DE10224943B4

DE10224943B4 - Entladungskolben

Info

Publication number: DE10224943B4
Application number: DE10224943A
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Shimizu Kobayakawa; Masaya Shimizu Shido
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: US20020180358A1; DE10224943A1; JP2002367562A; JP3916887B2; US6825616B2

Abstract

Entladungskolben (10) mit:
einem Bogenentladungsröhrenkörper (1A) mit einem zylindrischen Abdeckglas (4A) mit zugesetztem Metalloxid, wobei das zylindrische Abdeckglas (4A) in integraler Weise mit dem Bogenentladungsröhrenkörper (1A) verbunden ist, so dass eine Bogenentladungsröhre umschlossen wird, um Gase mit Hg, Nal, Scl und Xenongase dicht einzuschließen, wobei die Gesamtmenge des dem Abdeckglas (4A) hinzugefügten Metalloxids im Bereich von 4000 bis 7000 ppm liegt, wobei die Menge des zugesetzten Metalloxids, das in dem Abdeckglas (4A) enthalten ist, ungefähr 1500 ppm oder mehr Al₂O₃ und ungefähr 2500 ppm oder mehr CeO₂ beträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Entladungskolben mit einem zylindrischen Abdeckglas, das in integraler Weise mit einer Bogenentladungsröhre ausgebildet ist und dieses umgibt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Bogenentladungsröhrenkörper mit einem zylindrischen Abdeckglas, dem 4000 bis 7000 ppm eines Metalloxids hinzugefügt sind.
Aus der Druckschrift US 5 464 462 ist bereits eine Entladungslampe mit doppeltem Glasboden bekannt. Um UV-C- und UV-D-Strahlen zu absorbieren, wird hier Quarzglas mit beispielsweise CeAlO₃ dotiert. Aus der US 4 361 779 ist ebenfalls bereits ein Quarzglaslampenkolben bekannt, wobei Quarzglas verwendet wird, das ein Alkalimetalloxyd enthält. Aus der DE 198 56 602 A1 ist eine elektrische Entladungslampeneinrichtung bekannt, die einen Glaskolben 12 sowie ein darum angeordnetes Lichtbogenrohr 10 umfasst.
Wie in 7 gezeigt ist, besitzt ein Entladungskolben einen derartigen Aufbau, dass eine Bogenentladungsröhre 2 zum Aufnehmen einer Lichtemissionssubstanz, etwa Hg, Nal oder Scl zusammen mit einem Xenongas in einem gasdichten Glaskolben 2a mit Elektroden 3 und 3, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, einen Bogenentladungsröhrenkörper 1 aufweist, der von einem zylindrischen Abdeckglas 4 umgeben ist. Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet eine Molybdänfolie, die an einem Quetschdichtungsbereich 2b der Bogenentladungsröhre dicht angebracht ist und das Bezugszeichen 6 kennzeichnet einen Anschlussdraht, der von dem Quetschdichtungsbereich 2b wegführt.
Verfahren zum Zünden der Bogenentladungsröhre 2 des Entladungskolbens schließen Zündverfahren für die positive Elektrode zum Anlegen einer positiven Spannung an die Elektroden 3 und 3 der zu entladenden Bogenentladungsröhre, und Zündverfahren für die negative Elektrode zum Anlegen einer negativen Spannung an die Elektroden 3 und 3 der zu entladenden Bogenentladungsröhre mit ein. Wie in den 8 und 9 gezeigt ist, ist das Zündverfahren mit negativer Elektrode ausgezeichnet hinsichtlich der Farbeigenschaften und hinsichtlich einer langen Lebensdauer. Wenn diesbezüglich lediglich die Vorteile des Zündverfahrens im Hinblick auf den Kolben betrachtet werden, ist das Zündverfahren mit negativer Elektrode besser als das Zündverfahren mit positiver Elektrode. Genauer gesagt, zeigt 8 eine Farbsättigungs-(x, y)Eigenschaft, in der der Zustand der Änderung in der Leuchtfarbe der Bogenentladungsröhre alle 500 Stunden aufgezeichnet ist. Gemäß der Farbsättigungs-(x, y)Eigenschaft wird, wie durch einen Pfeil in 8 gezeigt ist, eine Änderung in der Farbsättigung (x, y) im Laufe der Zeit größer (kleiner), d. h. die Lebensdauer ist kürzer (länger) beim Zündverfahren mit positiver (negativer) Elektrode. Hinsichtlich einer Vorschaltanordnung, die für das Einschalten der Bogenentladungsröhre unumgänglich ist, besitzt jedoch das Zündverfahren mit negativer Elektrode dahingehend einen Nachteil, dass eine Inverterschaltung zum Invertieren einer zunächst positiven Spannung in eine negative Spannung erforderlich ist, und daher ist die Vorschalteinrichtung kompliziert und groß, wodurch die Kosten hoch sind, wie in 9 gezeigt ist. Das Zündverfahren mit positiver oder negativer Elektrode wird angewendet abhängig davon, ob die Lebensdauer des Kolbens oder ein Vorteil hinsichtlich der Vorschaltanordnung den Vorzug erhält. Der Aufbau des Entladungskolbens ist im Wesentlichen identisch und es kann ein beliebiges Verfahren angewendet werden.
