Lámpara de descarga libre de mercurio.

Lámpara de descarga libre de mercurio con un receptáculo (10) de descarga transparente,

que está rodeado por un tubo (16) externo transparente y que presenta una cámara (106) de descarga, en la que se adentran electrodos (11, 12) para generar una descarga de gas, estando contenidos en la cámara (106) de descarga halogenuros metálicos, en una cantidad en el intervalo de desde 5 miligramos hasta 15 miligramos por 1 mililitro del volumen de cámara de descarga, y gas iniciador y comprendiendo los halogenuros metálicos halogenuros de los metales sodio, escandio e indio,

caracterizada porque

- la cámara (106) de descarga presenta un volumen en el intervalo de desde 17 mm3 hasta 22 mm3,

- el espacio intermedio entre el tubo (16) externo y el receptáculo (10) de descarga está lleno de un gas o mezcla de gases con una conductividad térmica menor que la del aire, o en el espacio intermedio existe un vacío con una presión inferior a 1 mbar,

- el flujo luminoso de la lámpara es inferior a 2000 lm y

- el consumo de potencia eléctrica de la lámpara tras finalizar su fase de inicio y puesta en marcha, cuando los halogenuros metálicos están completamente vaporizados en la cámara (106) de descarga de la lámpara, es inferior a 30 vatios.

Lámpara de descarga libre de mercurio Campo técnico

La presente invención se refiere a una lámpara de descarga libre de mercurio, en particular una lámpara de descarga de alta presión de vapor de metal-halógeno libre de mercurio para faros de vehículos, que se hace funcionar con una potencia inferior a 3 vatios, con un receptáculo de descarga transparente, en cuya cámara de descarga se adentran electrodos para generar una descarga de gas, estando presentes en la cámara de descarga halogenuros metálicos y un gas iniciador. A este respecto, el valor mencionado anteriormente para la potencia se refiere al funcionamiento cuasiestacionario de la lámpara de descarga de alta presión de vapor de metal-halógeno libre de mercurio, es decir tras finalizar su fase de inicio y puesta en marcha, cuando los halogenuros metálicos en la cámara de descarga de la lámpara están completamente vaporizados. Durante su fase de puesta en marcha, la lámpara puede hacerse funcionar con una potencia claramente superior.

Estado de la técnica

Por el estado de la técnica se conocen lámparas de descarga libres de mercurio, en las que el mercurio utilizado en un gas de descarga se sustituye por otros halogenuros metálicos. Sin embargo, si no está previsto mercurio en el tubo de quemador cerrado se reduce la tensión entre los electrodos, de modo que es necesaria una mayor corriente eléctrica para mantener la tensión. Esto da como resultado una mayor pérdida de potencia del balasto para la lámpara de descarga libre de mercurio en comparación con una lámpara de descarga que contiene mercurio convencional. Dado que en el montaje de una lámpara con un flujo luminoso de más de 2 Im, tal como el emitido por una lámpara de descarga libre de mercurio, es preceptivo proporcionar adicionalmente una instalación de limpieza de los cristales delanteros de faros y una regulación del nivel de las lámparas, la utilización de lámparas libres de mercurio como equipamiento de serie no era de interés para los fabricantes de automóviles.

Por consiguiente, en el estado de la técnica, por ejemplo en el documento US 24/15344, se propuso realizar una lámpara de descarga libre de mercurio con una demanda de potencia reducida y un flujo luminoso disminuido reduciendo las dimensiones del tubo de descarga y acortando la separación entre electrodos en el tubo de descarga. De este modo, a pesar de un suministro de potencia reducido, puede mantenerse la temperatura en el tubo a un nivel necesario para una tensión constante.

Sin embargo, en esta lámpara conocida por el estado de la técnica resulta desventajoso que el arco voltaico que se forma en el tubo de descarga reducido presenta una extensión espacial demasiado pequeña, de modo que no es posible utilizar estar lámparas en los faros existentes.

Exposición de la Invención

Por tanto, el objetivo de la presente Invención es proporcionar una lámpara libre de mercurio, en particular una lámpara de descarga de alta presión de vapor de metal-halógeno con potencia reducida, que pueda utilizarse en faros convencionales.

Este objetivo se soluciona mediante una lámpara de descarga según la reivindicación 1 de la solicitud.

