DE69900804T3

DE69900804T3 - Entladungslampe

Info

Publication number: DE69900804T3
Application number: DE69900804T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Takatsuki-shi Kiryu; Kazuhisa Ibaraki-shi Tanaka; Takeshi Nishinomiya-shi Saitoh
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2019-06-08
Also published as: EP0964431A3; DE69900804T2; CN1239314A; EP0964431B2; EP0964431B1; EP0964431A2; ID23586A; CN1154141C; US6429577B1; DE69900804D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungslampe, zur Verwendung für Automobil-Scheinwerfer, als Lichtquelle für die Hintergrundbeleuchtung eines Flüssigkristall-Projektors oder dergleichen.
Eine Entladungslampe ist mit einer Bogenentladungsröhre versehen, die ein Paar Elektroden in einem Gas aufweist, und Licht verwendet, das aufgrund einer Bogenentladung emittiert wird, die in der Bogenentladungsröhre erzeugt wird. Bei dieser Entladungslampe enthält das von der Bogenentladungsröhre emittierte Licht ultraviolette Strahlen. Daher bestand ein Problem darin, dass die ultravioletten Strahlen die Qualität verschiedener Bauteile, wie Reflektorspiegel, Frontglas usw., die in der Nähe der Entladungslampe angeordnet waren, verschlechtern. Um dieses Problem auszuräumen, wurde eine Entladungslampe vorgeschlagen, bei der die Bogenentladungsröhre von einer äußeren Röhre umgeben ist, die Zusätze enthält, die in der Lage sind, ultraviolette Strahlen zu absorbieren. Diese Entladungslampe wird durch Einführen der Bogenentladungsröhre in die äußere Röhre und anschließendem Verschmelzen der Endbereiche der äußeren Röhre mit der Bogenentladungsröhre hergestellt.
Bei der oben erwähnten Entladungslampe sind jedoch sowohl die äußere Röhre als auch die Bogenentladungsröhre aus Quarzglas hergestellt. Da die Erweichungstemperatur der äußeren Röhre hoch ist und das gleiche Niveau hat wie die der Bogenentladungsröhre, kann auch die Bogenentladungsröhre erweicht und verformt werden, wenn die äußere Röhre mit der Bogenentladungsröhre verschmolzen wird. Die Erweichung der Bogenentladungsröhre bewirkt, dass die in der Bogenentladungsröhre befindlichen Elektroden von ihrer idealen Anordnung abweichen und in der Folge, dass ein zwischen den Elektroden erzeugter Lichtbogen abweicht, was zu einer Verschlechterung der Genauigkeit der Verteilung der Lichtintensität der Entladungslampe führen kann.
Es ist ein Gegenstand der vorliegend Erfindung, eine Entladungslampe bereitzustellen, die eine hohe Genauigkeit der Verteilung der Lichtintensität der Entladungslampe erreicht, indem die Verformung der Bogenentladungsröhre verhindert wird.
Um den oben erwähnten Gegenstand zu erreichen, wird eine erste erfindungsgemäße Entladungslampe bereitgestellt, die in Anspruch 1 definiert ist.
Bei der ersten Entladungslampe enthält die äußere Röhre 0,12 oder mehr Gew.% Bor. So kann die Erweichungstemperatur der äußeren Röhre auf eine bevorzugte Temperatur eingestellt werden.
Ferner wird bei der ersten Entladungslampe die Formel: w_B/D ≤ 120 erfüllt, wobei w_B [Gew.-%] der Gehalt an Bor in der äußeren Röhre ist und D [mm] ist der kürzeste Abstand zwischen der inneren Oberfläche der äußeren Röhre und der äußeren Oberfläche des lichtemittierenden Bereichs. So wird die Erweichungstemperatur der äußeren Röhre davor bewahrt, übertrieben niedrig zu werden. Außerdem wird die äußere Röhre vor Verformung während der Leuchtdauer der Entladungslampe bewahrt.
Außerdem wird bei der ersten Entladungslampe bevorzugt, dass die Formel w_B/L ≤ 1,2 erfüllt ist, wobei w_B [Gew.-%] der Gehalt an Bor in der äußeren Röhre ist und L [mm] ist der kürzeste Abstand zwischen der Spitze der Elektrode, die im lichtemittierenden Bereich angeordnet ist, und dem Bereich, in dem die äußere Röhre und die Bogenentladungsröhre miteinander verschmolzen sind. So wird die Erweichungstemperatur der äußeren Röhre davor bewahrt, übertrieben niedrig zu werden. Überdies wird der Verschmelzungsbereich vor Verformung während der Leuchtdauer der Entladungslampe bewahrt.
