DE10128273A1

DE10128273A1 - Entladungslampe und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE10128273A1
Application number: DE10128273A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Fukuyo; Shinichi Irisawa; Yoshitaka Ohshima
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-01-17
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: DE10128273B4; JP2001357818A; US6580200B2; US20020008471A1

Abstract

Ein Entladungskolben umfasst: DOLLAR A eine Bogenentladungsröhre mit einem lichtemittierenden Bereich, der so ausgestaltet ist, dass darin mittels Verquetschung der Bogenentladungsröhre eine lichtemittierende Substanz enthalten ist, und das Entladungselektroden darin gegenüberliegend angeordnet sind und eine Abdeckglasröhre, die die Bogenentladungsröhre hermetisch abdichtet und bedeckt, um einen Raum zwischen der Abdeckglasröhre und der Bogenentladungsröhre zu bilden. Ein Wassergehalt oder ein Druck des in dem gasdichten Raum enthaltenen Gases ist spezifiziert.

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für eine Entladungslampe, die als eine Fahrzeugleuchte verwendet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Kolben für eine Entladungslampe mit verbesserter Haltbarkeit auf Grund eines spezifizier ten Wassergehalts oder eines Gasdruckes, die in einem hermetisch verschlossenen Raum zwischen einer Bogenentladungsröhre - einschließlich eines lichtemittierenden Bereichs - eines Entladungskolbens und einer Abdeckglasröhre, die die Bogenentladungsröhre um gibt, eingeschlossen sind.

Beschreibung des Stands der Technik

In jüngster Zeit werden Entladungskolben als Fahrzeugbeleuchtungselemente, etwa als Scheinwerfer für Automobile verwendet. Häufig werden Entladungslampen bzw. Leuchten mit dem folgenden Aufbau verwendet.

Licht wird durch ein Entladungsereignis zwischen in einem Glaskolben, in dem ein Xenon gas eingeschlossen ist, gegenüberliegend angeordneten Elektroden emittiert.

Der Aufbau des Entladungskolbens wird im Folgenden schematisch beschrieben. Zunächst werden aus Wolfram hergestellte Entladungselektroden gegenüberliegend in einem gas dichten Raum (gasdichte Kammer) angeordnet, der durch Quetschdichten einer langen dünnen Glasröhre in einem vorbestimmten Abstand erhalten wird, um eine Bogenentla dungsröhre einschließlich eines darin vorgesehen sphärischen lichtemittierenden Bereichs zu bilden. Der lichtemittierende Bereich wird mit einem Startergas (Xenon-Gas), Quecksil ber und Metallhalogenid (im weiteren als "lichtemittierende Substanz" bezeichnet) gefüllt. Um einen ultravioletten Anteil - mit einer für das menschliche Auge schädlichen Wellenlän ge - aus dem von dem lichtemittierenden Bereich emittierten Licht auszuschneiden, ist eine im Wesentlichen zylindrische Abdeckglasröhre vorgesehen, um die Bogenentladungsröhre zu umschließen und abzudichten. Konventioneller Weise ist in dem Entladungskolben at mosphärische Luft in einem gasdichten Raum zwischen der Bogenentladungsröhr und der Abdeckglasröhre eingeschlossen.

Im Stand der Technik ergeben sich jedoch die folgenden technischen Probleme.

1. Im Falle, dass atmosphärische Luft mit hohem Wasseranteil in dem gasdichten Raum zwischen der Bogenentladungsröhre und der Abdeckglasröhre eingeschlossen ist, variiert die Temperatur in dem eingeschlossenen Raum merklich, wenn der Entladungskolben wie derholt ein- und ausgeschaltet wird. Aus diesem Grunde beschlägt der gasdichte Raum leicht. Wenn der gasdichte Raum beschlagen ist, tritt allmählich eine Kapillarkondensation des Wassergehalts in einer engen Lücke zwischen dem kugelförmigen ausgebauchten lichtemittierenden Bereich der Bogenentladungsröhre und der Abdeckglasröhre auf. Als Folge tritt unvorteilhafter Weise eine Entglasung (Weißfärbung) und eine Ausdehnung des lichtemittierenden Bereiches auf. Insbesondere wenn Glas hergestellt wird, wird ein Gas mit einem Wassergehalt höher als in der atmosphärischen Luft von einem Brenner abgeschie den und wird innerhalb der gasdichten Glasröhre eingeschlossen, wodurch ein schwerwie gendes Problem entsteht.
2. Für gewöhnlich ist ein Xenon-Gas in dem lichtemittierenden Bereich bei ungefähr 5 bis 10 Atmosphären eingeschlossen und somit entsteht ein Innendruck in dem lichtemittieren den Bereich von mehreren 10 Atmosphären, wenn der Entladungskolben eingeschaltet wird.

Wenn folglich die Einschaltzeit lang ist, dehnt sich der lichtemittierende Bereich allmählich aus und nähert sich anschließend einer Innerwandoberfläche der Abdeckglasröhre an. Als eine Folge davon wird eine Entglasung hervorgerufen. Ferner gelangt der lichtemittierende Bereich mit der Innenwandoberfläche der Abdeckglasröhre in Berührung, wodurch sich eine Leckbildung oder eine Zerstörung ergibt.