Según la invención, el volumen de relleno reducido de los halogenuros metálicos conduce a un aumento de la amplitud de arco, de modo que puede conseguirse un dlmenslonamlento del arco voltaico suficiente también en el caso de una lámpara de descarga que se hace funcionar con una potencia Inferior a 3 vatios.

Otro condicionante de la demanda de potencia y el flujo luminoso emitido son las características térmicas de la lámpara. Cuanto más calor se disipe desde el receptáculo de descarga o la cámara de descarga, más potencia se necesitará para proporcionar una temperatura del "coid spot" (es decir la temperatura en el punto más frío en la cámara de descarga) comparable y un rendimiento luminoso comparable.

La cámara de descarga está rodeada habitualmente además por un tubo externo que, lleno de aire, constituye un cierto aislamiento térmico, aunque no bueno, de la cámara de descarga. Sin embargo, mediante una variación del relleno de gas del tubo externo se modifican las características térmicas de la lámpara y se mejora el aislamiento térmico de la cámara de descarga. La influencia del relleno del tubo externo sobre la temperatura de la cámara de descarga se describe, por ejemplo, en el documento DE 13 34 52.

Por consiguiente, en los ejemplos de realización, en un espacio Intermedio definido por el tubo externo y el receptáculo de descarga se introduce un gas o mezcla de gases con menor conductividad térmica que el aire. Esto conduce a que se disipe menos calor desde la cámara de descarga al tubo externo, de modo que con la misma

potencia se consiguen una mayor temperatura y con ello también una mayor temperatura del "coid spot" así como un mayor rendimiento luminoso. En conclusión, esto conduce a que con un rendimiento luminoso y una temperatura constantes puede reducirse la potencia con la que se hace funcionar la lámpara de descarga.

En lugar de un gas con menor conductividad también es posible vaciar el espacio intermedio entre el receptáculo de descarga y el tubo externo, con lo que puede conseguirse igualmente un aislamiento térmico mejorado de la cámara de descarga. Como gases de relleno del tubo externo se prefieren especialmente, por ejemplo, Xe, \2, SF6y Ar.

Además, tal como muestra otro ejemplo de realización preferido, en lugar de una presión estándar de ,5 bar, el gas puede introducirse con una presión de ,5 - ,2 bar en el espacio intermedio. En particular, en el caso de usar gas xenón y argón, ha demostrado ser especialmente ventajosa una presión de desde ,5 bar hasta ,2 bar.

Dado que, tal como se describió anteriormente, la demanda de potencia de la lámpara está determinada en particular por la temperatura que debe alcanzarse en la cámara de descarga, también pueden variarse otros parámetros que influyen en la temperatura. Por ejemplo, la temperatura predominante en la cámara de descarga está determinada también por el dimensionamiento del propio receptáculo de descarga así como por los electrodos dispuestos dentro del mismo.

Así, por ejemplo en otro ejemplo de realización preferido, pueden reducirse las dimensiones de la cámara de descarga, presentando ventajosamente el receptáculo de descarga en una región central entre los electrodos enfrentados un diámetro interno de desde 1,5 mm hasta 2,7 mm, en particular desde 2,1 mm hasta 2,5 mm. Adicionalmente, también en todos los ejemplos de realización, el volumen de la cámara de descarga está definido en de 17 mm3 a 22 mm3 para limitar la demanda de potencia de la lámpara de descarga.

En otro ejemplo de realización preferido, la distancia óptica entre los electrodos enfrentados entre sí, dispuestos en la cámara de descarga, está reducida a un valor de desde 3,2 mm hasta 3,8 mm, en lugar de los 4,2 mm habituales. Además, la longitud del segmento de electrodo que se extiende en la cámara de descarga puede optimizarse a un valor de desde ,3 mm hasta 1,8 mm. Adicional o alternativamente a esto, también puede ajustarse el diámetro de los electrodos a un valor de entre ,2 mm y ,3 mm, en particular de ,23 mm a ,28 mm, con lo que puede Influirse igualmente en la temperatura en la cámara de descarga y con ello en la demanda de potencia de la lámpara de descarga.

Es especialmente ventajosa una lámpara de descarga en la que no sólo se reduce la potencia en el funcionamiento normal, es decir durante su funcionamiento tras finalizar la fase de inicio y puesta en marcha, sino también la potencia durante la fase de puesta en marcha de los 85 vatios habituales a de 35 vatios a 7 vatios, preferiblemente de 4 vatios a 6 vatios.