Außerdem enthält bei der ersten Entladungslampe die äußere Röhre 90 bis 99,88 Gew.-% Siliziumdioxid.
Um den oben erwähnten Gegenstand zu erreichen, wird eine zweite erfindungsgemäße Entladungslampe bereitgestellt, die in Anspruch 6 definiert ist.
Mit solch einer Zusammensetzung kann eine Verformung der Bogenentladungsröhre verhindert werden, da die Erweichungstemperatur der äußeren Röhre und die Verfahrenstemperatur, wenn die Bogenentladungsröhre und die äußere Röhre miteinander verschmolzen werden, herabgesetzt werden können.
Bei der zweiten Entladungslampe ist die Formel: (w_B + 2w_Al + 5w_Zr) ≥ 0,12 erfüllt, wobei w_B [Gew.-%] der Gehalt an Bor, w_Al [Gew.-%] der Gehalt an Aluminium und w_Zr [Gew.-%] der Gehalt an Zirkon in der äußeren Röhre ist.
Weiterhin wird bei der zweiten Entladungslampe die Formel: (w_B + 2w_Al + 5w_Zr)/D ≤ 120 erfüllt, wobei w_B [Gew.-%] der Gehalt an Bor, w_Al [Gew.-%] der Gehalt an Aluminium und w_Zr [Gew.-%] der Gehalt an Zirkon in der äußeren Röhre ist und D [mm] ist der kürzeste Abstand zwischen der inneren Oberfläche der äußeren Röhre und der äußeren Oberfläche des lichtemittierenden Bereichs. So kann die äußere Röhre vor Verformung während der Leuchtdauer der Entladungslampe bewahrt werden.
Außerdem wir bei der zweiten Entladungslampe bevorzugt, dass die Formel: (w_B + 2w_Al + 5w_Zr)/L ≤ 1,2 erfüllt ist, wobei w_B [Gew.-%] der Gehalt an Bor, w_Al [Gew.-%] der Gehalt an Aluminium und w_Zr [Gew.-%] der Gehalt an Zirkon in der äußeren Röhre ist und L [mm] ist der kürzeste Abstand zwischen der Spitze der Elektrode, die im lichtemittierenden Bereich angeordnet ist, und dem Bereich, in dem die äußere Röhre und die Bogenentladungsröhre miteinander verschmolzen sind. So kann der Verschmelzungsbereich vor Verformung während der Leuchtdauer der Entladungslampe bewahrt werden.
Außerdem enthält bei der zweiten Entladungslampe die äußere Röhre 90 bis 99,88 Gew.-% Siliziumdioxid.
Bei der ersten und zweiten Entladungslampe enthält die äußere Röhre nicht mehr als 0,1 Gew.-% wenigstens eines Elementes, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium, Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium und Barium besteht.
Ferner wird bei der ersten und der zweiten Entladungslampe bevorzugt, dass die äußere Röhre zudem zumindest ein Element umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Cer, Titan, Eisen, Praseodym und Europium enthält. So können ultraviolette Strahlen, die von der Entladungslampe ausgestrahlt werden, verringert werden.
Überdies wird bevorzugt, dass der Gehalt der oben erwähnten Elemente in der äußeren Röhre 0,01 bis 1 Gew.-% beträgt.
Außerdem wird bei der ersten und der zweiten Entladungslampe bevorzugt, dass die Formel: P/D ≤ 2000 erfüllt ist, wobei P [W] die elektrische Leistung ist, die an die Entladungslampe geliefert wird, und D ist der kürzeste Abstand zwischen der inneren Oberfläche der äußeren Röhre und der äußeren Oberfläche des lichtemittierenden Bereichs. So kann eine Verformung der äußeren Röhre aufgrund des Temperaturanstiegs in der äußeren Röhre während des Leuchtvorgangs der Entladungslampe verhindert werden.
1 ist eine Ansicht im Querschnitt, die den Aufbau einer beispielhaften Entladungslampe der vorliegenden Erfindung zeigt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
1 ist eine Ansicht im Querschnitt, die eine Entladungslampe gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine Bogenentladungsröhre 1 umfasst einen kugelförmigen, rohrartigen lichtemittierenden Bereich 1a, der einen Entladungsbereich bildet, flache Dichtbereiche 1b und 1c, die die beiden Enden des lichtemittierenden Bereichs 1a verschließen und einen zylinderförmigen Seitenrohrbereich 1d, der kontinuierlich mit dem Dichtbereich 1c versehen ist. Der lichtemittierende Bereich 1a ist mit einem Paar Elektroden 5a und 5b versehen und mit Quecksilber, Metallhalogenid und inertem Gas gefüllt. Ein Ende der Elektrode 5a ist in dem lichtemittierenden Bereich 1a angebracht und das andere Ende ist über eine Metallfolie 6a, die in den Dichtbereich 1c eingebettet ist, mit einem äußeren Leitungsdraht 7a verbunden. Ganz ähnlich ist ein Ende der Elektrode 5b im lichtemittierenden Bereich 1a angebracht und das andere Ende ist über eine Metallfolie 6b, die in den Dichtbereich 1b eingebettet ist mit einem äußeren Leitungsdraht 7b verbunden.