Überblick über die Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der Probleme im Stand der Technik erdacht. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Haltbarkeit von Entladungskol ben zu verbessern, indem ein vorbestimmter Bereich an Wassergehalt oder Druck für ein Gas, dass in einem gasdichten Raumbereich zwischen einer Bogenentladungsröhre des Entladungskolbens und einer die Bogenentladungsröhre umschließenden Abdeckglasröhre einschlossen ist, spezifiziert wird.

Um die obigen Aufgaben und weitere zu lösen, werden die folgenden Aspekte der Erfin dung aufgeführt.

Genauer gesagt, entsprechend einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Entladungskolben bereit, mit:
einer Bogenentladungsröhre mit einem lichtemittierenden Bereich, der so aufgebaut ist, dass eine lichtemittierende Substanz oder Dergleichen darin durch Quetschdichten der Bo genentladungsröhre eingeschlossen ist und wobei Entladungselektroden darin gegenüber liegend angeordnet sind;
und einer Abdeckglasröhre, die die Bogenentladungsröhre hermetisch gasdicht und ab deckt, um einen gasdichten Raum zwischen der Abdeckglasröhre und der Bogenentla dungsröhre zu bilden, wobei ein Wassergehalt des Gases, dass in den gasdichten Raum eingeschlossen ist, auf weniger als 130 ppm eingestellt ist.

Da gemäß diesem Aspekt der Wassergehalt, der in diesem gasdichten Raum vorhandenen Luft kleingehalten wird, liegt der Taupunkt bei weniger als -40°C. Selbst wenn daher der Entladungskolben wiederholt ein- und ausgeschaltet wird, beschlägt der gasdichte Raum nicht sehr rasch, und es besteht keine Möglichkeit eine Entglasung (eine Weißfärbung) oder eine Expansion des lichtemittierenden Bereichs durch Kapillarkondensation des Was sergehalts, der in einem engen Raumbereich zwischen dem lichtemittierenden Bereich und der Bogenentladungsröhre und der Abdeckglasröhre erzeugt wird, zu fördern.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt den Entladungskolben gemäß dem ersten Aspekt bereit, wobei sich dieser jedoch weiterhin dadurch auszeichnet, dass der lichtemittierende Bereich so ausgebildet ist, um sich dicht an die Innenwandober fläche der Abdeckglasröhre anzunähern, und dass der gasdichte Raum gefüllt ist mit einem Gas in einem Druckbereich mit einer unteren Grenze, die sich berechnet aus 3-6d, und ei ner oberen Grenze von 15 Atmosphären, wobei d (in Einheiten von mm) einen Abstand von der Innenwandoberfläche der Abdeckglasröhre zu einem Zenitbereich des lichtemittieren den Bereichs bezeichnet.

Gemäß diesem Aspekt wird der Abstand d von der Innenwandoberfläche der Abdeckglas röhre zu dem Zentibereich des lichtemittierenden Bereichs auf einen geeigneten Wert fest gesetzt, und es wird ein Druck für den gasdichten Raum spezifiziert. Dadurch ist es mög lich, das Erzeugen von Entglasung, Leckbildung und Zerstörung in dem lichtemittierenden Bereich zu reduzieren. Ferner erreicht der lichtemittierende Bereich nicht eine anormal ho he Temperatur durch die thermische Leitfähigkeitswirkung des Gases. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass das Glas sich erweicht und ausdehnt. In diesem Falle wird die Glei chung zur Berechnung "3-6d" - zum Bestimmen der unteren atmosphärischen Druckgrenze - aus einem Experiment erhalten, das ausgeführt wird, um eine Beziehung zwischen einer Ausdehnungslänge des lichtemittierenden Bereichs und einem Druck des gasdichten Raumbereichs zu erhalten, wenn der Entladungskolben eingeschaltet wird.

Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem dritten Aspekt ein Herstellungsver fahren für einen Entladungskolben bereit, der aufweist (i) eine Bogenentladungsröhre mit einem lichtemittierenden Bereich, der ausgebildet ist, eine lichtemittierende Substanz oder dergleichen durch Verquetschen einer Glasröhre zu umschließen, und wobei Entladungs elektroden darin gegenüberliegend angeordnet sind, und (ii) eine Abdeckglasröhre, die hermetisch die Bogenentladungsröhre verschließt und abdeckt, um einen Raum zwischen der Abdeckglasröhre und der Bogenentladungsröhre zu bilden, wobei das Verfahren um faßt:
einen Gaseinfüllvorgang zum Einfüllen eines Gases in den Raum, wobei der Gaseinfüllvor gang einen Gaseinführungsvorgang zum Einführen eines Gases mit einem spezifizierten Wassergehalt von weniger als 130 ppm in den Raum umfasst; und
einen Dichtvorgang zum Abdichten der Abdeckglasröhre, um den Raum abzudichten.

