DE602004013111T2

DE602004013111T2 - Metallhalogenidlampe und Beleuchtungsvorrichtung für NIR-Bildgebung

Info

Publication number: DE602004013111T2
Application number: DE602004013111T
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Ishigami; Mikio Matsuda; Toshio Hiruta
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2024-12-21
Also published as: JP2005183276A; EP1548798A3; US20050134182A1; EP1548798A2; US7352132B2; EP1548798B1; DE602004013111D1; JP4320379B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Metallhalogenidlampe, die als Lichtquelle für einen Fahrzeugscheinwerfer und/oder ein Infrarotnachtsichtgerät geeignet ist, sowie ein Metallhalogenidlampen-Beleuchtungsgerät, das die Metallhalogenidlampe verwendet.
Es wurden verschiedene Studien bezüglich der Sicherheit von Fahrzeugen durchgeführt. Siehe z. B., "Illuminating Engineering Institute Journal", Vol. 86, Nr. 12, S. 896–899, veröffentlicht 2002. Dieses Dokument offenbart ein Infrarotnachtsichtgerät für Fahrzeuge als Mittel zur Fahrzeugsicherheit. Infrarotnachtsichtgeräte für Fahrzeuge tragen den Namen „Night Vision" (Warenzeichen) und wurden unter Verwendung der Eigenschaften von Infrarotstrahlen als Unterstützungssysteme für das sichere Fahren bei Nacht für Fahrer entwickelt, um die Sichtbarkeit von Fußgängern, Hindernissen oder Verkehrszeichen vor einem Fahrzeug zu verbessern. 1999 wurde in den USA zum ersten Mal ein Infrarotnachtsichtgerät auf den Markt gebracht. Ein Hindernis, das z. B. weit entfernt ist und nicht mithilfe von Scheinwerfern erfasst werden kann, wird mithilfe einer Infrarotkamera fotografiert, und sein Bild wird einem Fahrer angezeigt. Infrarotlicht hat längere Wellenlängen als sichtbares Licht. Daher ist es für einen Fahrer vorteilhafter, bei der Erfassung eines Hindernisses, z. B. bei Nacht, Regen oder Nebel, ein Bild des Hindernisses mithilfe von Infrarotlicht zu erhalten, als es direkt mithilfe von sichtbarem Licht zu sehen. Des Weiteren kann der Fahrer ein Hindernis, dessen Bild er mithilfe von Infrarotlicht erhält, erfassen, selbst wenn er vom Licht der Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeugs geblendet wird.
Infrarotnachtsichtgeräte für Fahrzeuge umfassen passive und aktive. Passive Geräte erfassen mithilfe einer Ferninfrarotkamera Ferninfrarotlicht (mit Wellenlängen von 8–14 μm), die von einem Hindernis emittiert werden. Nachteile bei Geräten dieser Art sind, dass die Kamera teuer ist und die Genauigkeit der Erfassung bei Regen oder Schnee reduziert ist. Im Gegensatz dazu emittieren aktive Geräte Nahinfrarotlicht auf ein Hindernis mithilfe eines Projektors und erfassen reflektiertes Licht mithilfe einer CCD-Kamera, die Nahinfrarotlicht wahrnimmt. Des Weiteren wird eine herkömmliche Lichtquelle für Infrarotnachtsichtprojektoren aus einer Kombination aus einer Halogenlampe und einem Wellenlängenkorrekturfilter gebildet und projiziert Nahinfrarotlicht von 780 nm bis 1,2 μm. Vorteile bei Geräten dieses Typs sind, dass die Kamera nicht teuer ist und Bilder bereitstellt, die denen mit sichtbarem Licht nahe kommen. Bei beiden Gerätetypen werden die erfassten Bilder auf einem Head-up oder Head-down-Display angezeigt.
Bei aktiven Geräten ist eine Lampeneinheit bekannt, welche mit einer Entladungsröhre, die ein Cäsiumhalogenid enthält, sowie einem Nahinfrarottransmissionsfilter auf der Röhre bereitgestellt wird, wobei die Entladungsröhre und der Filter als Lichtquelle für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet werden. Siehe z. B., die japanische Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnr. 2003-257367 . Die in diesem Dokument offenbarte Lampeneinheit emittiert Nahinfrarotlicht durch Entladung, unter Verwendung von entweder Cäsiumiodid oder Cäsiumbromid. Dieses Nahinfrarotlicht wird durch den Nahinfrarottransmissionsfilter, der die Lampe umgibt, extrahiert. Somit ist beabsichtigt, dass das Nahinfrarotlicht für das Infrarotnachtsichtgerät vorgesehen ist. Des Weiteren offenbart das Dokument auch eine Technik, die ermöglicht, dass der Nahinfrarottransmissionsfilter von der Entladungsröhre zurückgezogen wird, wodurch die Lampe außerdem als Fahrzeugnebelleuchte verwendet werden kann. Das heißt, das Dokument beschreibt, dass die Lampeneinheit außerdem als Nebelleuchte verwendet werden kann, wenn sie als Lichtquelle, die für das Nachtsichtgerät vorgesehen ist, verwendet wird. Diese Lampeneinheit kann jedoch nicht als Fahrzeugscheinwerfer verwendet werden.
Wie oben stehend beschrieben, sind Fahrzeug-Infrarotnachtsichtgeräte des aktiven Typs denen des passiven Typs gegenüber von Vorteil. Geräte des aktiven Typs müssen jedoch eine für diese vorgesehene Lichtquelle verwenden, zumindest wenn sie als Nachtbildsichtgeräte verwendet werden. Daher ist es notwendig, zusätzlich zu einem Fahrzeugscheinwerfer, eine Lichtquelle herzustellen, die für das Infrarotnachtsichtgerät vorgesehen ist, oder eine komplexe Nebelleuchte mit einem beweglichen Segment herzustellen. Infolgedessen werden diese teuer.
Im Gegensatz dazu hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung früher eine Metalldampfentladungslampe, die eine Lichtquelle sowohl für einen Fahrzeugscheinwerfer als auch für ein Infrarotnachtsichtgerät enthält, als eine Ausführungsform einer Erfindung entwickelt. Diese Erfindung wurde eingereicht als japanische Patentanmeldung Nr. 2002-294617 (im Folgenden zur Erklärungserleichterung als "die vorhergehende Erfindung 1" bezeichnet.) Des Weiteren schlug der Erfinder in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-377813 (im Folgenden zur Erklärungserleichterung als „die vorhergehende Erfindung 2" bezeichnet) eine quecksilberfreie 35-Watt-Metallhalogenidlampe sowohl für einen Fahrzeugscheinwerfer als auch für ein Infrarotnachtsichtgerät vor.
Für die Lampeneinheit und die Lampen, die in den oben erwähnten Patentschriften und vorhergehenden Erfindungen 1 und 2 beschrieben sind, werden hauptsächlich Alkalimetalle, wie z. B. Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs), zur Emission von Nahinfrarotlicht verwendet. Diese Alkalimetalle, welche als Metallhalogenide eingeschlossen sind, emittieren Linien der folgenden Wellenlängen im Nahinfrarotbereich:
Na: 818,3 nm, 819,4 nm, 1138,1 nm, 1140,1 nm
K: 766,4 nm, 769,8 nm, 1168,9 nm, 1177,1 nm
Rb: 761,9 nm, 775,7 nm, 775,9 nm, 780,0 nm, 794,7 nm, 887,3 nm
Cs: 760,9 nm, 801,5 nm, 807,9 nm, 852,1 nm, 876,1 nm, 894,3 nm, 917,2 nm, 920,8 nm, 1002,0 nm, 1012,0 nm
Obwohl in der Patentschrift und den vorhergehenden Erfindungen 1 und 2 die oben stehenden Alkalimetalle als Metallhalogenide eingeschlossen sind, existieren sie während des Leuchtens der Lampen in Form von neutralen Metallen oder Ionen. Alkalimetalle besitzen nur ein Elektron auf der äußersten Schale, daher können sie sehr leicht ionisiert werden. Dementsprechend neigen sie dazu, sich durch das Material des hermetischen Hohlgefäßes hindurch zu bewegen, wenn eine Spannung angelegt wird. Vor allem bei Li oder Na, welche einen kleinen Atomradius aufweisen, ist diese Tendenz stark. Das Phänomen der Bewegung von Li- oder Na-Atomen durch das Material des hermetischen Hohlgefäßes ist als Li- oder Na-Drop-out bekannt. Dieselbe Tendenz wird auch bei K, Rb und Cs festgestellt. Daher wird eine Reduktion der Menge eines solchen Metalls in dem hermetischen Hohlgefäß bei langfristigem Leuchten beobachtet.
Dieses Phänomen wirft ein Problem auf, bei dem sich die Emissionsenergie des Nahinfrarotlichtes bei langfristigem Leuchten einer Metallhalogenidlampe reduziert. Daher verkürzt sich die Lebensdauer der Lampe als Nahinfrarotquelle, wenn das Nahinfrarotlicht einer Metallhalogenidlampe hauptsächlich verwendet wird. Ein noch größeres Problem ergibt sich jedoch, wenn das sichtbare Licht und das Nahinfrarotlicht einer Metallhalogenidlampe gleichzeitig verwendet werden. In diesem Fall ist das Emissionsleistungserhaltungsverhältnis von Nahinfrarotlicht im Vergleich zu sichtbarem Licht erheblich reduziert. Daraus ergibt sich ein verringerter Beobachtungsbereich des Infrarotnachtsichtgerätes, aufgrund der Reduktion des Nahinfrarot-Emissionsleistungserhaltungsverhältnisses, obwohl die Lampe als Lichtquelle für einen Scheinwerfer langlebig ist. Dies verkürzt die tatsächliche Lebensdauer der Lampe.
Die obigen Probleme werden noch größer, wenn, wie in der vorhergehenden Erfindung 2, der anfängliche Lichtstrom in einem vorgegebenen Bereich gehalten werden muss. Wenn die Energie von Nahinfrarotlicht, das die Gesamtmenge der Emission beansprucht, verstärkt wird, wird die des sichtbaren Lichtes im Verhältnis dazu reduziert. Dementsprechend kann die Emissionsleistung des Nahinfrarotlichtes nicht hoch angesetzt werden, um den Gesamtlichtstrom innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu halten.
Es ist bekannt, dass ein sogenannter HID-Scheinwerfer, der eine Metallhalogenlampe als sichtbare Lichtquelle verwendet, eine sehr helle Lampe ist. Daher ist eine beträchtliche Reduktion des Gesamtlichtstroms zulässig. Gemäß der Vorschrift der Japan Electric Lamp Manufacturers Association JEL215 1998 ist es ausreichend, wenn 60 % oder mehr des ursprünglichen Gesamtlichtstroms nach einer Leuchtdauer der Lampe von 1500 Stunden aufrechterhalten werden. Im Gegensatz dazu wird bei einer Metallhalogenidlampe für Nachtsichtgeräte die Emissionsleistung des Nahinfrarotlichts in und nach der anfänglichen Leuchtphase wie oben beschrieben niedrig gehalten. Daher kann die Sichtbarkeitsleistung des Infrarotnachtsichtgeräts leicht verloren gehen, wenn sich eine signifikante Reduktion der Nahinfrarotlicht-Abgabe bei langfristigem Leuchten ergibt.
GB 1190833 offenbart eine Hochdruck-Metalldampfentladungslampe, die eine Halogenverbindung, insbesondere Aluminiumchlorid und Aluminiumbromid, sowie vorzugsweise Quecksilber enthält und ein Lampenspektrum im VIS- und im NIR-Bereich zeigt. US 3259777 offenbart elektrische Hochdruck-Metalldampfentladungslampen von großer Helligkeit, die ein verdampfbares Metalliodid, insbesondere Indium-, Gallium-, Thalliumiodide, sowie Quecksilberiodid enthalten und ein Lampenspektrum im VIS- und NIR-Bereich zeigen. US 6469446 B offenbart eine quecksilberfreie Metallhalogenidlampe mit zwei Gruppen von Metallhalogeniden, wobei eine erste Gruppe Dysprosium und Calcium als Metalle umfasst, und die zweite Gruppe mindestens eines aus Indium, Zink, Hafnium oder Zirkonium als Metalle umfasst, die Lampe kann Cs-Halogenid enthalten. US 4686419 offenbart eine Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe, welche Quecksilber und ein Metallhalogenid enthält, einschließlich Cadmium-, Lithium- und Cäsiumhalogenid.