Die äußere Röhre 2 hat einen inneren Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des lichtemittierenden Bereichs 1a. Die Bogenentladungsröhre 1 wird in die äußere Röhre 2 eingeführt. Die Enden der äußeren Röhre 2 sind mit dem Dichtbereich 1b beziehungsweise mit dem Seitenrohrbereich 1d verschmolzen. Mit anderen Worten ist die äußere Röhre 2 so mit der Bogenentladungsröhre 1 verbunden, dass sie den lichtemittierenden Bereich 1a umgibt.
Ferner wird die mit der äußeren Röhre 2 verschmolzene Bogenentladungsröhre 1 in den konkaven Bereich eingeführt, der im Sockel 3 gebildet ist, und mit dem Halter 4 befestigt.
Ferner ist der äußere Leitungsdraht 7a mit einer Anschlussklemme 8a verbunden, die im Sockel 3 gebildet ist, und der äußere Leitungsdraht 7b ist über eine Stromanschlussleitung 9 mit einer Anschlussklemme 8b verbunden.
Die Bogenentladungsröhre 1 ist aus Quarzglas hergestellt. Die Erweichungstemperatur des Quarzglases, das die Bogenentladungsröhre 1 bildet, beträgt vorzugsweise 1600 bis 1700 °C, besonders bevorzugt 1650 bis 1700 °C. Das Quarzglas, das die Bogenentladungsröhre 1 bildet, enthält 90 Gew.-% oder mehr Siliziumdioxid, besonders bevorzugt 95 Gew.-% oder mehr Siliziumdioxid und ganz besonders bevorzugt 98 Gew.-% oder mehr Siliziumdioxid. Zusätzlich kann das Quarzglas unterschiedliche Elemente als Zusatzstoffe und Verunreinigungen enthalten, solange die Erweichungstemperatur des Glases nicht übermäßig erniedrigt wird und das Glas in Bezug auf das sichtbare Licht nicht entglast wird.
Die äußere Röhre 2 ist aus Quarzglas hergestellt. Das Quarzglas, das die äußere Röhre 2 bildet, enthält Siliziumdioxid im Bereich von 90 bis 99,88 Gew.-%, vorzugsweise 95 bis 99,8 Gew.-% und besonders bevorzugt 97 bis 99,5 Gew.-%.
Das Quarzglas, das die äußere Röhre 2 bildet, hat eine Erweichungstemperatur, die hinreichend niedriger ist als die des Quarzglases, das die Bogenentladungsröhre 1 bildet. Die Erweichungstemperatur des Quarzglases, das die äußere Röhre 2 bildet, ist geringer als die des Quarzglases, das die Bogenentladungsröhre 1 bildet, vorzugsweise um 50 °C oder mehr, besonders bevorzugt um 100 °C oder mehr. Genauer beträgt die Erweichungstemperatur vorzugsweise 1650 °C oder weniger, besonders bevorzugt 1600 °C oder weniger und ganz besonders bevorzugt 1550 °C oder weniger.
Um die oben erwähnte Erweichungstemperatur zu erzielen, enthält das Quarzglas, das die äußere Röhre 2 bildet, Zusätze, die in der Lage sind, die Erweichungstemperatur herabzusetzen. Als derartige Zusätze kann zumindest ein Element verwendet werden, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Bor, Aluminium und Zirkon besteht. Insbesondere wird bevorzugt, dass Bor allein oder in Kombination mit zumindest einem von Aluminium und Zirkon verwendet wird.
Je größer der Anteil der oben erwähnten Zusätze ist, desto weniger kann die Erweichungstemperatur des Quarzglases herabgesetzt werden. Daher wird die Untergrenze des Gehalts an Zusätzen als die Menge angegeben, die in der Lage ist, die oben erwähnte Erweichungstemperatur zu erzielen. Wenn allein Bor als Zusatz verwendet wird, beträgt der Gehalt (w_B Gew.-%) 0,12 Gew.-% oder mehr, besonders bevorzugt 0,3 Gew.-% oder mehr. Andererseits, sofern Bor in Kombination mit zumindest einem von Aluminium und Zirkon als Zusatz verwendet wird, erfüllt der Gehalt an Zusätzen die Formel (w_B + 2w_Al + 5w_Zr) ≥ 0,12, besonders bevorzugt die Formel w_B + 2w_Al + 5w_Zr) ≥ 0,3. Hierbei repräsentieren w_Al [Gew.-%] und w_Zr [Gew.-%] jeweils den Gehalt an Aluminium und Zirkon.
