不含汞的高压气体放电灯 本发明涉及一种高压气体放电灯(HID[高强放电灯])，尤其涉及一种特别是不含汞的且适用于汽车技术领域的高压气体放电灯。
常规的高压气体放电灯一方面包含放电气体(通常是金属卤化物例如碘化钠或碘化钪)，其作为实际上的发光材料(发光体)，另一方面包含汞，其主要用于形成电压梯度并且具有增加灯的功效和燃弧电压(burning voltage)的重要功能。
由于这种类型的灯具有良好的特性，因此该灯被广泛地使用，并且还应用于汽车技术领域中。然而，对于这种应用场合，处于环境原因，特别地要求该灯不含汞。
不含汞的灯的基本问题在于，以给定灯功率地连续工作将导致燃弧电压较低，这又灯电流较高并且发光功效较低。
本发明的目的在于，提供一种具有不含汞的气体填充物的高压气体放电灯，而且该放电灯可获得与含汞的灯的发光功效大致相当的发光功效。而且，该目的在于提供这样一种高压气体放电灯，其具有不含汞的气体填充物，由不含汞的气体填充物实现的燃弧电压比不含汞的灯可大致实现的燃弧电压高。
特别是，该目的旨在提供这样一种高压气体放电灯，借助该放电灯可实现以上两个目的(更高的功效和更高的燃弧电压)中的至少一个目的，并且不需要增加灯功率或增大灯的外泡体的外尺寸。
另一目的在于提供一种通常用于机动车应用场合的具有流明保持性的不含汞的高压气体放电灯，即，其中随着灯的使用过程发光特性的下降率与含汞的灯的下降率相似。
最后，该目的特别是旨在提供一种适用于机动车技术领域的高压气体放电灯。
依据权利要求1，使用这样一种不含汞的高压气体放电灯实现了该目的，该高压气体放电灯具有：放电容器、夹制部、和至少一个金属箔，该灯处于水平工作位置时该金属箔的一部分沿垂直方向延伸，并且电极固定到该金属箔上，其中，从该电极末端到该放电容器的在该灯的关断状态中发光物质积聚在其上的底部区域的距离的尺寸如此确定，即，使得该发光物质由于开灯时的加热而以足够的量变为气态。
已经发现，灯的特性越好，特别是燃弧电压和发光功效尽可能地越高，则变为气态的发光物质的量成比例地越大。因此，该距离可形成较小尺寸，以至于该变为气态的量足够大，以便实现所需的灯特性，或与含汞的灯相当的灯特性。
在此明显考虑到的是，上述的底部区域不能强加热，以至于在该底部区域中出现缺陷或损坏(晶化、变形、断裂)，这些导致灯寿命的降低。因此，该距离形成所必要的小尺寸，以便实现该发光物质的足够蒸发。
该解决方案的另一优点在于，灯本身的部件，特别是放电容器、夹制部、电极的尺寸和形状可与已知的灯相比保持不变，因此在制造方面这具有明显的技术优点，并且相对于其它实施例可获得经济上的优点，在其它实施例中需要对灯形状或其内部件进行大范围的改变，(例如弯折电极)。
而且，这还具有优点，上述的电极的布置使得放电容器内的最冷点的温度升高，并且最高温度没有升高，(即在工作位置时上壁区域的温度没有升高)。由于电极末端到该上壁区域的所获得的距离，最高温度甚至还下降了，因此降低了其间的温降以及对于灯的最大热负荷(即热应力)。
上述的电极的布置特别是具有这样的效果，不使用汞且不使用替代物，或者使用替代的电压梯度生成剂例如对环境不太有害的金属卤化物以代替汞，以便在任何情况下由于该最冷点区域可获得更高的温度而使得足够量的发光物质变为气态，则由此可实现灯的发光功效和/或燃弧电压以所需方式进一步增大，即它们可达到与含汞的灯的发光功效和/或燃弧电压相当的数值。
最后，该解决方案可应用于其气体填充物中含汞的放电灯。可由此明显地增加该灯的发光功效。
应当注意，DE-OS 2535922和US-PS 4001623披露了一种高压气体放电灯，其中电极的自由末端布置在灯的纵向轴线之下，即在放电空间中是不对称的。然而，在所披露的US-PS中的实施例中，存在着发光物质进入电极的进入位置中并且由此进入夹制部从而通过腐蚀导致损坏的风险。