Gemäß diesem Aspekt ist es durch Spezifizieren des Wassergehalts des gasdichten Rau mes möglich, einen Entladungskolben herzustellen, der nicht rasch beschlägt, selbst wenn der Entladungskolben wiederholt ein- und ausgeschaltet wird.

Gemäß einem vierten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung das Herstellungsverfahren eines Entladungskolbens gemäß dem dritten Aspekt bereit, das aber ferner dadurch ge kennzeichnet ist, dass der Gaseinführungsvorgang in einem Bereich von 0,3-15 Atmo sphärendruck ausgeführt wird. Es ist daher möglich, einen Entladungskolben herzustellen, der zuverlässig eine Ausdehnung des lichtemittierenden Bereiches vermeiden kann.

Gemäß einem fünften Aspekt stellt die vorliegende Erfindung das Herstellungsverfahren eines Entladungskolbens gemäß dem dritten oder vierten Aspekt bereit, das aber zusätzlich dadurch gekennzeichnet ist, dass der Dichtvorgang so ausgeführt wird, dass die Abdeck glasröhre gekühlt wird, wobei das Gas verflüssigt wird. Auf Grund dessen ist es möglich, die Röhre mit Gas unter einem Druck von 1 Atmosphäre oder mehr zu füllen.

Wie zuvor beschrieben ist, verbessert die vorliegende Erfindung die Haltbarkeit (Lebens jahr) eines Entladungskolbens. Das heißt, die vorliegende Erfindung trägt zur Verbesserung der Qualität von Entladungskolben bei.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obigen Aufgaben und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den deutlicher durch die detaillierte Beschreibung bevorzugter beispielhafter Ausführungs formen mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen, gleiche oder entsprechende Teile in diversen Ansichten kennzeichnen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht, die den inneren Aufbau eines Entladungskolbens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht, die das Gebiet (x-Bereich aus Fig. 1) zeigt, das einen licht emittierenden Bereich des Entladungskolbens umgibt, und diesen in einem beschlagenen Zustand zeigt;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht, die den umgebenden Bereich x, wie in Fig. 1 gezeigt, dar stellt, und einen Zustand des inneren Druckes zeigt;

Fig. 4 einen Graph, der das Ergebnis des Experiments 2 zeigt;

Fig. 5(a) bis 5(f) Ansichten, die schematisch einen Herstellungsvorgang für eine Bogen entladungsröhre zeigen;

Fig. 6(a) bis 6(c) Ansichten, die schematisch einen Gasfüllungs-(Einführungs)-vorgang und einen Abdeckglasröhren-Dichtvorgang zeigen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Anschließend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Be zug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Zunächst wird der Gesamtaufbau eines Entladungskolbens 1 der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu Fig. 1 beschrieben, die eine Querschnittsansicht darstellt, die einen internen Aufbau des Entladungskolbens 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Der Entladungskolben 1 ist eine Art von elektrischer Leuchte, die hauptsächlich als Scheinwerfer in einem Automobil oder dergleichen verwendet wird. In Fig. 1 bezeichnet Referenzzeichen 2 eine Bogenentladungsröhre, die aus einer dünnen und langen zylindri schen Glasröhre G₁ (siehe Fig. 5(a) bis 5(b)) mittels eines vorbestimmten Vorganges her gestellt ist.

Ein vorderer Endbereich der Bogenentladungsröhre 2 wird von einer Anschlusshalterung 4 getragen, die von einem isolierenden Basiselement 5 nach vorne vorsteht. Andererseits wird ein hinterer Endbereich der Bogenentladungsröhre 2 von einem Metallhaltelement 9 gehalten, dass an der Vorderseite des isolierenden Basiselements 5 angebracht ist.

Ein aus dem Frontbereich der Bogenentladungsröhre 2 herausgeführter Anschlussdraht 8a ist an der Anschlusshalterung 4 mittels Schweißung befestigt. Andererseits ist ein aus dem hinteren Bereich der Bogenentladungsröhre 2 herausgeführter Anschluss 8b durch einen vertieften Bereich 501, der in dem isolierenden Basiselement 5 gebildet ist, und durch eine untere Wandfläche 502 (die den vertieften Bereich 501 bildet) hindurchgeführt. Ferner ist der Anschlussdraht 8b an einem Anschluss 10 angeschweißt und befestigt, der seinerseits an einem vorbestimmten Bereich 503 an dem hinteren Abschnitt der unteren Wandfläche 502 befestigt ist.

Des weiteren ist die Bogenentladungsröhre 2 mit einem lichtemittierenden Bereich 201 ver sehen, der Entladungselektroden 6 und 6 und einen lichtemittierenden Raum R umfasst. Die Entladungselektroden 6 und 6 sind gegenüberliegend zwischen einem Paar vorderer und hinterer Quetschdichtungsbereiche 202a und 202b angeordnet, wo hingegen der licht emittierende Raum R mit einer lichtemittierenden Substanz K oder dergleichen gefüllt ist. Siehe dazu beispielsweise Fig. 5(c). Der lichtemittierende Bereich 201 ist so ausgebildet, um nach außen ausgebaucht zu sein, in dem eine zylindrische Glasröhre G₁ thermisch verformt wird, und er besitzt eine im Wesentlichen sphärische Glasform.