US 2003/020179 offenbart eine Entladungslampe, die einen Elektrodenkörper, vorzugsweise aus Wolfram, dotiert mit Kalium enthält, welcher darüber hinaus einen Wärmeleiter, ausgewählt aus Gold, Silber oder Kupfer aufweist. US 2002/0125823 offenbart eine Quecksilberhochdrucklampe mit Bogenentladungselektroden aus spiralförmig gewundenem Wolfram, vorzugsweise dotiert mit Kalium oder Kalium und Aluminiumoxid. US 2002/0017860 offenbart eine Hochdruckentladungslampe mit einem Quarzglaskolben und einem Paar von mit Kaliumoxid dotierten Elektroden, wobei die Lampe zumindest Quecksilber und ein Halogengas, eingeschlossen in dem Quarzglaskolben, enthält. EP 0479634 offenbart einen Scheinwerfer für Fahrzeuge, der ein weit reichendes Beleuchtungsmittel enthält, das vorzugsweise Infrarotstrahlung verwendet, wobei ein System, das eine Videokamera und einen Anzeigebildschirm umfasst, dem Fahrer ein Bild der ausgeleuchteten Straße liefern kann, auf welcher das Fahrzeug unterwegs ist.
JP 2001060403 offenbart ein Nachtsichtgerät für ein Fahrzeug, welches den Scheinwerfer als eine Lichtquelle verwendet, wobei das Infrarotlicht von einem Scheinwerfer als Lichtquelle für eine Infrarotkamera verwendet wird. US 6316975 B offenbart eine Entladungslampe mit einer plasmabildenden Füllung, die Selen und ein Elektrodenmaterial enthält, das mit einem Elektronendonator wie z. B. Cs dotiertes Molybdän umfasst. EP 1156512 offenbart eine Entladungslampe zur photodynamischen Therapie und zur photodynamischen Diagnose, die ein Alkalimetall, wie z. B. K oder Rb als ein emittierendes Element, ein Edelgas und vorzugsweise außerdem Quecksilber enthält. JP 59167948 offenbart eine Hochdruck-Metalldampfentladungslampe, bei der Halogenide von z. B. Rb, K, oder Cs zusammen mit einem Edelgas oder Quecksilber verkapselt sind. US 6353289 B offenbart eine Metallhalogenidentladungslampe, die zwei Halogenide und ein Edelgas sowie optional unterschiedliche Mengen CsI als ein drittes Halogenid umfasst.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Metallhalogenidlampe, deren Nahinfrarot-Emissionsleistungserhaltungsverhältnis während der Lebensdauer der Lampe verbessert ist, bereitzustellen und eine Beleuchtungsvorrichtung, die diese Metallhalogenidlampe verwendet, bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Metallhalogenidlampe bereitzustellen, die die festgelegten Standards, insbesondere für quecksilberfreie HID-Lampen für Scheinwerfer erfüllt, und die eine Nahinfrarotemissionsleistung bereitstellen kann, die für ein Infrarotnachtsichtgerät über einen langen Zeitraum ausreichend ist, sowie eine Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, die diese Metallhalogenidlampe verwendet.
Gemäß der Erfindung wird eine Metallhalogenidlampe, wie in Anspruch 1 definiert, bereitgestellt.
In der oben beschriebenen Erfindung und jeder unten beschriebenen Erfindung haben die verwendeten Begriffe die folgenden Definitionen und technischen Bedeutungen, sofern sie nicht anderweitig besonders angegeben sind:
Hermetisches Hohlgefäß:
Das hermetische Hohlgefäß ist hitzebeständig und lichtdurchlässig. Des Weiteren kann das innere Volumen des hermetischen Hohlgefäßes gemäß dem Verwendungszweck festgelegt werden. Für Scheinwerfer ist das innere Volumen allgemein auf 0,005 bis 0,1 cc, vorzugsweise 0,01 bis 0,05 cc festgelegt. In diesem Fall hat der Abschnitt des maximalen Durchmessers des hermetischen Hohlgefäßes einen inneren Durchmesser von 2 bis 10 mm und einen äußeren Durchmesser von 5 bis 13 mm. Der Ausdruck „hitzebeständig und lichtdurchlässig" bedeutet, dass das Gefäß stark genug ist, der Standardbetriebstemperatur von Entladungslampen standzuhalten und sichtbares Licht und Infrarotlicht mit jeweils gewünschten Wellenlängenbereichen, das durch Entladung erzeugt wurde, nach außen übertragen kann. Dementsprechend kann das hermetische Hohlgefäß aus einem beliebigen Material gebildet sein, sofern das Material hitzebeständig und lichtdurchlässig ist. Zum Beispiel kann es aus polykristalliner- oder monokristalliner Keramik, wie z. B. Quarzglas, lichtdurchlässigem Aluminiumoxid YAG bestehen. Falls nötig, ist es zulässig, eine lichtdurchlässige Schicht, die widerstandsfähig gegen Halogene oder Halogenide ist, an der inneren Oberfläche des hermetischen Hohlgefäßes aus Quarzglas zu bilden oder die Qualität der inneren Oberfläche des hermetischen Hohlgefäßes verbessern.
Das hermetische Hohlgefäß wird allgemein mit einem Mantelsegment und ein Paar zylindrische Abdichtsegmente bereitgestellt. Das Mantelsegment umschließt einen Entladungsraum, vorzugsweise einen schmalen Entladungsraum, der das oben erwähnte innere Volumen bereitstellt. Der schmale Entladungsraum kann zylindrisch geformt sein. In diesem Fall, beim horizontalen Leuchten, nähert sich der Entladungsbogen, wenn er nach oben gebogen ist, der inneren Oberfläche des oberen Abschnitts des Entladungsgefäßes, dadurch kommt es zu einem raschen Temperaturanstieg des oberen Abschnittes. Des Weiteren kann das Mantelsegment relativ dick hergestellt werden. Das heißt, der im Wesentlichen mittlere Abschnitt des Mantelsegments zwischen den Elektroden kann dicker als die gegenüberliegenden Enden hergestellt sein. Dadurch wird die Wärmeübertragung des Entladungsgefäßes verbessert, wodurch die Temperatur eines Entladungsmediums, das sich an der inneren Oberfläche der unteren und seitlichen Abschnitte des Entladungsraumes ansammelt, beschleunigt wird, was den Anstieg eines Lichtstroms beschleunigt.
Das Paar Abdichtsegmente dichtet das Mantelsegment ab, unterstützt die axialen Abschnitte der Elektroden und dient als Mittel für das luftdichte Leiten eines Stroms vom Beleuchtungsstromkreis zu den Elektroden. Die Abdichtsegmente sind einstückig mit den gegenüberliegenden Enden des Mantelsegments gebildet. Zum Versiegeln der Elektroden und zum luftdichten Leiten eines Stroms vom Beleuchtungsstromkreis zu den Elektroden sind in die Abdichtsegmente Metallfolien luftdicht eingelassen, als luftdicht eingeschlossene leitfähige Mittel, wenn das Hohlgefäß aus vorzugsweise Quarzglas gebildet ist. Die eingeschlossenen Metallfolien sind in die Abdichtsegmente eingelassen, die das Innere des Mantelsegments des hermetischen Hohlgefäßes luftdicht halten. Die Metallfolien wirken mit den Abdichtsegmenten zusammen, um als Stromleitungselemente zu dienen. Wenn das hermetische Hohlgefäß aus Quarzglas gebildet ist, ist Molybdän das am besten geeignete Material für die Metallfolien. Da Molybdän bei etwa 350°C oxidiert wird, sind die proximalen Enden der Metallfolie so eingelassen, dass sie niedrigeren Temperaturen als 350°C ausgesetzt sind. Die eingeschlossenen Metallfolien können in die Abdichtsegmente mithilfe unterschiedlicher Verfahren eingelassen werden. Zum Beispiel kann Druckabdichtung oder Quetschabdichtung oder eine Kombination daraus angewandt werden. Letzteres Verfahren ist geeignet für eine Metallhalogenidlampe, für z. B. Fahrzeugscheinwerfer, die ein inneres Volumen von 0,1 cc oder weniger aufweist, und ein Gas enthält, wie z. B. Xenon (Xe) mit einem Druck von 608 kPa (sechs Atmosphären) oder mehr bei Raumtemperatur.
Elektroden:
Die beiden Elektroden sind in dem hermetischen Hohlgefäß eingeschlossen und stehen sich einander in einem vorgegebenen Abstand mit einem Entladungsraum dazwischen gegenüber. Bei einer Metallhalogenidlampe für Fahrzeugscheinwerfer wird bevorzugt, den Abstand zwischen den Elektroden auf 5 mm oder weniger festzulegen, und mehr bevorzugt auf 4,2 ± 0,3 mm festzulegen. Vorzugsweise weisen die Elektroden einen linearen axialen Abschnitt mit einem im Wesentlichen gleich bleibenden Durchmesser in Längsrichtung auf. Der Durchmesser des axialen Abschnitts beträgt vorzugsweise 0,25 mm oder mehr, und mehr bevorzugt 0,45 mm oder weniger. Der Durchmesser des axialen Abschnitts ist im Wesentlichen konstant. Das distale Ende jeder Elektrode ist flach geformt oder weist eine gekrümmte Oberfläche, die als Anfangspunkt eines Bogens dient, auf. Alternativ kann das distale Ende mit einem größeren Durchmesser als der axiale Abschnitt geformt sein.
Zusätzlich können die Elektroden aus einem hitzebeständigen und leitfähigen Material gebildet sein, wie z. B. reinem Wolfram (W), dotiertem Wolfram, Wolfram mit Thoriumzusatz, enthaltend ein Thoriumoxid, Rhenium (Re) oder eine Wolfram-Rhenium-Legierung (W-Re), etc.. Ein dotiertes Material wird jedoch bevorzugt, wenn die Elektroden außerdem als Metallspeichermittel dienen, das später noch beschrieben wird.
Entladungsmedium:
Das Entladungsmedium ist in dem hermetischen Hohlgefäß eingeschlossen und dient dazu, eine Entladung in einem Dampf- oder Gaszustand zu veranlassen. Das Entladungsmedium enthält ein Halogenid und ein Edelgas.
(Halogenid) Das Halogenid kann mindestens eines aus ersten bis dritten Halogeniden enthalten.
Das erste Halogenid ist eingeschlossen, um den Dampfdruck eines Metalls, das hauptsächlich sichtbares Licht emittiert, bis zu einem gewünschten Wert zu erhöhen. Dementsprechend ist das erste Halogenid unverzichtbar bei der hauptsächlichen Erzeugung von sichtbarem Licht. Jedoch kann bei hauptsächlicher Emission von Nahinfrarotlicht das erste Halogenid selektiv eingeschlossen werden. Des Weiteren können für das erste Halogenid ein einzelnes Metall oder eine Vielzahl von Metallen aus Metallen ausgewählt werden, die unterschiedliche sichtbare Lichtstrahlen emittieren, je nach Zweck der Metallhalogenidlampe.
Das zweite Halogenid ist eingeschlossen, um den Dampfdruck eines Metalls, das hauptsächlich Nahinfrarotlicht emittiert, zu steuern. Dementsprechend ist es wünschenswert, das zweite Halogenid einzuschließen, um hauptsächlich Nahinfrarotlicht zu emittieren. In der vorliegenden Erfindung genügt es jedoch, wenn Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 750 bis 1100 nm emittiert wird, und es kann auf die Emission von Nahinfrarotlicht durch das zweite Halogenid verzichtet werden. Des Weiteren setzt ein Metallspeichermittel, das später beschrieben wird, auch ein Metall frei, das Nahinfrarotlicht emittiert. Das Metall ist an ein freies Halogen gebunden, um dadurch ein Halogenid zu bilden und dadurch Nahinfrarotlicht während der elektrischen Entladung in der Lampe zu emittieren.
