Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe gemäß des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.
Die Patentschrift US 5,420,481 beschreibt eine Entladungslampe, auf deren Entladungsgefäß Außenelektroden aufgebracht sind, die als transparente ITO-Schichten ausgebildet sind.
Die europäische Patentschrift EP 0 334 208 beschreibt eine in einem Reflektor angeordnete Entladungslampe, deren Entladungsgefäß von einem zylindrischen, gläsernen Wärmestaurohr umgeben ist. Das Wärmestaurohr ist mit einer ITO-Schicht versehen, um die Farbtemperatur der Lampe um ungefähr 600 Kelvin abzusenken.
Die vorgenannten Entladungslampen besitzen den Nachteil, daß ihr Betrieb an einem elektronischen Betriebsgerät, das die Lampe üblicherweise mit einer mittelfrequenten Versorgungsspannung im Bereich von ungefähr 20 KHz bis 100 KHz speist, den Empfang von Rundfunkgeräten stören kann.
Die Offenlegungsschrift EP 0 767 340 A2 beschreibt ein Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe, deren Lampengefäß mit einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist, und mit einem Betriebsgerät für die Entladungslampe. Die vorgenannte Schicht ist mittels eines Leiters an ein Referenzpotential, beispielsweise das Erdpotential, angeschlossen. Die Entladungslampe ist außerdem mittels Koaxialkabel mit dem Betriebsgerät verbunden, wobei der Außenleiter der Koaxialkabel an die vorgenannte lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht angeschlossen ist, um eine Hochfrequenz-Abschirmung zu gewährleisten.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein gattungsgemäßes Beleuchtungssystem mit einer verbesserten elektromagnetischen Verträglichkeit bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Entladungslampe des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems besitzt mindestens ein lichtdurchlässiges Lampengefäß, das den Entladungsraum der Entladungslampe umschließt, ein Leuchtmittel und elektrische Anschlüsse zu ihrer Spannungsversorgung. Das mindestens eine Lampengefäß weist eine lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht auf, die zumindest den Entladungsraum der Lampe umschließt. Unter dem Entladungsraum wird hier nur der für die Gasentladung in der Lampe wirksame Teil des Innenraums des mindestens einen Lampengefäßes verstanden. Die Beschichtung erstreckt sich daher zumindest über diejenigen Gefäßteile des mindestens einen Lampengefäßes, die das Entladungsplasma umschließen. Durch die Beschichtung des mindestens einen Lampengefäßes wird beim Betrieb der Entladungslampe an einer mittelfrequenten Wechselspannung die von dem im Lampengefäß eingeschlossenen Entladungsplasma emittierte mittelfrequente elektromagnetische Strahlung um mehr als 50 Dezibel geschwächt. Eine Störung des Rundfunkempfanges findet daher selbst dann nicht statt, wenn die Entladungslampe in der Nähe der Antenne eines Rundfunkempfängers an einem elektronischen Betriebsgerät betrieben wird.
Aus fertigungstechnischen Gründen ist die lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht vorteilhafterweise auf der äußeren Oberfläche des mindestens einen Lampengefäßes aufgebracht. Um eine zufriedenstellende elektromagnetische Verträglichkeit der erfindungsgemäßen Entladungslampe zu gewährleisten, ist der spezifische Oberflächenwiderstand der lichtdurchlässigen, elektrisch leitenden Schicht vorteilhafterweise kleiner als 100 Ohin pro Square.
Der spezifische Oberflächenwiderstand einer elektrisch leitfähigen Schicht wird üblicherweise mit Hilfe von zwei flächenhaften Elektroden gemessen, die auf der zu messenden Schicht aufgebracht werden, so daß sie einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Abstand der beiden Meßelektroden ist genauso groß wie die Breite der Meßelektroden, so daß zwischen den beiden Meßelektroden ein quadratischer Ausschnitt der zu messenden Schicht angeordnet ist. Über die Meßelektroden wird der Schicht ein Strom vorgegebener Stromstärke aufgeprägt und der Spannungsabfall über den Meßelektroden mittels eines Galvanometers bestimmt. Der Quotient aus dem gemessenen Spannungsabfall und der Stromstärke des aufgeprägten Stromes ergibt den spezifischen Oberflächenwiderstand der zu messenden Schicht. Der spezifische Oberflächenwiderstand der Schicht ist unabhängig von der Größe des quadratischen Flächenauschnittes der Schicht. Er hängt nur von dem Quotienten aus dem spezifischen elektrischen Widerstand des Schichtmaterials und der Schichtdicke ab. Die Einheit des spezifischen Oberflächenwiderstandes wird üblicherweise mit Ohm pro Square bezeichnet.