Ferner wird bevorzugt, dass die Erweichungstemperatur des Quarzglases, das die äußere Röhre 2 bildet, hinreichend höher ist als die Temperatur, die die äußere Röhre 2 während des Leuchtbetriebes der Entladungslampe erreicht. Wenn die Entladungslampe aufleuchtet, wird der lichtemittierende Bereich 1a durch die Hitze erhitzt, die von den Elektroden 5a und 5b erzeugt wird, wobei die äußere Röhre 2 nach und nach durch die Hitze des lichtemittierenden Bereichs 1a erhitzt wird. Darüber hinaus wird der Bereich, in dem die äußere Röhre 2 und die Bogenentladungsröhre 1 miteinander verschmolzen sind, durch die Hitze erhitzt, die von den Elektroden über die Metallfolie und den äußeren Leitungsdraht geleitet wird. Daher hängt die Temperatur, die die äußere Röhre 2 während des Beleuchtungsbereiches erreicht, von dem Abstand zwischen der äußeren Röhre 2 und dem lichtemittierenden Bereich 1a ab sowie dem Abstand zwischen dem Bereich, in dem die äußere Röhre 2 und die Bogen entladungsröhre 1 miteinander verschmolzen sind, und der Elektrode.
Daher kann die Erweichungstemperatur des Quarzglases, das die äußere Röhre 2 bildet, durch den Abstand zwischen der äußeren Röhre 2 und dem lichtemittierenden Bereich 1a angegeben werden, genauer durch den kürzesten Abstand D [mm] zwischen der inneren Oberfläche der äußeren Röhre 2 und der äußeren Oberfläche des lichtemittierenden Bereichs 1a. Darüber hinaus hängt D von der elektrischen Leistung P [W] ab, die an die Entladungslampe geliefert wird. Vorzugsweise wird D so eingestellt, dass die Formel P/D ≤ 2000 erfüllt ist. Zum Beispiel beträgt D in einer 35 W Lampe üblicherweise 0,05 bis 2 mm, vorzugsweise 0,1 bis 2 mm.
Überdies kann die Erweichungstemperatur durch den Abstand zwischen dem Bereich, in dem die äußere Röhre 2 und die Bogenentladungsröhre 1 miteinander verschmolzen sind, und der Elektrode, bestimmt werden, genauer durch den kürzesten Abstand L [mm] zwischen dem Bereich, in dem die äußere Röhre 2 und die Bogenentladungsröhre 1 miteinander verschmolzen sind, und der Spitze der Elektrode, die im lichtemittierenden Bereich 1a angeordnet ist. Hierbei ist L der kürzeste Abstand von L₁ oder L₂. L₁ ist der Abstand zwischen der Spitze der Elektrode 5a, die in dem lichtemittierenden Bereich 1a angeordnet ist, und dem Bereich, in dem die innere Oberfläche der äußeren Röhre 2 in Kontakt mit dem lichtemittierenden Bereich 1a steht. L₂ ist der Abstand zwischen der Spitze der Elektrode 5b, die in dem lichtemittierenden Bereiche 1a angeordnet ist, und dem Bereich, in dem die innere Oberfläche der äußeren Röhre 2 in Kontakt mit dem lichtemittierenden Bereich 1a steht. Überdies können L₁ und L₂ gleich sein oder sich voneinander unterscheiden. Außerdem wird L auf Grundlage der elektrischen Leistung, die an die Entladungslampe geliefert wird, eingestellt. Zum Beispiel beträgt L bei einer 35 W Lampe üblicherweise 3 bis 5 mm, vorzugsweise 3,8 bis 4,6 mm.
Zum Beispiel beträgt die Erweichungstemperatur des Quarzglases, das die äußere Röhre 2 bildet, im Fall einer 35 W Lampe 1400 °C oder mehr und besonders bevorzugt 1450 °C oder mehr.
Daher kann die Obergrenze des Gehalts der oben erwähnten Zusätze durch den Abstand zwischen der äußeren Röhre 2 und dem lichtemittierenden Bereich 1a bestimmt werden. Wenn allein Bor als Zusatz verwendet wird, erfüllt der Gehalt an Bor (w_B Gew.-%) die Formel: w_B/D ≤ 120, besonders bevorzugt w_B/D ≤ 100. Ferner erfüllt der Gehalt der Elemente, wenn Bor zusammen mit zumindest einem von Aluminium und Zirkon als Zusatzstoffe verwendet wird, die Formel: (w_B + 2w_Al + 5w_Zr)/D ≤ 120, besonders bevorzugt die Formel (w_B + 2w_Al + 5w_Zr)/D ≤ 100.