Des Weiteren dient das zweite Halogenid zur Unterdrückung einer Reaktion eines Metalls zur Emission von Nahinfrarotlicht mit den Bauteilen des hermetischen Hohlgefäßes.
Als zweites Halogenid ist ein Halogenid eines Metalls bevorzugt, das hauptsächlich Licht mit Wellenlängen von 750 bis 1100 nm emittiert. Infrarotnachtsichtgeräte für Fahrzeuge nehmen mit hoher Empfindlichkeit Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 750 bis 1100 nm wahr. Der Ausdruck "um hauptsächlich Nahinfrarotlicht zu emittieren" bedeutet, dass das Licht mit der höchsten emittierten Emissionsleistung Nahinfrarotlicht ist, und/oder dass das Licht mit effektiver Emissionsenergie, die zuverlässig vom Infrarotnachtsichtgerät wahrgenommen werden kann, Nahinfrarotlicht ist, unabhängig davon, ob das Emissionsspektrum ein Linienspektrum oder ein kontinuierliches Spektrum ist. Daher ist es ausreichend, wenn das Lampenlicht mindestens eine der oben stehenden Bedeutungen abdeckt. Dies kommt daher, dass, wenn das Lampenlicht mindestens eine der oben stehenden Bedeutungen abdeckt, es sich um effektives Nahinfrarotlicht für das Infrarotnachtsichtgerät handelt. Andererseits, wenn sich das Licht mit der höchsten Emissionsleistung im Nahinfrarotbereich befindet, ist die für das Wahrnehmen des Infrarotnachtsichtgeräts nötige Emissionsleistung des Infrarotlichts minimiert. Daher ist die Emissionsleistung, die auf sichtbares Licht verteilt werden soll, erhöht, was noch viel stärker bevorzugt ist für eine Metallhalogenidlampe, die als Lichtquelle für sowohl sichtbares als auch Infrarotlicht verwendet wird.
Im Allgemeinen weist „Nahinfrarotbereich" auf eine Wellenlänge von 780 nm bis 2 μm hin. In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, das zweite Halogenid einzuschließen und so hauptsächlich Nahinfrarotlicht von 750 bis 1100 nm, wie oben beschrieben, zu emittieren. Zu diesem Zeitpunkt kann ein einzelnes oder eine Vielzahl von Metallen verwendet werden. Am meisten bevorzugt wird wenigstens ein Metall ausgewählt aus Kalium (K), Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs).
Das dritte Halogenid ist eingeschlossen, um den Dampfdruck eines Metalls zu verstärken, das als ein Puffermetalldampf anstelle von Quecksilber dient. Dementsprechend ist das dritte Halogenid unverzichtbar für eine quecksilberfreie Lampe, die im Wesentlichen kein Quecksilber enthält, und entbehrlich für eine Lampe, die Quecksilber verwendet.
Halogene, die in Halogeniden vorkommen, werden beschrieben. Bezüglich der Reaktivität ist Iod am besten geeignet, und Iodide sind zumindest als Hauptlichtemissionsmetalle eingeschlossen. Wenn eine angemessene Menge Brom als Bromide eingeschlossen ist, unterdrücken diese effektiv das Schwärzen der inneren Oberfläche des hermetischen Hohlgefäßes. Wenn nötig, können verschiedene Halogenide, einschließlich z. B. Iodide und Bromide enthalten sein.
(Edelgas) Das Edelgas dient als ein Startgas und als Puffergas und kann mindestens eines, ausgewählt aus Argon (Ar), Krypton (Kr), Xenon (Xe), etc. umfassen. Unter den Edelgasen emittiert Xenon hauptsächlich Nahinfrarotlicht von 820 bis 1000 nm. Daher steigert Xenon effektiv die Emissionsleistung von Nahinfrarotlicht. Die Emissionsleistung von Nahinfrarotlicht von 820 bis 1000 nm wird effektiv von Infrarotnachtsichtgeräten für Fahrzeuge wahrgenommen.
Des Weiteren dient Xenon (Xe) nicht nur als Startgas und als Puffergas für die Metallhalogenidlampe der Erfindung, sondern emittiert außerdem sichtbares weißes Licht beim Entzünden der Lampe, wenn der Dampfdruck der Halogenide niedrig ist. Wenn Xenon unter geeignetem Druck eingeschlossen ist, trägt es zum Anstieg des Lichtstroms und einer Erhöhung der Emissionsleistung von Nahinfrarotlicht bei. Der geeignete Druck für Xenon beträgt 608 kPa (6 Atmosphären) oder mehr, mehr bevorzugt 810 bis 1621 kPa (8 bis 16 Atmosphären).
Wenn Xenon unter geeignetem Druck eingeschlossen ist, erhöht sich die Emissionsleistung von Nahinfrarotlicht, und das weiße Licht, das vom Xenon emittiert wird, wird als ein Lichtstrom beim Zünden der Lampe, wenn der Dampfdruck eines lichtemittierenden Metalls niedrig ist, verwendet. Folglich wird der Standard bezüglich weißen Lichts, der für eine HID-Lampe zur Verwendung in Fahrzeugscheinwerfern bestimmt ist, selbst beim Entzünden der Lampe erfüllt.
(Quecksilber) Die Metallhalogenidlampe der Erfindung kann von einem quecksilberhaltigen oder quecksilberfreien Typ sein.
Metallspeichermittel:
Das Metallspeichermittel speichert wenigstens eines, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs). Das Metallspeichermittel wird während des Leuchtens erhitzt, mit dem Ergebnis, dass es allmählich das gespeicherte Metall während der Lebensdauer der Lampe freisetzt. Das Metallspeichermittel kann gleichzeitig zwei oder mehr der Metalle, die zu der Gruppe gehören, speichern. Wie aus dem Merkmal der vorliegenden Erfindung hervorgeht, ist die Struktur für das Speichern eines Metalls nicht eingeschränkt. Die oben genannten Metalle sind Alkalimetalle und haben jeweils niedrige Schmelzpunkte (Rb: 38,89°C; Cs: 28,40°C) und niedrige Siedepunkte (Rb: 688°C; Cs: 678,4°C). Dadurch kann das Metallspeichermittel, das relativ leicht ein Metall durch Erhitzen beim Leuchten emittiert, speziell konstruiert sein. Zum Beispiel kann das Metallspeichermittel aus einem hitzebeständigen Metall, wie z. B. Wolfram oder Molybdän, dotiert mit dem oben genannten/den oben genannten Metall(en), gebildet sein. Das Dotieren wird standardmäßig durchgeführt, bevor Pulver des hitzebeständigen Metalls gesintert wird. Nach dem Sintern des so gewonnenen Pulvers, erhält man ein hitzebeständiges, dotiertes Metall.
Des Weiteren wird das Metallspeichermittel mit jeglichem geeigneten Verfahren während des Leuchtens der Metallhalogenidlampe erhitzt. Zum Beispiel kann das Metallspeichermittel so gebaut sein, dass seine Temperatur übereinstimmend mit einem Temperaturanstieg der Metallhalogenidlampe selbst während des Leuchtens ansteigt. Alternativ kann das Metallspeichermittel durch die ausgestrahlte Wärme während des Leuchtens erhitzt werden. Das Metallspeichermittel kann jedoch auch alternativ durch die Joule'sche Wärme, die entsteht, wenn ein Lampenstrom während des Leuchtens durch die Elektroden fließt, erhitzt werden, und außerdem durch die Wärme, die hauptsächlich durch das Einströmen der Elektronen in der Anodenphase erzeugt und durch die Elektroden übertragen wird. Wenn nötig, kann das Metallspeichermittel mithilfe der Wärme, die durch das Fließen eines Stroms, der sich vom Lampenstrom unterscheidet, erzeugt wird, erhitzt werden.
Zusätzlich kann das Metallspeichermittel aus einer der Elektroden gebildet sein. In diesem Fall sind die Elektroden aus einem hitzebeständigen Material, wie z. B. Wolfram, dotiert mit dem oben genannten Material, gebildet. Alternativ kann das Metallspeichermittel als ein von den Elektroden getrenntes Element hergestellt sein und mit den Elektroden, z. B. durch Schweißen verbunden sein, oder es kann an der inneren Oberfläche des hermetischen Hohlgefäßes angebracht sein. Des Weiteren kann das Metallspeichermittel durch Beschichten der Elektroden mit dem oben erwähnten Metall gebildet sein, aus einem Stab gebildet sein, der das Metall enthält und in dem hermetischen Hohlgefäß eingeschlossen ist oder aus Wicklungen des Metalls gebildet sein, die um die Elektroden herum gewickelt sind.
Wenn das Metallspeichermittel aus einem hitzebeständigen Metall, dotiert mit mindestens einem Metall, ausgewählt aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) gebildet ist, werden 10 bis 200 μg des mindestens einen Metalls zu 1 g des hitzebeständigen Metalls hinzugefügt (d. h. 10 bis 200 ppm des mindestens einen Metalls sind in dem hitzebeständigen Metall enthalten). Vorzugsweise sind mindestens 30 bis 100 μg des mindestens einen Metalls hinzugefügt.
Verhältnis der Emissionsenergie von sichtbarem Licht zu Nahinfrarotlicht:
Bei der Erfindung beträgt die Emissionsleistung von sichtbarem Licht mit Wellenlängen von 380 bis 780 nm zu Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 750 bis 1100 nm 0,5:1 bis 4,0:1. Der Grund, warum der Wellenlängenbereich des Nahinfrarotlichts Teile des Bereiches des sichtbaren Lichts umfasst (750 bis 780 nm), wird nun mit Bezug auf 1 beschrieben.
1 ist eine graphische Darstellung, die die Empfindlichkeitscharakteristik einer weit verbreiteten CCD-Kamera, die außerdem als Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird, veranschaulicht. Wie aus der Figur, die sich auf die Empfindlichkeitscharakteristik der CCD-Kamera, die als Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird, bezieht, hervorgeht, weist die Kamera die maximale Lichtempfindlichkeit bei einer Wellenlänge von etwa 759 nm auf und weist niedrigere Empfindlichkeitswerte für Licht mit Wellenlängen von mehr als 759 nm auf. Hieraus geht hervor, dass Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von etwa 780 bis 1200 nm von einer CCD-Kamera des Nahinfrarot-Typs wahrgenommen werden kann. Tatsächlich wäre es jedoch ratsam, sichtbares Licht mit Wellenlängen von 750 bis 780 nm zusätzlich zu diesem Nahinfrarotlicht zu verwenden, um die Emissionsleistung des Lichts, das von der CCD-Kamera wahrgenommen werden kann, zu verstärken.
Aufgrund des oben Beschriebenen verwendet die Erfindung einen Emissionsbereich von 750 bis 1100 nm für das Infrarotnachtsichtgerät. Andererseits geht aus 1 außerdem hervor, dass sichtbares Licht mit Wellenlängen von weniger als 750 nm für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet werden kann. Wenn jedoch solches sichtbares Licht außerdem für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird, wird die Energie eines sichtbaren Lichtstroms erheblich reduziert. Des Weiteren weist die CCD-Kamera für den Wellenlängenbereich, der 1100 nm überschreitet, eine sehr geringe Empfindlichkeit auf.
Wenn das Emissionsleistungsverhältnis auf 0,5:1 bis 4,0:1 festgelegt ist, ermöglicht es verschiedene Arten der Verwendung der Metallhalogenidlampe, wie später beschrieben wird. Bei den Erfindungen, die in den Ansprüchen 1 bis 3 der vorliegenden Anmeldung erwähnt werden, wird davon ausgegangen, dass das Emissionsleistungsverhältnis in der ersten Zeit der Auslieferung von Metallhalogenidlampen als Endprodukte gemessen wird.
Funktionen der vorliegenden Erfindung:
Die vorliegende wie oben konstruierte Erfindung erfüllt die folgenden Funktionen:

