(57)【要約】高圧ガス放電ランプ（ＨＩＤ［高輝度放電］ランプ）が記され、特に水銀無しで、自動車技術での使用に適している。ランプは、知られている水銀包含ランプの放電空間の体積との比較において与えられた要素によって減少される体積を有する放電空間（２）に特に優れている。放電空間（２）内の光生成物の量は、単純なケースでは同じ要素によって、又はより強く減少される。これは、発光放電アーク（２１）の特性及び／又は電極（３）のチップを暗くする非蒸着光生成物によりランプの画像特性の損傷という危険性を回避するものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非対称の放電空間及び／又は非対称放電容器を有する高圧ガス放電ランプであって、
前記放電空間は、知られている水銀包含放電ランプの放電空間の体積との比較において与えられた第１の要素によって減少される体積を有し、
動作状態において蒸着されない光生成物による発光放電アークの部分及び／又は電極の部分のオブスキュレーションは、前記放電空間内の前記光生成物の量が、前記第１の要素の値、及び、非対称に定められ前記ランプの動作位置における最下の底面への前記電極の長さに依拠して決定される第２の要素によって減少されるという点で防止されることを特徴とする高圧ガス放電ランプ。
【請求項２】
前記放電空間は水銀を包含しないことを特徴とする請求項１記載の高圧ガス放電ランプ。
【請求項３】
前記放電空間の前記体積は約１８ｍｌであることを特徴とする請求項１記載の高圧ガス放電ランプ。
【請求項４】
光生成物の量は約２００μｇであることを特徴とする請求項３記載の高圧ガス放電ランプ。
【請求項５】
前記底面は、囲っている第２部分に関し約１ｍｍ上昇している第１部分を有することを特徴とする請求項４記載の高圧ガス放電ランプ。
【請求項６】
放電空間は希ガスを包含することを特徴とする請求項１記載の高圧ガス放電ランプ。
【請求項７】
前記希ガスは、約８バール乃至約２０バール、特に約１０バール乃至１５バールのキセノン冷圧を有するキセノンであることを特徴とする請求項６記載の高圧ガス放電ランプ。
【請求項８】
請求項１に記載の高圧ガス放電ランプを有することを特徴とする照明ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に水銀無しで、自動車技術での使用に適している高圧ガス放電ランプ（ＨＩＤ［高輝度放電］ランプ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高圧ガス放電ランプは通常は、スターターガスに加え、実際の発光物質（光ジェネレータ）の役割を果たす放電ガス（例えば、ヨウ化ナトリウム又はヨウ化スカンジウム）と、主として電圧グレードフォーマーとして仕え、温度及び圧力の上昇を通じて光生成物質の蒸着を促進し、光源効率及びランプのバーニング電圧を上昇する重要な機能を有する水銀と、を包含している。
【０００３】
この種のランプは、それらの良好な測光特性のため広く使われるようになり、自動車技術においても増加的に使用されている。特にこのアプリケーションのためにいくつかのケースでの更なる要求は、ランプが、環境的理由から水銀を包含すべきではないことである。
【０００４】
水銀を省くことに関連した問題は、基準が上述の水銀の機能を少なくとも部分的に引き継ぐために提供されなければ、必要的に、より低い動作電圧、より高いランプ電流、及びより低い光源効率が、継続的な動作において与えられたランプパワーのために与えられることである。
【０００５】
例えば、欧州特許０５８１３５９号において、低い壁への方向に放電空間の軸に関し放電ランプのピンチがオフセットされ、動作状態における最上位置及び最下位置での放電空間の壁部間の温度相違を減少し、この仕方で、電極チップと低い壁の間の長さが減少されることが知られている。しかしながら、この刊行物は、水銀を包含する放電ランプに関する。
【０００６】
このような変化は水銀なしのランプにおいて動作電圧及び光源効率を上昇させることができることが分かっている。しかしながら、この変化は、放電空間における非蒸着物、特に放電空間の低い壁上に蓄積している光生成塩が、ランプのスイッチングオンの後に、前記塩が電極チップに向かって移動し、チップ又は発光放電アークを部分的に暗くするという点で、逆に発光放電アークの画像特性に効果を与えるという結果をもたらすであろう。
【特許文献１】欧州特許第０５８１３５９号公報
【特許文献２】米国特許第５，４０２，０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、例えば、上記説明に従い、放射空間における非蒸着物によって画像特性が損傷することの危険性が少なくとも実質的に取り除かれ、実質的に等質な温度分配を得るために内部空間が変化する放射空間（「非対称の放電空間」）を有する高圧ガス放電ランプを提供することにある。