Ferner kann die Obergrenze des Gehalts der oben erwähnten Zusätze auch durch den Abstand zwischen dem Bereich, in dem die äußere Röhre 2 und die Bogenentladungsröhre 1 miteinander verschmolzen sind, und der Elektrode angegeben werden. Wenn allein Bor als Zusatz verwendet wird, erfüllt der Gehalt an Bor (w_B Gew.-%) vorzugsweise die Formel: w_B/L ≤ 1,2, besonders bevorzugt w_B/L ≤ 0,8. Ferner erfüllt der Gehalt dieser Elemente, wenn Bor zusammen mit zumindest einem von Aluminium oder Zirkon als Zusätze verwendet wird, vorzugsweise die Formel: (w_B + 2w_Al + 5w_Zr)/L ≤ 1,2, besonders bevorzugt die Formel (w_B + 2w_Al + 5w_Zr)/L ≤ 0,8.
Der Gehalt an Bor in dem Quarzglas, das die äußere Röhre 2 bildet, beträgt vorzugsweise 0,04 bis 2,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 1,8 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-%. Ferner beträgt der Gehalt an Aluminium vorzugsweise 0,02 bis 1,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,8 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-%. Ferner beträgt der Gehalt an Zirkon vorzugsweise 0,008 bis 0,4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,008 bis 0,3 Gew.-%, ganz besonders liegt er im Bereich von 0,008 bis 0,2 Gew.-%.
Überdies enthält das Quarzglas, das die äußere Röhre 2 bildet, ein Element, das ultraviolette Strahlen absorbiert. Als solch ein Element kann zumindest ein Element verwendet werden, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cer, Titan, Eisen, Praseodym und Europium besteht. Der Gehalt an solch einem Element beträgt vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 0,2 bis 0,8 Gew.-%.
Überdies kann das Quarzglas, das die äußere Röhre 2 bildet, die übrigen Elemente als Zusätze oder Verunreinigungen enthalten. Beispiele für solche Elemente beinhalten Alkalimetalle, wie Lithium, Kalium, Rubidium, Caesium und dergleichen, sowie Erdalkalimetalle, wie Strontium, Barium und dergleichen. Jedenfalls beträgt der Gehalt an Alkalimetallen und Erdalkalimetallen 0,1 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 0,05 Gew.-% oder weniger und ganz besonders bevorzugt 0,03 Gew.-% oder weniger, weil ein zu hoher Gehalt von ihnen zur Entglasung der äußeren Röhre 2 führen kann.
Bei der erfindungsgemäßen Entladungslampe beträgt die ultraviolette Strahlungsmenge (k_UV) jedenfalls, obwohl sie nicht besonders begrenzt ist, vorzugsweise 2,0 × 10^–5 W/lm oder weniger, besonders bevorzugt 1,0 × 10^–5 W/lm oder weniger. Hierbei bezeichnet die ultraviolette Strahlungsmenge (k_UV) einen Wert, der durch die folgende Formel ausgedrückt wird:

E_e(λ): Spektrale Verteilung des Strahlungsflusses [W]
ν(λ): Spektrale Strahlungsleistung [l]
λ: Wellenlänge [nm]
S(λ): Spektrale Belastungsfunktion [l]
km: Optisches Strahlungsäquivalent (= 683 [lm/W]

Überdies beträgt der gesamte Lichtfluss während der Anfangsphase des Leuchtbetriebes der Lampe vorzugsweise 2900 lm oder mehr, besonders bevorzugt 3000 lm oder mehr. Ferner beträgt der Lichtleistung-Verminderungsfaktor nach 1000 Stunden Leuchtbetrieb vorzugsweise 70% oder mehr, besonders bevorzugt 75% oder mehr.
Außerdem beträgt der Farbwiedergabeindex (Ra) bei der erfindungsgemäßen Entladungslampe vorzugsweise 60 oder mehr, besonders bevorzugt 65 oder mehr.
Um derartige Eigenschaften zu erreichen, wird bei der erfindungsgemäßen Entladungslampe bevorzugt, dass eine Mischung aus Natriumhalogenid (NaX) und Scandiumhalogenid (ScX₃) als Metallhalogenid verwendet wird, das in den lichtemittierenden Bereich 1a eingeschlossen wird. Außerdem liegt in diesem Fall das Gewichtsverhältnis zwischen NaX und ScX₃ vorzugsweise im Bereich von 1 < NaX/ScX₃ < 20. Überdies werden als Halogenid (X) vorzugsweise Iod oder Brom verwendet. Außerdem wird als inertes Gas, zum Beispiel, vorzugsweise Xenon verwendet.