1. Wenn die Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung an einen Beleuchtungsstromkreis angeschlossen und eingeschaltet ist, emittiert sie sichtbares Licht mit Wellenlängen von 380 bis 780 nm sowie Nahinfrarotlicht mit einer Wellenlänge von 750 bis 1100 nm in einem Emissionsleistungsverhältnis von 0,5:1 bis 4,0:1. Da das Emissionsleistungsverhältnis wie oben beschrieben festgelegt ist, eignet sich die Metallhalogenidlampe der Erfindung als Lichtquelle, die für (1) ein Infrarotnachtsichtgerät, das hauptsächlich Nahinfrarotlicht verwendet, für (2) einen Fahrzeugscheinwerfer, der hauptsächlich sichtbares Licht verwendet und (3) sowohl für ein Infrarotnachtsichtgerät als auch für einen Fahrzeugscheinwerfer vorgesehen ist. Im Fall der Verwendung der Lampe als eine Lichtquelle für beide Geräte kann die Lampe gleichzeitig für diese verwendet werden oder für diese zu unterschiedlichen Zeiten verwendet werden. Der Ausdruck "für diese zu unterschiedlichen Zeiten verwendet werden" bedeutet, dass die Lampe als Lichtquelle für eines davon zu einer und für das andere zu einer anderen Zeit verwendet wird.
2. Zur vorliegenden Erfindung gehört ein Metallspeichermittel, welches während des Leuchtens erhitzt wird und daher allmählich mindestens ein Metall, ausgewählt aus Rubidium und Cäsium, in das hermetische Hohlgefäß während der Lebensdauer der Lampe freisetzt. Das freigesetzte Metall bindet sich an ein freies Halogen in dem hermetischen Hohlgefäß und emittiert dadurch aufgrund des Metalldampfes hauptsächlich Nahinfrarotlicht. Wenn die Lampe Kalium, Rubidium und/oder Cäsium als zweites Halogenid enthält, bewegen sich diese Metalle durch die Materialien der Lampe hindurch und werden im Verlauf der Lebensdauer der Lampe verlorengehen. Jedoch ersetzt/ersetzen in der vorliegenden Erfindung das/die allmählich aus dem Metallspeichermittel freigesetzte(n) Metall(e) das/die verloren gegangene(n) Metall(e). In einigen Fällen ist die Menge des/der freigesetzten Metalls/Metalle größer als die des/der verloren gegangenen Metalls/Metalle, d. h. die Menge des/der Metalls/Metalle als zweites Halogenidmetallmaterial ist erhöht. Als Ergebnis kann das Erhaltungsverhältnis der Emissionsleistung des Nahinfrarotlichts auf einen gewünschten Wert während der Lebensdauer der Metallhalogenidlampe festgelegt werden. Das Erhaltungsverhältnis der Emissionsleistung von Nahinfrarotlicht kann so festgelegt werden, dass z. B. die Emissionsleistung im Wesentlichen konstant gehalten wird oder im Laufe der Zeit in angemessenem Maß reduziert wird. Diese Erhaltungsverhältniseigenschaften können wunschgemäß festgelegt werden durch eine geeignete Gestaltung des Verhältnisses zwischen den Komponenten (und den Mengen der Komponenten) des Entladungsmediums, das im Herstellungsprozess eingeschlossen wird, und den Metallen (und den Mengen der Metalle), die aus dem Metallspeichermittel während der Lebensdauer der Lampe freigesetzt werden.
3. Es erfolgt nun eine Beschreibung des Falles, wenn die Metallhalogenidlampe der Erfindung als Lichtquelle für sowohl einen Fahrzeugscheinwerfer als auch für ein Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird. Sichtbares Licht kann dazu angepasst werden, die Standards für Fahrzeugscheinwerfer, die z. B. in JEL-215 1998 der Japan Electric Lamp Manufacturers Association festgelegt sind, durch vor allem die geeignete Auswahl des lichtemittierenden Metalls, welches ein Halogenid bildet (erstes Halogenid) und die Menge des Halogenids zu erfüllen. Es ist anzumerken, dass in den Standards, die Nennleistung 35 ± 3 W beträgt, und im Fall des D2S-Typs der Gesamtlichtstrom 3200 ± 450 Im beträgt, während bei D2R der Gesamtlichtstrom 2800 ± 450 Im beträgt. Nahinfrarotlicht wird, wie oben unter Punkt 1 beschrieben, durch ein Halogenid (zweites Halogenid) mindestens eines Metalls zur hauptsächlichen Emission von Nahinfrarotlicht, durch mindestens ein Metall, freigesetzt aus dem Metallspeichermittel, und ein Edelgas erzeugt. Dementsprechend kann, wenn das/die Metall(e) des Halogenids, die Menge des Halogenids, das Metallspeichermittel und die Art und der Druck des Edelgases in geeigneter Weise festgelegt sind, eine gewünschte Lichtmenge an Infrarotlicht mit einer gewünschten Lichtmenge an sichtbarem Licht erzeugt werden.
4. Im Fall des aktiven Infrarotnachtsichtgeräts für Fahrzeuge beinhaltet eine CCD-Kamera, die in das Gerät integriert ist, ein CCD-Bildaufnahmeelement mit einer Empfindlichkeitscharakteristik, bei der die Empfindlichkeit am höchsten bei einer Wellenlänge in der Nähe von 759 nm liegt und in Richtung größerer Wellenlängen allmählich nachlässt. Jedoch nimmt dieses CCD-Bildaufnahmeelement Licht mit einer Wellenlänge von maximal etwa 1200 nm wahr. Dementsprechend wird, wenn die Metallhalogenidlampe der Erfindung, die Nahinfrarotlicht und sichtbares Licht mit Wellenlängen von 750 bis 1100 nm emittiert, als Lichtquelle für sowohl den Fahrzeugscheinwerfer als auch für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird, das von der Lampe emittierte Nahinfrarotlicht für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet, und das sichtbare Licht der Lampe wird für den Fahrzeugscheinwerfer verwendet, wobei das sichtbare Licht die oben beschriebenen Standards erfüllt. Des Weiteren wird das Leistungsemissionserhaltungsverhältnis des Nahinfrarotlichts auf einem gewünschten Wert während der Lebensdauer der Lampe gehalten, da das Metallspeichermittel allmählich ein Metall (Metalle) zur Emission von Nahinfrarotlicht während der Lebensdauer der Lampe freisetzt. Dies verhindert, dass der Hinderniserkennungsbereich des Infrarotnachtsichtgeräts signifikant verringert wird.
5. Im Folgenden handelt es sich um Beispiele für Fahrzeugscheinwerfer, bei denen die Metallhalogenidlampe der Erfindung, die sowohl für einen Fahrzeugscheinwerfer als auch ein Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird, angebracht werden kann. D. h. solche Fahrzeugscheinwerfer sind von einem Projektorsystem mit 4 Leuchten, einem Reflektorsystem mit 4 Leuchten, einem Projektorsystem mit 2 Leuchten und einem Reflektorsystem mit 2 Leuchten. Das Projektorsystem mit 4 Leuchten verwendet einen Satz aus zwei Metallhalogenidlampen eines D3S- oder D4S-Typs für das Abblendlicht und einen Satz aus zwei Halogenlampen für das Fernlicht. Bei diesem System, bei dem das Licht von der Metallhalogenidlampe ausgestrahlt wird, wird der Lichtstrahl, der in die Richtung des Fernlichts ausgestrahlt wird, von z. B. einem Lichtabschirmungselement, das an dem Scheinwerfer angebracht ist, abgeschnitten. Bei der Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung wird nur das Nahinfrarotlicht des in Fernlichtrichtung abgestrahlten Lichts, z. B. unter Zuhilfenahme eines Nahinfrarotlichtfilters selektiv herausgeführt. Somit kann das Nahinfrarotlicht als Lichtquelle für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet werden. Das Reflektorsystem mit 4 Leuchten verwendet einen Satz aus zwei Metallhalogenidlampen eines D3R- oder D4R-Typs für das Abblendlicht und einen Satz aus zwei Halogenlampen für das Fernlicht. Eine abschirmende Schicht zum Verhindern unnötigen Blendens wird auf einer äußeren Röhre einer Metallhalogenidlampe eines D3R- oder D4R-Typs gebildet, um eine Metallhalogenidlampe eines D3R- bzw. D4R-Typs zu erhalten. Der Aspekt, dass zwei Halogenlampen für das Fernlicht verwendet werden, ist ähnlich dem des Projektorsystems mit 4 Leuchten. Es sollte angemerkt werden, dass die D3S- und D3R-Typen ähnliche Spezifikationen wie die der D4S-, bzw. D4R-Typen aufweisen, abgesehen davon, dass eine Zündvorrichtung am Sockelabschnitt der Lampe vorgesehen ist. Im Gegensatz dazu ist das Projektorsystem mit 2 Leuchten so gebaut, dass die Leuchtpositionen der zwei Metallhalogenidlampen des D3R- oder D4R-Typs zwischen dem Abblendlichtmodus und dem Fernlichtmodus umgeschaltet werden. Um das Schaltmittel umzuschalten, wird hier z. B. eine lichtabschirmende Platte mechanisch bewegt. Das Reflektorsystem mit 2 Leuchten ist so gebaut, dass die Leuchtpositionen der beiden Metallhalogenidlampen des D4R-Typs zwischen dem Abblendlichtmodus und dem Fernlichtmodus umgeschaltet werden. Um das Schaltmittel umzuschalten, werden hier z. B. die Positionen der Metallhalogenidlampen mechanisch bewegt. Als nächstes wird mit Bezug auf die 1 und 2 das Funktionsprinzip des aktiven Infrarotnachtsichtgeräts, als welches die Metallhalogenidlampe der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beschrieben. 2 ist eine konzeptionelle Figur, die das Funktionsprinzip des aktiven Infrarotnachtsichtgeräts veranschaulicht, und 1 ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik-Kurve einer CCD-Kamera, die für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird, veranschaulicht. In 2 steht das Bezugssymbol HD für den Fahrzeugscheinwerfer, NC steht für die Infrarotnachtsichtkamera und HM steht für ein Hindernis. Der Fahrzeugscheinwerfer HD enthält die Metallhalogenidlampe der Erfindung, die sowohl für den Fahrzeugscheinwerfer als auch für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird, und sichtbares Licht VL, das von der Lampe ausgestrahlt wird, wird nach außen gerichtet, um ein Strahlungsmuster des Abblendlichtmodus zu ergeben. Dagegen ist das Nahinfrarotlicht IR, das von der Lampe zur selben Zeit abgestrahlt wird, wie das sichtbare Licht VL, unter Zuhilfenahme von, z. B. einem Abschirmelement für sichtbares Licht, vom sichtbaren Licht VL getrennt und die Richtung des Fernlichtmodus gerichtet, um den Raum vor dem Fahrzeug zu bestrahlen. Die Infrarotnachtsichtkamera NC wird im Fahrzeug installiert. Die Kamera NC nimmt ein Hindernis HM auf, das vom Nahinfrarotlicht, das vom Fahrzeugscheinwerfer HD projiziert wird, bestrahlt wird, wie z. B. einen Fußgänger, der sich vor dem fahrenden Fahrzeug befindet, und zeigt das aufgenommene Bild auf, z. B., einem Head-up-Display (nicht gezeigt) an, so dass der Fahrer im Fahrzeug dies visuell erkennen. kann. Die Infrarotnachtsichtkamera NC beinhaltet eine Halbleiterbildaufnahmevorrichtung, die für Nahinfrarotlicht empfindlich ist, wie z. B. ein CCD-Bildaufnahmeelement. Das CCD-Bildaufnahmeelement wird weit verbreitet als CCD-Kamera verwendet und weist die in 1 gezeigten spektralen Empfindlichkeitscharakteristiken auf. Insbesondere weist die Kamera NC im Nahinfrarotbereich die höchste Empfindlichkeit in der Nähe einer Wellenlänge von 759 nm auf und ist in ausreichendem Maße empfindlich in einem Wellenlängenbereich von 750 bis 1100 nm. Die Infrarotnachtsichtkamera NC kann einen optischen Filter einsetzen, um die Empfindlichkeit für sichtbares Licht mit Wellenlängen von 750 nm oder weniger herabzusetzen. Dadurch verlängert sich, wenn die Strahlungsleistung des Nahinfrarotlichts, das vom Fahrzeug ausgestrahlt wird, höher wird, der Aufnahmebereich für das Infrarotnachtsichtgerät, und der Sichtweitenbereich verlängert sich. Andererseits sind bei Betrachtung aus der Perspektive des Hindernisses HM aus, z. B. von Fußgängern aus gesehen, wenn Nahinfrarotlicht vom herannahenden Fahrzeug ausgestrahlt wird, diese keiner Blendung ausgesetzt.
6. Wenn die Metallhalogenidlampe der Erfindung als Lichtquelle, die für das Infrarotnachtsichtgerät vorgesehen ist, verwendet wird, genügt es, wenn die Lampe in einem vorgesehenen Beleuchtungsgerät angebracht und an den Beleuchtungsstromkreis angeschlossen ist.