Bei der Entwicklung des Entladungskolbens und der Vorschaltanordnung ergibt sich ein Problem dahingehend, dass die Farbhelligkeit der Bogenentladungsröhre im Laufe der Zeit verblasst und die Lichtintensität dabei schwächer wird, so dass der Entladungskolben dahingehend zu verbessern ist.
Der Grund dafür wurde untersucht. Als Ergebnis wurde ermittelt, dass Nal und Scl in (einem hermetisch verschlossenen Glaskolben) der Bogenentladungsröhre zu Na⁺-Ionen und Sc⁺-Ionen durch das Zünden der Bogenentladungsröhre (durch eine Entladung zwischen den Elektroden 3 und 3) ionisiert werden, wie in 7 gezeigt ist; das Na⁺-Ion ist kleiner als das Sc⁺-Ion und das Molekül des Quarzglases (die Quarzglasmoleküle bilden die Bogenentladungsröhre und ein Abdeckglas), und daher dringen die Na⁺-Ionen durch die Seitenwand des hermetisch verschlossenen Glaskolbens 2a und des Abdeckglases 4, so dass die rote Leuchtkomponente (Na) in (dem hermetisch abgeschlossenen Glaskolben) der Bogenentladungsröhre verringert ist.
Häufig wird der Entladungskolben in einen Reflektor eingeführt und an diesen befestigt und in diesem Zustand betrieben. In einigen Fällen ist ein Massepotential (0 Volt) in der Nähe des Bogenentladungsröhrenkörpers 1 vorhanden, z. B. eine metallische Lichtabschirmung 8 zum Steuern der Lichtverteilung in der Nähe der Bogenentladungsröhre 2 oder eine Einrichtung zum Halten der Innenseite des Reflektors auf Massepotential (0 Volt). Sie ist vorgesehen, um eine elektrische Beeinflussung, die während des Zündens der Bogenentladungsröhre (der Entladung zwischen den Elektroden) erzeugt wird, abzuschirmen (eine elektromagnetische Störstrahlung, die der Grund für elektromagnetische Störung in einer elektronischen Komponente, etwa einem Autoradio ist). Bei dem Zündverfahren mit positiver Elektrode mit Anlegen einer positiven Spannung an die Elektrode 3 wird das Na⁺-Ion in dem hermetisch verschlossenen Glaskolben 2a zum Massepotential (0 Volt) bei Einsetzen des Einflusses eines zwischen der Elektrode 3 und dem Massepotential (die Lichtabschirmung 8) erzeugten elektrischen Feldes hingezogen und dringt durch den hermetischen Glaskolben 2a (und das Abdeckglas 4) hindurch, wie dies durch einen Pfeil in 7 gezeigt ist. Somit wandert das Na⁺-Ion zur Außenseite der Bogenentladungsröhre.