Beispiel 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden sechzehn Typen von äußeren Röhren (mit Nr. 1 bis 16) durch unterschiedliches Verändern der Gehalte an Bor (w_B), Aluminium (w_Al) und Zirkon (w_Zr) hergestellt. Ferner enthielten die äußeren Röhren mit den Nummern 1 bis 16 90 Gew.-% oder mehr Siliziumdioxid.
Entladungslampen, die den gleichen Aufbau wie in 1 hatten, wurden unter Verwendung der oben hergestellten äußeren Röhren hergestellt. Quarzglas, das 99,98 Gew.-% Siliziumdioxid enthielt und eine Erweichungstemperatur von 1683 °C hatte, wurde für die Bogenentladungsröhre verwendet. 16 mg NaI, 4 mg ScI₃, 50 mg Quecksilber und 7 atm Xenongas wurden in den lichtemittierenden Bereich gefüllt. Überdies hatte der lichtemittierende Bereich ein Füllvolumen von 0,025 cm³ und eine Bogenentladungs- bzw. Lichtbogenlänge von 4,2 mm.
Die Bogenentladungsröhre wurde in die äußere Röhre eingeführt und anschließend wurden die äußeren Röhre und die Bogenentladungsröhre miteinander verschmolzen, so dass sie eine Entladungslampe bildeten. Die Schmelztemperatur war in dem Bereich, der in der Lage ist, die zu verwendende äußere Röhre zu erweichen, so gering wie möglich. Die hergestellten Entladungslampen wurden visuell auf Verformung der Bogenentladungsröhre durchgesehen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 gibt A an, dass die Bogenentladungsröhre nicht verformt war; B gibt an, dass die Bogenentladungsröhre leicht verformt war; und C gibt an, dass die Bogenentladungsröhre außerordentlich verformt war. Tabelle 1
Wenn die äußeren Röhren mit den Nummern 1 bis 12 verwendet wurden, wurden die Bogenentladungsröhren nicht verformt, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Sofern die äußeren Röhren mit den Nummern 13 bis 15 verwendet wurden, wurden die Bogenentladungsröhren leicht verformt. Dagegen wurde die Bogenentladungsröhre außerordentlich verformt, wenn die äußere Röhre mit der Nummer 16, die kein Bor, Aluminium oder Zirkon enthielt, verwendet wurde.
Beispiel 2
Entladungslampen wurden unter Verwendung der gleichen Bogenentladungsröhre und äußeren Röhren (Nr. 1 bis 16) wie in Beispiel 1 und durch Ändern des Abstandes zwischen der inneren Fläche der äußeren Röhren und der äußeren Fläche der Bogenent ladungsröhre (der Abstand, der durch D in 1 angezeigt wird) hergestellt. Die so hergestellten Entladungslampen wurden visuell auf Verformung der äußeren Röhre nach 1000 Stunden des Leuchtbetriebs mit 35 W elektrischer Leistung durchgesehen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 gibt A an, dass die äußere Röhre nicht verformt war, und B gibt an, dass die äußere Röhre nicht verformt war, und B gibt an, dass die äußere Röhre verformt war. Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, wurde keine Deformation der äußeren Röhre beobachtet, wenn (w_B + 2w_Al + 5w_Zr)/D ≤ 120 erfüllt war. Im Gegensatz, wenn (w_B + 2w_Al + 5w_Zr)/D > 120 erfüllt war, wurde eine Deformation der äußeren Röhre beobachtet.
Beispiel 3
Entladungslampen wurden unter Verwendung der gleichen Bogenentladungsröhren und äußeren Röhren (Nr. 1 bis 16) wie in Beispiel 1 und durch Ändern des kürzesten Abstands zwischen der Spitze der Elektrode und dem verschmolzenen Bereich von Bogenentladungsröhre und äußerer Röhre (der Abstand, der durch L in 1 angezeigt wird) hergestellt. Die so hergestellten Entladungslampen wurden visuell auf Verformung der äußeren Röhre nach 1000 Stunden des Leuchtbetriebes mit 35 W elektrischer Leistung durchgesehen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. In Tabelle 3 gibt A an, dass der verschmolzene Bereich nicht verformt war, und B gibt an, dass der verschmolzene Bereich verformt war. Tabelle 3
Wie in Tabelle 3 gezeigt ist, wurde ein Verformung in dem verschmolzenen Bereich von der äußeren Röhre und der Bogenentladungsröhre nicht beobachtet, wenn die Formel (w_B + 2w_Al + 5_Zr)/L ≤ 1,2 erfüllt ist. Im Gegensatz, sofern die Formel (w_B + 2w_Al + 5w_Zr)/L > 1,2 erfüllt ist, wurde eine Verformung im verschmolzenen Bereich beobachtet.