Eine zweite Metallhalogenidlampe der Erfindung ist der ersten Metallhalogenidlampe ähnlich, außer dass bei der zweiten Metallhalogenidlampe las Emissionsleistungsverhältnis des ersten Nahinfrarotlichts mit Wellenlängen von 780 bis 800 nm zum zweiten Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 780 bis 1000 nm so konfiguriert ist, dass es 0,1:1 zu 0,33:1 beträgt.
Bei der zweiten Metallhalogenidlampe ist das bevorzugte Verhältnis des ersten Nahinfrarotlichts, des besonders effektiven Nahinfrarotlichts, zum zweiten Nahinfrarotlicht mit den Wellenlängen von 780 bis 1000 nm, die von einem Infrarotnachtsichtgerät wahrgenommen werden können, definiert. Insbesondere weist ein Infrarotnachtsichtgerät, das eine CCD-Kamera vom Nahinfrarot-Typ verwendet, eine besonders hohe Empfindlichkeit gegenüber dem ersten Nahinfrarotlicht (mit den Wellenlängen von 780 bis 800 nm) auf. Daher ist, wenn die Gesamtemissionsleistung vorgegeben ist, der Bereich, in welchem Hindernisse von dem Infrarotnachtsichtgerät erkannt werden können, um so länger, je höher der Anteil des ersten Nahinfrarotlichts ist. Wenn das Verhältnis des ersten Nahinfrarotlichts zum zweiten Nahinfrarotlicht bei 0,1:1 bis 0,33:1 festgelegt ist, kann das Infrarotnachtsichtgerät Emission von Nahinfrarotlicht realisieren, das mit relativ niedrigem Leistungsverbrauch einen vorgegebenen Bereich absichert, in dem Hindernisse erkannt werden können. Wenn alles von der Metallhalogenidlampe emittierte Infrarotlicht das erste Nahinfrarotlicht ist, kann der vorgegebene Bereich, in dem Hindernisse erkannt werden, mit minimalem Leistungsverbrauch abgesichert werden. Tatsächlich ist es jedoch sehr schwierig, diesen Zustand zu realisieren.
Die zweite Metallhalogenidlampe kann die für die Emission von Nahinfrarotlicht verbrauchte Leistung auf einen realistischen Wert reduzieren.
Eine dritte Metallhalogenidlampe der Erfindung ist den ersten und zweiten Metallhalogenidlampen ähnlich, außer dass bei der erstgenannten das Metallspeichermittel aus mindestens einer der Elektroden gebildet ist, wobei mindestens eine der Elektroden mindestens eines, aus der aus Rubidium und Cäsium (Cs) bestehenden Gruppe ausgewählt, enthält.
Dieses Merkmal des Metallspeichermittels der dritten Metallhalogenidlampe wird bevorzugt. Da das Metallspeichermittel aus mindestens einer der Elektroden gebildet ist, kann die dritte Metallhalogenidlampe von einfacher Bauweise sein, wodurch ein Kostenanstieg vermieden werden kann. Es ist ausreichend, wenn lediglich eine Elektrode als Metallspeichermittel dient. Es wird jedoch mehr bevorzugt, wenn angesichts der Entladungsmenge des gespeicherten Metalls und der Herstellung der Lampe beide Elektroden als Metallspeichermittel dienen.
Des Weiteren kann bei der dritten Metallhalogenidlampe mindestens ein Metall, ausgewählt aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) als Dotierstoff zum Hauptmaterial der Elektroden, z. B. Wolfram, hinzugefügt werden. In diesem Fall können die Elektroden, zusätzlich zu dem oben genannten Metall, Aluminium (Al), Calcium (Ca), Eisen (Fe), Molybdän (Mo), Silizium (Si), Chrom (Cr), etc. enthalten. Diese Metalle sind als Dotierstoffe oder Verunreinigungen enthalten.
Eine vierte Metallhalogenidlampe der Erfindung ist den ersten bis dritten Metallhalogenidlampen ähnlich, außer dass bei der erstgenannten das Entladungsmedium ein Halogenid von mindestens einem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium (Na), Scandium (Sc) und ein Seltenerdmetall, enthält.
Dieses Merkmal des Entladungsmediums ist bevorzugt. Die oben genannten Lichtemissionsmetalle emittieren hauptsächlich sichtbares Licht mit hoher Effizienz. Die vierte Metallhalogenidlampe kann zwei dieser Metalle enthalten. Um jedoch hocheffizient weißes Licht zu emittieren, ist es bevorzugt, dass mindestens ein Metall, ausgewählt aus Natrium (Na), Scandium (Sc) und ein Seltenerdmetall, enthalten sind. Zum Beispiel als eine Lichtquelle für Fahrzeugscheinwerfer ist es bevorzugt, dass Natrium (Na) und Scandium (Sc) enthalten sind, und wenn nötig, ein Seltenerdmetall ebenfalls enthalten ist. Bei der wie oben beschriebenen Verwendung des ersten Halogenids kann weißes Licht, das in den Chromatizitätsbereich fällt, der in der Fahrzeugscheinwerfervorschrift (Japan Electric Lamp Manufacturers Association Regulation JEL215 1998) festgelegt ist, hocheffizient emittiert werden. Das Seltenerdmetall umfasst z. B. Dysprosium (Dy), Thulium (Tm) etc..
Eine fünfte Metallhalogenidlampe der Erfindung ist den ersten bis vierten Metallhalogenidlampen ähnlich, außer dass bei der erstgenannten das Entladungsmedium ein Halogenid von mindestens einem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium (K), Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs), enthält.
Bei der fünften Metallhalogenidlampe wird mindestens ein Metall, ausgewählt aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs), aus dem Metallspeichermittel und einem Halogenid des Metalls zur Verfügung gestellt. Wenn ein Halogenid des Metalls bei der Herstellung der Lampe in das hermetische Hohlgefäß eingeschlossen wird, emittiert dieses Metallhalogenid beim Entzünden der Lampe hauptsächlich Nahinfrarotlicht, während das aus dem Metallspeichermittel freigesetzte Metall zusammen mit dem Metallhalogenid Nahinfrarotlicht in einem hohen Erhaltungsverhältnis während der Lebensdauer der Lampe emittiert.
Wenn das oben genannte Metall in der Form eines Halogenids eingeschlossen ist, ist die Menge des Halogenids gemäß dem gewünschten Emissionsleistungsverhältnis von Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 780 bis 1200 nm zu sichtbarem Licht mit Wellenlängen von 380 bis 780 nm festgelegt.
Eine sechste Metallhalogenidlampe der Erfindung ist den ersten bis fünften Metallhalogenidlampen ähnlich, außer dass bei der erstgenannten das Entladungsmedium ein erstes Halogenid, umfassend ein Halogenid von mindestens einem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium (Na), Scandium (Sc) und einem Seltenerdmetall, beinhaltet, und das Halogenid außerdem ein zweites Halogenid, umfassend ein Halogenid von mindestens einem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium (K), Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs), beinhaltet, wobei das Halogenid ferner ein drittes Halogenid mit einem relativ hohen Dampfdruck beinhaltet, und welches ein Halogenid aus mindestens einer Art von Metall ist, das ein sichtbares Licht in geringerem Maß emittiert als das, welches von dem Metall des ersten Halogenids emittiert wird, wobei das Entladungsmedium im Wesentlichen kein Quecksilber enthält.
Diese Merkmale des Entladungsmediums sind geeignet zur Verwendung in einer Metallhalogenidlampe für sowohl einen Fahrzeugscheinwerfer als auch für ein Infrarotnachtsichtgerät. Die Chromatizität des sichtbaren Lichts, das von der sechsten Metallhalogenidlampe emittiert wird, ist ein Weiß, das die oben erwähnte Vorschrift in und nach der Anfangsphase des Leuchtens erfüllt. Der Lichtstrom der Lampe erfüllt bei dauerhaftem Leuchten die Vorschrift. Des Weiteren kann die Lampe einen vorgegebenen Bereich, in dem Hindernisse erkannt werden, für lange Zeit absichern. Die Lampe enthält kein Quecksilber.
Das dritte Halogenid wird nun beschrieben. Der Dampfdruck des dritten Halogenids ist relativ hoch, was zur Bereitstellung einer Lampenspannung anstelle von Quecksilber beiträgt. Somit erhält man eine hohe Lampenspannung, ohne Quecksilber zu verwenden. Daher fließt ein relativ geringer Lampenstrom bei derselben Nennleistung durch die Lampe, um die Lampe zu betreiben. Zur Realisierung des oben beschriebenen dritten Halogenids ist mindestens ein Metall, ausgewählt aus Magnesium (Mg), Eisen (Fe), Cobalt (Co), Chrome (Cr), Zink (Zn), Nickel (Ni), Mangan (Mn), Aluminum (Al), Antimon (Sb), Beryllium (Be), Rhenium (Re), Gallium (Ga), Titan (Ti), Zirconium (Zr), Hafnium (Hf), Zinn (Sn) etc., darin enthalten.
Bezüglich quecksilberfrei folgt eine Beschreibung. Bei der Erfindung bedeutet das Merkmal, dass das Entladungsmedium im Wesentlichen kein Quecksilber enthält, nicht nur dass kein Quecksilber enthalten ist, sondern auch, dass das Vorhandensein von 0,5 bis 1 mg Quecksilber und in einigen Fällen etwa 1,5 mg pro innerem Volumen von 1 cc des hermetischen Hohlgefäßes erlaubt ist. Selbstverständlich ist es für die Umwelt wünschenswert, dass kein Quecksilber enthalten ist. Jedoch ist diese zugebilligte Menge ganz besonders gering im Vergleich zu den herkömmlichen Fällen, bei denen 20 bis 40 mg, 50 mg oder in einigen Fällen mehr Quecksilber pro innerem Volumen von 1 cc eines hermetischen Hohlgefäßes vom Kurzbogentyp enthalten sind, um die Lampenspannung unter Verwendung von Quecksilberdampf auf einen gewünschten Wert zu erhöhen.
Eine siebte Metallhalogenidlampe der Erfindung ist den ersten bis sechsten Metallhalogenidlampen ähnlich, außer dass bei der erstgenannten das Entladungsmedium hauptsächlich Xenon (Xe) enthält.
Das Edelgas der achten Metallhalogenidlampe ist bevorzugt. D. h., Xenon (Xe) emittiert Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 823,1 nm, 881,9 nm, 895,2 nm, 904,5 nm, 916,2 nm, 937,4 nm, 951,3 nm, 979,9 nm und 992,3 nm. D. h. man kann die hohe Emissionsleistung von Nahinfrarotlicht durch Xenon erhalten. 3 zeigt die spektrale Verteilung der Lampe, die nur Xenon enthält. Obwohl in 3 die Werte nach dem Dezimalkomma zur Vereinfachung der Figur weggelassen sind, kann die oben erwähnte Nahinfrarotlichtverteilung von Xenon aus der Figur verstanden werden.
Eine achte Metallhalogenidlampe der Erfindung ist der siebten Metallhalogenidlampe ähnlich, außer dass bei der erstgenannten Xenon (Xe) unter dem Druck von nicht weniger als 608 kPa (sechs Atmosphären) eingeschlossen ist.
Der Druck von Xenon (Xe) in der achten Metallhalogenidlampe ist bevorzugt. Für den Fall das kein Quecksilber verwendet wird, wird Xenon als ein Puffergas eingesetzt, um anstelle von Quecksilber die Plasmatemperatur zu erhalten. Je höher der Druck des Xenons, desto geringer die verlorene Lampenwärme und desto höher der gesamte Lichtstrom. Ferner wird Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 820 bis 1000 nm durch Xenon verstärkt. Wenn Xenon unter dem Druck von 608 kPa (6 Atmosphären) oder mehr eingeschlossen wird, kann der Gesamtlichtstrom die Vorschrift für Metallhalogenidlampen für Fahrzeugscheinwerfer erfüllen, und Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 750 bis 1100 nm oder Wellenlängen von 780 bis 1200 nm wird verstärkt, wodurch sich der Bereich des Infrarotnachtsichtgeräts, in dem Hindernisse erkannt werden, verlängert. Hierbei wird von einem Druck des Xenons bei Raumtemperatur, d. h. bei 25°C, ausgegangen.
Eine neunte Metallhalogenidlampe der Erfindung ist den ersten bis achten Metallhalogenidlampen ähnlich, außer dass bei der erstgenannten die Elektroden hauptsächlich aus Wolfram (W) gebildet sind.
Dieses Merkmal der Elektroden ist bevorzugt. Da Wolfram eine hohe Hitzebeständigkeit und eine hohe Elektronenemissionsfähigkeit aufweist, ist es als Elektrodenmaterial der Metallhalogenidlampe geeignet und ist auch dann geeignet, wenn die Elektroden als Metallspeichermittel dienen.
Eine zehnte Metallhalogenidlampe der Erfindung ist den ersten bis neunten Metallhalogenidlampen ähnlich, außer dass bei der erstgenannten das Metallspeichermittel mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs), in einer Konzentration von 10 bis 200 ppm enthält.
Die Konzentration von 10 bis 200 ppm ist ein allgemein zulässiger Konzentrationsbereich. Mehr bevorzugt ist mindestens ein Metall in einer Konzentration von 30 bis 100 ppm enthalten.
Das Metallspeichermittel der zehnten Metallhalogenidlampe weist eine einfache Bauweise auf sowie eine bevorzugte Metallentladungscharakteristik.
Eine elfte Metallhalogenidlampe der Erfindung ist den ersten bis zehnten Metallhalogenidlampen ähnlich, außer dass die erstgenannte eine Lampen-Nennleistung im Bereich von 35 ± 3 W aufweist.
Die elfte Metallhalogenidlampe weist eine Nennleistung auf, die die Vorschrift für HID-Lampen für Fahrzeugscheinwerfer erfüllt. Wenn die Lampenleistung innerhalb des oben genannten Bereichs liegt, erfüllt die Nennleistung die Vorschrift für Metallhalogenidlampen für Fahrzeugscheinwerfer. Dieser Bereich entspricht im Wesentlichen der halben Leistung einer Halogenlampen-Lichtquelle für Fahrzeugscheinwerfer.
Die elfte Metallhalogenidlampe erfüllt die Nennleistung, die in der Vorschrift für Metallhalogenidlampen für Fahrzeugscheinwerfer festgelegt sind.
Eine zwölfte Metallhalogenidlampe der Erfindung ist den ersten bis elften Metallhalogenidlampen ähnlich, außer dass die erstgenannte sowohl für einen Fahrzeugscheinwerfer als auch für ein Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird.
Die zwölfte Metallhalogenidlampe kann gleichzeitig für den Fahrzeugscheinwerfer und das Infrarotnachtsichtgerät verwendet werden oder kann für diese zu unterschiedlichen Zeiten verwendet werden. Im letzteren Fall wird die Lampe, wenn sie für den Fahrzeugscheinwerfer verwendet wird, nicht für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet und umgekehrt.
Die zwölfte Metallhalogenidlampe trägt zur Realisierung eines kostengünstigen Beleuchtungsgerätes einfacher Bauweise bei, wie z. B. eines Fahrzeugscheinwerfers, welches für den Fall der gleichzeitigen Bereitstellung eines Infrarotnachtsichtgerätes geeignet ist.
Eine dreizehnte Metallhalogenidlampe der Erfindung ist den ersten bis zwölften Metallhalogenidlampen ähnlich, außer dass die erstgenannte hauptsächlich Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von nicht weniger als 750 nm verwendet, wenn sie für ein Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird.