Dem Abdeckglas 4 ist ein Metalloxid zugesetzt, um ultraviolette Strahlung (im Weiteren als UV-Strahlung bezeichnet) innerhalb eines Wellenlängenbereichs zu absorbieren (abzuschirmen), der im Allgemeinen für den Menschen gefährlich ist; oder es ist ein Metalloxid zum Verhindern einer Entglasung zugemischt, in der ein Halogenion, das in (dem hermetisch abgeschlossenen Glaskolben) der Bogenentladungsröhre ionisiert wird, oder ein Wolframion, das von einer Elektrode emittiert wird, mit Quarzglas (SiO₂) reagiert und als weißer Kristall an der Innenseite des hermetischen Glaskolbens haftet. Der Erfinder entschied sich dafür, zu untersuchen, ob ein in (dem hermetischen Glaskolben 2a) der Bogenentladungsröhre wirkendes elektrisches Feld durch das dem Abdeckglas hinzugefügtes Metalloxid abgeschirmt werden kann oder nicht. Als Ergebnis der Untersuchung hat sich erwiesen, dass das Hinzufügen von Metalloxid in einer vorbestimmten Menge zum Unterdrücken des Wanderns der Na⁺-Ionen in Richtung der Außenseite der Bogenentladungsröhre wirksam ist, so dass dies Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Zusammensetzung des zylindrischen Abdeckglases so zu gestalten, dass – unter Wahrung der Absorptionseigenschaften hinsichtlich UV-Strahlung – die Diffusion von Na⁺-Ionen in Richtung der Außenseite der Bogenentladungsröhre verhindert oder zumindest weitgehend reduziert wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die vorbestimmte Menge des dem Abdeckglas hinzugefügtem Metalloxids ist so bemessen, um den hermetisch abgedichteten Glaskolben der Bogenentladungsröhre abzudecken, wodurch die Abschirmung des hermetisch abgedichteten Glaskolbens der Bogenentladungsröhre gegenüber einem äußeren elektrischen Feld (was im Weiteren als elektrostatische Abschirmwirkung bezeichnet sind) abzuschirmen und um den Einfluss des externen elektrischen Feldes hinsichtlich der Wirkung auf den hermetisch abgedichteten Glaskolben der Bogenentladungsröhre abzuschwächen. Dazu wird der Einfluss des äußeren elektrischen Feldes, der durch die Anwesenheit eines Massepotentials (0 Volt) in der Nähe der Bogenentladungsröhre verursacht wird und das auf ein Na⁺-Ion in dem hermetisch abgedichteten Glaskolben der Bogenentladungsröhre wirkt (Kraft zum Bewegen des Na⁺-Ions in die Richtung des Massepotentials (0 Volt)), so verringert, dass das Na⁺-Ion nicht durch den hermetisch abgedichteten Glaskolben der Bogenentladungsröhre und das Abdeckglas wandern kann.
Das in dem Abdeckglas enthaltende Metalloxid besitzt nicht genügend elektrostatische Abschirmwirkung zum Abschwächen des Einflusses des äußeren elektrischen Feldes für den hermetisch abgedichteten Glaskolben der Bogenentladungsröhre, wenn die gesamte hinzugefügte Menge kleiner als 4000 ppm ist. Wenn andererseits die hinzugefügte Menge 7000 ppm übersteigt, bilden sich streifenförmige konkav-konvexe Bereiche an der Oberfläche des Abdeckglases oder die Formbarkeit der Bogenentladungsrohre wird verschlechtert. Somit werden die Gießeigenschaften und die Haftung des Abdeckglases beeinträchtigt. Folglich ist es wünschenswert, dass die Menge des Metalloxids im Bereich von ungefähr 4000 bis 7000 ppm liegen sollte.
Im Allgemeinen wird eine geeignete Menge Al₂O₃ dem Abdeckglas hinzugefügt, um eine Entglasung zu verhindern, wobei ein Halogenion, das in dem hermetisch abgedichteten Glaskolben der Bogenentladungsröhre ionisiert ist und ein verdampftes Wolframion mit Quarzglas (SiO₂) reagieren, um als ein weißer Kristall an der Innenseite des hermetischen Glaskolbens zu haften. Wenn die Menge des Al₂O₃ geringer als 1500 ppm ist, kann die Entglasung wirksam verhindert werden und die elektrostatische Abschirmwirkung kann nicht in ausreichender Weise erhalten werden. Folglich kann der Durchgang von Natrium zur Außenseite der Bogenentladungsrohre nicht in wirksamer Weise verhindert werden. Ferner besitzt das Abdeckglas eine unzureichende chemische Stabilität und mechanische Härte.
Wenn ferner CeO₂ in einem Anteil unter 2500 ppm vorhanden ist, ist es unmöglich, für den Menschen gefährliche Ultraviolettstrahlung ausreichend abzuschwächen.
Um die Entglasung effektiv zu verhindern, in ausreichender Weise die elektrostatische Abschirmwirkung zu erreichen, die chemische Stabilität und die mechanische Härte in ausreichender Weise zu erhalten und ausreichend die Ultraviolettstrahlung abzuhalten, ist folglich die zugesetzte Menge von Al₂O₃ auf 1500 ppm oder mehr festgelegt und die zugesetzte Menge von CeO₂ ist auf 2500 ppm oder mehr festgelegt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung richtet sich darauf, dass ein abgeschlossener Raum zwischen der Bogenentladungsröhre und dem Abdeckglas mit einem inerten Gas (z. B. Ar oder Kr) mit einem Druck von einer Atmosphäre oder mehr gefüllt ist.