In den Quetschdichtungsbereichen 202(a) und 202(b) sind Molybdän-Folien 7 und 7 ein geschlossen, um die Wolfram-Entladungselektroden 6 und 6 mit Molybdän- Anschlussdrähten 8(a) und 8(b) zu verbinden, die aus den vorderen und hinteren Quetschdichtbereichen 202(a) und 202(b) herausgeführt sind. Durch diese Maßnahme kann Gasdichtigkeit in den Quetschdichtungsbereichen 202(a) und 202(b) gewährleistet werden.

Das Bezugszeichen 3 kennzeichnet ein Element, dass im Allgemeinen als Abdeckglasröhre bezeichnet wird. Die Abdeckglasröhre 3 ist eine zylindrische Glasröhre, die die Bogenentla dungsröhre 2 umgibt, so dass die Bogenentladungsröhre 2 gasdicht ist. Ein gasdichter Raum F mit einem vorbestimmten Volumen ist zwischen der Abdeckglasröhre 3 und der Bogenentladungsröhre 2 ausgebildet.

Die Abdeckglasröhre 3 ist vorgesehen, um eine ultraviolette Komponente - mit einem Wel lenlängenbereich, der für das menschliche Auge schädlich ist -, die von den lichtemittie renden Bereich 202 ausgesendet wird, zum Schutz der Bogenentladungsröhre 2 abzu schneiden.

Dabei ist der Entladungskolben 1 der vorliegenden Erfindung nicht auf den o. g. Aufbau mit der Bogenentladungsröhre 2 und der Abdeckglasröhre 3 beschränkt. Der Entladungskolben 1 kann selbstverständlich eine andere Form aufweisen, solange diese Bogenentladungs röhre 2 mit dem lichtemittierenden Bereich 202, der Licht durch Entladung aussendet, und die Abdeckglasröhre 3, die einen gasdichten Raum S zwischen der Bogenentladungsröhre 2 und der Abdeckglasröhre 3 bildet, umfasst.

Fig. 2 und 3 sind jeweils vergrößerte Ansichten, die den Bereich zeigen (x-Bereich in Fig. 1), der den lichtemittierenden Bereich 202 des erfindungsgemäßen Entladungskolbens 1 umgibt. Der lichtemittierende Bereich 201 ist nach außen gewölbt wie eine Glaskugel, und nähert sich dicht an eine Innenwandfläche 301 der Bogenentladungsröhre 3 an, um einen engen Raum Sn in dem gasdichten Raum S zu bilden.

Wenn eine Gasatmosphäre mit einem hohen Wassergehalt in dem gasdichten Raum zwi schen der Bogenentladungsröhre 2 und der Abdeckglasröhre 3 eingeschlossen ist, und wenn der Entladungskolben 1 wiederholt ein- und ausgeschaltet wird, ändert sich eine Temperatur in dem gasdichten Raum S zwischen der Bogenentladungsröhre 2 und der Ab deckglasröhre 3 deutlich. Aus diesem Grund wird der gasdichte Raum schnell beschlagen. Wenn der gasdichte Raum S beschlagen bzw. nebelig ist, tritt eine Kapillarkondensation (Vergleiche Fig. 2) des Wassergehalts W allmählich in dem engen Raum Sn auf. Als Folge davon gibt es eine größere Wahrscheinlichkeit, die Entglasung (Weißfärbung) und Ausdeh nung des lichtemittierenden Bereichs 201 zu fördern.

Um die o. g. Nachteile zu beseitigen, schlagen die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein technisches Konzept vor, um den Taupunkt niedrig zu halten, um die Nebelbildung bzw. die Beschlagung des Entladungskolbens 1 zu erschweren, in dem spezifiziert wird, dass der Wassergehalt des gasdichten Raumes S kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Zunächst führten die Erfinder, dass folgende verifizierbare Experiment durch (im weiteren als "Expe riment 1" bezeichnet).

Experimentelle Bedingungen

Zwanzig (20) Entladungskolben wurden insgesamt vorbereitet und anschließend in vier Gruppen A-D mit jeweils fünf Entladungskolben aufgeteilt. Ferner wurde ein Wassergehalt jedes gasdichten Raumes S dieser Gruppen unter verschiedenen Bedingungen festgelegt und anschließend wurde eine Sichtprüfung ausgeführt hinsichtlich der Erzeugung von Entglasung oder Zerstörung. In dem gasdichten Raum S war Argon unter einem Umge bungsdruck 0.5 Atmosphären (506 hPa) eingeschlossen. Der Wassergehalt jeder Gruppe wurde wie folgt festgelegt: Gruppe A, 400 ppm; Gruppe B, 130 ppm, Gruppe C, 40 ppm und Gruppe D, 10 ppm. Der Taupunkt entsprechend dem Wassergehalt war jeweils für die Gruppe -30°C, -40°C, -50°C und -60° pro Atmosphäre. Das Ergebnis des Experiments 1 wird in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

In Tabelle 1 kennzeichnet eine Markierung o die Qualität des Entladungskolbens als nicht schadhaft; andererseits kennzeichnet eine Markierung x die Qualität des Entladungskol bens als schadhaft.

