zur Längserstreckung des Entladungsgefäßes verlaufenden Stromrückführung zugewandt ist. Dadurch wird eine möglichst geringe Beeinflussung der Lichtemission durch die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht gewährleistet, da der vorgenannte Bereich der Entladungsgefäßoberfläche für die optische Abbildung in einem Fahrzeugscheinwerfer nicht genutzt wird.
Die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe besteht vorzugsweise aus dotiertem Zinnoxid, beispielsweise aus mit Fluor oder Antimon dotiertem Zinnoxid oder beispielsweise aus mit Bor oder bzw. und Lithium dotiertem Zinnoxid.
Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe weist vorteilhafterweise einen Außenkolben auf, der am Entladungsgefäß fixiert ist und das Entladungsgefäß zumindest im Bereich des Entladungsraums umschließt. Dadurch wird der mit der elektrisch leitfähigen, lichtdurchlässigen Schicht versehene Oberflächenabschnitt des Entladungsgefäßes vor Berührung und Beschädigungen geschützt. Außerdem bietet der Außenkolben den weiteren Vorteil, dass er mit Filtermitteln zur Absorption von ultravioletter Strahlung ausgestattet werden kann. Beispielsweise kann das Glas des Außenkolbens mit Dotierstoffen versehen sein, die ultraviolette Strahlung absorbieren.
Der Außenkolben und das Entladungsgefäß der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe bilden einen Zwischenraum, der vorzugsweise mit sauerstoffhaltigem Gas, beispielsweise Luft, gefüllt ist.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine des Entladungsgefäßes der in 3 abgebildeten Hochdruckentladungslampe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung
2 Eine Seitenansicht des Entladungsgefäßes der in 3 abgebildeten Hochdruckentladungslampe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer gegenüber 1 um einen Winkel von 90 Grad gedrehten Ansicht in schematischer Darstellung
3 Eine Seitenansicht der Hochdruckentladungslampe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung
Bei dem in 3 schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine quecksilberfreie Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von ungefähr 35 Watt. Diese Lampe ist für den Einsatz in einem Fahrzeugscheinwerfer vorgesehen. Sie besitzt ein zweiseitig abgedichtetes Entladungsgefäß 30 aus Quarzglas mit einem Volumen von 24 mm³, in dem eine quecksilberfreie Füllung gasdicht eingeschlossen ist, die Xenon und Halogenide, vorzugsweise Jodide, der Metalle Natrium, Scandium, Zink und Indium enthält. Im Bereich des Entladungsraumes 106 ist die Innenkontur des Entladungsgefäßes 10 kreiszylindrisch und seine Außenkontur ellipsoidförmig ausgebildet. Der Innendurchmesser des Entladungsraumes 106 beträgt 2,6 mm und sein Außendurchmesser beträgt 6,3 mm. Die beiden Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes 10 sind jeweils mittels einer Molybdänfolien-Einschmelzung 103, 104 abgedichtet. 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. Ihr Durchmesser beträgt 0,30 mm. Der Abstand zwischen den Elektroden 11, 12 beträgt 4,2 mm. Die Elektroden 11, 12 sind jeweils über eine der Molybdänfolien-Einschmelzungen 103, 104 und über den sockelfernen Stromzuführungsdraht 13 und die Stromrückführung 17 bzw. über den sockelseitigen Stromzuführungsdraht 14 elektrisch leitend mit einem elektrischen Anschluss des im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Lampensockels 15 verbunden. Das Entladungsgefäß 10 wird von einem gläsernen Außenkolben 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. Die Fixierung der Lampengefäße 10, 16 am Sockel 15 kann alternativ aber auch mittels einer, den Außenkolben 16 umgreifenden Metallklammer erfolgen, wie beispielsweise in der DE 10 2005 009 610 A1 offenbart ist.