Das inerte Gas (Ar oder Kr) mit einem höheren Molekulargewicht als das Molekulargewicht von Luft (entspricht dem Molekulargewicht von N₂) ist mit einem Druck von einer Atmosphäre oder mehr in einem abgeschlossenen Raumbereich um (den hermetischen Glaskolben) die bzw. der Bogenentladungsröhre herum angeordnet. Folglich wird die dielektrische Konstante in dem abgeschlossenen Raumbereich um die Bogenentladungsröhre herum erhöht und das auf die Bogenentladung wirkende äußere elektrische Feld ist reduziert, so dass das Wandern der Na⁺-Ionen entsprechend abgeschwächt ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung richtet sich darauf, dass eine metallische Lichtabschirmung zum Steuern der Lichtverteilung in der Nähe des Bogenentladungsröhrenkörpers vorgesehen ist und die Lichtabschirmung eine elektromagnetisch abschirmende Wirkung hat.
Die metallische Lichtabschirmung zum Steuern der Lichtverteilung, die auf Massepotential (0 Volt) gehalten wird, schirmt die elektromagnetische Strahlung, die von der Bogenentladungsröhre erzeugt wird, ab, um damit die Erzeugung eines elektromagnetischen Rauschens in einer elektronischen Komponente zu reduzieren. Das Vorhandensein der metallischen Lichtabschirmung (Massepotential), die in der Nähe des Bogenentladungsröhrenkörpers vorgesehen ist, bewirkt ein elektrisches Feld, das auf die Bogenentladung wirkt, wobei die Na⁺-Ionen in Richtung der Lichtabschirmung hingezogen werden. Durch die elektrostati sche Abschirmwirkung des dem Abdeckglas hinzugefügten Metalloxids ist das auf die Bogenentladung wirkende elektrische Feld gering, so dass das Wandern der Na⁺-Ionen in Richtung zur Außenseite der Bogenentladungsröhre unterdrückt werden kann.
1 ist eine Längsschnittansicht, die einen Scheinwerfer für ein Automobil zeigt, in dem ein Entladungskolben gemäß einem ersten Beispiel der Erfindung eingefügt und angebracht ist;
2 ist eine Ansicht, die die elektrostatisch abschirmende Wirkung eines einem Abdeckglas hinzugefügten Metalloxids zeigt;
3 ist eine Tabelle, die die Beziehung zwischen der zugesetzten Menge des Metalloxids in dem Abdeckglas und dem Durchgang von Na in jeweils den Beispielen 1 und 2, einem Beispiel nach dem Stand der Technik und von Vergleichsbeispielen 1 und 2 zeigt;
4 ist eine Tabelle, die die Abhängigkeit zwischen der zugesetzten Menge an CeO₂ als Metalloxid, den Durchgang von Na und die UV-Abschneidewirkung zeigt;
5 ist eine Tabelle, die die Abhängigkeit zwischen der zugesetzten Menge an Al₂O₃ als Metalloxid und den Durchgang von Na zeigt;
6 ist eine Tabelle, die die Abhängigkeit zwischen der zugesetzten Menge an Metalloxid und den Gießeigenschaften des Abdeckglases zeigt;
7 ist eine Ansicht, die den problematischen Durchgang von Na bei einer Lampe gemäß dem Stand der Technik darstellt;
8 ist ein Diagramm, das den Unterschied in der Farbsättigungs-(x, y)Eigenschaft der Lichtemission einer Bogenentladungsröhre in einem Zündverfahren mit positiver Elektrode und einem Zündverfahren mit negativer Elektrode zeigt; und
9 ist eine Tabelle, die vergleichsweise Vorteile und Nachteile des Zündverfahrens mit positiver Elektrode und des Zündverfahrens mit negativer Elektrode zeigt.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 30 einen Scheinwerfer für ein Automobil, in dem eine Vorderlinse 34 in die Öffnung der vorderen Oberfläche eines behälterförmigen Leuchtenkörpers 32 angebracht ist, wobei die vordere Oberfläche offen ist, um eine Leuchtenkammer S zu bilden, wobei ein Reflektor 36 in der Leuchtenkammer S mittels eines Zielmechanismus, der nicht gezeigt ist, schwenkbar angeordnet ist. Ein Entladungskolben 10 mit einem Bogenentladungsröhrenkörper 1A, der sich nach vorne erstreckt, ist in eine Kolbeneinführöffnung 37 des Reflektors 36 eingeführt und darin befestigt, und eine metallische Lichtabschirmung 8 mit einem Fußbereich 8a, der von dem Reflektor 36 gehalten wird und dazu dient, den Bogenentladungsröhrenkörper 1A in dem Entladungskolben 10 abzudecken, ist vor dem Bogenentladungsröhrenkörper 1A vorgesehen.