Der Wellenlängenbereich von 750 bis 780 nm ist Teil des langen Wellenlängenbereichs des sichtbaren Lichts. Jedoch weist das Infrarotnachtsichtgerät eine relativ hohe Empfindlichkeit in diesem Wellenlängenbereich auf. Dadurch kann, wenn die Emissionsleistung sichtbaren Lichts in diesem Wellenlängenbereich für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird, zusätzlich zur Emissionsleistung des Nahinfrarotlichts eine höhere Emissionsleistung für das Gerät eingesetzt werden. Andererseits kann sichtbares Licht mit Wellenlängen von 380 bis 750 nm für den Fahrzeugscheinwerfer eingesetzt werden. Obwohl das Licht mit den Wellenlängen von 750 bis 780 nm nicht für den Fahrzeugscheinwerfer eingesetzt werden kann, hat dies keinen signifikanten Einfluss auf den Sichtwert des Fahrzeugscheinwerfers. Dies liegt daran, dass nur ein Teil oder der gesamte Anteil des roten Lichts, der eine sehr niedrige spektrale Lichtleistung aufweist, aus dem sichtbaren Licht für den Fahrzeugscheinwerfer entfernt wird, und daher eine Änderung der Chromatizität und des Lichtflusses aufgrund dieser Eliminierung beinahe ignoriert werden kann.
Bei der dreizehnten Metallhalogenidlampe enthält das Nahinfrarotlicht, das für das Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird, Licht mit Wellenlängen von 750 bis 780 nm, wodurch das Infrarotnachtsichtgerät einen High-Level-Output erzeugen kann, was bedeutet, dass der Bereich, in dem Hindernisse erkannt werden, vergrößert ist.
Ein Metallhalogenidlampenbeleuchtungsgerät der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine der ersten bis dreizehnten Metallhalogenidlampen enthält sowie einen Beleuchtungsstromkreis zum Einschalten der Metallhalogenidlampe.
Das Metallhalogenidlampenbeleuchtungsgerät der Erfindung kann für verschiedene Beleuchtungsgeräte verwendet werden, die eine Metallhalogenidlampe als Lichtquelle, für z. B. einen Fahrzeugscheinwerfer, verwenden.
Der Beleuchtungsstromkreis ist ein Mittel zum Zünden einer Metallhalogenidlampe, welches vorzugsweise ein digitales Mittel ist. Jedoch kann der Beleuchtungsstromkreis, wenn nötig, hauptsächlich aus einer Spule und einem Eisenkern gebildet sein. Des Weiteren kann bei dem Beleuchtungsstromkreis für Fahrzeugscheinwerfer, wenn die maximale Leistung, die innerhalb von vier Sekunden nach dem Zünden der Metallhalogenidlampe zur Verfügung gestellt wird, auf das 2- bis 4-fache, vorzugsweise das 2- bis 3-fache der Lampenleistung im Dauerzustand eingestellt ist, der Lichtstrom schnell auf einen Wert ansteigen, der innerhalb eines Intensitätsbereichs liegt, der für Fahrzeugscheinwerfer notwendig ist.
Des Weiteren wird hierbei angenommen, dass der Druck des Xenons, das als ein Edelgas im hermetischen Hohlgefäß eingeschlossen ist, durch X (Atmosphären) dargestellt ist und in einem Bereich von 507 bis 1519 kPa (5 bis 15 Atmosphären) liegt, und dass die maximale Leistung, die innerhalb von vier Sekunden nach Entzünden der Metallhalogenidlampe zur Verfügung gestellt wird durch AA (W) dargestellt ist. In dem Fall, wenn AA höher ist als (–2,5 X + 102,5), kann der Lichtstrom schnell innerhalb der vier Sekunden nach dem Zünden der Metallhalogenidlampe ansteigen, und man kann eine Lichtintensität von 8000 cd, die für Fahrzeugscheinwerfer erforderlich sind, an einem repräsentativen Punkt der vorderen Oberfläche eines Fahrzeugscheinwerfers erhalten. Der Grund, weshalb der Druck von eingeschlossenem Xenon und die maximale Nennleistung eine lineare Beziehung aufweisen ist, dass ein Entladungsmedium, abgesehen von Xe, einen niedrigen Dampfdruck aufweist, und das vom Xenon emittierte Licht innerhalb der vier Sekunden nach dem Zünden der Metallhalogenidlampe vorherrschend ist. Da die Lichtenergie von Xenon durch den Druck des Xenons und der darauf angewendeten Leistung bestimmt wird, sollte die Nennleistung erhöht werden, wenn des Druck des Xenons niedrig ist, wohingegen die Nennleistung verringert werden sollte, wenn der Druck hoch ist. Bei der Erfindung kann die Metallhalogenidlampe entweder mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom gezündet werden.
Zusätzlich kann, falls erforderlich, der Beleuchtungsstromkreis so konstruiert werden, dass seine Leerlaufspannung 200 V oder weniger beträgt. Im Vergleich zu quecksilberhaltigen Metallhalogenidlampen weisen quecksilberfreie Metallhalogenidlampen eine niedrige Lampenspannung auf, die es ermöglicht, die Leerlaufausgangsspannung des Beleuchtungsstromkreises auf 200 V oder weniger einzustellen. Dadurch ist es möglich, den Beleuchtungsstromkreis kompakt herzustellen.
Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle nötigen Merkmale.
Die Erfindung kann vollständiger aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1 eine grafische Darstellung ist, die die Empfindlichkeitscharakteristik einer allgemein verwendeten CCD-Kamera veranschaulicht;
2 eine konzeptionelle Ansicht ist, die zur Erklärung des Funktionsprinzips eines aktiven Infrarotnachtsichtgeräts dient;
3 eine grafische Darstellung ist, die die spektrale Verteilung einer Lampe, die lediglich mit Xenon gefüllt ist, veranschaulicht;
4 eine Vorderansicht ist, die den gesamten Abschnitt einer Lampe vom D4S-Typ als eine Metallhalogenidlampe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
5 eine Draufsicht ist, die den gesamten Abschnitt der Lampe vom D4S-Typ als Metallhalogenidlampe gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
6 eine grafische Darstellung ist, die die Charakteristik des Lichtstromerhaltungsverhältnisses und die Charakteristik des Nahinfrarot-Emissionsleistungsverhältnisses einer Metallhalogenidlampe gemäß Beispiel 1 veranschaulicht;
7 eine grafische Darstellung ist, die die spektrale Verteilungskurve von Licht mit Wellenlängenlängen von 380 bis 1300 nm veranschaulicht, die man in der Anfangszeit bei der Metallhalogenidlampe gemäß Beispiel 1 erhält;
8 eine grafische Darstellung ist, die die spektrale Verteilungskurve veranschaulicht, die man nach 3000 Stunden des Leuchtens erhält;
9 eine grafische Darstellung ist, die die Kurve der spektralen Verteilungscharakteristik von Licht mit Wellenlängen von 380 bis 1300 nm einer Metallhalogenidlampe in der Anfangszeit gemäß einer Modifikation des ersten Beispiels veranschaulicht, bei welcher ein Halogenid von Cäsium (Cs) als zweites Halogenid anstelle eines Halogenids von Rubidium (Rb) eingeschlossen ist.
10 eine teilweise abgeschnittene Vorderansicht ist, die eine Lichtemissionsröhre veranschaulicht, die in eine Metallhalogenidlampe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung integriert ist; und
11 ein Schaltplan ist, der eine Metallhalogenidlampenvorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht.
4 und 5 eine Metallhalogenidlampe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen. Insbesondere 4 zeigt eine Vorderansicht, die den gesamten Abschnitt einer Lampe vom D4S-Typ veranschaulicht, und 5 zeigt eine Draufsicht, die dasselbe veranschaulicht. Wie gezeigt, umfasst die Metallhalogenidlampe MHL eine Lichtemissionsröhre IT, eine Isolationsröhre T, eine äußere Röhre OT und eine Metallkappe B.
Die Lichtemissionsröhre IT umfasst ein hermetisches Hohlgefäß 1, ein Metallspeichermittel MS, ein Paar Elektroden 1b, ein Paar eingeschlossene Metallblätter 2, ein Paar externe Anschlussdrähte 3A und 3B und ein Entladungsmedium.
Das hermetische Hohlgefäß 1 beinhaltet ein Einschlusssegment 1a und zwei Abdichtsegmente 1a1. Das Einschlusssegment 1a ist ein im Wesentlichen zylindrisches Hohlelement. Die gegenüberliegenden Enden des Einschlusssegments 1a sind mit den schmalen Abdichtsegmenten 1a1 ausgestattet, die mit diesem einstückig als ein Teil geformt sind, und das Einschlusssegment weist einen schmalen und im Wesentlichen zylindrischen Entladungsraum 1c auf. Das innere Volumen des Entladungsraums 1c beträgt 0,05 cc oder weniger.
Das Metallspeichermittel MS speichert mindestens eines ausgewählt aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) und setzt das gespeicherte Metall allmählich während der Lebensdauer der Lampe in das hermetische Hohlgefäß 1 frei. Die Metallentladung wird durch die beim Leuchten erzeugte Hitze verursacht. Das Metallspeichermittel MS ist tatsächlich aus den beiden unten beschriebenen Elektroden 1b gebildet.
Die Elektroden 1b sind aus Wolframdrähten gebildet, welche ebenfalls als Metallspeichermittel MS dienen. Diese Wolframdrähte enthalten mindestens ein Metall mit 10 bis 200 ppm, ausgewählt aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs). Jede Elektrode umfasst ein distales Ende, einen mittleren Abschnitt und ein proximales Ende, welche axial verlängert sind und denselben Durchmesser aufweisen. Das distale Ende und ein Teil des mittleren Abschnitts ragen in den Entladungsraum 1c hinein. Der Abschnitt jeder Elektrode 1b, der in den Entladungsraum 1c hineinragt, dient als Metallspeichermittel MS. Des Weiteren sind die proximalen Enden jeder Elektrode 1b mit der entsprechenden eingelassenen Metallfolie 2, die später beschrieben wird, verschweißt, und ihre mittleren Abschnitte werden lose vom entsprechenden Abdichtsegment 1al unterstützt. Somit wird jede Elektrode 1b in einer vorgegebenen Position in dem hermetischen Hohlgefäß 1 gehalten.
In den 4 und 5 wird nach Bildung des verbliebenen Abdichtsegments 1a1 eine Abdichtröhre 1a2, die das Abdichtsegment 1a1 bildet, nicht abgeschnitten, sondern vom Boden des Abdichtsegments 1a1 zur Metallkappe B hin verlängert.
Die eingeschlossenen Metallfolien 2 sind aus Molybdänfolien gebildet und luftdicht in den Abdichtsegmenten 1al des hermetischen Hohlgefäßes eingeschlossen.
Das Entladungsmedium umfasst erste bis dritte Halogenide und ein Edelgas. Das erste Halogenid enthält mindestens ein Metall, ausgewählt aus Natrium (Na), Scandium (Sc) und einem Seltenerdmetall. Das zweite Halogenid enthält ein Metallhalogenid, das hauptsächlich Licht mit Wellenlängen von 750 bis 1100 nm emittiert, d. h. Nahinfrarotlicht. Das dritte Halogenid umfasst ein Halogenid mit einem relativ hohen Dampfdruck und ist ein Halogenid aus mindestens einer Art von Metall, welches ein sichtbares Licht weniger emittiert als das, welches von dem Metall des ersten Halogenids emittiert wird. Das Edelgas ist Xenongas.
Das Paar externer Anschlussdrähte 3A und 3B ist mit deren distalen Enden mit den anderen Enden der eingeschlossenen Metallblätter 2 in den Abdichtsegmenten 1a1 des hermetischen Hohlgefäßes 1 verschweißt, und ihre proximalen Enden führen von den entsprechenden Abdichtsegmenten 1a1 nach außen. Der externe Anschlussdraht 3A führt in 4 oder 5 von der Entladungs-(Lichtemissions-)röhre IT nach rechts und sein mittlerer Abschnitt ist geknickt und verläuft entlang der äußeren Röhre OT, die später beschrieben wird. Der Draht 3A wird dann in die Metallkappe B geführt, die später beschrieben wird, und mit einem ringförmigen Metallkappen-Endteil t1, das auf der äußeren peripheren Oberfläche der Kappe B bereitgestellt ist, verbunden. Der externe Anschlussdraht 3B führt in 4 oder 5 von der Entladungsröhre IT axial entlang dem Gefäß nach links, wird entlang der Achse verlängert, in die Metallkappe B eingeführt und mit dem anderen nadelförmigen Metallkappenendteil (nicht gezeigt), das in der Mitte der Kappe B bereitgestellt ist, verbunden.
Die äußere Röhre OT, welche die Entladungsröhre IT umschließt, besitzt eine Funktion zum Abhalten von ultravioletter Strahlung. Die äußere Röhre OT weist gegenüberliegende Abschnitte 4 mit kleinen Durchmessern auf (nur der rechte Abschnitt 4 mit kleinem Durchmesser ist dargestellt), die an die entsprechenden Abdichtsegmente 1a1 angeschweißt sind. Die äußere Röhre OT ist jedoch nicht luftdicht abgeschlossen, sondern steht in Kontakt mit der Außenluft.
Die Isolationsröhre T ist aus Keramik hergestellt und bedeckt den externen Anschlussdraht 3A.
Die Metallkappe B ist standardisiert als eine Komponente einer Metallhalogenidlampe für Fahrzeugscheinwerfer und ist so gebaut, dass sie sich koaxial zu der Entladungsröhre IT und der äußeren Röhre OT erstreckt und auf der hinteren Oberfläche eines Fahrzeugscheinwerfers angebracht und von dort entfernt werden kann. Des Weiteren sind das ringförmige Kappenendteil t1 und das andere nadelförmige Kappenendteil Bestandteil der Metallkappe B. Das Endteil t1 ist auf der äußeren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts der Kappe B bereitgestellt, so dass es beim Anbringen der Lampe mit einer Fassung für Seitenbegrenzungsleuchten zur Stromversorgung verbunden werden kann. Das andere nadelförmige Endteil ist in einer Aussparung in dem zylinderförmigen Abschnitt, der axial von der Mitte der Aussparung hervorragt, bereitgestellt.
Während des dauerhaften Leuchtens verwendet die wie oben gebaute Metallhalogenidlampe sichtbares Licht mit Wellenlängen von 380 bis 780 nm und Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 750 bis 1100 nm, wobei das Emissionsleistungsverhältnis des erstgenannten zum letztgenannten auf 0,5:1 bis 4,0:1 festgelegt ist. Alternativ verwendet die Metallhalogenidlampe sichtbares Licht mit Wellenlängen von 380 bis 780 nm und Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 780 bis 1200 nm, wobei das Emissionsleistungsverhältnis des erstgenannten zum letztgenannten auf 2,0:1 bis 3,2:1 festgelegt ist.
[Beispiel 1]
Die Metallhalogenidlampe aus 4, in welcher die Erfindung ausgeführt werden kann, weist die folgenden Spezifikationen auf:
Entladungsröhre (Lichtemissionsröhre) IT
Hermetisches Hohlgefäß 1a: Hergestellt aus Quarzglas, Kolbenlänge 7 mm, maximaler äußerer Durchmesser 6 mm, Gesamtlänge 50 mm, maximaler innerer Durchmesser 2,6 mm, inneres Volumen 0,025 cc
Metallspeichermittel MS: aus dem Abschnitt jeder Elektrode, die in das hermetische Hohlgefäß hineinragt gebildet; aus einem dotierten Wolframdraht gebildet (bezüglich der dotierten Komponenten s. Tabelle 1; diese Dotierstoffe sind nicht Teil der beanspruchten Erfindung).
Elektrode 1b: aus einem dotierten Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,35 mm gebildet; Zwischenelektrodenabstand 4,2 mm;
Hervorstehende Länge 1,3 mm
Entladungsmedium
Erstes Halogenid: 0,26 mg NaI; 0,13 mg ScI₃
Zweites Halogenid: 0,04 mg RbI
Drittes Halogenid: 0,2 mg ZnI₂
Edelgas: 1013 kPa (10 Atmosphären) Xenon (Xe)
Äußere Röhre OT: äußerer Durchmesser 9 mm; innerer Durchmesser 7 mm, innerer Druck = Atmosphärendruck (innere Atmosphäre = Außenluft)
Leistung bei Zündung: 86 W
Lampennennleistung: 35 W
Emissionsleistungsverhältnis (bei dauerhaftem Leuchten):
Sichtbares Licht (380 bis 780 nm)/Nahinfrarotlicht (750 bis 1100 nm) = 2,37 Sichtbares Licht (380 bis 780 nm)/Nahinfrarotlicht (780 bis 1200 nm) = 2,61 erstes Nahinfrarotlicht (780 bis 800 nm)/zweites Nahinfrarotlicht (780 bis 1000 nm) = 0,24 Tabelle 1