【０００８】
本発明はまた、特に、電極と放電空間が相互に非対称に設けられる場合（「非対称放電容器」）、即ち、少なくとも電極チップが放電空間の上の壁（常にランプの動作位置にある）からの長さよりも短い放電空間の底壁面からの長さのところにある場合に、放射空間における非蒸着物によって画像特性が損傷する危険性が少なくとも実質的に取り除かれる高電圧ガス放電ランプを提供することを目的とする。
【０００９】
最後に、本発明は、特に、ランプの動作状態において蒸着していない物質が部分的又は全体的に放電アーク又は電極にオブスキュールし、画像特性から減じるという危険性を上げずに、所望の光源効率を得て、電圧を動作させるための非対称の放電空間及び／又は非対称放電容器を有する水銀無しの高圧ガス放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１によれば、上記目的は、非対称の放電空間及び／又は非対称放電容器を有する高圧ガス放電ランプであって、前記放電空間は、知られている水銀包含放電ランプの放電空間の体積との比較において与えられた第１の要素によって減少される体積を有し、動作状態において蒸着されない光生成物による発光放電アークの部分及び／又は電極の部分のオブスキュレーションは、前記放電空間内の前記光生成物の量が、前記第１の要素の値、及び、非対称に定められ前記ランプの動作位置における最下の底面への前記電極の長さに依拠して決定される第２の要素によって減少されるという点で防止されることを特徴とする高圧ガス放電ランプ、によって達成される。
【００１１】
ここで開始点は、周知の水銀包含放電ランプの放電空間の体積は、例えば、米国特許第５，４０２，０３７号に従い、２０μｌ乃至５０μｌの間にある。
【００１２】
更には、放電ランプは通常は、光生成物質が少なくとも僅かに過飽和した量存在するガス充填を包含し、動作状態でこれらの物質がガス相に完全に入らないが、その一部は放電空間の底上に固体又は液体状に残存していると推定される。光生成物質の蓄積はランプ中に維持され、拡散による如何なる損失が成され、ランプ寿命が長くなる。
【００１３】
この解決の特別に有利な点は、光源効率及び動作電圧の増加が得られることであり、水銀を包含する放電空間における画像特性と簡易で合理的な仕方で水銀がない放電空間における画像特性とが同じであり続けることである。
【００１４】
従属項は、本発明の有利な更なる実施形態に関連する。
【００１５】
請求項２の実施形態は、特に自動車技術において使用される。
【００１６】
請求項３乃至５は、特に良好な画像特性を有する水銀無しの放電ランプの望ましい実施形態に関連し、請求項６及び７の実施形態は、強調された光源効率及び水銀無しのガス充填のために電圧を動作することを有する。
【００１７】
本発明の更なる詳細、特徴及び有利な点は、図面を参照して望ましい実施形態の説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明による第１の高圧ガス放電ランプの構造を図示する。図１のランプは、放電空間２を囲んだ石英ガラスの放電容器１を有する。放電空間２は、ランプの動作位置における最下位置である底面１１及びこれと反対にある上壁１２によって境を限られている。
【００１９】
例えばタングステンのような融点温度が可能な限り高い材料からなる電極３の自由端である第１端は、反対の端から放電空間２に延出している。電極３の第２端は、導電テープ又は箔、特にモリブデン箔に取り付けられており、導電テープ又は箔を介して放電ランプの接続端子５と電極３との間の接続が得られる。
【００２０】
電極３の密封入口の放電空間２へのセーフガードのために、放電容器１は入口位置において石英部分（ピンチ又は金属−石英リードスルー）に没入され、電極３の第２端、導電箔２、及び接続端子５の部分が埋め込まれる。
【００２１】
アーク放電２１（発光アーク）は、ランプが動作位置にあるときに電極３のチップ間で励起される。
【００２２】
放電空間２は、望ましくは電圧グレードフォーマーと同様に、ハロゲン化金属のグループから選択される励起及び放電を通じて光放射を発光する放電ガス（光ジェネレータ）を有するガスで満たされる。
【００２３】
光生成物質は、例えばヨウ化ナトリウム及び／又はヨウ化スカンジウムであり、水銀の代わりに使用可能な電圧グレードフォーマーは、例えばヨウ化亜鉛及び／又は他の物質、特に、１又は複数のハロゲン化金属である。
【００２４】
水銀の代わりとして使用される物質は比較的低い部分蒸着圧を有するため放電容器１内での温度均衡を変化させることが必要で、可能な限り高い動作電圧と同様に、水銀を使用したときの実質的に同じ光源効率を、即ち、同じ光束を得ることができる。
【００２５】