Der Entladungskolben 10 besitzt einen derartigen Aufbau, dass der Bogenentladungsröhrenkörper 1A darin integriert ist vor einem isolierenden Pfropfen 12, der aus synthetischem Harz gebildet ist, und das hintere Ende des Bogenentladungsröhrenkörpers 1A ist an dem isolierenden Pfropfen 12 befestigt und das vordere Ende des Bogenentladungsröhrenkörpers 1A ist an einer metallischen Anschlusshalterung 14 befestigt, die sich von dem isolierenden Pfropfen 12 nach vorne erstreckt. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine isolierende Manschette, die in die Anschlusshalterung 14 eingepasst ist.
Die Lichtabschirmung 8 blockt direkt von vorne ausgestrahlte Strahlung aus dem Bogenentladungsröhrenkörper 1A ab und verhindert das Erzeugen von Blendlicht und schirmt ferner einen Teil des in Richtung der effizient reflektierenden Fläche des Reflektors 36 ab, um zu der Bildung einer deutlichen Grenzlinie in einem Abblendlichtstrahl beizutragen. Das Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Extensionsreflektor und das Bezugszeichen 39 bezeichnet eine Rückabdeckung.
Ferner kennzeichnet das Bezugszeichen 40 eine Zündschaltungs-Vorschalteinheit, in der eine Zündschaltung (nicht gezeigt) zum Anlegen einer Hochspannung an den Entladungs kolben 10 zum Starten einer Entladung und eine Vorschalteinheit (nicht gezeigt) zum kontinuierlichen Aufrechterhalten einer stabilen Entladung in dem Entladungskolben 10 vorgesehen sind, und die an der Außenseite des unteren Bereichs des Leuchtenkörpers 32 mit beispielsweise Schrauben befestigt ist. Ein Ausgangskabel 42, das von der Zündschaltungs-Vorschalteinheit 40 in den Leuchtenkörper 32 führt, ist mit dem hinteren Ende des Entladungskolbens 10 durch einen Stecker 44 verbunden.
Ferner ist der Fuß 8a der Lichtabschirmung 8 mit einem Masseanschluss (nicht gezeigt) in dem Stecker 44 durch den Reflektor 36 hindurch verbunden, so dass die Lichtabschirmung 8 ständig auf Massepotential (0 Volt) liegt. Daher wird eine elektromagnetische Strahlung, die während des Zündens des Entladungskolbens 10 erzeugt wird (der Entladung der Bogenentladungsröhre) durch die Lichtabschirmung 8 abgeschirmt und wird nicht in die Umgebung ausgestrahlt, wodurch eine Beeinflussung von elektronischen Komponenten, etwa einem Fahrzeugradio reduziert oder verhindert wird.
Der Bogenentladungsröhrenkörper 10 hat einen derartigen Aufbau (siehe 2), dass ein zylindrisches Abdeckglas 4A zum Abschirmen ultravioletter Strahlung in integraler Weise an einer Bogenentladungsröhre 2 angeschweißt und damit gasdicht angebracht ist, wobei ein hermetisch abgedichteter Glaskolben 2a mit Elektroden 3 und 3, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, vorgesehen ist, wobei das Abdeckglas 4A den hermetisch abgedichteten Glaskolben 2a umschließt und abdichtet. Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet eine Molybdänfolie, die an einem Quetschdichtbereich 2b der Bogenentladungsröhre 2 dichtend angebracht ist; die Elektrode 5 und ein Anschlussdraht 6 sind mit einem Seitenrandbereich davon in einander gegenüberliegender Weise verbunden, wobei die Elektrode 5 in den hermetisch abgedichteten Glaskolben 2a hineinragt und der Anschlussdraht 6 von dem Quetschdichtbereich 2b zur Außenseite geführt ist.