Beispiel 4
Sieben Typen von äußeren Röhren (mit Nr. 17 bis 23) wurden unter Verwendung von Quarzglas, das Bor, Aluminium und Zirkon enthielt, und durch unterschiedliches Ändern des Gehalts an Kalium (w_K) und Barium (w_Ba) hergestellt, wie in Tabelle 4 gezeigt ist. Ferner enthielten die äußeren Röhren (Nr. 17 bis 23) 90 Gew.-% oder mehr Siliziumdioxid.
Unter Verwendung der so hergestellten äußeren Röhren wurden Entladungslampen, die den gleichen Aufbau wie in 1 haben, hergestellt. Als Bogenentladungsröhre wurde die gleiche Bogenentladungsröhre wie in Beispiel 1 verwendet. Die Bogenentladungsröhre wurde in die äußere Röhre eingeführt und anschließend wurden die äußere Röhre und die Bogenentladungsröhre miteinander verschmolzen, um so die Entladungslampe zu bilden. Die Schmelztemperatur wurde in dem Bereich, der in der Lage ist, die zu verwendende äußere Röhre zu erweichen, so gering wie möglich gehalten. Die so hergestellten Entladungslampen wurden visuell auf Entglasung der äußeren Röhre nach 1000 Stunden des Leuchtbetriebes mit 35 W elektrischer Leistung durchgesehen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. In Tabelle 4 gibt A an, dass eine Entglasung der äußeren Röhre nicht beobachtet wurde und B gibt an, dass eine Entglasung der äußeren Röhre beobachtet wurde. Tabelle 4
Wie in Tabelle 4 gezeigt ist, wurde eine Entglasung der äußeren Röhre nicht beobachtet, wenn die äußeren Röhren mit den Nummern 17 bis 20 verwendet wurden. Im Gegensatz, sofern die Röhren mit den Nummern 21 bis 23 verwendet wurden, wurde eine Entglasung der äußeren Röhre beobachtet.
Beispiel 5
Vierzehn Typen von äußeren Röhren (mit Nr. 24 bis 37) wurden durch Verwendung von Quarzglas, das Bor, Aluminium und Zirkon enthielt und durch unterschiedliches Ändern des Gehalts an Cer (w_Ce), Titan (w_Ti), Eisen (w_Fe), Praseodym (w_Pr) und Europium (w_Eu) hergestellt, wie in Tabelle 5 gezeigt wird. Ferner enthielten die äußeren Röhren mit den Nummern 24 bis 37 90 Gew.-% oder mehr Siliziumdioxid. Unter Verwendung der so hergestellten äußeren Röhren wurden Entladungslampen, die den gleichen Aufbau wie in 1 haben, hergestellt. Als Bogenentladungsröhre wurde die gleiche Bogenentladungsröhre wie in Beispiel 1 verwendet. Die Bogenentladungsröhre wurde in die äußere Röhre eingeführt und anschließend wurden die äußere Röhre und die Bogenentladungsröhre miteinander verschmolzen, um so die Entladungslampe zu bilden. Wenn die hergestellten Entladungslampen mit 35 W elektrischer Leistung angeschaltet wurden, wurden die ultraviolette Strahlungsmenge (k_UV) und der gesamte Licht strom währen der Anfangsphase des Beleuchtungsbetriebes untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5
Wenn die äußeren Röhren mit den Nummern 24 bis 36, die Cer, Titan, Eisen, Praseodym oder Europium enthielten, verwendet wurden, lag der k_UV-Wert ungefähr 10% oder mehr unter demjenigen, wenn die äußere Röhre mit der Nummer 37, die keines der oben erwähnten Elemente enthielt, verwendet wurde. Außerdem konnte ein hoher Gesamtlichtfluss erhalten werden, wenn die äußeren Röhren mit den Nummern 24 bis 33, die weniger als 1 Gew.-% Cer, Titan, Eisen, Praseodym oder Europium enthielten, verwendet wurden.