Der der Stromrückführung 17 zugewandte Oberflächenbereich des Entladungsgefäßes 10 ist mit einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Beschichtung 107 versehen. Diese Beschichtung 107 erstreckt sich in Längsrichtung der Lampe über die gesamte Länge des Entladungsraumes 106. Die Beschichtung 107 endet in ringnutartigen Abschnitten 108, 109 des Entladungsgefäßes 10, die zwischen dem jeweiligen Ende 101 bzw. 102 des Entladungsgefäßes 10 und dem Entladungsraum 106 angeordnet sind. Sie 107 erstreckt sich daher insbesondere nicht auf die Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes 10. Die Beschichtung 107 ist auf der Außenseite auf der Oberfläche des Entladungsgefäßes 10 angebracht und erstreckt sich im Bereich des Entladungsraums 106 über ca. 5 Prozent bis 10 Prozent des Umfangs des Entladungsgefäßes 10. In den 1 und 2 sind zwei unterschiedliche Ansichten des Entladungsgefäßes 10 und der Beschichtung 107 der in 3 abgebildeten Hochdruckentladungslampe dargestellt. Die Beschichtung 107 besteht aus dotiertem Zinnoxid, beispielsweise aus mit Fluor oder Antimon dotiertem Zinnoxid oder beispielsweise aus mit Bor oder bzw. und 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 ausgerichtet ist, dass die Stromrückführung 17 unterhalb des Entladungsgefäßes 10 und des Außenkolbens 16 verläuft.
Der Zwischenraum zwischen Außenkolben 16 und Entladungsgefäß 10 ist mit Luft gefüllt. Der Luftdruck im Zwischenraum entspricht dem in der Umgebung der Hochdruckentladungslampe herrschenden Druck, da der Zwischenraum nicht gasdicht verschlossen ist. Der Außenkolben 16 ist an den Enden 101, 102 des Entladungsgefäßes fixiert und umschließt das Entladungsgefäß 10 im Bereich des Entladungsraums 106 vollständig. Der Außenkolben 16 besteht aus Glas, beispielsweise Quarzglas, das mit ultraviolette Strahlung absorbierenden Stoffen, beispielsweise Ceroxid und Titanoxid, dotiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1632985 A1 [0002]
DE 102005009610 A1 [0021]

Claims

Hochdruckentladungslampe mit einem lichtdurchlässigen Entladungsgefäß (10), einer im Entladungsraum (106) des Entladungsgefäßes (10) angeordneten Füllung und sich in den Entladungsraum (106) erstreckende Elektroden (11, 12) zum Erzeugen einer Gasentladung, wobei das Entladungsgefäß (1ß) zwei diametral angeordnete, abgedichtete Enden (101, 102) aufweist, in denen Molybdänfolien (103, 104) eingebettet sind, die als Bestandteil von Stromzuführungen zur Energieversorgung der Elektroden (11, 12) ausgebildet sind, und wobei auf der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes (10) eine elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht (107) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht (107) sich im Bereich des Entladungsraums (106) über einen Teil der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes (10) erstreckt und derart angeordnet ist, dass sie nicht mit den Molybdänfolien (103, 104) überlappt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, wobei sich die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht (107) über die gesamte Längsausdehnung des Entladungsraums (106) erstreckt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht (107) sich im Bereich des Entladungsraums (106) über 5 Prozent bis 50 Prozent des Umfangs des Entladungsgefäßes (10) erstreckt.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht (107) bis in ringnutartige Abschnitte (108, 109) des Entladungsgefäßes (10) erstreckt, die zwischen dem Entladungsraum (106) und den abgedichteten Enden (101, 102) angeordnet sind.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht (107) auf einem Bereich der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes (10) angeordnet ist, der einer außerhalb des Entladungsgefäßes (10) und parallel zur Längserstreckung des Entladungsgefäßes (10) verlaufenden Stromrückführung (17) zugewandt ist.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht (107) aus dotiertem Zinnoxid besteht.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Hochdruckentladungslampe einen Außenkolben (16) besitzt, der am Entladungsgefäß (10) fixiert ist und das Entladungsgefäß (10) zumindest im Bereich des Entladungsraums (106) umschließt.