Die lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht ist vorteilhafterweise als ITO-Schicht, das heißt, als Indium-Zinn-Oxid-Schicht ausgebildet. Bei dem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Entladungslampe, die vorwiegend gelbes, orangefarbenes oder rotes Licht emittiert. Die Schichtdicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht ist daher vorteilhafterweise so gewählt, daß das beschichtete Lampengefäß in dem Wellenlängenbereich von 550 nm bis 700 nm eine möglichst hohe Transparenz, das heißt, einen Transmissionskoeffizienten von größer als 0,8 besitzt. Die Dicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht muß nämlich einerseits hinreichend groß sein, um eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten, und andererseits aber auch hinreichend klein sein, um noch eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit aufzuweisen. Gemäß des besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist die Entladungslampe als Neongasentladungslampe ausgebildet. Diese Lampe erzeugt vorwiegend orangefarbenes oder rotes Licht. Sie kann daher vorteilhafterweise als Bestandteil eines Beleuchtungssystems in einem Kraftfahrzeug, zur Erzeugung des Blinklichtes oder des Schluß- und/oder Bremslichtes, verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem weist eine Entladungslampe und ein Betriebsgerät für die Entladungslampe auf, wobei die Entladungslampe mindestens ein den Entladungsraum der Lampe umschließendes Lampengefäß besitzt, das mit einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist, wobei diese Schicht sich zumindest über den Entladungsraum erstreckt und an ein vorgegebenes elektrisches Bezugspotential, das vorteilhafterweise das schaltungsinterne Massepotential des Betriebsgerätes oder das Erdpotential ist, angeschlossen ist. Die vorgenannten Merkmale des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems gewährleisten seine zufriedenstellende elektromagnetische Verträglichkeit, da die von dem Entladungsplasma der Entladungslampe emittierte mittelfrequente elektromagnetische Strahlung um mehr als 50 Dezibel geschwächt wird. Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem weist zusätzlich einen Reflektor auf. Um einen hohen Lichtreflexionsgrad zu erzielen, besitzt der Reflektor des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems eine metallische oder eine metallisierte Reflexionsfläche. Der Reflektor übt daher ebenfalls eine abschirmende Wirkung auf die von dem Entladungsplasma in der Entladungslampe erzeugte elektromagnetische Strahlung aus. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Reflektor und eventuell metallisierte Teile des Leuchtengehäuses zur Verbesserung der Abschirmung ebenfalls an das vorgegebene elektrische Bezugspotential anzuschließen. Dadurch kann die Schichtdicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht auf den dem Reflektor bzw. dem Innenraum der Leuchte zugewandten Wandbereichen des mindestens einen Lampengefäßes geringer ausgeführt werden, als auf den vom Reflektor abgewandten Wandbereichen des mindestens einen Lampengefäßes, und auf diese Weise die Lichtdurchlässigkeit der dem Reflektor zugewandten Wandbereiche erhöht und die Effizienz des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems verbessert werden. Das mindestens eine Lampengefäß besitzt vorteilhafterweise ein zylindrisches Gefäßteil und zwei in Richtung des Reflektors abgewinkelte Enden. Dadurch wird gewährleistet, daß die dunklen Enden der Entladungslampe, die mit den elektrischen Anschlüssen der Lampe ausgestattet sind, nicht sichtbar sind. Alternativ können die dunklen Enden der Entladungslampe auch in abgeschattete Bereiche der Beleuchtungsvorrichtung verlegt werden.
Bei dem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems beträgt die Schichtdicke der lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht auf den vom Reflektor abgewandten Wandbereichen des mindestens einen Lampengefäßes 300 nm. Dadurch weisen diese Wandbereiche eine besonders hohe Transparenz für Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm auf. Dieses Beleuchtungssystem eignet sich daher vorteilhafterweise zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug zur Erzeugung des Schlußlichtes oder/und des Bremslichtes.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Bei der in Figur 1 abgebildeten Entladungslampe gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung handelt es sich um eine Neongasentladungslampe. Diese Lampe besitzt ein rohrförmiges, gläsernes Entladungsgefäß 1 mit zwei rechtwinklig, in gleicher Richtung abgewinkelten Enden 1a. In die Enden 1a ist jeweils ein Elektrodensystem 2 der Neongasentladungslampe gasdicht eingeschmolzen. Die aus dem Einschmelzungsbereich 1aa herausragenden Stromzuführungen 2a bilden die elektrischen Anschlüsse der Lampe. Zwischen seinen abgewinkelten Enden 1a besitzt das Entladungsgefäß 1 eine kreiszylindrische Gestalt. Der Außendurchmesser des Entladungsgefäßes 1 beträgt ungefähr 5 mm. Der Abstand zwischen den Stromzuführungen 2a, der ungefähr der Länge des kreiszylindrischen Entladungsgefäßteils 1b entspricht, beträgt 308 mm. Die abgewinkelten Enden 1a besitzen eine Länge von 36,2 mm.