Die Bogenentladungsröhre 2 wird aus einer Quarzglasröhre gebildet, die die Form einer ringförmigen Röhre annimmt und mit dem hermetisch abgedichteten Glaskolben 2a versehen ist, der die Form einer Rotationsellipse aufweist, die zwischen den Quetschdichtbereichen 2b und 2b mit rechteckigen Querschnitten in einer vorbestimmten Position in der Längsrichtung angeordnet ist. Der Glaskolben 2a ist mit Hg als hauptsächlich einer blauen Leuchtkomponente, Nal als hauptsächlich einer roten Leuchtkomponente, Scl als hauptsächlich einer grünen Leuchtkomponente und einem Xenongas als Starteredelgas gefüllt.
Das Abdeckglas 4A ist aus einem Quarzglas mit einer Ultraviolettabschirmfunktion gebildet, in das CeO₂ und TiO₂ in vorbestimmten Mengen hinzugefügt sind; somit werden Ultraviolettstrahlen innerhalb eines vordefinierten Wellenlängenbereichs, der für den Menschen gefährlich ist, zuverlässig aus der Lichtemission in dem hermetisch abgebildeten Glaskolben 2a, der einen Entladungsbereich darstellt, ausgefiltert. Um eine Entglasung zu unterdrücken und chemische Beständigkeit und ausreichende mechanische Härte zu erhalten, ist ferner Al₂O₃ dem Abdeckglas 4A zugefügt. Es werden 1500 ppm oder mehr an Al₂O₃ hinzugefügt und der Durchgang von Na durch den hermetischen Glaskolben 2a ist ebenso unterdrückt.
Wie in 2 gezeigt ist, werden Nal und Scl in (dem hermetisch abgebildeten Glaskolben 2a) der Bogenentladungsröhre 2 ionisiert, so dass Na⁺-Ionen und Sc⁺-Ionen beim Zünden der Bogenentladungsröhre 2 (der Entladung zwischen den Elektroden 3 und 3) entstehen. Die metallische Lichtabschirmung 8 zum Steuern der Lichtverteilung, die in der Nähe des Bogenentladungsröhrenkörpers 1A vorgesehen ist, wird auf Massepotential (0 Volt) gehalten, um elektromagnetische Strahlung, die elektromagnetisches Rauschen in einer elektronischen Komponente, etwa einem Fahrzeugradio erzeugt, abzuschirmen, die von einem Leitungsweg, etwa einer Elektrodenanordnung (die Elektrode 3, die Molybdänfolie 5, der Anschlussdraht 6) während des Zündens der Bogenentladungsröhre 2 (der Entladung zwischen den Elektroden 3 und 3) erzeugt wird. Folglich wird ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode 3, an die eine Leuchtenspannung von +85 Volt durch das Zündverfahren mit positiver Elektrode angelegt wird, und der Lichtabschirmung 4 mit dem Massepotential (0 Volt) erzeugt, so dass eine Kraft zum Bewegen der in dem hermetisch abgebildeten Glaskolben 2a erzeugten Na⁺-Ionen und Sc⁺-Ionen in Richtung des Massepotentials (0 Volt) wirkt. Die Na⁺-Ionen sind kleiner als die Sc⁺-Ionen und die Moleküle des Quarzglases. Folglich gibt es eine Möglichkeit, dass die Na⁺-Ionen durch die Seitenwand der Bogenentladungsröhre 2 und des Abdeckglases 4A aufgrund des externen elektrischen Feldes (siehe 7) diffundieren könnten, d. h. es könnte ein Durchdringen von Na⁺-Ionen verursacht werden.
Jedoch ergeben die 1500 ppm oder mehr an Al₂O₃, das dem Abdeckglas 4A zugesetzt sind, eine derartige Konfiguration P, dass diese den hermetisch abgebildeten Glaskolben 2a der Bogenentladungsröhre 2 umgibt, wie in 2 gestrichelt gezeigt ist, so dass der hermetisch abgedichtete Glaskolben 2a der Bogenentladungsröhre 2 elektrostatisch gegenüber dem äußeren elektrischen Feld abgeschirmt ist. Folglich wird der Innenraum des hermetisch abgebildeten Glaskolbens 2a der Bogenentladungsröhre 2 nicht durch das externe elektrische Feld beeinflusst. Daher wirkt die durch das externe elektrische Feld hervorgerufene Kraft (die Kraft, die die Na⁺-Ionen und die Sc⁺-Ionen zur Richtung des Massepotentials (0 Volt) zieht) nicht auf die Na⁺-Ionen und die Sc⁺-Ionen in dem hermetisch abgebildeten Glaskolben 2a der Bogenentladungsröhre 2, so dass der Durchgang von Na⁺-Ionen durch den hermetisch abgebildeten Glaskolben 2a der Bogenentladungsröhre 2 und das Abdeckglas 4A unterdrückt wird. Folglich ist der Nachteil behoben, dass Na zur Außenseite der Bogenentladungsröhre diffundiert, um ein Verblassen der Leuchtfarbe der Bogenentladungsröhre 2 oder eine Verschlechterung der Leuchtintensität zu bewirken.
