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 mm ³ Entladungsgefäßvolumen und vorzugsweise im Wertebereich von 4,5 Mikrogramm bis 8,0 Mikrogramm pro 1 mm ³ 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 mm ³ 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 mm ³ Entladungsgefäßvolumen und vorzugsweise im Wertebereich von 3,5 Mikro- gramm bis 7,2 Mikrogramm pro 1 mm ³ 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 mm ³ 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 mm ³ 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 mm ³ 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 mm ³ 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 mm ³ 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 mm ³ Entladungsgefäßvolumen, um weißes Licht mit hoher Farbtemperatur zu ermöglichen. Das Entladungsgefäß der erfindungsgemäßen Hochdruckentla ^¬ dungslampe hat vorzugsweise ein Volumen im Wertebereich von 17 mm ³ bis 27 mm ³ und besonders bevorzugt im Wertebe ^¬ reich von 18 mm ³ bis 27 mm ³ ganz besonders bevorzugt im Wertebereich von 18 mm ³ bis 25 mm ³ . Noch mehr bevorzugt ist ein Wertebereich von 20 mm ³ bis 25 mm ³ 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 mm ³ , 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 mm ³ des Entladungsgefäßvolu ^¬ mens, nachstehend in der Einheit Mikrogramm (yg) pro Ku- bikmillimeter (mm ³ ) aufgeführt.

Natriumj odid : 6,0 yg/mm ³

Scandiumj odid : 5,3 yg/mm ³

Zinkjodid: 2,0 yg/mm ³ 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 ausschließ ^¬ 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.