Dotierte Komponente Ka Al Ca Fe Mo Si

Enthaltene Menge (ppm) 60 4,2 < 0,1 < 0,1 < 10 < 10
In der folgenden Tabelle 2 ist lediglich das Elektrodenmaterial der aufgeführten Metallhalogenidlampen unterschiedlich, und die anderen Beschreibungen der aufgeführten Lampen sind denen aus Beispiel 1 ähnlich.

Insbesondere zeigt Tabelle 2 die Arten von dotierten Komponenten, das Lichtstromerhaltungsverhältnis nach 3000 Stunden des Leuchtens (das Verhältnis des Gesamtlichtstroms nach 3000 Stunden des Leuchtens zu dem der Anfangszeit), und das Nahinfrarot-Emissionserhaltungsverhältnis (das Verhältnis der Emissionsleistung von Nahinfrarotlicht mit 750 bis 1200 nm nach 3000 Stunden des Leuchtens zu dem der Anfangszeit). Die Lampen wurden in dem Schaltzyklus getestet, der in der Vorschrift JEL215 1998 der Japan Electric Lamp Manufacturers Association festgelegt ist. Des Weiteren ist jeder Wert in Tabelle 2 der Durchschnitt aus zwei Lampen Tabelle 2

Lampe	ThO₂ (Gew.%)	K (ppm)	Rb (ppm)	Cs (ppm)	Lichtstromerhaltungsverhältnis (%)	Nahinfrarot-Emissionsleistungserhaltungsverhältnis (%)
A					62	58
B	1,0				71	68
C	1,0	60			71	95
D		10			66	78
E		30			67	90
F		60			68	95
G		100			68	102
H		150			67	110
I		200			67	115
J	1,0		60		72	96
K			10		65	76
L			30		67	91
M			60		68	96
N			100		68	101
O			150		67	112
P			200		67	118
Q	1,0			60	72	94
R				10	68	79
S				30	68	91
T				60	69	96
U				100	68	99
V				150	69	108
W				200	67	116

In Tabelle 2 sind die Lampen A und B konventionelle Lampen. Die Elektroden der Lampe A sind aus reinem Wolfram hergestellt. Die Elektroden der Lampe B sind aus Wolfram mit Thoriumzusatz hergestellt und enthalten 1,0% Thoriumoxid (ThO₂).
In Tabelle 2 sind die Lampen C bis W Beispiel 1 und seine Modifikationen. Insbesondere ist Lampe C Beispiel 1, das keinen Bestandteil der Erfindung darstellt, und die anderen Lampen sind dessen Modifikationen. Die Lampen J bis W sind Modifikationen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Unter den Lampen in Tabelle 2 erhöht sich bei den Lampen mit Elektroden, die Kalium (K) enthalten (Lampen C bis I, welche Vergleichsbeispiele sind), der Betrag der Emission von K im Laufe der Zeit im Nahinfrarotlichtbereich während des langfristigen Leuchtens. Ähnlich erhöht sich bei den Lampen, deren Elektroden Cäsium (Cs) enthalten, der Betrag der Emission von Cs im Nahinfrarotlichtbereich während des langfristigen Leuchtens. Des Weiteren erhöht sich bei den Lampen, deren Elektroden Rubidium (Rb) enthalten, der Betrag der Emission von Rb, welches als zweites Halogenid eingeschlossen ist, mit der Zeit im Nahinfrarotlichtbereich während des langfristigen Leuchtens.
6 ist eine grafische Darstellung, die die Charakteristik des Lichtstromerhaltungsverhältnisses und die Charakteristik des Nahinfrarot-Emissionsleistungsverhältnisses der Metallhalogenidlampe gemäß Beispiel 1, veranschaulicht. In 6 zeigt die Kurve mit der durchgezogenen Linie, die mit „Gesamtlichtstrom" bezeichnet ist, die Charakteristik des Lichtstromerhaltungsverhältnisses von sichtbarem Licht an, und die Kurve mit der gestrichelten Linie, die mit „Infrarotemissionsleistung (750 bis 1200 nm)" bezeichnet ist, zeigt die Charakteristik des Nahinfrarot-Emissionsleistungserhaltungsverhältnisses von Infrarotlicht mit 750 bis 1200 nm an.
Wie aus 6 hervorgeht, reduziert sich der Gesamtlichtstrom im Beispiel 1 allmählich im Lauf der Zeit während des Leuchtens. Andererseits reduziert sich die Infrarotemissionsleistung nur wenig mit der Zeit und hält sich im Wesentlichen konstant nach Ablauf von etwa 800 Stunden, da das Metallspeichermittel während des Leuchtens erhitzt wird und Kalium freisetzt, wobei diese Freisetzung allmählich während der Lebensdauer der Lampe erfolgt. Unter Umständen erhöht sich die Nahinfrarotlicht-Emissionsleistung im Vergleich zur Anfangsphase des Leuchtens. Dadurch ändert sich die Infrarotnachtsichtfunktion nur wenig, selbst nach Ablauf von 3000 Stunden des Leuchtens.
7 stellt die spektrale Verteilung von Licht mit 380 bis 1300 nm in der Anfangszeit der Metallhalogenidlampe gemäß Beispiel 1 dar. 8 stellt die spektrale Verteilung des Lichts nach angenommenen 3000 Stunden des Leuchtens dar.
Wie aus den Figuren hervorgeht, findet keine Emission von Kalium (K) in der Anfangsphase des Leuchtens statt, wohingegen Kalium (K) nach 3000 Stunden des Leuchtens eine hohe Emissionsleistung ausstrahlt. Infolgedessen weist die Metallhalogenidlampe die hervorragende Charakteristik des Nahinfrarot-Emissionsleistungserhaltungsverhältnisses auf, wie sie in 6 dargestellt ist. Die Emissionsleistungslinie von Natrium (Na) bei 818,3 nm und 819,4 nm ist nach 3000 Stunden geringer als in der Anfangsphase.
9 ist eine grafische Darstellung der Kurve, die die spektrale Verteilungscharakteristik von Licht mit Wellenlängen von 380 bis 1300 nm beim Zünden einer Metallhalogenidlampe, gemäß einer Modifikation des ersten Beispiels, bei welcher ein Halogenid von Cäsium (Cs) als zweites Halogenid anstelle eines Halogenids von Rubidium (Rb) eingeschlossen ist, veranschaulicht.
[Beispiel 2]
Eine Metallhalogenidlampe gemäß Beispiel 2 weist die unten stehenden Spezifikationen auf, wobei die anderen Spezifikationen denen aus Beispiel 1 ähnlich sind.
Elektrode 1b: Aus einem dotierten Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,38 mm gebildet Entladungsmedium
Erstes Halogenid: 0,5 mg NaI; 0,1 mg ScI₃
Zweites Halogenid: 0,4 mg CsI Drittes Halogenid: 0,2 mg ZnI₂
Lampennennleistung: 40 W
Emissionsleistungsverhältnis (bei dauerhaftem Leuchten):
Sichtbares Licht (380 bis 780 nm)/Nahinfrarotlicht (750 bis 1100 nm) = 0,82

In der folgenden Tabelle 3 ist lediglich das Elektrodenmaterial der aufgeführten Metallhalogenidlampen unterschiedlich, und die anderen Beschreibungen der aufgeführten Lampen sind denen aus Beispiel 2 ähnlich. Insbesondere zeigt Tabelle 3 die Arten von dotierten Komponenten, das Lichtstromerhaltungsverhältnis nach 3000 Stunden des Leuchtens (das Verhältnis des Gesamtlichtstroms nach 3000 Stunden des Leuchtens zu dem der Anfangszeit), und das Nahinfrarot-Emissionsleistungserhaltungsverhältnis (das Verhältnis der Emissionsleistung von Nahinfrarotlicht mit 750 bis 1200 nm nach 3000 Stunden des Leuchtens zu dem der Anfangszeit). Um die in Tabelle 3 gezeigten Daten bereitzustellen wurden die Lampen auf dieselbe Art getestet, wie in dem Fall der Bereitstellung der Daten der Tabelle 2. Tabelle 3

Lampe	ThO₂ (Gew.%)	K (ppm)	Rb (ppm)	Cs (ppm)	Lichtstromerhaltungsverhältnis (%)	Nahinfrarot-Emissionsleistungserhaltungsverhältnis (%)
A					64	62
B	1,0				73	70
C	1,0	60			73	97
D		10			68	80
E		30			69	92
F		60			70	97
G		100			71	102
H		150			69	108
I		200			67	110
J	1,0		60		72	98
K			10		68	78
L			30		69	93
M			60		69	98
N			100		69	103
O			150		68	110
P			200		67	116
Q	1,0			60	72	97
R				10	68	81
S				30	68	93
T				60	69	98
U				100	68	101
V				150	69	110
W				200	67	118

Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, ist in Beispiel 2 dieselbe Tendenz wie in Beispiel 1 zu beobachten. Da jedoch die Mengen der eingeschlossenen Nahinfrarotemissionssubstanzen (K, Rb, Cs) größer sind als die in Beispiel 1, ist das Änderungsverhältnis geringer und das nach 3000 Stunden des Leuchtens erhaltene Nahinfrarot-Emissionsleistungserhaltungsverhältnis im Beispiel 2 höher. Wenn das Metallspeichermittel Kalium (K) speichert, vergl. die Lampen (C bis I), welche nur zum Vergleich dienen, erhöht sich die Emissionsmenge von K im Nahinfrarotbereich während des langfristigen Leuchtens. Ähnlich erhöht sich die Emissionsmenge von Rb im Nahinfrarotbereich während des langfristigen Leuchtens, wenn das Metallspeichermittel erfindungsgemäß Rubidium (Rb) speichert. Des Weiteren erhöht sich die Emissionsmenge von Cs im Nahinfrarotbereich während des langfristigen Leuchtens, wenn das Metallspeichermittel erfindungsgemäß Cäsium (Cs) speichert.
10 ist eine teilweise abgeschnittene Vorderansicht, die eine Metallhalogenidlampe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Die zweite Ausführungsform ist der ersten Ausführungsform darin ähnlich, dass die Lichtemissionsröhre IT ein hermetisches Hohlgefäß 1, ein Metallspeichermittel MS, zwei Elektroden 1b, zwei eingeschlossene Metallfolien 2, zwei externe Anschlussdrähte 3A und 3B und ein Entladungsmedium umfasst. Das erstere unterscheidet sich jedoch vom letzteren darin, dass bei ersterem das Metallspeichermittel MS getrennt von den beiden Elektroden 1b gebildet wird.
Insbesondere speichert das Metallspeichermittel MS mindestens eines ausgewählt aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) und setzt das gespeicherte Metall allmählich während der Lebensdauer der Lampe in das hermetische Hohlgefäß 1 frei. Die Metallentladung wird durch die beim Leuchten erzeugte Hitze verursacht. Das Metallspeichermittel MS ist aus Wolfram gebildet (Basismetall), dotiert mit mindestens einem Metall und wird an den axialen Mittelabschnitt jeder Elektrode 1b angeschweißt, so dass es, z. B., jede Elektrode 1b kreuzt.
Jede Elektrode 1b ist aus reinem Wolfram gebildet.
11 ist ein Schaltplan, der die Struktur einer Metallhalogenidlampenvorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht. Wie gezeigt, umfasst die Metallhalogenidlampenvorrichtung eine Metallhalogenidlampe 27 und einen Beleuchtungsstromkreis OC.
Die Metallhalogenidlampe 27 kann eine Struktur aufweisen, die der ersten oder zweiten Ausführungsform ähnlich ist.
Der Beleuchtungsstromkreis OC umfasst eine Gleichstromversorgung 21, einen Chopper 22, ein Steuerungsmittel 23, ein Lampenstrom-Erfassungsmittel 24, ein Lampenspannungs-Erfassungsmittel 25, eine Zündvorrichtung 26 und einen Vollbrücken-Wechselrichter 28. Der Beleuchtungsstromkreis OC versorgt die Metallhalogenidlampe mithilfe eines Gleichstroms beim Entzünden, und versorgt sie anschließend mithilfe eines Wechselstroms.
Die Gleichstromversorgung 21 wird dazu verwendet, den Chopper 22, der später beschrieben wird, mit Gleichstrom zu versorgen, und wird aus einer Batterie oder einer gleichgerichteten Gleichstromversorgung gebildet. Bei Fahrzeugen wird im Allgemeinen eine Batterie verwendet. Es kann jedoch eine gleichgerichtete Gleichstromversorgung zur Gleichrichtung eines Wechselstroms verwendet werden. Wenn nötig, wird ein elektrolytischer Kondensator 21a mit der Stromversorgung parallel geschaltet, um das von der Stromversorgung erzeugte Geräusch zu absorbieren oder den Leistungspegel zu glätten.
Der Chopper 22 ist ein Gleichstromspannungswandler zur Umkehrung einer Gleichstromspannung in eine vorgegebene Gleichstromspannung und ist angebracht, um die an die Metallhalogenidlampe 27 angelegte Spannung über den Vollbrücken-Wechselrichter 28 zu steuern. Wenn die Gleichstromversorgungsspannung niedrig ist, wird ein Chopperverstärker verwendet, während ein Abwärtschopper verwendet wird, wenn sie hoch ist.
Das Steuerungsmittel 23 steuert den Chopper 22. Zum Beispiel versorgt das Steuerungsmittel 23 die Metallhalogenidlampe 27 unter Verwendung des Choppers 22 über den Vollbrücken-Wechselrichter 28 direkt nach dem Einschalten der Lampe mit einem Lampenstrom, der dreimal so hoch ist wie, oder noch höher ist als der Lampennennstrom. Im Lauf der Zeit reduziert das Steuerungsmittel 23 allmählich den Lampenstrom auf den Lampennennstrom. Des Weiteren erzeugt das Steuerungsmittel 23 ein kontinuierliches Leistungssteuerungssignal, um den Chopper 22 mithilfe einer kontinuierlichen Leistung zu steuern, wenn eine Rückführung der Erfassungssignale, die dem Lampenstrom und der Lampenspannung entsprechen, zu diesem stattfindet. Das Steuerungsmittel 23 enthält einen Mikrocomputer, der ein temporäres Steuerungsmuster vorspeichert, welches die oben erwähnte Steuerung der Versorgung der Metallhalogenidlampe 27 mit dem Lampenstrom, der dreimal so hoch ist wie, oder noch höher ist als der Lampennennstrom, ermöglicht, und der den Lampenstrom im Lauf der Zeit auf den Lampennennstrom reduziert.
Das Lampenstromerfassungsmittel 24 ist mit der Metallhalogenidlampe 27 über den Vollbrücken-Wechselrichter 28 in Reihe geschaltet und wird dazu verwendet, einen Strom zu erfassen, der dem Lampenstrom entspricht, und diesen in das Steuerungsmittel 23 einzuspeisen.
Das Lampenspannungserfassungsmittel 25 ist mit der Metallhalogenidlampe 27 über den Vollbrücken-Wechselrichter 28 parallel geschaltet und wird dazu verwendet, eine Spannung zu erfassen, die der Lampenspannung entspricht, und diese in das Steuerungsmittel 23 einzuspeisen.
Die Zündvorrichtung 26 ist zwischen dem Vollbrücken-Wechselrichter 28 und der Metallhalogenidlampe 27 eingebaut und dazu angebracht, die Metallhalogenidlampe 27 mit einer Anfangsimpulsspannung von etwa 20 kV zu Beginn des Leuchtens zu versorgen.
Der Vollbrücken-Wechselrichter 28 umfasst eine Brückenschaltung 28a, die aus den 4 MOSFETs Q1, Q2, Q3 und Q4 gebildet ist, eine Gate-Treiberschaltung 28b zum abwechselnden Schalten der MOSFETs Q1, Q2, Q3 und Q4 und eine Polaritätsumkehrschaltung INV. Der Vollbrücken-Wechselrichter 28 wandelt eine Gleichstromspannung aus dem Chopper 22 in eine niederfrequente Wechselspannung mit rechteckiger Wellenform mithilfe des abwechselnden Schaltens um, und legt diese an die Metallhalogenidlampe 27 an, um diese zu zünden (niederfrequentes Wechselstromleuchten). Während des Gleichstromleuchtens, direkt nach dem Zünden der Lampe, werden z. B. die MOSFETs Q1 und Q3 der Brückenschaltung 28a angelassen, und die MOSFETs Q2 und Q4 ausgelassen.
Mithilfe des wie oben gebauten Beleuchtungsstromkreises OC wird die Metallhalogenidlampe 27 zuerst mit einem Gleichstrom und dann mit einem niederfrequenten Wechselstrom versorgt, woraufhin die Lampe einen vorgegebenen Lichtstrom beim Einschalten emittiert. Wenn die Metallhalogenidlampenvorrichtung der Erfindung in einen Fahrzeugscheinwerfer integriert ist, werden 25% des Nennlichtstroms eine Sekunde nach Entzünden erzeugt, und 80% werden vier Sekunden danach erzeugt.
IN DER BESCHREIBUNG ENTHALTENE QUERVERWEISE
Diese Auflistung der vom Anmelder gemachten Querverweise dient ausschließlich der praktischen Information des Lesers. Sie ist kein Bestandteil der europäischen Patentschrift. Trotz größtmöglicher Sorgfalt bei der Zusammenstellung der Referenzen können Fehler oder Auslassungen nicht ausgeschlossen werden, und das EPA lehnt jegliche Haftung in dieser Hinsicht ab.
In der Beschreibung genannte Patentschriften

• JP 2003257367 A [0004]
• JP 2002294617 A [0006]
• JP 2003377813 A [0006]
• GB 1190833 A [0011]
• US 3259777 A [0011]
• US 6469446 B [0011]
• US 4686419 A [0011]
• US 2003020179 A [0012]
• US 20020125823 A [0012]
• US 20020017860 A [0012]
• EP 0479634 A [0012]
• JP 2001060403 B [0013]
• US 6316875 B [0013]
• EP 1156512 A [0013]
• JP 59167948 B [0013]
• US 6353289 B [0013]

In der Beschreibung genannte nicht patentspezifische Literatur

• Illuminating Engineering Institute Journal, 2002, Band 86 (12), 896–899 [0002]

Claims

Metallhalogenidlampe (MHL), umfassend: ein hitzebeständiges, lichtübertragendes hermetisches Hohlgefäß (1); ein Paar Elektroden (1b), die in dem hermetischen Hohlgefäß eingeschlossen sind; ein Entladungsmedium, enthaltend ein Metallhalogenid und ein Edelgas; wobei die Lampe so ausgeführt ist, dass ein Emissions-Leistungs-Verhältnis von sichtbarem Licht mit Wellenlängen von 380 bis 780 nm zu Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 750 bis 1100 nm bei gleichbleibendem Leuchten 0,5:1 bis 4,0:1 beträgt; dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe ferner umfasst: ein Metallspeichermittel (MS), das mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) speichert, wobei das Metallspeichermittel während des Leuchtens erhitzt wird und das mindestens eine Metall allmählich in den hermetischen Hohlkörper freisetzt.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, die so ausgeführt ist, dass ein Emissions-Leistungs-Verhältnis von erstem Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 780 zu 800 nm zu zweitem Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von 780 zu 1000 nm bei gleichbleibendem Leuchten 0,1:1 bis 0,33:1 beträgt.
Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallspeichermittel aus mindestens einer Elektrode gebildet ist, die mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) enthält.
Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogenid des Entladungsmediums mindestens ein Halogenid eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium (Na), Scandium (Sc) und einem Seltenerdmetall enthält.
Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogenid des Entladungsmediums mindestens ein Halogenid eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium (K), Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) enthält.
Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogenid des Entladungsmediums ein erstes Halogenid enthält, das mindestens ein Halogenid eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium (Na), Scandium (Sc) und einem Seltenerdmetall einschließt, wobei das Halogenid außerdem ein zweites Halogenid enthält, das mindestens ein Halogenid eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalium (K), Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) einschließt, wobei das Halogenid ferner ein drittes Halogenid enthält, das einen höheren Dampfdruck als jener des ersten Halogenids hat und mindestens ein Halogenid eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Magnesium, Eisen, Kobalt, Chrom, Zink, Nickel, Mangan, Aluminium, Antimon, Beryllium, Rhenium, Gallium, Titan, Zirkonium, Hafnium und Zinn ist, wobei das Entladungsmedium kein Quecksilber enthält.
Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelgas des Entladungsmediums Xenon (Xe) enthält.
Metallhalogenidlampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Xenon (Xe) unter einem Druck von nicht weniger als 608 kPa eingeschlossen ist.
Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden aus Wolfram (W) gebildet sind.
Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs), das in dem Speichermittel enthalten ist, eine Konzentration von 10 bis 200 ppm hat.
Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhalogenidlampe eine Nennleistung in einem Bereich von 35 ± 3 W hat.
Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhalogenidlampe so ausgeführt ist, dass sie sowohl für einen Fahrzeugscheinwerfer als auch für ein Infrarotnachtsichtgerät verwendet werden kann.
Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhalogenidlampe so ausgeführt ist, dass sie Nahinfrarotlicht mit Wellenlängen von nicht weniger als 750 nm verwendet, wenn die Metallhalogenidlampe für ein Infrarotnachtsichtgerät verwendet wird.
Metallhalogenidlampen-Beleuchtungsvorrichtung umfassend die Metallhalogenidlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 13; und einen Beleuchtungsstromkreis, der so ausgeführt ist, dass er die Metallhalogenidlampe einschaltet.