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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.
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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 CeAlO
3 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Wenn
ferner CeO2 in einem Anteil unter 2500 ppm
vorhanden ist, ist es unmöglich,
für den
Menschen gefährliche
Ultraviolettstrahlung ausreichend abzuschwächen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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;
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2 ist
eine Ansicht, die die elektrostatisch abschirmende Wirkung eines
einem Abdeckglas hinzugefügten
Metalloxids zeigt;
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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;
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4 ist
eine Tabelle, die die Abhängigkeit zwischen
der zugesetzten Menge an CeO2 als Metalloxid,
den Durchgang von Na und die UV-Abschneidewirkung zeigt;
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5 ist
eine Tabelle, die die Abhängigkeit zwischen
der zugesetzten Menge an Al2O3 als
Metalloxid und den Durchgang von Na zeigt;
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6 ist
eine Tabelle, die die Abhängigkeit zwischen
der zugesetzten Menge an Metalloxid und den Gießeigenschaften des Abdeckglases
zeigt;
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7 ist
eine Ansicht, die den problematischen Durchgang von Na bei einer
Lampe gemäß dem Stand
der Technik darstellt;
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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
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9 ist
eine Tabelle, die vergleichsweise Vorteile und Nachteile des Zündverfahrens
mit positiver Elektrode und des Zündverfahrens mit negativer Elektrode
zeigt.
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
Erfindung beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Für das UV-Abschneideverhalten
kann CeO2 anstelle von TiO2 zugesetzt
werden.
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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.
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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.
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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.