温度均衡におけるこの変化は、図１に示す放電空間２の内部形状によって得ることができる。図から明らかなように、動作状態における最下位置における底面１０及び１１（通常は、ランプの動作状態において最低温度を有する）は、比較的低い第２の位置（「ポケット」）に囲まれ、上に上がっている第１中央部分１０を有する。第１部分１０は、動作中に形成される発光アーク２１への比較的短い長さを有する。この長さは望ましくは、発光アーク２１と放電空間２の上壁１２との間の長さよりも短くあるべきである。
【００２６】
この大きさは同時に、水銀を包含する周知の放電ランプの放電空間の体積との比較において第１要素によって放電空間の体積を減らすものであり、この要素は底面１０の形状によって定められる。
【００２７】
上述の大きさは、スイッチオフされるランプを有する第１端１０における固体状態で蓄積される光生成物質の温度を上昇させるという効果を得ることができ、当該物質は所望の可能な限り高い光源効率及び継続的動作におけるバーニング電圧を得るための十分な量におけるガス状態に入る。
【００２８】
底面の上に上がっている第１部分１０によって、水銀を包含するガスの充填によってのみ実質的に得られるランプの光源効率を得ることが可能である。更には、生成された光の分光特性及び色点は、自動車技術におけるアプリケーションにとって特に重要であるが、水銀を包含するランプの分光特性及び色点に実質的に対応する。
【００２９】
ランプのバーニング電圧はまた、周知の水銀無しのランプとの比較において、上昇される。
【００３０】
更には、上壁１２において、通常は反対側に出現する放電容器１１の最も熱いスポットの温度は、更に上昇することはなく、ランプ上の最大熱負荷は上昇せず、水銀を包含する放電ランプの光束維持効率と比較可能な光束維持効率が得られる。
【００３１】
底面の第１部分１０のみの温度上昇は最終的には、放電容器１１の壁に沿った、特に上側と下側の温度グレードが減少し、容器における熱応力は実質的に小さいということを得る。
【００３２】
ランプの画像特性が害されるので、ランプのスイッチがオンされた後に、光生成物質又はまだ蒸着されていない他の物質が、拡散領域を含む電極チップ又は放電アーク２１を被覆しないことがセーフガードされるべきである。
【００３３】
ランプのスイッチがオンになっている間に発生し、これらの物質のマイグレーションをもたらす温度上昇に起因して、底面１０及び１１上に蓄積された光生成物質が電極３の入口位置７及びピンチ６に到達できないことに更に注意しなければならない。これらは、やがては腐食を通じた損害又は類似の効果を引き起こすからである。
【００３４】
本発明によれば、放電空間における光生成物質の量が、上述の第１の要素の値及び底面１０及び１１、特に第１部分１０、への電極の長さであり、非対称から引き続く長さに従って決定される第２の要素によって減少される。
【００３５】
しかしながら、同時に、光生成物質の量は大きいままであるべきで、ランプの動作状態（過飽和）において完全に蒸着せず、拡散損失を扱い、ランプ寿命が長くなるためのこの仕方での蓄積を作りだす。
【００３６】
２７μｌの体積を有し、３００μｇの光生成物質を包含する通常の対称放電容器又は対称放電空間に基づき、以下の例を示す。
【００３７】
水銀無しのガスの充填の場合に放電空間の体積が１８μｌまで減少され、図１に示される実施形態における第１部分１０が第２部分１１に関し約１ｍｍだけ上昇した場合に、光生成物質の量が約２００μｇまで減少されると、特に有利な画像特性が得られる。上昇可能な光源効率及びバーニング電圧の減少は、放電空間２において、希ガス、特にキセノンの付加、即ち、キセノン圧の増加を通じて補償され得る。実験は、約１０バール乃至約１３バールのキセノン冷圧における上昇は、約５％の光源効率の上昇が可能であるということを示している。マグニチュードのこの順でのキセノン圧における上昇は、発光放電アーク２１の画像特性における明らかな効果を有しないことが分かった。
【００３８】
本発明により、水銀を包含する放電ランプによる場合と実質的に同じ光源効率及びバーニング電圧を有する上述のような放電空間２の体積又は変化の減少を通じた水銀無しの放電ランプを把握できた。上述の仕方で、光生成物質の量を減少することだけが必要で、変化しない画像特性をセーフガードする。
【００３９】
本発明の現地は明らかにも水銀を包含する放電ランプにも適用でき、一般的には体積が減少しない放電ランプに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態の長手方向の断面図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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