Wie aus dem Resultat des Experiments zu ersehen ist, kann in den Gruppen B-D, die einen Wassergehalt des gasdichten Raumes S von weniger als 130 ppm und einen Tau punkt von weniger als -40°C spezifizieren, keine Entglasung oder Zerstörung beobachtet werden, und es wurde eine sehr bevorzugte Qualität erhalten. Genauer gesagt, der Was sergehalt des gasdichten Raumes S ist mit weniger als 130 ppm spezifiziert und dadurch ist es möglich, Entglasung oder Zerstörung des Entladungskolbens 1 zuverlässig zu vermei den.

Des weiteren haben die Erfinder das folgende technische Konzept für den Fall ermittelt, wenn die Atmosphäre in dem gasdichten Raum S bei negativem Druck eingeschlossen ist. Genauer gesagt, ein Xenon-Gas mit einem Druck von ungefähr 5 bis 10 Atmosphären ist für gewöhnlich in den lichtemittierenden Bereich 201 eingeschlossen, und wenn der Entla dungskolben eingeschaltet wird, steigt ein interner Druck des lichtemittierenden Bereichs 301 auf mehrere 10 Atmosphären an.

Aus diesem Grunde ist die Einschaltzeit lang, der lichtemittierende Bereich dehnt sich all mählich aus und anschließend nähert sich dieser dicht an die Innenwandoberfläche 301 der Abdeckglasröhre 3 an. Als Folge davon wird der lichtemittierende Bereich 201 devitrifiziert bzw. entglast und das eingeschlossene Gas strömt aus. Im schlechtesten Falle wird der lichtemittierende Bereich 201 zerstört. Im Falle, dass die Atmosphäre in dem gasdichten Raum S bei einem negativen Druck eingeschlossen wird, hat sich herausgestellt, das es unmöglich ist, eine Ausdehnung des lichtemittierenden Bereichs 201 zu verhindern.

Um das oben beschriebene Problem zu lösen, wird ein Abstand d von der Innenwandober fläche der Abdeckglasröhre 3 zu dem Zenitbereich 201a des lichtemittierenden Bereiches 201 auf einen geeigneten Wert festgelegt und ein innerer Druck des gasdichten Raums S, der durch die Abdeckglasröhre 3 gebildet ist, wird spezifiziert. Nach einem Vorschlag der Erfinder, wird dadurch das Entstehen von Entglasung, Leckbildung und Zerstörung des lichtemittierenden Bereiches reduziert.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten das folgende Experiment (im weiteren als "Experiment 2" bezeichnet) durch, um eine Beziehung zwischen einer Ausdehnungslänge des lichtemittierenden Bereichs 201 und einem Druck des gasdichten Raumes S zu erhal ten, wenn der Entladungskolben eingeschaltet wird. Das Experiment 2 wurde in der folgen den Weise durchgeführt. Genauer gesagt, ein Argongas wurde in den gasdichten Bereich eingeschlossen und anschließend wurde eine Probe mit unterschiedlichem Einschlußdruck P₀ vorbereitet. Anschließend wurde eine Ausdehnungslänge des lichtemittierenden Be reichs nach Ablauf von 3000 Stunden nach dem Einschalten des Entladungskolbens gemes sen. In diesem Falle beträgt ein Abstand d von der Innenwandoberfläche 301 der Abdeck glasröhre 3 zu dem Zenitbereich 201a des lichtemittierenden Bereichs 201 0.45 mm zum Zeitpunkt des Einschaltens des Entladungskolbens.

Fig. 4 ist ein Graph, der das Ergebnis des Experiments 2 zeigt. In dem Graph aus Fig. 4 ist entlang der Abszisse der Argon-Gas-Druck P₀ (in Atmosphären) des gasdichten Raums S aufgetragen, und entlang der Ordinate ist die Ausdehnungslänge des lichtemittierenden Bereichs 201 nach Ablauf von 3000 Stunden nach dem Einschalten des Entladungskolbens aufgetragen. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass, wenn der Druck P₀ des gasdichten Raums S kleiner als 0,3 Atmosphären wird, die Ausdehnungslänge des lichtemittierenden Bereichs 201 0,45 mm übersteigt. Als Folge wurde ermittelt, dass der lichtemittierende Bereich 201 sich dicht an die Innenwandoberfläche 301 der Abdeckglasröhre 3 annähert. Aus diesem Grund wird der lichtemittierende Bereich 201 entglast und das eingeschlossene Gas strömt aus, und im schlimmsten Falle wird der lichtemittierende Bereich 201 zerstört.