Die äußere Oberfläche des Entladungsgefäßes 1 ist mit einer sogenannten ITO-Schicht 4 ― das ist eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht ― versehen, die sich über den gesamten Entladungsraum 3 der Neongasentladungslampe, bis zu den Einschmelzungsbereichen 1aa der Elektroden 2 erstreckt. Der Entladungsraum 3 wird hier durch die entladungsseitigen Enden der beiden Elektroden 2 und den Innendurchmesser des Entladungsgefäßes 1 definiert. Die ITO-Schicht 4 besitzt, gemessen mittels der Methode der Vierpunktmessung, einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 14 Ohm pro Square. Sie besteht aus 90 Gewichtsprozent Indiumoxid In2O3 und 10 Gewichtsprozent Zinnoxid SnO2. Die Transmissionskurve 1 zeigt die Lichtdurchlässigkeit des Entladungsgefäßes 1 mit ITO-Schicht 4 in Abhängigkeit von der Wellenlänge; während die Transmissionskurve 2 die Lichtdurchlässigkeit des Entladungsgefäßes ohne ITO-Schicht zeigt. Die Schichtdicke der ITO-Schicht ist derart abgestimmt, daß die Transmissionskurve 1 bei einer Wellenlänge von 600 nm, also für rotes Licht, das vorwiegend von der Neongasentladungslampe emittiert wird, ein Transmissionsmaximum aufweist. Die Schichtdicke der ITO-Schicht 4 beträgt daher ca. 300 nm. Im Wellenlängenbereich von 550 nm bis 700 nm beträgt die Transmission des beschichteten Lampengefäßes 1 mehr als 80% des auf die Innenwand des Entladungsgefäßes 1 auftreffenden Lichtes, das heißt, der Transmissionskoeffizient ist in diesem Wellenlängenbereich größer als 0,8. Bei der Wellenlänge von 600 nm wird ein Transmissionskoeffizient von mehr als 0,85 erreicht.
Die oben beschriebene Neongasentladungslampe ist Bestandteil eines Beleuchtungssystems, insbesondere einer Kraftfahrzeugheckleuchte und dient zur Erzeugung eines Schlußlichtes und/oder eines Bremslichtes. Diese Heckleuchte umfaßt neben der Neongasentladungslampe zusätzlich ein elektronisches Betriebsgerät für die Neongasentladungslampe und einen rinnenförmigen Reflektor 5, der zwischen den abgewinkelten Enden 1a der Lampe angeordnet ist. Der kreiszylindrische Gefäßteil 1b des Entladungsgefäßes 1 ist annähernd in der optischen Achse des Reflektors 5 angeordnet. Die der Lampe zugewandte Reflexionsfläche 5a des Reflektors 5 ist metallisch oder metallisiert und mit dem schaltungsinternen Massepotential des Betriebsgerätes verbunden. Die ITO-Schicht 4 des Entladungsgefäßes 1 ist ebenfalls an das schaltungsinterne Massepotential des Betriebgerätes angeschlossen. Die Beleuchtungsvorrichtung weist auch ein Gehäuse (nicht abgebildet) auf, dessen metallisierte Teile ebenfalls an das schaltungsinterne Massepötential angeschlossen sind, so daß eine sternförmige Kontaktierung in einem gemeinsamen Massepunkt erfolgt. Auf den dem Reflektor 5 zugewandten Wandbereichen 10a des Entladungsgefäßes 1 besitzt die ITO-Schicht 4 eine geringere Schichtdicke als auf den von dem Reflektor 5 abgewandten Wandbereichen 10b des Entladungsgefäßes 1. Die Schichtdicke der ITO-Schicht 4 beträgt auf den von dem Reflektor 5 abgewandten Wandbereichen 10b einen Wert von ca. 300 nm, während sie auf den dem Reflektor 5 zugewandten Wandbereichen 10a ca. 100 nm mißt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel. Beispielsweise muß sich die ITO-Schicht 4 nicht über das gesamte Entladungsgefäß 1 erstrecken. Es genügt, diejenigen Wandbereiche des Entladungsgefäßes 1, die den Raum zwischen den entladungsseitigen Enden der beiden Elektroden 2 umschließen, mit der ITO-Schicht 4 zu versehen.
Die Erfindung kann auch auf andere Typen von Entladungslampen, beispielsweise auf Niederdruckentladungslampen oder auf Hochdruckentladungslampen und auf Beleuchtungssysteme mit einer Hochdruckentladungslampe wie zum Beispiel einen mit einer Hochdruckentladungslampe ausgerüsteten Kraftfahrzeugscheinwerfer angewendet werden. Insbesondere handelt es sich in diesem Fall um eine einseitig gesockelte Hochdruckentladungslampe, die ein von einem gläsernen Außenkolben umschlossenes Entladungsgefäß besitzt, wobei der Außenkolben mit einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht - vorzugsweise einer ITO-Schicht ― versehen ist, die sich über den gesamten Entladungsraum der Lampe erstreckt. Die Hochdruckentladungslampe ist vorzugsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers und wird an einem elektronischen Betriebsgerät betrieben. Die lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht auf dem Außenkolben der Hochdruckentladungslampe ist mit dem schaltungsinternen Massepotential des Betriebsgerätes verbunden.
Anstelle einer ITO-Schicht können auch lichtdurchlässige, elektrisch leitende Schichten, die aus einem anderen Material, beispielsweise aus Zinnoxid SnO2 oder aus mit Fluor bzw. Antimon dotierten Zinnoxid SnO2:F bzw. SnO2:Sb bestehen, eingesetzt werden.