然而，这些灯在其气体填充物中包含汞，以便实现足够的发光功效和燃弧电压，因此不满足本申请用于机动车技术领域的要求。最后，没有满足与本申请相关的其它细节和要求，例如灯的外形和外尺寸不变，以及如果可能地话与涂层和反射体的配合使用，因此以上的专利公开是不相关的。
从属权利要求涉及本发明的其它的有利的实施例。
权利要求2的实施例具有特别的优点，过多量的发光物质可以引入到放电容器中，并且没有由于开灯时的加热而移动的发光物质的过多部分以明显的量到达进入位置并且进入夹制部的风险，否则它们将通过腐蚀或其它作用随时间产生损坏。
权利要求3描述了可特别简单地实现的隔离件的优选形式。
权利要求4和5描述了将电极固定到金属箔上的优选方法，其在制造技术中可较容易地实现。
权利要求6描述了可获得特别长寿命的实施例。
权利要求7涉及所使用的电压梯度生成剂(其中一种例如是碘化锌)，以代替汞，以下实现特别好的发光功效，同时权利要求8描述了一种增大气体压力的可能，特别地便于实现更高的发光功效和燃弧电压。
权利要求9的实施例涉及电极的进入位置以及在其之后的夹制部的防止发光物质的保护的改进。
为了更好地理解本发明并更容易地实施本发明，以下将参照附图来详细描述本发明，其中附图只是用于进行图示不是限定性的，在附图中：
图1是第一实施例的侧视示意图；以及
图2是第二实施例的侧视示意图。
图1-2示出了在水平放电燃弧(burning)状态下的依据本发明的两个高压气体放电灯。该灯均包括石英玻璃制成的放电容器1，该放电容器封装有放电空间并且在其彼此相对的端部处并入到石英玻璃部分(或夹制部)5中。
放电空间填充有包括放电气体(发光体)和优选为电压梯度生成剂的气体，该放电气体借助激励或放电从而发出光辐射，放电气体和电压梯度生成剂均可从金属卤化物族中选择。
发光物质例如为碘化钠和/或碘化钪，而所使用的电压梯度生成剂可以是碘化锌和/或其它物质，以代替汞。除了电压梯度生成剂之外或替代该电压梯度生成剂，特定量的稀有气体(例如氙)可引入到放电空间中，以便增加气体压力并且由此进一步增加功效和燃弧电压。
电极3的自由端从其彼此相对的端部突伸到放电空间中，该自由端由熔点尽可能高的材料例如钨制成，而在其末端之间，在该灯的工作状态中激励产生电弧放电(弧光)2。
电极3的另一相应端部均连接到导电带或金属箔4特别是钼箔上，由此实现了该放电灯的连接端子6与电极3之间的电连接。电极3的这些端部和导电箔4嵌入在夹制部5中。
当该放电灯处于如图1、2所示的水平燃弧位置时，夹制部5以及嵌入在其中的金属箔4具有沿垂直方向延伸的宽度。这具有以下的优点，如果电极3布置成在工作位置时至少其末端尽可能地接近最下端的或底部的区域10，即发光物质在该灯的关断状态中积聚在该区域上，则本发明的灯的尺寸和形状不必改变。
另一优点在于，围绕本发明的灯的外泡体的外尺寸不必改变，对于这些灯应用于机动车头灯而言这是特别重要的。
如上所述，依据本发明的高压气体放电灯的气体填充物优选为包括一种或多种适合的金属卤化物作为电压梯度生成剂，以便代替汞。然而，这些卤化物具有相对较低的蒸气分压力，这使得必需改变在放电容器1内的温度平衡，以便实现与使用汞的情况下大致相同的发光功效(光通量)以及可能的最高燃弧电压。当开灯时，特别地必需将发光物质的温度提高到某一程度，其中该发光物质以固态聚集在关断的灯的工作位置的最低底部区域10上，温度升高使得发光物质以足够的量变为气态，以实现尽可能高的发光功效和燃弧电压。其中的另一困难在于，在该灯的工作状态下底部区域10是最冷的区域。