En todos los ejemplos de realización, la lámpara está ajustada a un flujo luminoso menor de 2 Im y tiene una demanda de potencia inferior a 3 vatios. A este respecto, el Intervalo de valores mencionado anteriormente para la potencia se refiere al funcionamiento cuasiestacionario de la lámpara de descarga de alta presión de vapor de metal- halógeno, es decir tras finalizar su fase de inicio y puesta en marcha, cuando los halogenuros metálicos en la cámara de descarga de la lámpara están completamente vaporizados. Durante su fase de puesta en marcha, la lámpara se hace funcionar preferiblemente con una potencia claramente mayor en el Intervalo de desde preferiblemente 4 vatios hasta 6 vatios, para conseguir una vaporización rápida de los halogenuros metálicos.

Es especialmente ventajosa una lámpara de descarga de alta presión de vapor de metal-halógeno con un consumo de potencia de 25 vatios durante su funcionamiento normal y con una temperatura... [Seguir leyendo]

1. Lámpara de descarga libre de mercurio con un receptáculo (1) de descarga transparente, que está rodeado por un tubo (16) externo transparente y que presenta una cámara (16) de descarga, en la que se adentran electrodos (11, 12) para generar una descarga de gas, estando contenidos en la cámara (16) de descarga halogenuros metálicos, en una cantidad en el intervalo de desde 5 miligramos hasta 15 miligramos por 1 mililitro del volumen de cámara de descarga, y gas iniciador y comprendiendo los halogenuros metálicos halogenuros de los metales sodio, escandio e indio,

caracterizada porque

- la cámara (16) de descarga presenta un volumen en el intervalo de desde 17 mm3 hasta 22 mm3,

- el espacio intermedio entre el tubo (16) externo y el receptáculo (1) de descarga está lleno de un gas o mezcla de gases con una conductividad térmica menor que la del aire, o en el espacio intermedio existe un vacío con una presión inferior a 1 mbar,

- el flujo luminoso de la lámpara es inferior a 2 Im y

- el consumo de potencia eléctrica de la lámpara tras finalizar su fase de inicio y puesta en marcha, cuando los halogenuros metálicos están completamente vaporizados en la cámara (16) de descarga de la lámpara, es inferior a 3 vatios.

2. Lámpara de descarga según la reivindicación 1, en la que el gas o mezcla de gases que se encuentra en el espacio intermedio presenta una presión inferior a 1 bar, preferiblemente de ,5 a ,2 bar.

3. Lámpara de descarga según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el receptáculo (1) de descarga en la región de la cámara (16) de descarga en una región central entre los electrodos (11, 12) presenta un diámetro interno en el intervalo de valores de desde 1,5 mm hasta 2,7 mm, en particular desde 2,1 mm hasta 2,5 mm.

4. Lámpara de descarga según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la distancia óptica entre los electrodos (11, 12) que se adentran en la cámara (16) de descarga se encuentra en el Intervalo de valores de desde 3,2 mm hasta 3,8 mm.

5. Lámpara de descarga según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el diámetro o el grosor de los electrodos (11, 12) se encuentra en el intervalo de desde ,2 mm hasta ,3 mm.

6. Lámpara de descarga según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el segmento de los electrodos (11, 12) que se extiende en la cámara (16) de descarga presenta una longitud en el Intervalo de desde ,3 mm hasta

1,8 mm.

7. Lámpara de descarga según la reivindicación 1, en la que los halogenuros metálicos comprenden adicionalmente halogenuro de zinc.

8. Lámpara de descarga según la reivindicación 1 ó 7, en la que la razón molar de sodio con respecto a escandio se encuentra en el intervalo de valores de desde 2, hasta 2,8.

9. Lámpara de descarga según la reivindicación 1, 7 ó 8, en la que el porcentaje de halogenuro de indio en los halogenuros metálicos se encuentra en el intervalo de desde el 2 por ciento en peso hasta el 4 por ciento en peso.

1. Lámpara de descarga según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el gas Iniciador comprende xenón con una presión de llenado en frío en el intervalo de 1 bar a 18 bar.

11. Lámpara de descarga según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la lámpara presenta durante su fase de puesta en marcha un consumo de potencia eléctrica en el Intervalo de desde 35 vatios hasta 7 vatios, y en particular desde 4 vatios hasta 6 vatios.

12. Lámpara de descarga según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la lámpara presenta durante su funcionamiento, tras finalizar la fase de inicio y puesta en marcha, un consumo de potencia eléctrica en el Intervalo de desde 2 vatios hasta 25 vatios.