Wünschenswerterweise ist die Menge des zugesetzten Al₂O₃, das zum Verhindern des Durchgangs von Na wirksam ist, 1500 ppm oder mehr, wie in 5 gezeigt ist. Durch Versuche wurde bestätigt, dass die elektrostatische Abschirmwirkung nahezu proportional zu der hinzugefügten Menge ansteigt, und die Wirkung des Unterdrückens des Durchgangs von Natrium ist in einem Bereich für die zugesetzte Menge von 1500 bis 2000 ppm wirksam. Anders ausgedrückt, die elektrostatische Abschirmwirkung wirkt nicht vollständig, wenn die zugesetzte Menge an Al₂O₃ kleiner als 1500 ppm ist. In diesem Fall kann der Durchgang von Natrium nicht wirksam verhindert werden. Ferner wird die chemische Beständigkeit des Abdeckglases 4A unzureichend und dessen mechanische Härte verringert sich ebenso.
Ferner hängt das UV-Abschneideverhalten des Abdeckglases 4A hauptsächlich von dem Vorhandensein von CeO₂ und TiO₂ ab und es ist vorteilhaft, dass die zugesetzte Menge an CeO₂ 1500 ppm oder mehr betragen sollte, wie in 4 gezeigt ist. Es wurde bestätigt, dass die zugesetzte Menge von 2500 ppm oder mehr vorteilhaft ist und eine zugesetzte Menge von 3000 ppm oder weniger ist wirksam zur Unterdrückung des Durchgangs von Na. Obwohl CeO₂ in einer Menge von ungefähr 500 ppm in einem UV-undurchlässigen Glas für allgemeine Beleuchtungen zugesetzt wird, wird hier die zugesetzte Menge so erhöht, dass ein striktes UV-Abschneideverhalten erreicht wird, wie es für das Abdeckglas der Bogenentladungsröhre erforderlich ist, um als ein Beleuchtungselement für ein Automobil in diesem Beispiel zu dienen (siehe 3). 3 ist eine Tabelle, die die Abhängigkeit zwischen der zugefügten Menge des Metalloxids in dem Abdeckglas und dem Durchgang von Na in jeweils den Beispielen 1 und 2, einem Beispiel nach dem Stand der Technik und gemäß Vergleichsbeispielen 1 und 2 zeigt.
Für das UV-Abschneideverhalten kann CeO₂ anstelle von TiO₂ zugesetzt werden.
Ferner ist es wünschenswert, dass die zugesetzte Menge an Al₂O₃, die im Wesentlichen zur Unterdrückung des Durchgangs von Na wirksam ist, 1500 ppm oder mehr und die zugesetzte Menge von CeO₂, die hauptsächlich für das UV-Abschneiden wirksam ist, 2500 ppm oder mehr betragen sollte. Daher ist es vorteilhaft, dass die gesamte zugesetzte Menge an Al₂O₃ und CeO₂ 4000 ppm oder mehr betragen sollte. Wie in 6 gezeigt ist, gibt es kein Problem, wenn die zugesetzte Gesamtmenge an Metalloxid mit Al₂O₃ und CeO₂ 5000 ppm beträgt. Wenn die Gesamtmenge 7000 ppm beträgt, bilden sich streifenförmige konkav-konvexe Bereiche an der Oberfläche des Abdeckglases. Wenn die Gesamtmenge 9000 ppm beträgt, sind die konkav-konvexen Bereiche deutlich und die Erscheinungsform ist verschlechtert. Ferner besteht die Möglichkeit, dass eine vorbestimmte Lichtverteilung aufgrund der durch die konkav-konvexen Bereiche verursachten Lichtstreuung nicht erreicht werden könnte, was nicht vorteilhaft wäre. Folglich ist es wünschenswert, dass die zugesetzte Gesamtmenge des Metalloxids mit Al₂O₃ und CeO₂ 4000 ppm oder mehr und weniger als 7000 ppm betragen sollte.
