DE102005007658A1

DE102005007658A1 - Brenner für eine Gasentladungslampe und Verfahren zur Herstellung eines solchen Brenners

Info

Publication number: DE102005007658A1
Application number: DE200510007658
Authority: DE
Inventors: Ingo Dr. Gorille; Ralf Kramp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-02-19
Filing date: 2005-02-19
Publication date: 2006-08-24
Also published as: WO2006087368A1

Abstract

Brenner (B) für eine Gasentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1), das eine Brennerkammer (3) einschließt, mit Elektroden (4), die in die Brennerkammer (3) hineinreichen, zwischen denen im Betrieb ein Lichtbogen ausgebildet ist, wobei das Entladungsgefäß (1) aus Glas besteht, wobei eine Außenfläche des Entladungsgefäßes (1) eine Schicht (5) aus Indium-Zinn-Oxid (ITO-Schicht) trägt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für eine Gasentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, das eine Brennerkammer einschließt, mit Elektroden, die in die Brennerkammer hineinreichen, zwischen denen im Betrieb ein Lichtbogen ausgebildet ist, wobei das Entladungsgefäß aus Glas, insbesondere Quarzglas besteht.

Derartige Brenner sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift mit der Nummer DE 198 43 985 A1 bekannt. Der Brenner, der in dieser Druckschrift offenbart ist, weist außerdem einen Glaskolben auf, der das Entladungsgefäß umgibt.

Der Brenner wird in einer Gasentladungslampe verwendet, die für Kraftfahrzeugscheinwerfer geeignet ist.

Die Herstellung eines solchen Brenners mit einem Außenkolben ist relativ aufwändig. Der Außenkolben wird jedoch bisher dazu benötigt, um durch den Lichtbogen im Betrieb des Brenners entstehende UV-Strahlung zu filtern. Die Absorbtion der durch den Betrieb des Brenners entstehenden UV-Strahlung muss gewährleistet werden, damit das Scheinwerfergehäuse nicht der schädlichen UV-Strahlung ausgesetzt wird. Auf den Überkolben konnte trotz der aufwändigen Herstellung der Konstruktion des Brenners bisher daher nicht verzichtet werden.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner für eine Gasentladungslampe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem das Aussenden der UV-Strahlung verhindert wird und gleichzeitig eine einfache Herstellung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Außenfläche des Entladungsgefäßes eine Schicht aus Indium-Zinn-Oxid (ITO-Schicht) trägt. Diese ITO-Schicht kann auf die gesamte der Außenfläche des Entladungsgefäßes aufgebracht sein.

Die sogenannten ITO-Schichten sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Bisher werden ITO-Beschichtungen verwendet, um beispielsweise bei organischen Leuchtdioden Elektroden zu bilden. Die Aufgabe der ITO-Schicht ist in dem Fall die Kontaktierung der organischen Schicht zwischen der Anode und der Kathode.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die ITO-Schicht jedoch nicht zur elektrischen Kontaktierung, sondern zur Absorbtion von UV-Licht verwendet. Die Schicht ist dabei vorzugsweise so gestaltet, dass das UV-Licht über das gesamte UV-Spektrum anschließend an das sichtbare Licht absorbiert wird. Es hat sich gezeigt, dass die ITO-Schicht für eine möglichst nachhaltige Absorbtion von UV-Licht eine Zusammensetzung von fünfundneunzig Teilen Indiumoxid zu fünf Teilen Zinn-Oxid aufweise sollte. Bei dieser Zusammensetzung der ITO-Schicht weist die ITO-Schicht die erforderlichen UV-Absorbtionseigenschaften und gleichzeitig eine ausreichende Wärmebeständigkeit auf.

Vorzugsweise wird die ITO-Schicht möglichst dünn ausgestaltet, da dann eine Rissbildung in Folge der Temperaturbelastungen möglichst gering ist. Andererseits ist eine dünnte ITO-Schicht schneller verdampft als eine dicke ITO-Schicht. Diesen gegensätzlichen Anforderungen an die Schichtdicke der ITO-Schicht kann dadurch genügt werden, dass auf die ITO-Schicht eine Sperrschicht aufgebracht wird, die ein Abdampfen des Indium-Zinn-Oxides verhindert. Diese Sperrschicht kann gemäß der Erfindung aus SiO₂ oder Si₃N₄ bestehen. Die Schichtdicken sowohl der ITO-Schicht als auch der Sperrschicht betragen vorzugsweise 100 bis 200 nm.

Das Entladungsgefäß des erfindungsgemäßen Brenners ist vorzugsweise aus Quarzglas hergestellt. Natriumionen können aus der Brennerkammer durch das Quarzglas diffundieren, wodurch die Lebensdauer des Brenners verringert werden kann. Die positiv geladenen Natriumionen des in der Brennerkammer 3 enthaltenen Salz-Gas-Gemisches können durch die Wandungen des Entladungsgefäßes austreten. Um dieses zu verhindern, kann an die ITO-Schicht, die elektrisch leitfähig ist, ein Potential angelegt werden, welches die Natriumionen daran hindert, durch das Quarzglas zu diffundieren. Das Potential, welches an die ITO-Schicht angelegt wird, ist dabei vorteilhaft geringfügig höher als das elektrische Potential an den Elektroden, die in die Brennerkammer hineinragen. Die positiv aufgeladenen Natriumionen werden von der ebenfall positiv geladenen ITO-Schicht abgestoßen, wodurch ein Diffundieren der Natriumionen durch das Quarzglas unterbleibt.