Basierend auf Fig. 4 (Ergebnis des Experiment 2), ermittelten die Erfinder das folgende technische Konzept. Genauer gesagt, wenn ein Abstand von der Innenwandoberfläche 301 der Abdeckglasröhre 3 zu dem Zenitbereich 201a des lichtemittierenden Bereichs 201 als d (in Einheiten von mm) festgelegt wird, ist eine untere Druckgrenze, in der sich eine Aus dehnungslänge d des lichtemittierenden Bereichs 201 innerhalb eines Bereichs des Ab stands d bewegt, berechenbar aus der Gleichung P₀ = 3-6 × d. Wenn beispielsweise der Abstand d 0,4 mm ist, beträgt der untere Grenzdruck P₀ 0.6 atm = 3-6 × 0.4, und im Falle, wenn der Abstand d = 0,3 mm ist, beträgt der untere Grenzdruck P₀1.2 atm = 3-6 × 0.3. Wenn andererseits der Druck P₀ des gasdichten Raums S größer als 15 Atmosphären (nicht gezeigt) gemacht wird, so wurde herausgefunden, dass die Abdeckglasröhre 3 leicht durch den Druck P₀ zerstört werden kann. Daher ist es vorzuziehen, dass der in den gas dichten Raum S eingeschlossene Druck P₀ auf einen Bereich von mehr als 3-6d Atmo sphären und von weniger als 15 Atmosphären festgelegt wird.

Im Folgenden wird eine Beschreibung eines bevorzugten Herstellungsverfahrens des Ent ladungskolbens 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Herstellungsverfah ren ist im Wesentlichen in zwei Prozesse eingeteilt, d. h. einen Herstellungsprozess für die Bogenentladungsröhre 2 und einen Dichtvorgang für die Abdeckglasröhre 3. Die Fig. 5(a) bis 5(f) sind Ansichten, die schematisch den Herstellungsprozessablauf der Bogenentla dungsröhre 2 zeigen, wohingegen die Fig. 6(a) bis 6(c) Ansichten sind, die schematisch den Ablauf des Dichtvorganges für die Abdeckglasröhre 3 zeigen.

Herstellungsvorgang für die Bogenentladungsröhre 2

Zunächst wird mit Bezug zu den Fig. 5(a) bis 5(f) der Herstellungsvorgang für die Bogen entladungsröhre 2 beschrieben.

Eine zylindrische Quarzglasröhre mit einem vorbestimmten Durchmesser wird vertikal mit tels eines vorbestimmten Halteelements (nicht gezeigt) gehalten und anschließend wird ein sphärisch ausgebauchter Bereich V durch thermische Verformung unter Verwendung eines Brenners 11a oder dergleichen ungefähr im mittleren Abschnitt in der Längsrichtung der Glasröhre (Vergleiche Fig. 5(a)) gebildet, um die Glasröhre G₁ zu formen.

Es wird eine Elektrodenanordnung A₁ von einem offenen Ende 12b der zylindrischen Glas röhre G₁ die den sphärisch ausgebauchten Bereich V enthält, eingeführt, und anschließend an einer vorbestimmten Position gehalten. Die Elektrodenanordnung A₁ ist aus einer Wolf ramentladungselektrode (Stab) 6, einer Molybdän-Folie 7 und dem Anschlußdraht 8b, die jeweils zuvor in integraler Weise miteinander verbunden sind, gebildet. Anschließend wird die Glasröhre G₁ einem ersten Quetschdichtvorgang unter Verwendung eines Quetsch werkzeuges 13a an einer Position Q₁ in der Nähe des sphärischen ausgebauchten Berei ches V (siehe Fig. 5(b)) unterzogen.

Bei dem ersten Verquetschen wird die Glasröhre G₁ in einem druckfreien Zustand gehal ten, und es wird zur Verhinderung einer Oxidation der Elektrodenanordnung A₁ ein formbil dendes Gas in die Glasröhre G₁ von einer vorbestimmten Düse aus (nicht gezeigt) einge führt. In den Fig. 5(c) bis 5(e) bezeichnet ein Bezugszeichen M₁ einen ersten Quetsch dichtungsbereich.

Als nächstes wird eine lichtemittierende Substanz K oder dergleichen in den sphärischen ausgebauchten Bereich V von dem anderen offenen Ende 12a der zylindrischen Glasröhre G₁ eingefüllt (siehe Fig. 5(c)). Danach wird eine weitere Elektrodenanordnung A₂ eingeführt und wird an einer vorbestimmten Position gehalten (Fig. 5(d)). Die Elektrodenanordnung A₂ ist aus aus einer Wolframenladungselektrode (Stab) 6, einer Molybdänfolie 7 und dem An schlussdraht 8a, die zuvor in integraler Weise miteinander verbunden werden, gebildet. In diesem Falle ist der Anschlussdraht 8a mit einem W-förmigen gebogenen Bereich 8a' im mittleren Abschnitt des Anschlussdrahtes 8a' versehen. Der gebogene Bereich 8a' ist so ausgebildet, um stumpf gegen die Innenwandfläche der Glasröhre G₁ zu stoßen; daher dient er dazu, die Elektrodenanordnung A₂ an einer vorbestimmten Position anzuordnen und zu halten.