应当注意，温度平衡的改变不能导致使得由石英玻璃制成的放电容器1的晶化或玻璃析晶的高温。这特别涉及发光物质积聚在其上的底部区域10的加热，以及由于在放电空间内在电弧放电2之上的区域中的强对流而引起上壁13暴露于特别强的加热。
最后，如果可能的话，应当在灯功率不增加的情况下，在此实现温度平衡的改变。
所有的这些前提可通过以下方式实现，可通过灯的燃弧位置的改变而使得电极3的位置所述位移。
在图1所示的本发明的第一实施例中，电极平行于该灯的水平对称线沿向下方向移动一特定距离，并且由此固定到钼箔4上。该距离特别地依据该发光电弧2的曲率来选择，以便该放电容器的最冷(最低)底部区域10的温度升高到使得积聚在该处的发光物质在开灯时充分蒸发所必需的程度。如果这样是所需的，钼箔的宽度可以增加，以便实现该距离。
除了该措施之外，或代替该措施，在本发明的第二实施例中，一个或两个电极3可以斜向下定向，以便进一步使得电极末端以及电弧2沿向下方向移动。钼箔的宽度的尺寸可再次确定成便于电极稳固地固定到其上。
在上壁区域13处温度没有增加或者甚至降低了，这是因为对于这些壁区域而言发光电弧的距离增加了，因此对于放电容器1的热应力和伴随的负荷明显地降低，并且可实现相应更长的灯寿命。一方面当积聚在下壁部分上的发光物质被强烈地加热以至于在开灯之后它们以足够的量蒸发，以实现所需的即尽可能高的灯的发光功效和燃弧电压，另一方面不存在放电容器的多余加热，以避免缩短灯寿命的损坏(放电容器壁中的缺陷和断裂)出现，而是在整个放电容器之上出现尽可能均匀的或者尽可能对称的温度分布，这样实现了电极末端的最优位置。
当灯关断时，其上积聚有发光物质的底部区域10优选为借助一隔离件与电极3进入夹制部5的进入位置7分开，该隔离件防止由于开灯时的加热而移动的发光物质以足够的量到达这些进入位置7并随后可能进入夹制部。
该隔离件的尺寸取决于在灯关断时发光物质聚集在底部区域10上的量。应当考虑到可能过多量的发光物质引入到放电容器中，这些过多的量的发光物质在灯工作的过程中不以蒸气形式存在，而是聚集的熔盐形式存在。
因此该隔离件由包围底部区域10的收集存储器11形成，其设计用于保持发光物质，并且/或者该隔离件由相对于底部区域10的足够高的高度的进入位置7形成，以便发光物质不能到达或者至少不能大量地到达该进入位置。在此该高度由如图1和2所示的电极3的位置和倾斜度来确定。
收集存储器11的优点可由例如足够大的底部表面面积(带或不带凹部)来提供，该优点还在于具有这样的效果，即，保持发光物质在灯的工作状态中以熔盐形式远离电弧放电2的区域，以便不干扰发光。
借助于附加的涂层可在所有实施例中实现该优点，该涂层反射入射的红外线辐射，并且设置在放电容器的与底部区域10相对的外侧上，底部区域和积聚在其上的发光物质的温度仍进一步升高并且更均匀，这是由于红外线辐射两次穿过这些区域(在其反射之前一次并且在其反射之后一次)。
该涂层大致由氧化锆(ZrO2)形成。然而，也可使用替代材料，例如Nb2O5和Ta2O5，它们的红外线反射能力好于ZrO2，但是它们较昂贵。最后，另一可行的是使用晶体形式的SiO2。
在所有实施例中，在电极进入到夹制部5的进入位置7的区域中，这种涂层可设置在夹制部5的外部上以及放电容器1的外部上，以便有助于发光物质或其它沉积物质在开灯时尽可能少的进入到进入位置7中的效果。
如果省去汞而没有代替物的话，即不使用电压梯度生成剂，或者如果特定量的稀有气体(例如氙)引入到放电空间中作为电压梯度生成剂的代替物以便提高气体压力，则可实现对于特定应用场合满意的发光功效和/或燃弧电压。
最后应当指出，借助本发明的原理可提高放电容器的最冷点的温度，本发明的原理显然可应用于含汞的灯，其中对于环境的缺点是可接受的。在这种情况下，这种温度的提高可用于例如增加发光功效或对于给定功效而降低灯功率。