Zum Zünden von Brennern von Gasentladungslampen sind im Regelfall Zündspannungen notwendig, die deutlich höher sind als die Spannungen, die im Dauerbetrieb zwischen den Elektroden des Brenners anliegen. Es hat sich nun gezeigt, dass mittels der ITO-Schicht auf dem Entladungsgefäß des Brenners eine Herabsetzung der Zündspannung erreicht werden kann. Die ITO-Schicht bildet nämlich eine Äquipotentialfläche, die den Verlauf eines von den Elektroden ausgehenden elektrischen Felds beeinflussen. Bringt man die ITO-Schicht möglichst vollständig auf der Außenfläche des Entladungsgefäßes auf, wird die Feldstärke im Bereich der Elektroden erhöht, was bildlich einem Zusammenrücken der Feldlinien im Bereich der Elektroden entspricht. Durch die ITO-Schicht im Bereich der Elektroden kann also bei gleicher Spannung im Vergleich zum Fehlen der ITO-Schicht eine höhere Feldstärke erzielt werden, welches ein Zünden des Lichtbogens bei dieser geringen Spannung erleichtert.

Das Entladungsgefäß eines erfindungsgemäßen Brenners kann einstückig mit Röhrchen verbunden sein, die sich im Bereich der Elektroden an das Entladungsgefäß anschließen und durch welche Zuleitungen zu den Elektroden geführt sind. Auch diese Röhrchen können Außenflächen haben, die ganz mit einer ITO-Schicht und mit einer Sperrschicht, nur mit einer ITO-Schicht oder nur mit einer Sperrschicht versehen sind. Die Röhrchen bestehen vorzugsweise ebenfalls aus Quarzglas.

Ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Brenner ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Darin zeigt
1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner und
2 eine Einzelheit II aus 1.
Der Brenner weist ein Entladungsgefäß 1 auf, das in etwa die Form eines Ellipsoiden hat. Das Entladungsgefäß 1 ist aus einem Quarzglas hergestellt und hat einen Hohlraum, der eine Brennerkammer 3 bildet. In der Brennerkammer 3 sind, wie von Gasentladungslampen bekannt, Quecksilber, Salze und Inertgase vorgesehen. Die Brennerkammer 3 ist gegenüber der Umgebung gekapselt. In die Brennerkammer ragen an zwei einander gegenüberliegenden Stellen Elektroden 4 hinein. Zwischen diesen Elektroden 4 wird im Dauerbetrieb der Gasentladungslampe beziehungsweise des Brenners ein Lichtbogen gezündet sein.
Die Elektroden 4 sind durch das Entladungsgefäß 1 hindurchgeführt und gehen in Zuleitungen 7 über. Diese Zuleitungen 7 sind durch Röhrchen 2 aus Quarzglas geführt, die sich seitlich an das Entladungsgefäß 1 anschließen. Vorzugsweise sind die Röhrchen 2 und das Entladungsgefäß 1 einstückig hergestellt.
Auf die Außenfläche des Entladungsgefäßes 1 und auf die Außenfläche des in der Zeichnung linken Röhrchens 2 ist eine Schicht aus Indium-Zinn-Oxid aufgebracht, die als ITO-Schicht 5 bezeichnet wird. Diese ITO-Schicht 5 ist elektrisch leitend und bildet zugleich einen UV-Filter, so dass sie für UV-Licht undurchlässig ist. Auf diese ITO-Schicht ist im Bereich des Entladungsgefäßes 1 und einem Teil des linken Röhrchens 2 und außerdem auf die gesamte Außenfläche des rechten Röhrchens 2 eine Sperrschicht aus SiO₂ aufgebracht. In dem Bereich wo diese Schicht die ITO-Schicht 5 überdeckt, dient die Schicht 6 als Sperrschicht, die im Betrieb des Brenners ein Abdampfen der ITO-Schicht verhindert.
Der in der Zeichnung dargestellte Brenner kann nach Herstellung einer Gasentladungslampe mit seinem in der Zeichnung linken Ende in einen Sockel der Gasentladungslampe eingesetzt werden. Das rechte Ende ragt dann frei von dem Sockel weg. Lediglich zur Kontaktierung der Elektrode 4 muss dann eine Rückleitung zu dem Sockel geführt werden.

Claims

Brenner (B) für eine Gasentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1), das eine Brennerkammer (3) einschließt, mit Elektroden (4), die in die Brennerkammer (3) hineinreichen und zwischen denen im Betrieb ein Lichtbogen ausgebildet ist, wobei das Entladungsgefäß (1) aus Quarzglas besteht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenfläche des Entladungsgefäßes (1) eine geschlossene Schicht (5) aus Indium-Zinn-Oxid (ITO-Schicht) trägt.
Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ITO-Schicht (5) aus einer Mischung aus Indiumoxid und Zinnoxid im Verhältnis von 95 zu 5 besteht.
Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ITO-Schicht (5) ein UV-Licht-Absorber ist.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ITO-Schicht (5) eine Schicht (Sperrschicht 6) aus einem ein Abdampfen des Indium-Zinn-Oxids verhindernden Material trägt.
Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (6) aus SiO₂ oder Si₃N₄ besteht.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ITO-Schicht (5) oder die Sperrschicht (6) eine Schichtdicke von 100 nm und 200 nm hat.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ITO-Schicht (5) im Dauerbetrieb des Brenners (B) auf einem im Verhältnis zu den Elektroden (4) positiven elektrischen Potential liegt.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das Entladungsgefäß (1) Röhrchen (2) anschließen, in denen Zuleitungen (7) zu den Elektroden (4) geführt sind.
Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrchen (2) Außenflächen haben, die ganz mit einer ITO-Schicht (5) und/oder einer Sperrschicht (6) versehen sind.