Anschließend wird die zylindrische Glasröhre G₁ entlüftet und anschließend wird der obere vorbestimmte Bereich der Glasröhre G₁ mittels eines Brenners 11b gekröpft, während ein Entladungsstartergas (beispielsweise Xenon) in die Glasröhre G₁ eingeführt wird. Durch diese Maßnahme sind das Entladungsstartergas und die lichtemittierende Substanz K in der Glasröhre G₁ eingeschlossen (Vergleiche Fig. 5(e)).

Bezugszeichen M₂ bezeichnet einen gekröpften Abschnitt.

Anschließend wird der sphärische ausgebauchte Bereich V mit Flüssigstickstoff (LN₂), der von den Düsen 16a und 16b eingeführt wird, gekühlt, so dass das Entladungsstartergas und die lichtemittierende Substanz nicht verdampft werden. Während die Glasröhre mittels des Brenners 11c bei einer Position Q₂ (wo die Molybdänfolie 7 angeordnet ist) in der Nähe des sphärischen ausgebauchten Bereich V erhitzt wird, wird diese mittels eines Quetsch elementes 13b zum zweiten mal quetschgedichtet, um den sphärischen ausgebauchten Bereich V hermetisch zu verschließen (siehe Fig. 5(f)). Die Bezugszeichen 17 und 18 be zeichnen Glashalteelemente.

Schließlich wird der Endbereich der Glasröhre G₁ auf eine vorbestimmte Länge geschnitten und dabei werden die Entladungelektroden 6 und 6 gegenüberliegend zwischen einem Paar von Quetschdichtungsbereichen 202a und 202b am vorderen und hinteren Bereich der Glasröhre angeordnet. Damit ist die Bogenentladungsröhre 3 mit dem lichtemittieren den Bereich 201, in dem das Entladungsstartergas und die lichtemittierende Substanz K eingeschlossen sind, vollständig. Der Herstellungsvorgang ist im Detail in der japanischen offengelegten Patentanmeldungsschrift 10-275574 beschrieben, die somit durch Bezug nahme mit aufgenommen.

Gasbefüllungs- und Abdichtverfahren für die Abdeckglasröhre 3

Anschließend wird ein Gasbefüllungsvorgang und ein Abdicht- bzw. Dichtverfahren für die Abdeckglasröhre 3 mit Bezug zu den Fig. 6(a) bis 6(c) beschrieben. Zunächst wird eine zylindrische Glasröhre G₂ mit einem Durchmesser größer als jener der zylindrischen Glasröhre G₂ vorbereitet, und anschließend wird diese an einer vorbestimmten Position so gehalten, um die Bogenentladungsröhre 2 zu bedecken. Danach wird ein unterer Endbe reich 14a der zylindrischen Glasröhre G₂ mittels eines Brenners 11c zwischen dem Endbe reich 12a und dem ersten Quetschdichtungsbereich verschweißt (Vergleiche dazu Fig. 6(a)).

Anschließend wird der Gasbefüllungsvorgang, der in Fig. 6(b) gezeigt ist, ausgeführt. Ge nauer gesagt, die Atmosphäre in einem Raum S - der zwischen der Bogenentladungsröhre 2 und der zylindrischen Glasröhre G₂ gebildet ist - wird entlüftet und anschließend wird ein industrielles Argon-Gas mit einem Wassergehalt von weniger als 130 ppm pro Atmosphäre, das bei hohem Druck (150 kgf/cm²) in einem Zylinder 15 eingeschlossen ist, in dem Raum S' übergeführt. In diesem Falle wird das Argon-Gas so reguliert, dass der Druck bei einigen Atmosphären vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 15 Atmosphären im Raum S' liegt.

Schließlich wird ein oberer Endbereich 14b der zylindrischen Glasröhre G₂ thermisch (bei spielsweise schrumpfgedichtet) an dem oberen Ende 12b der oberen Entladungsröhre 2 verschweißt, um den Raum S' im Raum S hermetisch abzudichten. Beim Vorgang des Ver siegelns der Abdeckglasröhre 3 wird die Bogenentladungsröhre 3 mittels Flüssigstickstoff oder dergleichen gekühlt, um damit das Argon-Gas zu verflüssigen. Auf diese Weise ist es möglich, die Abdeckglasröhre 3 einschließlich des gasdichten Raums S mit einem vorbe stimmten Wassergehalt und spezifizierten Druckbedingungen herzustellen (siehe Fig. 6(c)). Erfindungsgemäß wird in einem Entladungskolben und in einem Verfahren zur Herstellung eines Entladungskolbens der Wassergehalt des in einem gasdichten Raum - der zwischen der Bogenentladungsröhre und der Abdeckglasröhre, die die Bogenentladungsröhre her metisch abdichtet, gebildet ist - eingeschlossenen Gases spezifiziert und wird kleiner als ein vorbestimmte Wert festgelegt. Die Bogenentladungsröhre umfasst einen lichtemittieren den Bereich, der so ausgebildet ist, dass Entladungselektroden gegenüberliegend in einer Glaskugel angeordnet sind, in der eine lichtemittierende Substanz durch Verquetschen der Glasröhre eingeschlossen ist. Durch diese Maßnahme wird, selbst wenn der Entladungs kolben eine lange Zeit lang benutzt wird, dieser kaum nebelig bzw. beschlagen, es tritt nicht das Problem auf, dass eine Entglasung (Weißfärbung) und eine Ausdehnung durch Kapil larkondensation des Wassergehalts in einem engen Raum zwischen dem lichtemittierenden Bereich und der Abdeckglasröhre unterstützt wird. Daher ist es möglich, die Haltbarkeit des Entladungskolbens zu verbessern und eine lange Lebensdauer für den Entladungskolben zu erreichen.