Ferner ist ein inertes Gas (Ar oder Kr) im Inneren des Abdeckglases 4A enthalten, das die Bogenentladungsröhre 2 umgibt, und eine adiabatische Funktion für die Abstrahlung von Wärme aus dem hermetisch abgedichteten Glaskolben 2a erfüllt, der ein Entladungsbereich ist; die Ausgestaltung ist so ausgeführt, dass eine Leuchtcharakteristik durch eine Änderung in der äußeren Umgebung nicht beeinflusst wird. Ferner ist der Druck des inerten Gases (Ar oder Kr), das im Innenraum des Abdeckglases 4A eingefüllt ist, auf eine Atmosphäre oder mehr bei Normaltemperatur festgelegt, und eine größere Anzahl an Molekülen mit einem größeren Molekulargewicht als das Molekulargewicht von Luft (d. h. das Molekulargewicht von N₂) ist in dem abgedichteten Raum, der um die Bogenentladungsröhre 2 herum ausgebildet ist, vorhanden. Folglich ist die Dielektrizitätskonstante in dem abgedichteten Raumbereich um den hermetisch abgedichteten Gaskolben 2a herum erhöht. Folglich wird ein auf die Entladung wirkendes elektrisches Feld reduziert, so dass die Diffusion von Na⁺-Ionen erschwert ist.
Es wurde hier eine Struktur beschrieben, in der Na den hermetisch abgedichteten Glaskolben 2a nur erschwert durchdringt, wenn der Entladungskolben 10 durch ein Zündverfahren mit positiver Elektrode gezündet wird (wobei eine Leuchtenspannung von +85 Volt angelegt und die Entladung zwischen beispielsweise den Elektroden 3 und 3 ausgeführt wird). Die Erfindung ist ebenso wirksam für den Fall, in dem der Entladungskolben 10 mittels eines Zündverfahrens mit negativer Elektrode gezündet wird. Anders ausgedrückt, in dem Fall, in dem der Entladungskolben 10 durch das Zündverfahren mit negativer Elektrode gezündet wird (eine Leuchtenspannung von –85 Volt wird angelegt und eine Entladung findet beispielsweise zwischen den Elektroden 3 und 3 statt), wird ein elektrisches Potential zwischen den Elektroden 3 und 3 stets auf –85 Volt festgelegt. Daher werden die Na⁺-Ionen in dem hermetisch abgedichteten Glaskolben 2a durch ein negatives elektrisches Feld gehalten und Na dringt weniger leicht zur Außenseite der Bogenentladungsröhre 2 als bei dem Zündverfahren mit positiver Elektrode. Jedoch weist der Innenraum des hermetisch abgedichteten Glaskolbens 2a der Bogenentladungsröhre 2 während des Zündens eine hohe Temperatur und einen hohen Druck auf. Daher würde ein Diffundieren von Na⁺-Ionen mit geringerem Molekulargewicht als dem der Moleküle des Quarzglases des hermetisch abgedichteten Glaskolbens 2a aufgrund des hohen Drucks auftreten. Es ist daher offensichtlich, dass die Erfindung ebenso auf den Fall angewendet werden kann, in dem das Zünden durch das Zündverfahren mit negativer Elektrode ausgeführt wird.

Claims

Entladungskolben (10) mit: einem Bogenentladungsröhrenkörper (1A) mit einem zylindrischen Abdeckglas (4A) mit zugesetztem Metalloxid, wobei das zylindrische Abdeckglas (4A) in integraler Weise mit dem Bogenentladungsröhrenkörper (1A) verbunden ist, so dass eine Bogenentladungsröhre umschlossen wird, um Gase mit Hg, Nal, Scl und Xenongase dicht einzuschließen, wobei die Gesamtmenge des dem Abdeckglas (4A) hinzugefügten Metalloxids im Bereich von 4000 bis 7000 ppm liegt, wobei die Menge des zugesetzten Metalloxids, das in dem Abdeckglas (4A) enthalten ist, ungefähr 1500 ppm oder mehr Al₂O₃ und ungefähr 2500 ppm oder mehr CeO₂ beträgt.
Entladungskolben nach Anspruch 1, wobei ein abgedichteter Raumbereich zwischen der Bogenentladungsröhre (2) und dem Abdeckglas (4A) mit einem inerten Gas mit einem Druck von einer Atmosphäre oder mehr gefüllt ist.
Entladungskolben nach Anspruch 1, wobei eine metallische Lichtabschirmung (8) zum Steuern der Lichtverteilung in der Nähe des Bogenentladungsröhrenkörpers (1A) vorgesehen ist und die Lichtabschirmung (8) zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung wirksam ist.
Entladungskolben nach Anspruch 2, wobei das inerte Gas Ar und/oder Kr enthält.