Claims

Entladungslampe, umfassend eine Lichtbogen-Röhre, die einen lichtemittierenden Bereich aufweist, der mit einem Paar Elektroden versehen ist, und eine äußere Röhre, die den lichtemittierenden Bereich umgibt und zumindest teilweise mit der Bogenentladungsröhre verschmolzen ist, wobei die äußere Röhre 90 bis 99,88 Gew.-% Siliziumdioxid als Hauptbestandteil enthält, dadurch gekennzeichnet dass, die äußere Röhre 0,12 Gew.-% oder mehr Bor und kein Al und/oder Zr enthält und worin, wenn W_B der Gehalt an Bor in der äußeren Röhre ist und D der kürzeste Abstand zwischen der inneren Oberfläche der äußeren Röhre und der äußeren Oberfläche des lichtemittierenden Bereich, die Beziehung wB [Gew.-%]/D [mm] ≤ 120erfüllt ist, und worin die äußere Röhre nicht mehr als 0,1 Gew.-% wenigstens eines Elementes enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium und Barium besteht.
Entladungslampe nach Anspruch 1, welche wB [Gew.-%]/L [mm] ≤ 1,2erfüllt, wobei w_B der Gehalt an Bor in der äußeren Röhre ist und L der kürzeste Abstand zwischen der Spitze einer der Elektroden in dem lichtemittierenden Bereich und dem Bereich, in dem die äußere Röhre und die Bogenentladungsröhre miteinander verschmolzen sind.
Entladungslampe gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die äußere Röhre des Weiteren wenigsten ein Element umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cer, Titan, Eisen, Praseodym und Europium besteht.
Entladungslampe gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, wobei der Gehalt wenigstens eines Elementes, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cer, Titan, Eisen, Praseodym und Europium besteht, 0,01 bis 1 Gew.-% beträgt.
Entladungslampe nach Anspruch 1, welche P [W]/D [mm] ≤ 2000erfüllt, wobei P die elektrische Leistung ist, die an die Entladungslampe geliefert wird, und D der kürzeste Abstand zwischen der inneren Oberfläche der äußeren Röhre und der äußeren Oberfläche des lichtemittierenden Bereichs.
Entladungslampe, umfassend Eine Bogenentladungsröhre, die einen lichtemittierenden Bereicht aufweist, der mit einem Paar Elektroden versehen ist, und eine äußere Röhre, die einen lichtemittierenden Bereich aufweist, der mit einem Paar Elektroden versehen ist, und eine äußere Röhre, die den lichtemittierenden Bereich umgibt und wenigstens teilweise mit der Bogenentladungsröhre verschmolzen ist, wobei die äußere Röhre 90 bis 99,88 Gew.-% Siliziumdioxid als Hauptbestandteil enthält und des Weiteren wenigstens eines der beiden Metalle Aluminium und Zirkonium zusammen mit Bor enthält, worin wenn w_B der Gehalt an Bor ist, w_Al der Gehalt an Aluminium und w_Zr der Gehalt an Zirkon in der äußeren Röhre, und D der kürzeste Abstand zwischen der inneren Oberfläche der äußeren Röhre und der äußeren Oberfläche des lichtemittierenden Bereichs ist, die Beziehung wB [Gew.-%] + 2wAl [Gew.-%] + 5wZr [Gew.-%]) ≥ 0,12 wB [Gew.-%] + 2wAl [Gew.-%] + 5wZr [Gew.-%])/D [mm] ≤ 120erfüllt ist und worin die äußere Röhre nicht mehr als 0,1 Gew.-% wenigstens eines Elementes enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, Beryllium, Magnesium, Calcium Strontium und Barium besteht.
Entladungslampe nach Anspruch 6, welche wB [Gew.-%] + 2wAl [Gew.-%] + 5wZr [Gew.-%])/L [mm] ≤ 1,2erfüllt, wobei w_B der Gehalt an Bor ist, w_Al der Gehalt an Aluminium, w_Zr der Gehalt an Zirkon in der äußeren Röhre, und L der kürzeste Abstand zwischen der Spitze einer der Elektroden ist, die in dem lichtemittierenden Bereich angeordnet sind, und dem Bereich, in dem die äußere Röhre und die Bogenentladungsröhre miteinander verschmolzen sind.
Entladungslampe nach Anspruch 6, wobei die äußere Röhre des Weiteren wenigstens ein Element umfasst, dass aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cer, Titan, Eisen, Praseodym und Europium besteht.
Entladungslampe nach Anspruch 8, wobei der Gehalt wenigstens eines Elementes, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cer, Titan, Eisen, Praseodym und Europium besteht, in der äußeren Röhre 0,01 bis 1 Gew.-% beträgt.
Entladungslampe nach Anspruch 1, welches P [W]/D [mm] ≤ 2000erfüllt, wobei P die elektrische Leistung ist, die an die Entladungslampe geliefert wird, und D der kürzeste Abstand zwischen der inneren Oberfläche der äußeren Röhre und der äußeren Oberfläche des lichtemittierenden Bereichs.