Ferner ist der Druck des Gases, das in dem gasdichten Raum - der zwischen der Bogen entladungsröhre und der Abdeckglasröhre gebildet ist - eingeschlossen ist, spezifiziert und ist ferner innerhalb eines vorbestimmten Bereichs festgelegt, wodurch es möglich ist, zu verlässig eine Ausdehnung des lichtemittierenden Bereiches zu verhindern, wenn der Ent ladungskolben eingeschaltet wird. Genauer gesagt, ist es möglich, zuverlässig die folgende Probleme zu vermeiden:
Und zwar, dass der lichtemittierende Bereich sich dicht an die Innenwandoberfläche der Abdeckglasröhre annähert, wodurch eine Entglasung eintritt; und dass der lichtemittierende Bereich die Innenwandoberfläche der Abdeckglasröhre berührt, wodurch ein Leck erzeugt oder eine Zerstörung hervorgerufen wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen spezifischen Ausführungs formen eingeschränkt. Es ist beabsichtigt, dass diverse Modifikationen an dem Entladungs kolben und dessen Herstellungsverfahren erfindungsgemäß durchgeführt werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzbereich der Erfindung, wie sie in den folgenden Pa tentansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

1. Entladungskolben mit:
einer Bogenentladungsröhre mit einem lichtemittierenden Bereich, der so ausgestaltet ist, dass eine lichtemittierende Substanz darin durch Verquetschung der Bogenentladungsröh re eingeschlossen ist und dass Entladungselektroden darin gegenüberliegend angeordnet sind; und
einer Abdeckglasröhre, die die Bogenentladungsröhre hermetisch abdichtet und bedeckt, um einen gasdichten Raum zwischen der Abdeckglasröhre und der Bogenentladungsröhre zu bilden,
wobei ein Wassergehalt eines in dem gasdichten Raum eingeschlossenen Gases auf weni ger als 130 ppm festgelegt ist.

2. Der Entladungskolben nach Anspruch 1, wobei der lichtemittierende Bereich so ausge bildet ist, um sich dicht an die innere Wandoberfläche der Abdeckglasröhre anzunähern und wobei ein Gas in dem gasdichten Raum eingeschlossen ist in einem Druckbereich mit einer unteren Grenze, die durch 3-6d berechnet ist, und einer oberen Druckgrenze von 15 Atmo sphären, wobei d (in Einheiten von mm) einen Abstand von der Innenwandoberfläche der Abdeckglasröhre zu einem Zenitbereich des lichtemittierenden Bereichs bezeichnet.

3. Herstellungsverfahren für einen Entladungskolben mit (i) einer Bogenentladungsröhre mit einem lichtemittierenden Bereich, der so ausgestaltet ist, dass darin mittels Verquetschung der Bogenentladungsröhre eine lichtemittierende Substanz eingeschlossen ist, und dass Entladungselektroden darin gegenüberliegend angeordnet sind, und (ii) einer Abdeckglas röhre, die die Bogenentladungsröhre hermetisch abdichtet und bedeckt, wobei das Her stellungsverfahren umfasst:
Einfüllen eines Gases in einen Raum, der zwischen der Bogenentladungsröhre und der Abdeckglasröhre gebildet ist, wobei der Vorgang des Gaseinfüllens das Einführen eines Gases mit einem spezifizierten Wassergehalt von weniger als 130 ppm in den Raum um fasst; und
Abdichten der Abdeckglasröhre.

4. Das Herstellungsverfahren für einen Entladungskolben gemäß Anspruch 3, wobei der Vorgang des Gaseinführens ausgeführt wird in einem Druckbereich von 0,3-15 Atmo sphären.

5. Das Herstellungsverfahren eines Entladungskolbens nach Anspruch 3, wobei der Ab dichtvorgang so ausgeführt wird, das die Abdeckglasröhre gekühlt wird, wodurch das Gas verflüssigt wird.

6. Das Herstellungsverfahren für einen Entladungskolben nach Anspruch 4, wobei der Ab dichtvorgang so ausgeführt wird, dass die Abdeckglasröhre gekühlt wird, wodurch das Gas verflüssigt wird.